A l’origine, les 2 sorties de l’intercooler sont sur la même face. Une des extrémités a été démontée et retournée pour avoir une sortie par le dessus et une sortie par dessous.
L’intercooler est placé à l’horizontal coté gauche (montage pour les essais moteur avec des fixations en acier vissées sur le bloc moteur) . Le conduit d’admission et dirigé ver les bas au plus court pour laisser de la place aux futurs conduites de refroidissement du radiateur d’eau. 2 coudes silicone à 90° et un coude à 135° sont utilisés.
Refroidissement
Pour les essais moteur, le radiateur est fixé sur un support solidaire du châssis de test dans la même position que celle qu’il aura sur l’avion fini. La sortie pompe a eau est reliée à un Té alu avant la connexion au radiateur pour la liaison avec le vase d’expansion. Un manchon en alu avec joint torique est placé en entrée pompe à eau . Il est maintenu par une pièce fixée au support de pompe à injection(Cf pompe injection)
Les purges d’air bloc moteur et radiateur sont reliées au sommet du vase d’expansion. Un ventilateur d’extraction est installé sur le radiateur. Un capot bois permet de canaliser l’air dans le ventilateur.
Modifications suite à essais
Suite aux essais en charge, j’ai du procéder a des modifications du circuits:
Le vase d’expansion initial était de très mauvaise qualité: le bouchon ne tenait pas la pression, il a été remplacé par un modèle VW beaucoup plus fiable.
Le circuit d’entrée de la pompe à eau, initialement constitué d’un raccord pompe en alu, d’une durite silicone et un Té alu, présentait une mauvaise tenue sur le raccord pompe. Il a été remplacé par un ensemble soudé en cuivre et laiton. Le circuit cuivre pèse 40 gr de moins que la version alu et on a 2 colliers en moins!
En résumé: Il faut éviter au maximum les durites silicone : c’est très lourd, les colliers sont larges et avec les vis de serrage ils sont encombrants . Ils ne tiennent pas sur un embout cranté. Ils nécessitent impérativement des embouts de connexion longs avec un renflement bien marqué en extrémité de l’embout.
Les transformations sont réalisées en suivant les préconisations de la liasse de Serge Pennec (Adaptations perso, support de turbo, commande de westgate et tuyau huile).
Collecteur / Turbo
Le collecteur en acier a été acheté au CSA. La pièce est de bonne qualité et s’adapte bien sur le bloc. Il faut toutefois ajuster la connexion avec le turbo en faisant des trous oblongs.
La position de la sortie du collecteur n’étant pas la même que sur celui du DV6, le turbo d’origine a été démonté et modifié. La partie compresseur d’air est modifiée pour avoir la sortie sur le coté. L’ensemble est allégé à la meuleuse et à la fraiseuse sur un plateau tournant.
A gauche collecteur avec turbe, à droite retour huile
Le tuyau d’alimentation en huile d’origine n’étant plus adapté, j’ai fabriqué 2 banjos en acier avec les mêmes dimensions que les banjos d’origine. J’ai formé une tuyau acier (forme en S pour permettre les dilatations) et assemblé le tout par soudo-brasage. Les vis de banjos d’origine sont réutilisées.
Note : Javais essayé de braser les raccords inox d’origine mais je n’ai pas réussi à obtenir un résultat satisfaisant.
La sortie d’échappement pour les tests sur banc à été fabriquée à partir d’un coude de 2 pouces en acier doux sur lequel j’ai fait une collerette avec un marteau sur une enclume. Cela s’adapte pas trop mal sur le turbo avec une collier en V. Le coude ayant un grand rayon, il ne conviendra pas pour l’implantation finale car le tuyau est trop proche du silentbloc (à raccourcir ou trouver un coude de petit rayon).
Un renfort, fabriqué à l’aide d’un tube en acier sur lequel est soudée une plaque en U, soutient le turbo. Le tube est aplati et fixé par une vis coté filtre à huile. L’autre extrémité comporte une platine soudée en équerre et fixée au bloc par 2 vis. Pour cette fixation, une vis la été adaptée sur bouchon du conduit d’huile. (Perçage du bouchon, puis introduction d’une vis avec tète coté intérieur et brasage pour l’étanchéité). La plaque en U est percée de 2 trous pour assemblage avec les vis de maintien arrière collecteur/turbo.
A gauche platine, tube et plaque en U fixée au turbo, à droite fixation coté filtreSupport monté vu de dessous
Commande de wastegate
Une platine triangulaire fixée par 2 vis sur la partie compresseur d’air du turbo maintien l’actionneur du wastegate. Cette platine est également fixée sur le bloc moteur, assurant un maintient supplémentaire du turbo. Une des vis coté turbo est percée et terminée par une tétine pour la prise de pression.
La commande de westgate étant inversée, j’ai récupéré le ressort et la membrane et réusiné un corps en aluminium. (Corps en 2 parties assemblées par 6 vis pinçant la membrane et ressort positionné coté tige de commande ). La commande de westgate est fixée sur la platine par une vis centrale (percée et avec une tétine). Une vis complémentaire évite à l’ensemble de tourner dans la platine. Une durite de diamètre 4 mm relie le turbo a l’actionneur.
A gauche platine et fixation sur le bloc, à droite vue de dessous faisant apparaître le retour d’huile, la platine, l’actionneur wastegate avec sa durite et sa tige de commande.
Nouveau collecteur Inox
D.Bitz, un des premiers utilisateurs du moteur DV en vol, a constaté que le collecteur en acier monté avec le turbo fixé au bloc subissait des contraintes mécaniques importantes lors des cycles thermiques entrainant une détérioration rapide. Il a développé un collecteur en inox suffisamment rigide pour supporter le turbo. Après validation en vol, il proposé aux constructeurs du gazaile de fabriquer une petite série de ce composant. J’ai donc acheté ce collecteur inox et remplacé le montage initial. Merci à Damien d’avoir partagé son retour d’expérience.
Ci dessous une photo de l’ensemble collecteur turbo avant montage sur le bloc.
J’ai du refabriquer un nouveau support de commande de wastegate , modifier la tige de commande et fabriquer un nouveau tuyau d’alimentation d’huile. J’ai également modifié le tube de jauge d’huile pour contourner le collecteur. Ci dessous le nouvel ensemble installé avec la sonde EGT et le nouveau tube de jauge à huile.
Après essai, il s’avère que la tige de la capsule et le levier de commande du waste gate présente un angle trop ouvert(en rouge ci dessous). L’espace disponible pour la capsule est très réduit : l’échangeur d’huile est proche du turbo, et il ne faut pas que la capsule masque la vis du banjo d’alimentation huile. J’ai acheté une capsule de plus petit diamètre avec connexion sur le coté et modifié la connexion au turbo grâce a une pièce vissée juste avant la durite de sortie d’air. Cela m’a permis, après modification du support, de gagner 1,5 cm en hauteur d’axe (angle en jaune ci dessous).
Les transformations sont réalisées en suivant les préconisations de la liasse de Serge Pennec. Le piège à huile a été présenté par Serge dans le forum Gazaile. Cette pièce est disponible au CSA. A l’époque de ma réalisation elle ne l’était pas, je l’ai donc fabriquée avec les outils dont je dispose.
Volant moteur
Afin d’avoir un moment d’inertie maximal avec une masse minimale, le volant moteur d’origine a été usiné pour ne conserver que la couronne périphérique. La partie centrale a été usinée dans une plaque d’aluminium de 15 mm.
Les 2 parties sont assemblées par 12 vis. Un aimant est fixé sur la couronne pour activer le capteur inductif du compte tour. L’ensemble a été équilibré avec un moyeu de test sur des réglets. (J’ai utilisé des petits aimants pour trouver la position de la masse d’équilibrage , puis j’ai usiné une pièce à visser sur la couronne)
A gauche vue coté moteur, à droite vue coté réducteur après montage.
Note : Pour la mise en place de la courroie de distribution, j’ai fabriqué une pièce de blocage volant visible sur la photo de droite
Suite aux premiers essais moteur avec un barreau fixé directement sur le volant et un serrage insuffisant les filetages destinés à la fixation du flector ont été endommagés. J’ai fabriqué des inserts en acier avec des têtes hexagonales et je les ai emboutis dans des lamages coté arrière du volant.
Le démarreur a été démonté et allégé par perçage des zones inactives de la carcasse et du bloc aluminium. (léger gain de poids)
Bloc et culasse
Le bloc moteur et la culasse ont été allégés à la scie à ruban, à la meuleuse 125 mm et avec une meuleuse pneumatique et fraises à rogner (type fraise lime à bois ).
La culasse et le bloc supérieur qui porte l’arbre à cames ont été démontés pour l’opération d’allègement.
A gauche coté distribution, à droite coté pompe à vide
Une plaque de 3 mm ferme la boite à eau.
La pompe à huile à également été allégée.
Cache culbuteur
Le cache culbuteur est usiné dans une plaque d’aluminium de 3 mm. La plaque est affinée à la fraiseuse dans les parties centrales. Un bouchon en aluminium diamètre 1 pouce est fixé par 4 vis collées. Le bouchon a été acheté sur ebay puis repris au tour pour allègement. L’ensemble est traité à l’alodine.
Les transformations sont réalisées en suivant les préconisations de la liasse de Serge Pennec . Les seuls points avec adaptations personnelles sont : Le support de pompe avec 3 points d’encrage, le verrouillage de la sortie pompe à eau et l’outil pour cintrer.
Pompe à injection
La pompe mécanique a été allégée à la fraiseuse.
Un support en tôle d’acier de 3 mm avec 3 points de fixation sur le bloc moteur et une équerre avec des trous oblongs consolide la fixation de la pompe tout en permettant le réglage de l’avance.
L’entretoise inférieure est prolongée par une pièce permettant de verrouiller le raccord d’entrée de la pompe à eau.
Les banjos d’alimentation et de retour carburant ont été allégés et les vis ont été usinées en aluminium. La vis du banjo d’alimentation est allongée et une entretoise en aluminium permet la connexion du tuyau par l’avant de la pompe.
Note : l’orifice calibré de retour de gazoil de la pompe est situé avant la vis de banjo donc pas de problème pour ré-usiner les vis.
Le circuit d’alimentation pour le banc de test comporte une poire d’amorçage et d’une filtre à gazoil . Les conduites du bidon servant de réservoir son fabriquées avec des tuyaux aluminium de 8 mm guidés dans un barreau aluminium avec des vis de réglage de la hauteur.
à gauche détail du banjo d’entré, à droite circuit d’alimentation
Injecteurs et conduites
Les injecteurs sont montés avec des joints cuivre de 3 mm . Des bagues en aluminium assurent le guidage dans les bagues plastique d’origine.
Les brides de fixation ont été adaptées
Note : Avec les brides et butées d’origine la mise en place des vis de banjos de retour des injecteurs est limite : dans mon cas cela passe tout juste. (Un léger raccourcissement des butées cylindriques améliorerait la facilité de montage).
Les conduites d’injecteurs ont été formées à froid à l’aide d’un outil fait maison. Une bride en aluminium maintien les tuyaux (barreau alu de 15 x 10 percé de 4 trous, refendu à la scie puis ré-assemblé par 2 vis) .
Note : l’outil ci-dessous qui a servi pour le cintrage est très pratique car il permet non seulement de cintrer mais aussi de maintenir les tuyaux sans les blesser pendant le formage. En changeant les galets il se transforme en cintreuse à fer plat ou en machine pour former les embouts de tuyaux pour le maintien des durites.
Poulies et courroie
La poulie de pompe est construite à l’aide d’ un moyeu , d’un flasque aluminium et d’ une poulie d’arbre à came .
La pompe disposant de trous oblongs pour le réglage de l’avance, l’assemblage coté poulie est fixe.
La poulie de vilebrequin est allégée. L’arbre de vilebrequin a été raccourci. La rondelle d’appui modifiée et la vis de fixation remplacée par un modèle plus court.
J’ai réalisé un petit EMS bon marché sur une base Arduino . (Coût du prototype environ 60 Euros avec les capteurs, les plaquettes de test et les composants).
Il est composé d’un module d’acquisition « Arduino Nano » à placer dans le compartiment moteur et d’un couple « Arduino Mega » / afficheur TFT de 3.5″, le tout dialoguant par une liaison série.
L’image ci dessous montre le prototype réalisé par câblage soudé sur des plaques de test. L’unité d’acquisition est implantée sur un circuit imprimé après validation lors des essais moteur.
Liste des mesures et capteurs associés
Nouvelle liste de capteurs suite aux premiers essais moteur ; abandon des capteurs TMP36GZ pour l’huile et l’eu et utilisation se sondes NTC 10k
Tension Batterie : Mesure par pont diviseur de tension)
Courant Batterie : Mesure non intrusive par capteur à effet Hall +/-30 A WCS1800
EGT : Thermocouple K + module MAX6675 interface SPI
Température Eau : Sonde NTC 10 K silicone diamètre 6mm
Température Huile : Sonde NTC 10 K silicone diamètre 6mm
Température compartiment Moteur : TMP36GZ (soudé sur le circuit d’acquisition)
Température Air admission : Capteur Peugeot d’origine : NTC (28 kOhms à 0°C / 876 Ohms à 100°C)
Pression Huile : Capteur 1/4 NPT, 0/100 PSI, 0.5/4.5 V
Régime Moteur : Prise W tension alternateur
Ci dessous les capteurs utilisés. (De gauche à droite : pression huile, température eau ou huile, pression + température air admission)
Les sondes de température eau / huile , Sonde NTC 10 K silicone diamètre 6mm , sont placées dans des doigts de gant en aluminium (Photo en bas au centre)
Le capteur de pression d’huile est placé dans la partie basse du moteur sur une platine en aluminium. Il est relié au circuit d’huile par l’intermédiaire d’un tube de petit diamètre pour limiter les échanges thermique et diminuer la température de fonctionnement. (Photo de droite)
Schéma de l’unité d’acquisition
Nouveau schéma suite aux premiers essais moteur: (Modification des valeurs des résistances des filtres RC et utilisation de sondes NTC pour l’eau et l’huile). Le circuit a été validé sauf l’acquisition de vitesse à partir d’une phase de l’alternateur car celui ci n’est pas encore monté. L’acquisition vitesse est faite par un capteur à effet hall pour l’instant
Bien que l’ « Arduino Nano » possède un régulateur 5V intégré la tension 12V est abaissée par un régulateur 7805 en boitier TO-220 pour permettre une meilleure tenue en température.
Chaque capteur externe nécessitant une alimentation 5V est relié par une résistance de limitation afin d’éviter une perte totale de l’unité d’acquisition en cas de court circuit d’un capteur.
Les mesures analogiques (A0 à A7) sont filtrées par un circuit RC.
La varistance de mesure de la température d’admission est alimentée par un pont diviseur de tension (R10, R14) présentant une résistance équivalente de 2.6 kOhms. Cela donne une tension au borne du capteur à peu près linéaire (linéarité +/-4 ° entre 0 et 110 °C)
Même principe pour les varistances températures huile et eau.
La tension alternateur pour la mesure de vitesse moteur est redressée en mono-alternance et limitée à 5V par le circuit (D1, D6, R20, R21). Le signal est câblé sur l’entrée interruption INT0
La sortie Tx0 de l’unité d’acquisition est reliée à l’entrée Rx2 de l’unité d’affichage.
Unité d’affichage
Le module est composé d’un « Arduino mega » sur lequel est enfiché un afficheur TFT 3.5″ (non tactile). Une plaquette à trou, intégrant un bouton poussoir et une résistance reliés à l’entrée D51, est enfichée dans le connecteur inférieur. Ce bouton poussoir est utilisé pour changer de vue.
Un connecteur placé sur le coté permet de relier l’entrée ligne série Rx2 avec le module d’acquisition.
Ci dessous une photo du module TFT vue de dessous et de l’arduino Mega.
Fonctionnement
Acquisition des données
L’unité d’acquisition envoie toutes les 500ms un message avec les valeurs codées en ASCII sous forme d’entiers de 5 digits et séparés par un espace. La première donnée du message est un compteur incrémenté à chaque cycle. Les valeurs nécessitant des décimales sont transmises par multiple de 10 (Exemple : 1/10 Ampère pour la mesure de courant). La longueur totale du message est de 66 octets (Compteur + 10 mesures). Ce format permet de lire en clair les données transmises à l’aide du moniteur série de la console de développement « Arduino ».
Chaque mesure est définie dans l’unité d’acquisition par:
Des coefficients de mise à l’échelle a, b (Mesure=a.NbPoints+b)
Un coefficient de filtrage (Filt )
Une bande morte (DeadB)
Un système anti-bagotement évite des rafraîchissements intempestifs des afficheurs. ( Filtre du premier ordre puis envoi d’une nouvelle valeur si la variation par rapport à la dernière valeur envoyée est supérieure à la bande morte ou si le dernier envoi date de plus de 5 secondes)
Les tension des entrées de mesure de température par sonde NTC n’étant pas tout a fait proportionnelles aux températures réelles, des tables de correction sont définies dans le code et une interpolation linéaire est effectuée pour obtenir une précision inférieure à 1 degré.
Note : La non linéarité est du d’une part a l’utilisation d’un simple pont diviseur et d’autre part a la courbe d’évolution de la résistance des sondes en fonction de la température(cf formule ci dessous: Pour les sondes eau et huile B= 3950, pour la sonde air B=3440 :On a donc 2 tables de correction dans le code.
La mesure vitesse est effectuée par 2 interruptions. Une pour le comptage des impulsions de la broche Int0 et une pour générer un timer à 500mS. Chaque 500 ms , le système mémorise le nb d’impulsions et remet à zéro le compteur. On obtient une précision de 28 rpm. La valeur est arrondie à 10 rpm avant envoi.
Restitution des données
Coté module de visualisation, les mesures possèdent les paramètres suivants:
Nom, Unité
Nombre de digits et nombre de décimal pour l’affichage
Couleur d’affichage à l’état normal (Hors alarme)
Valeur d’échelle Min/Max et nombre de tics pour les jauges
Valeur de seuils d’alarmes (Très Bas, Bas, Haut, Très Haut)
Hystérésis pour les alarmes
Echelle et couleur de visualisation historique
Sur réception de message, le programme calcul l’état des alarmes en fonction des seuils et de l’hystérésis et enregistre chaque donnée pour une visualisation historique. (180 échantillons avec une période 10 secondes soit 1/2 heure)
Seuls les messages de 66 octets sont traités. Le compteur de vie en tête de message est vérifié à chaque cycle de réception et est affiché dans la partie supérieur droite de l’écran.
Gris pas de perte de message
Jaune perte d’un message
Rouge perte de plus de 10 messages
2 types d’afficheurs sont disponibles : Afficheur Numérique simple ou afficheur type Jauge (4 tailles disponibles : Très Grand, Grand, Moyen, Petit). Les jauges ont des secteurs de couleur Rouge /Jaune /Vert /Jaune /Rouge en fonction des seuils d’alarmes. La couleur de la valeur apparaît en Jaune ou Rouge en cas d’alarme.
Il est possible de définir plusieurs vues sur la base des 10 mesures disponibles. Un appui sur le bouton poussoir permet de passer à la vue suivante. Ci dessous une vue avec toutes les mesures affichées sous forme de jauge . (Tailles Moyen et petit)
Vue Historique
L’historique des mesures est disponible sous forme de courbes. Une liste d’échelles de visualisation ( numérotées 1 à 6) est prédéfinie dans le code. Chaque mesure est associée à une de ces échelles par codage. Une mesure non associée à une échelle n’est pas visualisée.
Ci dessous la vue historique avec toutes les mesures affichées.Note : La couleur des descriptifs de mesure permet d’associer la mesure aux courbes (Exemple OilP et OilT sont visualisées par des courbes jaunes)
La couleur des valeurs de mesure (Rouge ou jaune ou vert) dépend des seuils d’alarmes
Les échelles on une couleur spécifique par unité et plage de visualisation
Programmation et mise en oeuvre
Unité d’acquisition (ArduinoNano)
Le code est disponible dans le lien ci-dessous (Attention pas à jour avec la dernière version de circuit mise a jour a faire)
Le prototype a permis de valider le principe mais a présenté une très mauvaise tenue aux vibrations lors des premiers essais moteur. J’ai donc réalisé un circuit imprimé pour avoir un système fiable pour les essais. Le schéma étant relativement simple, le CI a été réalisé en simple face. Un bornier Phoenix contact 2 étages a été utilisé pour avoir une carte compacte. (65 x 83 mm).
