Une nouvelle version de capteur de pression cylindre (CPS pour Cylinder Pressure Sensor) Sensata a été révélé comme un élément permettant de réduire les émissions polluantes et d’accroître l’efficacité énergétique dans les systèmes de combustion des moteurs de prochaine génération.
Les partenaires Sensata et Beru ont sorti leur première génération de CPS en production en 2007, ce qui permettait d’évaluer directement le processus de combustion dans un moteur diesel en intégrant un capteur dans la bougie de préchauffage (Comme dans les moteurs Opel). Ce dispositif a permis aux constructeurs d’automobiles diesel d’éliminer jusqu’à 90 pour cent des polluants nocifs et de stimuler l’économie de carburant, en aidant à répondre aux normes d’émission strictes d’Europe.
Les récents CPS miniaturisés, appelés capteurs de pression cylindre seuls (CPOS pour Cylinder Pressure Only Sensor), peuvent être installés séparément de la bougie de préchauffage, ce qui permet aux constructeurs d’opter pour des bougies de préchauffage diesel en céramique plus résistantes. Cela permet également d’utiliser ces capteurs dans les moteurs essence (qui ne sont pas équipés de bougies de préchauffage).
Tim Tiek, directeur du marketing de l’entité Capteurs de combustion Sensata, a déclaré: « Notre nouvelle conception s’appuie sur la technologie CPS existante qui a fait ses preuves en termes de durabilité, de précision et de stabilité avec plusieurs millions de CPS déjà installés. Le capteur CPOS de Sensata s’appuie sur cette expérience, ce qui permet aux clients d’utiliser des systèmes de contrôle de combustion en boucle fermée de nouvelle génération ».
Daimler est la première société au monde à lancer la production de la majorité de ses moteurs diesel avec les capteurs CPOS. Lors d’une présentation pendant le 10ème colloque international sur le Diagnostic de Combustion en mai 2012, Ruediger Pfaff, directeur du développement de la combustion diesel pour Daimler, a décrit les avantages des capteurs de pression cylindre dans un exposé sur les travaux de Daimler pour réduire les émissions et la consommation de carburant.
M. Pfaff a déclaré qu’après des tests approfondis, qui ont commencé avec des études packaging et de fabrication de la culasse et ont abouti à de nombreux tests d’endurance de choix de capteurs, Daimler a favorisé la solution « stand-alone » de Sensata. On estime que l’utilisation des capteurs de pression de combustion permet de réduire la consommation de carburant de 2 pour cent, de réduire les émissions brutes d’oxydes d’azote de près de 30 pour cent et de compenser les différences de qualité des carburants.
La capacité d’intégrer le capteur de pression et les bougies de préchauffage de manière indépendante les uns des autres dans les différents types de moteurs a également été perçue comme un avantage majeur.
Le directeur de l’ingénierie Sensata Marc Borgers a dit : « Pendant les premiers travaux de développement avec Daimler, nous nous sommes concentrés sur la livraison d’une solution robuste capable de résister à des températures élevées et des niveaux de suie élevés. Les capacités du CPOS ont été prouvées par des tests de validation étendus et de nombreux essais sur le terrain. Sa précision (< +2%) tout au long de sa durée de vie va permettre l’implémentation de futures fonctions telles que l’amélioration des diagnostics du moteur et pourrait aider à réduire le coût du complexe et coûteux système de post-traitement des moteurs diesel ».
Données techniques du capteur Sensata CPOS
| Configuration | |
| Dimension de montage | HEX12 |
| Filetage du capteur | M10x1 (M8 disponible) |
| Connecteur électrique | Système de connexion coaxial |
| Caractéristiques fonctionnelles | |
| Température de fonctionnement | -40°C à 140°C |
| Pression de fonctionnement | Dépend de l’application: 0 à 150 / 250 Bar |
| Pression maximale | Dépend de l’application (250 bar) |
| Pression destructive | Dépend de l’application (300 bar) |
| Durée de vie | 250000 km et au-delà 12000 heures |
| Stabilité de la sortie | ± 2% pour toute la durée de vie |
| Précision du gain | ± 2% de Vs pour toute la durée de vie |
| Non Linéarité | < ± 1% de Vs pour toute la durée de vie |
| Hystérésis | < ± 1% de Vs pour toute la durée de vie |
| Variation de l’offset | ± 1% de Vs pour toute la durée de vie |
| Précision | 0–5 bar basse pression : ±0,4% de Vs (10°C à 140°C) ±0,6% de Vs (-40°C à 10°C) |
| Tension d’alimentation | 5,0 ± 5% VDC (Dépend de l’application) |
| Courant d’alimentation | Max 10 mA |
| Résistance de charge | 4,7 kOhms Pull up |
| Temps de réponse | <200 us au total |
| Tension nominale de sortie | 11,5% Vs à 91,5% Vs |
| Bruit de sortie RMS | <0.2% de Vs |
| Protection de surtension | 24 V |
| Protection de tension inversée | -13,5 V |
| Résolution du signal | <50 mbar (analogue) |
| Bande passante | 15 kHz |
Source : Sensata
L’avis de Romain :
Un tel capteur est vraiment difficile à installer dans une culasse. Son installation implique une nouvelle conception de la culasse et donc un investissement important en termes de coûts d’outillage. Un grand nombre de fabricants ne sont pas prêts à payer pour un tel investissement. Par conséquent, ce type d’innovation doit être envisagée lorsque il est prévu de changer l’outillage de la culasse, pour une nouvelle plate-forme de moteur par exemple, et au début du projet. Je suppose que cela explique pourquoi si peu de constructeurs ont installé un capteur de pression cylindre sur leurs moteurs. Pensez-vous que ce type de moteur équipera tous les moteurs à l’avenir? Et si oui, quand?