Les essais liés aux motorisations (combustion, microhybride, hybride, électrique) de véhicules complets ou de leurs composants (GMP ou autre organe) font appel à différentes technologies de bancs (banc à inertie, banc à frein, banc dynamique) dans différentes déclinaisons : bancs à rouleau, bancs GMP et eGMP, bancs moteurs, bancs organes moteurs, bancs de caractérisation…
Un banc d'essai est un ensemble de matériels installés dans une salle généralement tempérée et ventilée. Il peut être très simple dans le cas d'essais de fonction moteur élémentaire, ou très complexe dans le cas de simulation de fonctionnement réel d’un GMP ou d’un véhicule complet.
Notre bureau d’études dispose d’une forte expertise en ce domaine ayant déjà conçu de nombreux bancs pour nos besoins en interne (banc GMP, banc e-motor, banc C.E.M., etc.) et pour couvrir les besoins de nos clients.
Nos prestations sur bancs peuvent viser plusieurs objectifs. Il peut s’agir d’essais :
Les bancs d'essais pour tester les véhicules et leurs différents organes (GMP complet ou sous-ensembles) sont presque aussi nombreux que les paramètres amener à être optimisés pour une mobilité plus efficiente.
| Secteur climatique | |||
| Banc à rouleaux climatique de grande capacité (Air -30 à +60°C) | Dynamique | 180 kW | - |
| Banc à rouleaux climatique de grande capacité (Air -30 à +55°C) | Dynamique | 160 kW | - |
| Banc moteur climatique (Air -30 à +50°C / fluides sur consultation) | Dynamique | 230 kW | 1000 Nm |
| Banc moteur climatique (Air -30 à +50°C / fluides sur consultation) | Dynamique | 220 kW | 1000 Nm |
| Secteur mécanique et énergétique | |||
| Banc moteur | Dynamique | 144 kW | 460 Nm |
| 2 Bancs moteur | Dynamique | 220 kW | 460 Nm |
| Banc moteur | Dynamique | 230 kW | 1000 Nm |
| Banc moteur | Dynamique | 300 kW | 500 Nm |
| Banc moteur | Stationnaire | 130 kW | 270 Nm |
| Banc moteur | Stationnaire | 230 kW | 750 Nm |
| 3 Bancs moteur | Stationnaire | 300 kW | 500 Nm |
| 2 Bancs moteur | Stationnaire | 294 kW | 900 Nm |
| Banc moteur | Stationnaire | 300 kW | 900 Nm |
| Banc moteur | Stationnaire | 590 kW | 4000 Nm |
| Banc GMP-eGMP (Couple max. de 2000 Nm @1000 tr/min à 640 Nm @3000 tr/min) - Plus d'infos | Dynamique | 2x200 kW | 2000 Nm |
| Banc polyvalent aéronautique, moteur à hélice | Stationnaire | - | 1600 Nm |
| Secteur émission | |||
| Banc à rouleaux climatique de grande capacité́ (Air -30 à +60°C) - Plus d'infos | Dynamique | 186 kW | - |
| Secteur composants | |||
| Banc électrique 2 machines (48V) (Couple max. de 70 Nm @12000 tr/min à 53 Nm @18000 tr/min / 60 Nm @11000 tr/min à 28 Nm @24000 tr/min) - Plus d'infos | Haute dynamique | 100 kW / 70 kW | 70 Nm / 60 Nm |
| Banc eGMP ou transmission (Couple max. de 2238 Nm @1500 tr/min à 1000 Nm @2800 tr/min) - Plus d'infos | Dynamique | 2x369 kW | 2238 Nm |
| Banc électrique, option climatique (Couple max. de 510 Nm - Vitesse max. de 21000 tr/min) - Plus d'infos | Haute dynamique | 270 kW | 570 Nm |
| Banc électrique, essais CEM (Couple max. de 510 Nm - Vitesse max. de 21000 tr/min) | Haute dynamique | 270 kW | 510 Nm |
| Banc de cyclage batteries - Plus d'infos | - | - | - |
| Banc d'essais abusifs batteries (déformation, écrasement, empalement) | - | - | - |
| Banc de caractérisation pompe à essence | - | - | - |
| Banc de caractérisation pompe à eau | - | - | - |
| Banc attitude | - | - | - |
| Banc simulation altitude | - | - | - |
| Architecture moteur | |
| Analyse de combustion (caractérisation de combustion, robustesse aux cliquetis, rendement de combustion… ; mise au point aérodynamique interne du moteur, recalage de modèles de combustion) | Banc stationnaire |
| Mise au point (MAP) de déshuilage (MAP de géométrie de déshuileurs et caractérisation de leur efficacité) | Banc stationnaire |
| Conformité de production (rodage, courbage) | Banc stationnaire |
| Caractérisation vibratoire (mesures vibratoires sur les organes du moteur, par exemple un alternateur, pour identifier les niveaux et fréquences de vibration ; déformée opérationnelle sur GMP ; déformée opérationnelle de ligne d’échappement ; fonction de transfert sur véhicule) | Banc stationnaire |
| Caractérisation thermique (Bilan thermique : Mesure de l'énergie introduite par le carburant et de l'ensemble des énergies utiles et perdues ; thermo management : optimisation de la chauffe d'un moteur avec pilotage d'un ou plusieurs thermostats ; thermométrie moteur ou fonction du moteur) | Banc stationnaire |
| Essais carburants spéciaux (calibration cliquetis ; calibration moteur dédié export ; robustesse des dispositifs de dépollution aux carburants spéciaux ; vieillissement accéléré des dispositifs de dépollution) | Banc stationnaire |
| Mise au point de système EGR (Implantation et essais sur systèmes EGR essence ou diesel, sur-refroidi ou non) | Banc stationnaire |
| Mesure de frottement (PMF en combustion : mesure de frottement moteur en combustion avec influence de la charge, du désaxage vilebrequin… ; PMF en entrainé : mesure de frottement moteur complet ou poste à poste ; PMF en transitoire thermique : mesures de pertes par frottements en entraîné poste à poste ou à feu sur les points stabilisés d'un cycle, en transitoire thermique)
|
Banc mixte (freinage & entraînement) |
| Caractérisation de fonctions en régime établi (caractérisation d’entraînements de distribution, mesures des coupes instantanées d’entraînement de distribution…) | Banc stationnaire |
| Caractérisations de fonctions en régime transitoire (temps de réponse et pompage turbo, circuit de lubrification en fort transitoire… ; MAP de turbo-compresseur, caractérisation de e-turbo, mesure de la consommation d’huile d’un turbo et de sa perméabilité) | Banc dynamique |
| Caractérisation du circuit de lubrification (perméabilité du circuit d’huile, mesure des pressions en différents points) | Banc mixte (freinage & entraînement) |
| Caractérisation de la consommation d’huile | Banc mixte (freinage & entraînement) |
| Calibration moteur - Essence & Diesel | |
| Calibration de fonctions (mise au point de stratégie de levée du pied : recalage injecteur, maintien du turbo… ; précalibration agrément avant roulage) | Banc dynamique |
| Calibration de fonctions (bruit de combustion sur montée en température ; calibration injection avec validation cartographie d’injecteurs ; dépollution ; MAP agrément / bruit / fiabilité ; MAP boucle d’air pour une adaptation turbo ; MAP EGR ; MAP FAP : régénération du filtre à particule ; MAP performance pleine charge et dynamique ; MAP structure coupe ; passage à un nouveau carburant ; Courbes de sensibilité : contre-pression, température après échangeur…) | Banc stationnaire |
| Calibration de fonctions (calibration CMF : validation cartographie de frottement ; positionnement CSE/ dépollution) | Banc mixte (freinage & entraînement) |
| Calibration moteur (mesures de paramètres : consommation, pollution, PMF… sur des cycles de roulages) | Banc dynamique |
| Architecture moteur | |
| Endurance et fiabilité du moteur complet (validation du moteur équipé de la fonction Stop & Start ; simulation de roulage sur cycle selon profil fourni : données véhicule et du cycle routier, Vitesse et rapport engagé en fonction du temps…) | Banc dynamique |
| Endurance et fiabilité du moteur complet (chocs thermiques ; cycle routier, cycle urbain… ; mesure d’évolution d’usures ; gommage ; grippage ; lubrification ; pleine charge continu ; ralenti ; survitesse) | Banc stationnaire |
| Endurance et fiabilité sur organes (tests de composants sensibles en transitoire : turbos, FAP…) | Banc dynamique |
| Endurance et fiabilité sur organes (alternateur ; arbre d’équilibrage ; collecteur d’échappement ; corrosion turbo ; courroies de distribution ; encrassement EGR , encrassement injecteur ; vieillissement de catalyseurs ; vieillissement d’huile ; vieillissement du liquide de refroidissement) | Banc stationnaire |
| Post-traitement des émissions | |
| MAP et caractérisation organes (catalyseur ; DeNox : piège à Nox, SCR ; FAP : efficacité, encrassement, étude de la régénérabilité…) | Banc stationnaire |
| Véhicule complet – bancs à rouleau | |
| Endurance et fiabilité (vieillissement catalyseur, durabilité FAP, tenue embrayage, validation véhicule/moteur/organe - cycles d'encrassement culasse/injecteurs) | Banc à rouleau de roulage |
| Thermique ou climatique (Essais de validation alternateurs en ambiance chaude sur différents cycles routiers) | Banc à rouleau de roulage |
| DAF, mise en action | Banc à rouleau de roulage |
| Validation de fonctions de contrôle moteur (OBD) sur cycles WLTC (et autre) | Banc à rouleau de roulage |
| Essais émission ou antipollution (suivant cycle normalisé) | Banc à rouleau d'émission |
| Essais stabilisés (suivant cycle normalisé) | Banc à rouleau d'émission |
| Caractérisation des performances | Banc à rouleau d'émission |
| Bancs d'essais stationnaires |
| Essais d’endurance / fiabilité |
| - Cycles d'endurance, |
| - Chocs thermiques, |
| - Mise au point (MAP) et réalisation de cycles d'encrassement. |
| Essais de caractérisation de l’architecture moteur |
| - Mesure de pertes par frottement en entraîné (cylindre par cylindre avec ou sans combustion), |
| - Caractérisation de fonction (circuit de lubrification, déshuilage, circuit de refroidissement, injecteurs, EGR (La vanne EGR veut dire Exhaust Gaz Recirculation. Elle permet de réduire les émissions de gaz toxiques en réutilisant 5 % à 35 % des gaz d’échappement. ), filtres à particules, SCR, distribution, turbo ...), |
| - Caractérisation vibratoire du GMP en essai, |
| - Mesure de vitesses instantanées et caractérisation d’acyclisme, |
| - Caractérisation du circuit de lubrification (taux d'aération et perméabilité), |
| - Bilan thermique. |
| Essais de calibration des fonctions du contrôle moteur |
| Bancs d'essais dynamiques |
| Essais d’endurance / fiabilité |
| - Simulation de roulage sur cycle défini par le client à partir des données véhicule et du cycle routier (vitesse et rapport engagé en fonction du temps), |
| - Test de composants sensibles en transitoire (circuit d’alimentation en air et carburant, filtres à particules – FAP – , ...) |
| Essais de caractérisation de l’architecture moteur |
| - Mesure de pertes par frottement en entraîné (cylindre par cylindre avec ou sans combustion), |
| - Caractérisation de fonctions en dynamique (temps de réponse et pompage turbo, circuit de lubrification en fort transitoire). |
| Essais de calibration des fonctions du contrôle moteur en dynamique |
| - Mise au point de stratégies au levé de pied (recalage injecteur, maintien du régime turbo), |
| - Simulation de cycles normalisés (WLTC, FTP-75, 10-15 modes ...), |
| - Simulation de composants périphériques au moteur (boîte de vitesse …), |
| - Simulation de fonctionnement du véhicule en mode hybride. |
| Bancs à rouleau de roulage |
| Essais d’endurance / fiabilité |
| - Mise au point (MAP) et réalisation de cycles d'endurance (vieillissement catalyseur, durabilité FAP, tenue embrayage, validation véhicule/moteur/organe). |
| - Cycles d’encrassement culasse/injecteurs. |
| Essais climatiques |
| - Essais de validation alternateurs en ambiance chaude sur différents cycles routiers. |
| Essais de diagnostic fonctionnel |
| - Validation de fonctions de contrôle moteur (OBD) sur cycles WLTC (et autres). |
| Bancs à rouleau d'émission |
| Essais antipollution |
| - Réalisation des essais antipollution suivant cycle normalisé. |
| Essais stabilisés |
| - Réalisation des essais antipollution suivant cycle normalisé. |
| Essais performances |
| - Caractérisation des performances d'un véhicule. |
Selon que les véhicules soient hybride, électrique voir même utilise une pile à hydrogène, différentes topologies de prestations sont à envisager :
Banc à rouleau climatique
Banc à moteur climatique
Banc à moteur climatique
Banc moteur dynamique de mise au point
Banc moteur d'endurance - Poids Lourd
Banc moteur d'endurance - Choc thermique
Un banc dynamométrique est un dispositif permettant de mesurer simultanément le couple et la vitesse de rotation (rpm ou tr/min) d'un moteur, d'un moteur ou de tout autre moteur primaire rotatif, afin de calculer sa puissance instantanée, généralement affichée par le dynamomètre lui-même sous forme de kW.
En relevant une multitude de valeurs de couple et de puissance à différente vitesse de rotation, on en tire une courbe qui représente les performances globales du moteur.
En plus d'être utilisés pour déterminer les caractéristiques de couple ou de puissance, les bancs dynamométriques sont employés dans les tests d'émissions standards, mais aussi pour simuler la charge sur route du moteur ou du groupe motopropulseur complet.
Au-delà des simples mesures de puissance et de couple, les dynamomètres peuvent être utilisés dans le cadre d'un banc d'essai pour diverses activités de développement du moteur, telles que l'étalonnage des contrôleurs de gestion du moteur, des études détaillées sur le comportement de la combustion, etc.
L’utilisation d’un banc dynamométrique permet de s’affranchir de nombreux paramètres, influençant des tests grandeur nature (facteur humain, condition de roulage, météo…) et assurent la reproductibilité des essais. Il est adapté pour valider les conséquences de réglages et modifications.
Dans la plupart des cas, il est nécessaire de reproduire ou de simuler toutes les fonctions présentes sur le moteur dans l'application réelle (direction assistée, alternateur, pompe à dépression des circuits de freinage, climatisation...).
Ainsi, pour un banc d'essais moteur, le moteur est associé via une transmission à une machine de charge (commandée par le contrôle du banc d'essais moteur) simulant son environnement.
Les deux principaux modes de fonctionnement des bancs d'essai (freinage seul ou freinage et entraînement) définissent les deux grandes catégories auxquelles ils appartiennent : les bancs stationnaires et les bancs dynamiques capables de reproduire des transitoires avec ou sans génération d'énergie.
Ces 2 modes de fonctionnement correspondent à un véhicule, en phase d'accélération (le moteur est sollicité pour délivrer la puissance nécessaire à ce que le véhicule atteigne la vitesse demandée) et en phase de freinage ou d'entraînement moteur (l'inertie du véhicule en mouvement entraine les organes et le moteur thermique).
Les bancs dynamométriques ont souvent utilisé comme machine de charge des dispositifs de type frein à courants de Foucault dont la commande imposait un couple résistant relativement constant au moteur testé. Ces dispositifs sont dorénavant souvent remplacés par une machine électrique qui a l’avantage d’être plus dynamique et permet de fournir de l’énergie (pas uniquement en consommer).
Lors des mesures d’acquisition, chaque combinaison de vitesse de rotation du moteur (régime) et de couple fourni correspond à un point de fonctionnement moteur. Compte tenu des variations du comportement dynamique des moteurs à combustion, hybrides et électriques suivant leur point de fonctionnement, il est nécessaire de vérifier la capacité du contrôle-moteur à assurer les performances requises pour l’ensemble des points de fonctionnements du champ moteur.
De même, il est important que le banc d'essais moteur soit capable de passer rapidement et correctement d’un point de fonctionnement à un autre. Les bancs d’essai moteurs capables d’assurer des changements rapides de points de fonctionnement sont dits bancs d’essai moteur haute dynamique.
Des bancs d'essai moteur haute dynamique peuvent reproduire des phénomènes de roulage véhicule (accélération, décélération, changement de rapport...).
Un banc d'essai stationnaire utilise un frein pour mesurer les caractéristiques du moteur. Il s’agit de mesurer la résistance que le frein oppose au moteur. Pour un régime donné du moteur, le dynamomètre associé au dispositif de freinage du banc permet de déterminer la force appliquée correspondante.
Différentes technologies de bancs à frein existent : frein à courants de Foucault, frein à hystérésis, frein à poudre…
Le moteur à tester entraîne un volant (une roue à inertie) dont la masse inertielle est connue (calculée - Le moment d’inertie J=1/2 m*R² - pour un cylindre plein avec m : la masse et R le rayon du volant. L’énergie développée est : E=1/2 J*ώ²).
Plus le moteur sera puissant plus le rapport vitesse sur temps sera élevé. En faisant une multitude de mesures de la vitesse du volant au cours de l’accélération on peut calculer le couple et la puissance du moteur.
Le volant est associé à un frein qui sert à le stopper en fin de test. Il est également utilisé en phase de chauffe du moteur pour éviter que le moteur ne soit entraîné par le volant. Ce frein n’est pas associé à la mesure comme l’est le banc à frein.
S’il existe manières de mesurer la puissance, l'inertielle et la freinée. Les bancs peuvent souvent faire les deux sachant que l'inertielle est la plus répandue. Les bancs « à frein » ont l’avantage de pouvoir simuler une charge supplémentaire sur le véhicule afin de mesurer l’impact de contraintes (charge, cote pentue etc.).
Lexique
CSE : Consommation spécifique effective
CMF : Couple moteur de frottement
DAF : Démarrage à Froid
EGR : Exhaust Gaz Recirculation. Une vanne EGR permet de réduire les émissions de gaz toxiques en réutilisant 5 % à 35 % des gaz d’échappement
FAP : Filtre à particule
MAP : Mise au Point
OBD : On-board diagnostic
PMF : Pression moyenne de frottement
SCR : Selective Catalytic Reduction
WLTC : Worldwide harmonized Light vehicles Test Cycle
Groupe Emitech - Mentions légales