eDAQlite installed in Thompson Engineering and Racing’s dragster.

Grâce à sa longue carrière passée comme ingénieur d’essai, Thompson sait très bien que l’acquisition de données joue un rôle primordial dans l’amélioration des performances des composants et des ensembles complets. Il a apporté cette expertise dans sa « carrière bis » au sein de l’ingénierie de course. Pour réaliser les mesures nécessaires, Thompson utilise le système d’acquisition de données SoMat eDAQlite de HBM.

Une des raisons pour lesquelles Thompson a choisi l'eDAQlite est que le système fournit non seulement des données précises, mais, s'intègre parfaitement bien dans l'espace réduit disponible à l'intérieur du dragster. Les données provenant de l'eDAQlite, associées aux connaissances de Thompson sur « la manière dont fonctionnent réellement les choses, » lui permettent d'améliorer la cohérence du temps écoulé, la sûreté et la fiabilité de ses véhicules de course.

En outre, l'eDAQlite peut faire de beaucoup de choses que les autres systèmes d’acquisition de données, généralement utilisés dans les courses, ne peuvent pas faire. Par exemple, la plupart des autres systèmes DAQ ont un taux d'échantillonnage maximum  de 100 Ech/s seulement, alors que l'eDAQlite peut aller jusqu’à 100 000 Ech/s. En plus de tout cela, l'eDAQlite d’HBM est un des seuls systèmes DAQ qui a été accepté en usage dans le « Sportsman classes of the National Hot Rod Association (NHRA) Championship Drag Racing Series ».

Acquisition de données sur Dragster 7 secondes

Vous ne pouvez pas faire beaucoup de vitesse sur un tracteur, ce qui ne peut satisfaire Ray Thompson.

Ray Thompson a 35 ans d'expérience en tant qu'ingénieur, la plupart du temps comme ingénieur d’essai, dans  tous les tests de développement et analyses de défaillance destinés à améliorer la fiabilité et la sûreté des tracteurs chez John Deere. Sa vraie passion, pourtant, a toujours été les courses de dragster. Il a couru sur twelve-second Street Cars, nine-second Chassis Cars et sept-second Dragsters. Après le retrait de John Deere, Thompson a lancée l’entreprise Thompson Engineering and Racing pour mettre à disposition sa connaissance sur les véhicules en termes d’analyse dynamique et étude de défaillance au service du sport en l’occurrence les courses de Dragsters.

Finalement, Thompson a choisi l'eDAQlite aussi en raison de sa longue relation de travail avec HBM. Il utilisait les produits SoMat depuis les années 80 et a toujours trouvé ses appareils précis et dignes de confiance et lorsqu’il s’est posé des questions sur les produits, le support technique de HBM a su lui répondre rapidement.

Démarrage plus rapide

Récemment, Thompson a lancé le projet de rendre le moteur de son sept-second dragster plus facile à démarrer et éviter le fameux « kick back. ». Pour accomplir ce projet, Thompson a su qu'il devait mesurer plusieurs paramètres moteur, avec le plus important à savoir la vitesse de démarrage du moteur.

Pour enregistrer la vitesse du moteur, vous pouvez raccorder typiquement le signal de sortie du tachymètre du circuit d'allumage à l'enregistreur de données. Ce signal de sortie fournit quatre impulsions par tour de démarrage et c'est généralement assez en termes de résolution pour la plupart des applications.

Fig. 1

Toutefois, pour vérifier l'état mécanique du moteur vous avez besoin de plus d'informations détaillées. Pour cette application, Thompson a utilisé un capteur de prise de vitesse reliée au volant d’inertie. Ce capteur détecte le passage des dents du volant et les 168 impulsions de sortie par tour. Le taux d’échantillonnage a été réglé à 200 échantillons par seconde. La figure 1 montre une comparaison de ces deux méthodes de mesure.

Fig. 2

Le relevé de la figure 2 montre la vitesse de démarrage du moteur V8 du dragster 548 cm3, sur une durée de deux secondes. Le taux de compression du moteur est de 15:1. Tandis que la vitesse moyenne de rotation est  de 150 tr/mn, elle peut être au plus haut à 225 tr/mn lors d’une phase puissance et au plus bas à 85 tr/mn pendant une phase de compression.

À une vitesse de 150 t/mn, le vilebrequin fait 2.5 tr/s. Pour les 4 cycles du moteur V8, nous avons dix périodes de puissance au cours d'une seconde, comme cela est indiqué sur la courbe.

Cette courbe peut être employée pour comparer la variation entre cylindres. Tous les problèmes mécaniques qui affectent la performance « de pompage » du cylindre changeront le nombre de tr/mn. Périodiquement, il faut enregistrer la vitesse du moteur au démarrage et puis comparer la forme du tracé d’un cylindre à l’autre qui est une méthode rapide pour vérifier l'état mécanique du moteur.

Beaucoup de coureurs expérimentés peuvent déterminer si un moteur a un cylindre défectueux en écoutant le bruit qu'il produit. La mesure de la vitesse de démarrage moteur et la production d'une courbe comme celle représentée dans la figure 1 permettent de vérifier ceux que ces coureurs expérimentés savent tous.

Détecter le cylindre mort

Pour cela, Thompson a réalisé deux mesures de vitesse moteur. Il a fait la première mesure avec un fonctionnement normal du moteur. Avant d’effectuer la deuxième mesure, il a retiré une bougie d'allumage pour simuler un cylindre mort.

Fig. 3

La figure 3 montre l’enregistrement graphique superposé des deux mesures. La courbe rouge indique le fonctionnement normal du moteur, alors que la courbe bleue représente le fonctionnement du moteur sur trois cylindres. Notez que quand le cylindre mort approche le point mort haut (TDC), la vitesse du moteur augmente en opposition à la diminution normale de la vitesse. C'est dû au manque de résistance de la compression d'air. De plus, il faut aussi noter que la vitesse moyenne était approximativement de 10 tr/mn plus haut pour le moteur avec le cylindre mort. C'est pourquoi les deux courbes ne sont pas bien alignées.

Fig. 4

Une autre manière d'analyser la performance du moteur est d'effectuer une analyse de fréquence du signal  vitesse du moteur. La figure 4 montre une courbe de cette analyse. La fréquence la plus significative est de 10 hertz. C'est équivalent à la fréquence d’allumage des 8 cylindres d’un moteur 4 temps à 150 tr/mn. Cela s'appelle 4ème ordre puisqu’il se produit quatre fois par révolution du vilebrequin.

Le deuxième composant significatif de fréquence est 20 hertz. Cette fréquence est un 8ème ordre et est dû à la dynamique des huit cylindres du moteur. Ces effets dynamiques se produisent parce que la vitesse du vilebrequin ralentit pendant chaque compression des cylindres. Bien que ces variations dynamiques soient communes, elles peuvent probablement être réduites en ajoutant plus d'inertie à l'ensemble volant/convertisseur de couple.

En résultat de ses investigations, Thompson a déterminé que la vitesse moyenne de démarrage à 150 tr/mn pourrait être trop lente pour avoir de bons démarrages. En ce moment, il y a plusieurs choses qui peuvent être faites pour augmenter cette vitesse :

  • Installer un moteur de démarrage plus puissant,
  • Augmenter la puissance de la batterie,
  • Employer de plus grands câbles de batterie pour éviter des chutes de tension
  • S'assurer qu'il y a une bonne terre de la batterie au démarreur.

Eviter les « kick backs »

En conclusion, un des objectifs de Thompson était de réduire les possibilités de « kick back. » Le kick back se produit parce les moteurs de course ont des vitesses de démarrage plus bas (environ 150 tr/mn), de plus grands déplacements, une compression plus élevée et plus de temps d’avance que les moteurs de production. Quand il y a allumage d'un cylindre, il y a une possibilité que le vilebrequin tourne en arrière, par conséquent il donne un à-coup aux dents du volant d’inertie du pignon moteur de démarrage et peut probablement endommager les dents d'engrenage.

Les paramètres énumérés ci-dessus peuvent être modifiés de manière à empêcher donnent un kick back, mais faire cela peut réduire la puissance moteur. Par expérience et suite à l’analyse des données, Thompson a constaté que s'il décale la synchronisation d'allumage de deux ou trois degrés, alors qu'en même temps, il permet au moteur d'atteindre la pleine vitesse de démarrage avant d'actionner le circuit d'allumage, le nombre d’à-coup  a été considérablement réduit.

Il est clair qu'une des clefs de réussite de Thompson sur la piste de dragster a été l'eDAQlite de SoMat. Les données qu'il acquière avec ce système d’acquisition de données puissant et compact sont exactement celles dont il a besoin dans sa recherche pour aller plus vite.

Autre application avec Sims Professional Engineers

Des systèmes d'acquisition de données garantissent la sûreté des matériels roulants du ferroviaire

“Pour Sims Professional Engineers (SPE), l'eDAQ a constamment fournit des données d'essai fiables, même dans les conditions les plus dures. Il s'est avéré être un investisement qui valait la peine d'être fait pour SPE.”

Cody Kasten, Ingénieur Projet

Sims Professional Engineers (SPE)

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