Brevet FR3006445A1 — publié le 20141205

PROCEDE D'ETALONNAGE DE CAPTEURS DE PRESSION D'UN CIRCUIT RELIE A UNE MACHINE HYDRAULIQUE GENERANT UNE PRESSION DYNAMIQUE pool La présente invention concerne un procédé d'étalonnage de capteurs de pression dynamique dans un circuit contenant un fluide, ainsi qu'un système d'étalonnage prévu pour mettre en oeuvre un tel procédé. [0002] Pour mesurer des pressions hydrauliques dynamiques dans un circuit comprenant une machine hydraulique, afin d'étudier notamment la relation entre les variations de pression et le niveau sonore émis par cette machine, il est connu de disposer dans ce circuit des capteurs de pression qui génèrent des signaux dépendant de cette pression. [0003] En particulier dans le cas d'un véhicule hybride comportant un circuit hydraulique comprenant un moteur ou une pompe à plusieurs pistons, qui génère des variations de pression avec une fréquence assez élevée, il peut être important d'obtenir avec précision les courbes dynamiques de variation de pression. On peut ainsi réaliser des mises au point sur la machine hydraulique et tester les résultats, afin de travailler sur la réduction des émissions sonores. [0004] Cependant un problème qui se pose pour ces moyens de mesure, est de réaliser un étalonnage des capteurs de pression dynamique dans leurs positions de fonctionnement, comprenant une bonne précision notamment dans le cas d'une dynamique élevée. La dynamique est importante en particulier pour des machines hydrauliques utilisées dans les véhicules hybrides, tournant à des vitesses assez élevées. [0005] Un procédé connu de mesure de pression dynamique en sortie d'une machine hydraulique, comporte la mesure de pression en certains points du circuit hydraulique raccordé à cette machine, puis une évaluation numérique pour en déduire une approximation de la pression à la sortie de la machine hydraulique. Toutefois ce procédé donne une approximation de la pression hydraulique réelle à la sortie de cette machine. Il peut fournir des valeurs comparatives de pression, mais ne donne pas des valeurs absolues étalonnées avec précision (la précision des résultats reste d'ailleurs inconnue). [0006] De plus ces capteurs sont généralement étalonnés sur un banc de pression hydraulique statique, on ne prend pas en compte la dynamique du capteur et du fluide dans la partie du circuit concernée. [0007] Une autre solution connue, présentée notamment par le document FR-A1-2449217, comporte un générateur de pulsations périodiques de pression hydraulique, qui permet d'étalonner des moyens de mesure. Cependant, ce système ne permet pas de réaliser des étalonnages précis de moyens de mesure disposés en différents endroits particuliers d'un circuit, utilisés pour mesurer une variation de pression comportant une dynamique très importante. [00os] La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. [0009] Elle propose à cet effet un procédé d'étalonnage de capteurs de pression dynamique disposés dans un circuit hydraulique comprenant une 20 entrée reliée à une machine hydraulique générant une pression avec une dynamique élevée, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - on remplace la machine hydraulique par un bouchon de fermeture de l'entrée comprenant un piston coulissant équipé d'un accéléromètre, puis on remplit de fluide ce circuit qui est purgé et on 25 amène ce fluide à la pression hydraulique voulue ; - on frappe sur le piston avec un marteau à choc en enregistrant l'accélération du piston, les mesures des capteurs de pression, et l'effort effectif transmis par le marteau au piston avec un moyen de mesure de cet effort ; - on calcule la pression du fluide générée par le choc à partir de l'effort effectif transmis par le marteau, de l'accélération du piston et de caractéristiques physiques de ce système ; - on en déduit pour chaque capteur de pression, la fonction de transfert de la pression hydraulique de l'entrée du circuit à ce capteur ; - on remet ensuite la machine hydraulique sur l'entrée du circuit hydraulique, et on refait des mesures de pression pour cette machine en fonctionnement avec les mêmes capteurs de pression ; - on en déduit enfin le niveau de pression dynamique en sortie de la machine, en utilisant la mesure de chaque capteur et la fonction de transfert inverse associée à ce capteur. [0olo] Un avantage de ce procédé d'étalonnage de capteurs de pression, est que l'on génère de manière simple et précise avec le marteau comprenant le moyen de mesure de l'effort, un choc sur le fluide comprenant une très forte dynamique à la position même de cette machine, les capteurs étant aussi à leur position de fonctionnement, ce qui permet d'établir des fonctions de transfert qui sont très représentatives de dynamiques élevées venant de la machine. [001 1] On peut ainsi étalonner avec précision en dynamique les capteurs de pression avec leur fonction de transfert associée, et en déduire facilement par la fonction inverse, la pression dynamique réelle émise par la machine hydraulique. [0012] Le procédé d'étalonnage de capteurs de pression selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. [0013] Avantageusement, le fluide est mis à la température des conditions de fonctionnement du circuit hydraulique avant les différentes mesures. [0014] Avantageusement, le fluide est soumis pour les mesures à une pression. [0015] Avantageusement, le calcul de la pression du fluide générée par le choc utilise le principe fondamental de la dynamique, la somme des forces extérieures appliquées sur le piston étant égale à la masse multipliée par l'accélération de ce piston, ces forces comprenant la force générée par le marteau lors du choc, mesurée par un capteur d'effort, les forces de frottement appliquées sur le piston, et la pression du fluide dans le circuit hydraulique s'appliquant sur la surface avant de ce piston, la masse globale du piston étant mesurée au préalable, l'accélération de ce piston pendant le choc étant donnée par l'accéléromètre fixé dessus. [0016] Avantageusement, les forces de frottement sur le piston sont mesurées par une manipulation préalable, comportant le choc du marteau sur ce piston avec le circuit ne contenant pas de fluide. [0017] L'invention a aussi pour objet un système d'étalonnage de capteurs disposés dans un circuit comprenant une entrée recevant une machine hydraulique, pour réaliser une mesure dynamique de la pression générée par cette machine, ce système comportant un bouchon de fermeture de l'entrée disposant d'un piston coulissant équipé d'un accéléromètre. [0ols] Avantageusement, le système d'étalonnage comporte un marteau à choc comprenant un moyen de mesure de l'effort sur le piston lors d'un choc. [0019] L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après, donnée à titre d'exemple et de manière non limitative en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma d'un circuit hydraulique comprenant un bouchon de fermeture équipé d'un piston fixé sur l'entrée, pour les premières étapes de réalisation du procédé selon l'invention ; et - la figure 2 est un schéma de ce circuit hydraulique comprenant la machine hydraulique fixée sur l'entrée, pour les étapes suivantes de réalisation de ce procédé. [0020] La figure 1 présente un circuit hydraulique 2 recevant des capteurs de pression 4 disposés à différents endroits particuliers, émettant chacun un signal électrique en fonction de la pression mesurée à cet endroit, qui est enregistré par un système d'acquisition de données. [0021] Le circuit hydraulique 2 comporte suivant un axe principal une entrée 6 disposée à une extrémité appelée arrière, comprenant une bride de serrage 8 prévue pour la fixation d'une machine hydraulique émettant des pulsations de pression, comme une pompe ou un moteur à pistons. [0022] Un bouchon 10 fixé sur la bride 8 du circuit hydraulique 2, fermant l'entrée 6, comporte un alésage recevant un piston axial 12 coulissant équipé d'un joint d'étanchéité, et d'une tige axiale dépassant vers l'arrière. La tige du piston 12 comporte un accéléromètre 14 qui mesure les vibrations axiales de ce piston. [0023] Le système d'étalonnage comporte de plus un marteau 16 destiné à frapper axialement sur la tige du piston 12, comprenant sur sa face de frappe un capteur d'effort 18 qui mesure les efforts effectifs transmis par ce marteau au piston. [0024] Les premières étapes du procédé d'étalonnage des capteurs de pression dynamique 4 avec le dispositif présenté figure 1, sont les suivantes. [0025] Le circuit hydraulique 2 dont l'entrée 6 est fermée par le bouchon 10 comprenant le piston 12, est rempli du même fluide qui servira au fonctionnement de ce circuit, puis purgé entièrement. Le circuit 2 peut en particulier être soumis pour les mesures à une certaine pression, qui facilite la propagation de l'onde de pression dans ce circuit. [0026] Avantageusement le fluide est mis à la température des conditions de fonctionnement du circuit hydraulique, pour faire un étalonnage des capteurs de pression 4 dans les conditions représentatives du fonctionnement ultérieur, la propagation de l'onde de pression dans le fluide dépendant de cette température. [0027] On frappe ensuite vers l'avant sur la tige du piston 12 avec le marteau à choc 16 afin de créer un choc de pression sur le fluide disposé du côté de l'entrée 6 du circuit hydraulique 2, qui génère une onde de pression transmise aux différents capteurs 4. Le capteur d'effort 18 du marteau 16 enregistre l'effort de ce choc, en parallèle les différents capteurs de pression 4 enregistrent l'arrivée de l'onde de pression. [0028] Ensuite on applique le principe fondamental de la dynamique sur le piston 12, qui stipule que la somme des efforts appliqués sur ce piston est égale à la masse multipliée par l'accélération de ce piston : E F = M y. [0029] Les forces extérieures appliquées sur le piston 12 sont la force générée par le marteau 16 lors du choc, mesurée par le capteur d'effort 18, les forces de frottement appliquées par le bouchon 10 sur ce piston, en particulier les frottements des joints d'étanchéité, et la pression du fluide dans le circuit hydraulique 2 s'appliquant sur la surface avant de ce piston, qui est la donnée recherchée. [0030] La masse globale du piston 12 est mesurée au préalable. L'accélération de ce piston pendant le choc est donnée par l'accéléromètre axial 14 fixé sur sa tige. [0031] Les frottements sur le piston 12 peuvent être mesurés de manière précise par une manipulation préalable, comportant le choc du marteau 16 sur la tige de ce piston avec le circuit 2 ne contenant pas de fluide, ce qui élimine la pression hydraulique. En appliquant aussi le principe fondamental de la dynamique, la somme des forces comprenant le choc du marteau 16 et les forces de frottement, est égale à la masse du piston 12 multipliée par son accélération. On en déduit les forces de frottement réelles s'appliquant sur ce piston 12. [0032] On obtient ainsi la force appliquée sur la surface avant du piston 12, qui est divisée par cette surface pour obtenir la pression réelle du fluide au niveau de la surface avant. [0033] A partir des mesures de pression effectuées par chaque capteur 4, on en déduit la fonction de transfert qui relie la pression hydraulique réelle au niveau de l'entrée du circuit 6, et chacun de ces capteurs. La fonction de transfert est définie en particulier comme le rapport de la transformée de Fourier du signal de sortie dépendant de la fréquence, sur la transformée de Fourier du signal d'entrée dépendant aussi de cette fréquence. [0034] Les étapes ultérieures du procédé d'étalonnage des capteurs de pression dynamique 4 avec le dispositif présenté figure 2, sont les suivantes. [0035] Le bouchon 10 comprenant son piston 12 est retiré du circuit hydraulique 2, et la machine hydraulique à mesurer 20 est fixée sur l'entrée 6 de ce circuit par la bride de serrage 8. On refait ensuite des mesures de pression par les mêmes capteurs 4, avec la machine hydraulique 20 en fonctionnement. [0036] On en déduit enfin en appliquant à la mesure de chaque capteur 4 la fonction de transfert propre à ce capteur qui est inversée, la pression dynamique réelle en sortie de la machine hydraulique 20. [0037] On réalise ainsi de manière simple, rapide et peu coûteuse, un étalonnage précis de chaque capteur 4 dans sa position réelle d'utilisation, donnant une mesure absolue de pression pour le fluide qui est à sa température de fonctionnement. Cet étalonnage prenant en compte des dynamiques importantes, permet de faire des mises au point sur différents types de machines hydrauliques, en particulier des pompes ou des moteurs prévus pour un véhicule hybride, afin de réduire leur niveau sonore. [0038] Le nombre de capteurs de pression 4 disposés sur le circuit hydraulique 2 n'est pas limité, leur position ou leur orientation est aussi libre. REVENDICATIONS1 - Procédé d'étalonnage de capteurs de pression dynamique (4) disposés dans un circuit hydraulique comprenant une entrée (6) reliée à une machine hydraulique (20) générant une pression avec une dynamique élevée, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - - - - - - on remplace la machine hydraulique par un bouchon de fermeture de l'entrée (8) comprenant un piston coulissant (12) équipé d'un accéléromètre (14), puis on remplit de fluide ce circuit qui est purgé ; on frappe sur le piston (12) avec un marteau à choc (16) en enregistrant l'accélération du piston, les mesures des capteurs de pression (4), et l'effort effectif transmis par le marteau au piston avec un moyen de mesure de cet effort (18) ; on calcule la pression du fluide générée par le choc à partir de l'effort effectif transmis par le marteau, de l'accélération du piston (12) et de caractéristiques physiques de ce système ; on en déduit pour chaque capteur de pression (4), la fonction de transfert de la pression hydraulique de l'entrée du circuit (6) à ce capteur ; on remet ensuite la machine hydraulique (20) sur l'entrée du circuit hydraulique, et on refait des mesures de pression pour cette machine en fonctionnement avec les mêmes capteurs de pression (4) ; on en déduit enfin le niveau de pression dynamique en sortie de la machine (20), en utilisant la mesure de chaque capteur (4), et la fonction de transfert inverse associée à ce capteur. 2 - Procédé d'étalonnage de capteurs selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide est mis à la température des conditions de fonctionnement du circuit hydraulique avant les différentes mesures. 3 - Procédé d'étalonnage de capteurs selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le fluide est soumis pour les mesures à une pression résiduelle. 4 - Procédé d'étalonnage de capteurs selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le calcul de la pression du fluide générée par le choc utilise le principe fondamental de la dynamique, la somme des forces extérieures appliquées sur le piston (12) étant égale à la masse multipliée par l'accélération de ce piston, ces forces comprenant la force générée par le marteau (16) lors du choc, mesurée par un capteur d'effort (18), les forces de frottement appliquées sur le piston, et la pression du fluide dans le circuit hydraulique (2) s'appliquant sur la surface avant de ce piston, la masse globale du piston (12) étant mesurée au préalable, l'accélération de ce piston pendant le choc étant donnée par l'accéléromètre (14) fixé dessus. 5 - Procédé d'étalonnage de capteurs selon la revendication 4, caractérisé en ce que les forces de frottement sur le piston (12) sont mesurées par une autre manipulation, comportant le choc du marteau (16) sur ce piston avec le circuit (2) ne contenant pas de fluide. 6 - Système d'étalonnage de capteurs disposés dans un circuit (2) comprenant une entrée (6) recevant une machine hydraulique (20), pour réaliser une mesure dynamique de la pression générée par cette machine, caractérisé en ce qu'il comporte un bouchon de fermeture de l'entrée (8) disposant d'un piston coulissant (12) équipé d'un accéléromètre (14). 7 - Système d'étalonnage de capteurs selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte un marteau à choc (16) comprenant un moyen de mesure (18) de l'effort sur le piston (12) lors d'un choc.