Annonce: article de presse sur carte banc de rodage automatique

Bonjour Michel,

Voilà un projet très intéressant, bravo pour cette initiative ;)

Peux-tu préciser certaines choses :
- tu parles de réglage de richesse, ce qui effectivement est le point fondamental d'un rodage moteur, et plus généralement de son fonctionnement (surtout avec un moteur glow). Cela veut-il dire que ta carte pilotes deux servos : l'un pour le boisseau, l'autre pour le pointeau de richesse ?
- comment l'asservisement de la richesse est-il réalisé? Et comment ta carte fait-elle pour distinguer un fonctionnement trop pauvre d'un fonctionnement trop riche? A mon avis le simple capteur de température est très insuffisant, on utilise normalement un accéléromètre pour mesurer le "cognement" couplé à un opacimètre sur l'échappement.
- dans la mesure où la richesse est réellement gérée, y a t-il une loi de pilotage au fil de l'évolution du rodage (réduction progressive jusqu'au point de fonctionnement optimal par ex) ?
- comment fait-on pour mesure un couple statique (qui a le plus de sens pour caractériser une perfo moteur) à partir d'une simple inertie (un cylindre en acier) à entraîner? Normalement, avec une inertie, on ne mesure q'un couple dynamique, donnée très complexe car elle dépend de l'inertie à entraîner (une courbe différente par inertie différente...) ainsi que celle du moteur. Cela me laisse perplexe, car la caractérisation du rendement d'hélice ne peut se faire qu'avec la courbe de couple statique, que l'on réalise sur un banc à frein sur plusieurs régimes stabilisés.
- un bon rodage se fait au début sur des périodes très courtes, et sans chercher les hauts régimes. Ta carte gère t'elle cela ?
- quel est le seuil d'alerte de sur-température du moteur ? Est-il programmable, suivant la techno moteur (2T/4T/methanol/essence)? Et s'agit-il de la température moteur (culasse? carter?) ou de la température des gaz d'échappement?

Merci d'avance pour tes réponses,

Franck
 
Salut Frank.A

Merci pour ton intérêt et tes questions techniques auxquelles je réponds :

Q: tu parles de réglage de richesse, ce qui effectivement est le point fondamental d'un rodage moteur, et plus généralement de son fonctionnement (surtout avec un moteur glow). Cela veut-il dire que ta carte pilotes deux servos : l'un pour le boisseau, l'autre pour le pointeau de richesse ?
R:C’est exact, il y a un pilotage pour un servo standard dédié au gaz et une sortie pour un motoréducteur pas à pas unipolaire qui peut faire faire autant de tours que nécessaire dans les deux sens à la vis de richesse.

Q: comment l'asservisement de la richesse est-il réalisé? Et comment ta carte fait-elle pour distinguer un fonctionnement trop pauvre d'un fonctionnement trop riche? A mon avis le simple capteur de température est très insuffisant, on utilise normalement un accéléromètre pour mesurer le "cognement" couplé à un opacimètre sur l'échappement.
R: pour l'instant on fonctionne en boucle ouverte (positionneur). Le banc est prévu pour fonctionner sous surveillance de l'opérateur.

Q: dans la mesure où la richesse est réellement gérée, y a t-il une loi de pilotage au fil de l'évolution du rodage (réduction progressive jusqu'au point de fonctionnement optimal par ex) ?
R: Je ne sais pas encore quel est le meilleur critère à retenir pour décréter qu'on a atteint le fonctionnement optimal. C'est à l'utilisateur de juger que "c'est bon". Je suis ouvert à toutes suggestions. Je pensais à un algorithme de recherche de pointe qui agit comme un modéliste, c'est à dire en la resserant jusqu'au palier de régime et en rouvrant ensuite un peu. Qu'en penses-tu ? Il y aurait un garde-fou sur l'ouverture minimale de la vis.

Q : comment fait-on pour mesure un couple statique (qui a le plus de sens pour caractériser une perfo moteur) à partir d'une simple inertie (un cylindre en acier) à entraîner? Normalement, avec une inertie, on ne mesure q'un couple dynamique, donnée très complexe car elle dépend de l'inertie à entraîner (une courbe différente par inertie différente...) ainsi que celle du moteur. Cela me laisse perplexe, car la caractérisation du rendement d'hélice ne peut se faire qu'avec la courbe de couple statique, que l'on réalise sur un banc à frein sur plusieurs régimes stabilisés.
R: Le banc permet actuellement de faire une courbe de couple dynamique. Le couple statique, c'est une autre "paire de manches" - sera développé ultérieurement selon demandes. Ce serait bien de parler de tout cela en MP, car c'est très technique...

Q:un bon rodage se fait au début sur des périodes très courtes, et sans chercher les hauts régimes. Ta carte gère t'elle cela ?
R: la durée des pointes est uniquement conditionnée par la vitesse mécanique du servo. Donc pas de souci pour faire du très court ! Il suffit de mettre un servo suffisament rapide.
J'analyse la possibilité de faire une limitation de régime maximal. Je pense que cela serait pas mal - qu'en penses-tu ? Idem pour la température. Si le moteur atteint une limite de température, on le remet au ralenti ou on le coupe, selon le choix de l'utilisateur.

Q: quel est le seuil d'alerte de sur-température du moteur ? Est-il programmable, suivant la techno moteur (2T/4T/methanol/essence)? Et s'agit-il de la température moteur (culasse? carter?) ou de la température des gaz d'échappement?
R: la limite de température, est bien-sûr programmable par l'utilisateur et mémorisée par le banc. Il y a une seule limite actuellement dans le logiciel.
Il y a deux capteurs de température qui vont jusqu'à 160 °C chacun. Un capteur est prévu pour le moteur et l'autre pour la température ambiante. C'est suffisant pour le moteur, pas forcément pour l'échappement. Qu'en penses-tu ?

J'espère t'avoir répondu.

Au plaisir de te lire - Michel
 
Bonsoir Michel,

Merci pour les réponses, je constate avec grand plaisir que tu as très bien étudié la question ;)

Pour avancer plus loin sur le sujet de la richesse, point crucial du rodage, voici ma proposition : dans un premier temps, l'asservissement pourrait être géré en boucle fermée de manière très simple, en se basant sur le régime moteur. En effet, à ouverture de boisseau constante, l'influence de la richesse sur le régime est assez sensible, avec un point haut correspondant à la richesse optimale. Un principe simple, à l'image de l'algo "modéliste in vivo" dont tu parles, serait de partir d'un réglage utilisateur initial permettant de tenir un ralenti stable avec bougie alimentée, puis de réaliser une excursion du pointeau d'abord en ouverture, puis en fermeture si le régime chute. Dès que le régime stagne au plus haut niveau, le système commande ensuite une ouverture de quelques crans de pointeau pour fonctionner un poil riche.

Ensuite, on pourrait utiliser plusieurs boucles de surveillance :
- régime, avec limitation de régime max (très bonne idée)
- température de culasse
- température de gaz (effectivement, 160°C est nettement insuffisant, il faudrait utiliser un thermocouple type K ou une PT100)

Ces surveillances pourraient intervenir en offset de la consigne de base de la richesse, la gestion du boisseau pouvant être totalement indépendante en n'obéissant qu'à (par exemple) à une courbe d'évolution de régime (ralenti - accel - palier1 - deccel - palier 2 - etc...) programmée à l'avance.

Par contre, je ne suis pas certain de la pertinence d'un contrôle de la température ambiante. C'est certes indispensable pour de la mise au point perfo, mais plutôt superflu pour du rodage.

Concernant la mesure de couple, on peut éventuellement remonter à un couple statique simplement avec une inertie et en mesurant le dN/dt : il suffit que l'inertie entraînée soit importante, de manière à ce que le temps d'accélération soit suffisamment long pour considérer qu'on est en quasi-statique (disons 10 à 20s du ralenti au plein gaz). Par contre, cela pose quelques difficultés techniques, principalement en terme de tenue mécanique des paliers du moteur, et aussi résistance à l'éclatement du disque entraîné.

Franck
 
Salut Frank,

Merci pour tes remarques, c'est du tout bon !

Je suis un peu à la bourre ce soir et je n'ai pas le temps de commenter à fond tes idées, je vais faire cela demain.

Pour l'instant, tu peux aller voir la petite vidéo que j'ai faite avec un OS40LA largement rodé (même lessivé) pour tester le concept "couple dynamique".
Il tourne (gras) avec du meccamo stratos 15% nitro (je sais, c'est gâcher) et une bougie OS-F neuve. Le disque en acier doux fait 100 mm de diamètre et 15 mm d'épaisseur.

http://www.youtube.com/watch?v=k28JWuyPBXQ

Cela pourra alimenter ta réflexion et nos échanges...

Au sujet du capteur de température ambiante : Je suis de ton avis. on pourra recycler l'entrée "ambiante" en entrée capteur de température échappement au prix d'une toute petite carte analogique supplémentaire et d'une PT100 ou thermocouple. A voir plus tard.

A demain.

Michel
 
Franck,

Ouf, je souffle un peu et je peux enfin te répondre...

FA: Merci pour les réponses, je constate avec grand plaisir que tu as très bien étudié la question.

MK: en conformité avec l'adage selon lequel "la réflexion précède l'action", j'ai pris soin d'élaborer un cahier des charges précis pour ce projet avant de me lancer à corps perdu dans la phase de conception. J'ai pu bénéficier des conseils avisés et patients de Guillaume Dobler, Champion de France F3A et F3M 2008 (membre comme moi du MOCIM), et de Pascal Momal, champion de motonautisme "hydroplane de vitesse". Tous les deux sont grands pilotes, fins modélistes, grands connaisseurs des moteurs thermiques (4T Yamada pour Guillaume et 2T de vitesse pour Pascal) et ingénieurs mécaniciens de surcroit.
Qu'ils soient remerciés ici.
Environ 500 emails ont été échangés avec eux et avec la rédaction d'Elektor depuis mi-octobre 2008. Ceci explique cela.

FA: Pour avancer plus loin sur le sujet de la richesse, point crucial du rodage, voici ma proposition : dans un premier temps, l'asservissement pourrait être géré en boucle fermée de manière très simple, en se basant sur le régime moteur. En effet, à ouverture de boisseau constante, l'influence de la richesse sur le régime est assez sensible, avec un point haut correspondant à la richesse optimale. Un principe simple, à l'image de l'algo "modéliste in vivo" dont tu parles, serait de partir d'un réglage utilisateur initial permettant de tenir un ralenti stable avec bougie alimentée, puis de réaliser une excursion du pointeau d'abord en ouverture, puis en fermeture si le régime chute. Dès que le régime stagne au plus haut niveau, le système commande ensuite une ouverture de quelques crans de pointeau pour fonctionner un poil riche.

MK: OK, je vais analyser cet algorithme et te le soumettre quand il sera mûr. Est-tu disposé à consacrer un peu de ton temps à ce projet ? (tous les codes sources des programmes seront publiés)

FA: Ensuite, on pourrait utiliser plusieurs boucles de surveillance :
- régime, avec limitation de régime max (très bonne idée)
- température de culasse
- température de gaz (effectivement, 160°C est nettement insuffisant, il faudrait utiliser un thermocouple type K ou une PT100)

Ces surveillances pourraient intervenir en offset de la consigne de base de la richesse, la gestion du boisseau pouvant être totalement indépendante en n'obéissant qu'à (par exemple) à une courbe d'évolution de régime (ralenti - accel - palier1 - deccel - palier 2 - etc...) programmée à l'avance.

MK: l'idée de découpler la partie gestion des gaz des tâches de surveillance me paraît vraiment très intéressante. Je n'y avais pas pensé et la gestion des interactions entre les différentes limites (throttle, temp et RPM) me provoquait des noeuds au cerveau...

FA:par contre, je ne suis pas certain de la pertinence d'un contrôle de la température ambiante. C'est certes indispensable pour de la mise au point perfo, mais plutôt superflu pour du rodage.

MK: on va considérer dorénavant cette entrée température comme une entrée auxiliaire...
J'ai une question précise à te poser: quelle gamme de température faut-il prévoir pour une mesure des gaz ? - Je te demande une gamme réaliste mais avec un peu de marge pour couvrir tous les types de moteurs et de conditions de fonctionnement, même les plus défavorables (=chaudes).

FA: Concernant la mesure de couple, on peut éventuellement remonter à un couple statique simplement avec une inertie et en mesurant le dN/dt : il suffit que l'inertie entraînée soit importante, de manière à ce que le temps d'accélération soit suffisamment long pour considérer qu'on est en quasi-statique (disons 10 à 20s du ralenti au plein gaz). Par contre, cela pose quelques difficultés techniques, principalement en terme de tenue mécanique des paliers du moteur, et aussi résistance à l'éclatement du disque entraîné.

MK: Le disque que tu as vu sur la vidéo est constitué d'un disque de 5 mm et d'un disque de 10 mm d'épaisseur. J'ai prévu, pour valider la méthode, de faire la mesure de couple avec le disque de 5, puis de 10 puis de 5+10 = 15 mm. Idéalement la courbe devrait être la même ! D'après ce que tu me dis les valeurs seront forcément différentes. Je comprends bien aussi que l'approximation par rapport à un couple statique sera d'autant meilleure que l'inertie est grande, avec les difficultés mécaniques que tu cites...
J'ai cepandant remarqué des chose interessantes pendant mes premiers essais:
- Le moteur monte beaucoup mieux dans les tours si la bougie reste alimentée (pas étonnant, tu me diras, mais je ne m'attendais pas à une telle différence).
- Si l'ouverture du boisseau est trop rapide, le moteur a tendance à s'étouffer et la bougie s'éteint - si elle n'est pas alimentée. (Le moteur n'est maheureusement pas doté d'un calculateur ni d'une injection électronique).
Mon analyse actuelle est: pendant le run, la gestion du servo de gaz est cruciale ! Si je n'ouvre pas assez vite, je ne serai pas au couple maxi (pas intéressant). Si j'ouvre trop vite, je n'ai pas non plus le couple maxi car je noie le moteur, pas bon non plus. Il faudra trouver un algo sioux qui ouvre le boisseau le plus vite possible tant que le moteur prend des tours et qui se calme si il n'en prend pas !
J'ai fait des essais sur un moteur électrique brushless chargé par une hélice en essayant d'incrémenter les gaz d'autant plus vite que le moteur a accéléré depuis la dernière mesure de RPM (tu me suis ?). Je moyenne les RPM sur deux tours d'hélice (4 impulsions). Ca fonctionne mais la méthode est très sensible au gain que je mets entre dN/dt et l'incrémentation des gaz. Il faudrait trouver un algo qui s'auto-adapte en temps réel ou travailler par apprentissage en faisant plusieurs runs pour "identifier" le comportement dynamique du système "moteur + volant". Qu'en penses-tu ?

Ca en fait couler des octets, les petits moteurs à méthanol !

Au plaisir de te lire - Michel
 
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