[Technique] La Dump Valve

[Speedster1 0]

EXPLICATIONS TECHNIQUES
La Dump Valve Simple Piston
Les moteurs turbo-chargés de par leur fonctionnement imposent la présence d'une " soupape de dérivation de la pression de sur alimentation" dans le collecteur d'admission. Celle-ci est aussi appelé " soupape de décharge " ou " Dump Valve ".
Schéma de principe
Ce schéma est représenté à l'arrêt du moteur


Lorsque le moteur est à pleine charge, la pression dans tout le collecteur est supérieure à 0,8 bar (en général entre 0,8 et 1,2 bars pour garantir une bonne fiabilité).
Lors d'un " lâcher de pied ", alors que le moteur est en pleine charge, la réaction suivante se produit :
- Le papillon des gaz se ferme et interdit l'évacuation de l'air comprimé vers les cylindres.
- La pression augmente dans le collecteur
- Le turbo-compresseur subit un choc (coup de bélier) induit par la résonance du flux d'air à l'intérieur du collecteur.


Les constructeurs introduisent donc une soupape de décharge (Dump Valve) afin d'évacuer la surpression. Celle-ci est commandée par la dépression présente entre le boîtier papillon et la soupape d'admission dès que l'accélérateur est lâché et a pour conséquence d'évacuer tout l'air présent dans le collecteur.


La Dump Valve Double Piston
L'inconvénient de cette méthode (simple piston) est qu'il s'agit d'une évacuation totale de l'air d'admission et que lorsque le papillon des gaz s'ouvre à nouveau (après le passage d'une vitesse), il faut attendre que le turbo remplisse à nouveau le collecteur pour bénéficier de la pleine puissance du moteur.
C'est cet inconvénient qu'efface la " Dump Valve " à double piston. Le premier piston est toujours commandé par la dépression après le papillon des gaz mais celui-ci se contente de déverrouiller le second piston (plus petit et plus léger donc plus rapide) qui lui n'évacue que la surpression et conserve la pression de suralimentation dans le collecteur.


Le petit piston se referme très rapidement et empêche la pression de tomber en dessous de 0 bar.


Ceci autorise une remise en pleine charge du moteur beaucoup plus rapide. Le gain mesuré est de 200ms (millisecondes) à chaque rapport de boite.
Aujourd'hui toutes les " Soupapes de décharges " sont basées sur un système d'activation mécanique.
La Dump Valve Double Piston électronique
Néanmoins tous ces systèmes à double piston sont relativement lents. Pour évacuer la surpression, il faut attendre la fermeture complète du papillon des gaz puis que la pression diminue (après le papillon) jusqu'à une dépression suffisamment basse (environs -500millibar) pour déverrouiller le premier piston, et enfin la surpression est évacuée.
Cette dernière est alors montée à une valeur telle qu'elle produit quand même le choc sur le turbo-compresseur (coup de bélier).
La nouveauté porte sur le fait que le déverrouillage du premier piston est commandé par une électrovanne 3 voies qui est pilotée par un boîtier électronique en fonction de la position du papillon des gaz.
Ce système permet de réagir en moins de 20 millièmes de seconde à un " lâcher de pied ". La réaction de la " Dump Valve " est si rapide qu'elle permet une régulation de la pression plutôt qu'une évacuation tardive et bruyante de la surpression.
Lors d'une détection d'un point précis de la pédale d'accélérateur, le contacteur envoie une information au boîtier électronique qui l'analyse. Le microcontrôleur du boîtier électronique commande l'électro-vanne dans un délai de 50µs (micro-secondes).
L'électro-vanne commute en moins de 20ms (millisecondes) et applique la dépression de la réserve sur le premier piston de la soupape de décharge qui autorise la régulation de la sur-pression.
Les mesures ont démontrées que la surpression avait seulement augmenté de 0,1 bar (avant la décharge) contre 1,2 bar dans le système traditionnel à double piston. Une campagne de mesure à été conduite pour valider ce système, Celle ci à été faite sur une Subaru WRX.
Les courbes de pression on été prises en amont et en aval du boîtier papillon.
Les deux buts recherchés étaient de démontrer
1- la limitation du " Coup de Bélier subi par le Turbocompresseur à la fermeture du papillon des gaz .
2- l'amélioration de la reprise de couple après un passage de vitesse ainsi que l'amélioration du temps de passage.
La première courbe montre le temps de passage d'une vitesse pour une dump valve double piston à activation mécanique par la dépression du collecteur d'admission.


Nous obtenons un changement de rapport complet en 510ms, mais ces mesures ne constituait pas un test de véélité du pilote.
Le point à noter est le temps mort à l'ouverture de 140ms et le temps de fermeture de 95 ms.
La courbe suivante illustre un changement de rapport avec le système de pilotage électronique. La DUMP VALVE est restée sur le véhicule sans modifier aucun réglage.


Les temps recueillis lors de l'esai avec le système de gestion électronique on permis de gagner 85ms ( 140ms - 55ms) à l'ouverture de la dump valve et 25ms (95ms- 70ms) à la fermeture.
Outre le fait qu'avec un pilote donné la remise en charge du turbo-compresseur apparaît 110ms plus tôt. (Gain de 1,1 dixième de seconde à chaque rapport), nous constatons la très forte diminution du coup de bélier qui améliore significativement la fiabilité du TURBO compresseur.
Sur les courbes suivantes, nous pouvons observer la répétitivité des coups de bélier sur 3 rapports

Le même essai avec le système de gestion électronique démontre un gain de 450mbar (1,9bar-1,45bar) sur la surpression dans le collecteur d'admission. La vitesse d'ouverture de la DUMP VALVE est le fruit de ce gain de temps.
Le coup de bélier est quasi inexistant du fait que la surpression est évacuée sans attendre que la dépression se crée dans le collecteur après le boîtier papillon.

En fait la DUMP VALVE (soupape de décharge) à un fonctionnement qui lui permet de faire une régulation plutôt qu'une décharge brutale et tardive.
Cette nouveauté permet d 'accroître de façon significative la fiabilité des moteur turbocompressés tout en améliorant les temps de réponses du turbo-compresseur.
Ce système est applicable à tous les moteurs turbochargés que le combustible soit de l'essence ou du diesel.

[RSMAN59100 0]

merki

[Speedster1 0]

de rien, j'ai chopé ça sur le net, et je trouve que c'est bien expliqué si Sparco veut le mettre en post it

[cyril5920011 0]

Super ce topic!

pour le post it

[damiano111 0]

cyril59200 a écrit:

Super ce topic!

pour le post it

merci Speedster le dossier et superbement bien expliquer