Brevet FR2741387A1 — publié le 19970523

DESCRIPTION MOTEUR A PISTONS EN V MUNI D'UN DISPOSITIF DE PRISE DE MESURES L'invention concerne un moteur à pistons en V muni d'un dispositif de prise de mesures. Elle s'applique en particulier, dans une phase de mise au point d'un moteur à pistons en V, pour évaluer le comportement thermique et10 dynamique des pistons et/ou des bielles lorsque le moteur est en fonctionnement. La prise de mesure sur une bielle ou un piston est rendue difficile voire impossible dans un moteur à pistons en V en15 fonctionnement. En effet, le faible encombrement disponible autour de la cinématique piston/bielle, mais aussi la température, la vitesse et la lubrification, représentent de grosses contraintes pour effectuer des liaisons par fils ou pour l'implantation d'une télémesure entre l'ensemble20 piston/bielle et la culasse ou le carter. Pour résoudre ce problème, l'invention consiste à ne faire fonctionner normalement qu'une seule ligne du V du moteur qui réalise donc des répétitions de cycles à quatre phases:25 admission, compression, explosion, détente, et à effectuer des prises de mesure sur cette ligne. Les prises de mesure sont effectuées par des capteurs disposés sur le piston et/ou sur la bielle de la ligne de fonctionnement. La deuxième ligne du V est rendue inerte en plaçant la chambre de combustion de cette ligne à l'air libre et en obturant son entrée d'admission des gaz. Cette deuxième ligne du V est utilisée comme support mécanique sur lequel sont fixés des fils de liaison des capteurs. Un dispositif de35 transmission des mesures effectuées par les capteurs est fixé sur la face externe du piston inerte qui est en liaison avec la chambre de combustion, cette face externe étant à l'air 2 2741387 libre et à température ambiante. Le dispositif de transmission peut être par exemple un dispositif de télémesure en liaison radio avec un appareil d'enregistrement des mesures disposé à l'extérieur du moteur. Le dispositif de 5 transmission peut être aussi une liaison mécanique souple ou articulée permettant de relier les fils de liaison des capteurs à la culasse de la ligne inerte, les fils étant ensuite reliés à l'appareil d'enregistrement des mesures disposé à l'extérieur du moteur.10 Selon l'invention, le moteur à pistons en V est caractérisé en ce qu'il comporte: - une première ligne du V assurant des fonctions normales d'admission, de compression, d'explosion, et de détente, sur laquelle sont disposés des capteurs, - une deuxième ligne du V inerte, n'assurant aucune fonction de compression, ni d'explosion, comportant, à l'intérieur d'un cylindre, une chambre de combustion à l'air libre ayant une entrée d'admission obturée, la ligne inerte étant utilisée comme support mécanique. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la suite de la description donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en regard des figures annexées qui représentent: - La figure 1, une vue schématique en coupe d'un ensemble de deux lignes d'un moteur en V muni d'un dispositif de prise de mesures, selon un premier mode de réalisation de l'invention La figure 2, une vue schématique en coupe de la tête du piston inerte d'un moteur en V muni d'un dispositif de transmission des mesures, selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. 3 2741387 La figure 1 représente schématiquement une vue en coupe d'un ensemble de deux lignes d'un moteur en V muni d'un dispositif de prise de mesures, selon un premier mode de réalisation de l'invention. 5 Les moteurs à injection en V comportent deux ensembles de cylindres disposés suivant deux lignes formant un V. Le nombre de cylindres peut varier d'un moteur à un autre. Sur la figure 1, deux cylindres 10,20, sont représentés, ces deux10 cylindres formant deux lignes indépendantes l'une de l'autre. Chaque ligne comporte à l'intérieur des cylindres 10, 20, un piston 11, 21 lié à une bielle 12, 22. Les deux bielles sont montées sur un même vilebrequin 13. Les deux lignes d'un moteur en V étant indépendantes, il est15 possible de ne faire fonctionner qu'une seule ligne sur les deux sans modifier le comportement thermique ou dynamique de la bielle et du piston en fonctionnement. Seule la puissance du moteur est divisée par deux. Ainsi sur la figure 1, la première ligne comporte en outre20 deus soupapes 14,15 d'admission et d'échappement des gaz. Le fonctionnement de cette ligne est normal, les phases d'admission, de compression, d'explosion et de détente étant assurées successivement. La deuxième ligne ne comporte pas de soupape d'admission ni de soupape d'échappement, la chambre de combustion 23 est placée à l'air libre et l'entrée d'admission est obturée. Cette ligne n'a aucune fonction de compression et d'explosion, et le piston 21 est inerte.30 Dans ces conditions, seul un demi-moteur fonctionne. Les mesures sont alors effectuées sur la ligne en fonctionnement en disposant des capteurs, non représentés, sur le piston 11 et/ou la bielle 12 de cette ligne. La35 deuxième ligne est utilisée comme support des fils de liaison 17 des capteurs et comme support d'un dispositif de transmission des mesures vers un appareil d'enregistrement des mesures disposé à l'extérieur du moteur et non représenté sur la figure 1. 4 2741387 Dans un premier mode de réalisation de l'invention, le dispositif de transmission des mesures est un dispositif de télémesure fixé sur la face externe 24 du piston 21 inerte, cette face étant disposée en regard de la chambre de 5 combustion donc à l'air libre et à température ambiante. La masse supplémentaire apportée par le dispositif de transmission doit être aussi faible que possible de façon à ne pas diminuer les performances du moteur, ni amener les différents éléments du moteur (piston, bielle, vilebrequin)10 en rupture. Afin de résoudre le problème de la masse ajoutée par le dispositif de télémesure, le piston 21 et la bielle 22, qui n'ont aucune fonction de compression, sont allégés de façon à compenser la masse ajoutée. Pour éviter toute fuite d'huile, le cylindre 20 est fermé par une culasse 25 constituée par exemple par une plaque. Les capteurs de mesure sont placés sur le piston 11 et/ou la20 bielle 12. Ces capteurs peuvent être des thermocouples, des jauges de contrainte, des accéléromètres, ou des sondes à courants de Foucault. Des fils de liaison relient les différents capteurs au dispositif de télémesure placé sur la face externe du piston inerte 21. Le cheminement des fils s'effectue par collage le long des bielles 12,22. Le cheminement des fils aux articulations entre un piston et la bielle associée ou entre les deux bielles est effectué,30 par exemple, en utilisant des pièces souples 1, 2, 3, 4, comme support des fils. Au niveau de l'articulation entre les deux bielles, les fils contournent l'articulation et passent d'une bielle à l'autre par l'intermédiaire de la pièce souple 3. Les fils sont reliés au dispositif de télémesure grâce à un passage étanche, non représenté, pratiqué dans la tête du piston 21. 2741387 Le dispositif de télémesure comporte un émetteur 30 pourvu d'une antenne d'émission, l'émetteur étant fixé sur la face externe 24 du piston 21 et alimenté par induction ou par pile. 5 L'alimentation par induction est obtenue par exemple au moyen d'un ensemble constitué par un stator bobiné 32 et un rotor bobiné 31, le stator 32 étant fixe, le rotor 31 étant placé en regard du stator 32 et animé d'un mouvement rectiligne de10 translation. Le stator 32 est fixé par exemple à la culasse de fermeture du cylindre 20, le rotor 31 est solidaire de l'émetteur 30 et suit les mouvements du piston 21. Les mesures effectuées par les capteurs sont traitées par l'émetteur 30 et émises par exemple par ondes radio, au moyen de l'antenne d'émission vers l'enregistreur disposé à l'extérieur du moteur. La figure 2 représente schématiquement une vue en coupe de la tête du piston inerte muni d'un dispositif de transmission des mesures, selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Le dispositif de transmission des mesures est constitué par une liaison mécanique 40 souple ou articulée, par exemple une lanière souple, disposée entre la tête du piston 21 et la culasse 25 de fermeture du cylindre 20. La liaison mécanique 40 comporte deux extrémités fixées respectivement sur la face externe 24 du piston 21 et sur la plaque 25. Les mesures sont alors acheminées jusqu'à un enregistreur 26 externe uniquement par les fils 17 de liaison des capteurs. La liaison mécanique 40 est utilisée comme support des fils de liaison 17 entre la tête du piston 21 et la culasse 25 et35 sa longueur est au moins égale à celle de la course du piston 21. Un passage étanche pratiqué dans la tête du piston 21 permet aux fils de liaison de traverser la tête du piston 21. Les 6 2741387 fils de liaison sont ensuite acheminés, en étant collés sur la liaison mécanique 40, vers l'enregistreur 26 externe par l'intermédiaire d'un deuxième passage étanche pratiqué dans la culasse 25 de fermeture du cylindre 20.5 La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation précisément décrits, en particulier le cheminement des fils peut être effectué de façon différente et notamment le long des carters des deux cylindres du moteur10 en V. La liaison mécanique 40 et les pièces souples 16, 17, 18, 19 peuvent être remplacées par des ressorts ou tout autre moyen équivalent qui soit à la fois suffisamment rigide pour que les fils ne se déplacent pas de façon anarchique, et suffisamment souple pour suivre les mouvements des pistons et des bielles. 7 2741387 REVENDICATIONS 1. Moteur à pistons en V caractérisé en ce qu'il comporte: - une première ligne du V assurant des fonctions normales d'admission, de compression, d'explosion, et de détente, sur laquelle sont disposés des capteurs, - une deuxième ligne du V inerte, n'assurant aucune fonction de compression, ni d'explosion, comportant, à l'intérieur d'un cylindre (20), une chambre de combustion (23) à l'air libre ayant une entrée d'admission obturée, la ligne inerte étant utilisée comme support mécanique. 2. Moteur à pistons en V selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième ligne du V comporte en outre un piston (21) inerte ayant une face externe (24) disposée en regard de la chambre de combustion (23) à l'air libre, et en ce que un dispositif de transmission des mesures20 effectuées par les capteurs est fixé sur la face externe (24) du piston (21), le dispositif de transmission des mesures étant relié aux capteurs par des fils de liaison (17). 3. Moteur à pistons en V selon la revendication 2, caractérisé en ce que le piston (21) est lié à une bielle (22) inerte, l'ensemble constitué par le piston (21) et la bielle (22) étant allégé de façon à compenser un apport de masse dû au dispositif de transmission des mesures. 4. Moteur à pistons en V selon la revendication 3, caractérisé en ce que, à chaque articulation entre un piston (11,21) et une bielle (12,22) associée et/ou entre deux bielles (12,22), les fils de liaison (17) sont fixés sur des pièces souples (1, 2, 3, 4)35 5. Moteur à pistons en V selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de transmission des mesures est un dispositif de télémesure comportant un émetteur (30) pourvu d'une antenne 8 2741387 d'émission et un dispositif (31, 32) d'alimentation de l'émetteur (30). 6. Moteur à pistons en V selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation de l'émetteur (30) est un dispositif d'alimentation par induction et comporte un stator bobiné (32) fixe et un rotor bobiné (31) placé en regard du stator (32), le rotor (31) étant animé d'un mouvement rectiligne de translation. 7. Moteur à pistons en V selon la revendication 6, caractérisé en ce que le stator (32) est fixé à une culasse (25) de fermeture du cylindre (20), et en ce que le rotor (31) est solidaire de l'émetteur (30). 8. Moteur à pistons en V selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif de transmission des mesures comporte une liaison mécanique (40) ayant deux extrémités fixées respectivement sur la face20 externe (24) du piston (21) et sur une culasse (25) de fermeture du cylindre (20), la liaison mécanique (40) étant utilisée comme support des fils de liaison (17) entre la tête du piston (21) et la culasse (25). 9. Moteur à piston en V selon la revendication 8, caractérisé en ce que la longueur de la liaison mécanique (40) est au moins égale à la course du piston (21)