Objectif du partenariat
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Scientifique: les résultats
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A. La manipulation
Avant de mettre en route
l'expérience, nous réglons la pression de l'essence
dans le circuit d'alimentation grâce à une pompe
haute pression munie d'un limiteur de pression.
Le capteur de pression, situé
avant l'injection, nous permet de connaître la
pression.
Nous réglons ensuite le délai
de capture de l'image grâce à une boîte à retards
qui commande la lampe stroboscopique.
Le délai de capture est le
laps de temps qui existe entre la sortie du jet
d'essence de l'injecteur et la prise de la
photographie par la caméra.
B. Enregistrement et
constitution des images numériques
La caméra, reliée au
micro-ordinateur, filme le jet d'essence pulvérisé
par l'injecteur à différents moments.
L'ordinateur enregistre l'image
du brouillard d'essence pour chaque retard.
Une image numérisée est un
ensemble de points de luminosité différente.
C. Étalonnage, changement de
repère (coefficient de proportionnalité) et mesures des
images avec les logiciels : Paint Shop Pro et IPP+
Nous plaçons une plaque
recouverte de papier millimétré devant la caméra,
au bout de l'injecteur.
L'ordinateur, relié à la
caméra, enregistre l'image de la mire qui servira
pour l'étalonnage.
Nous sélectionnons ensuite sur
chaque image des " points images " : a, b,
c, d, e et f qui nous permettent de calculer les
angles à droite et à gauche et P qui correspond à
la pénétration du jet suivant l'axe Y, en fonction
du temps.
Les coordonnées de chaque
point nous sont données par l'ordinateur en pixels.
L'étalonnage consiste à
convertir ces pixels en millimètres, sachant que 153
pixels correspondent à 1 centimètre en abscisse et
147 en ordonnée.
Pour pouvoir mesurer les angles
entre les différents points, nous effectuons un
changement de repère : le repère initial a pour
origine le point supérieur gauche. La nouvelle
origine est située au centre du nez de l'injecteur.
Soit O (78;235) ce point. Nous calculons alors les
coordonnées des points a, b et c sur le bord
supérieur et d, e et f sur le bord inférieur; puis
les équations des deux droites moyennes passant
respectivement par les points a, b, c et d, e, f.
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Photo du jet
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Photo de la mire
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D. Extrait de
tableau des résultats
Tableau et son commentaire
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E. Approximation d'un nuage de
points par une courbe (avec Excel);commentaires.
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Pénétration:
Plus la pression du carburant
est forte, plus le jet apparaît rapidement en
sortie d'injecteur, et plus il pénètre
rapidement ;en effet, nous pouvons observer, pour
un même temps, que la distance parcourue par
l'avant du jet est d'autant plus grande que la
pression l'est.
Les courbes de tendance sont du
second degré et montrent que la vitesse de
pénétration décroît au cours du temps.
Pente - jet 5 bars :
-
La pente moyenne du demi-cône d'essence
est légèrement inférieure à 0,6.
La courbe de régression
représentant les pentes est du premier degré et
ascendante.
Les points isolés, situés
avant 1,5 milliseconde ( en clair), sont dus à
des à-coup de pression dans l'injecteur lors du
régime transitoire de démarrage.
Le décalage entre les 2
courbes est dû :
· soit aux ondulations du bord
du jet,
· soit, comme nous sommes dans
un repère orthonormé, à une faible inclinaison
de l'injecteur.
Pente - jet 20 bars :
-
On remarque que l'angle a été établi
plus vite et est constant, le régime de
fonctionnement de l'injection est stabilisé.
Les courbes de tendance des
points, qui représentent les pentes de
régression en fonction du temps, sont toujours
des droites. Les pentes sont proches de 0,6.
Il y a également un décalage
entre la droite moyenne des pentes supérieures
et celle des pentes inférieures.
Pente - jet 60 bars :
Angle total des jets :
-
Les courbes de tendance, qu'elles soient
linéaires ou du second degré, se "
superposent ".
On peut observer une certaine
constance des angles formés par les jets à la
sortie de l'injecteur :l'angle moyen se situant
aux alentours de 60 degrés.
F. Effets de la pression.
Nous remarquons que, suivant la
pression, les temps de sortie du jet d'essence de
la chambre de l'injecteur et les vitesses de
propagation varient :
· à 5 bars, le jet sort de la
chambre de l'injecteur 1 milliseconde environ
après l'envoi du signal électrique.
· à 20 et à 60 bars, il sort
de la chambre de l'injecteur environ 0,6
milliseconde après l'envoi du signal.
Nous observons donc que plus la
pression est forte, plus le temps d'évacuation
du jet est faible.
De plus, à 60 bars la vitesse
de propagation du jet est plus élevée qu'à 20
ou à 5 bars : en effet, à 60 bars le jet
atteint une vitesse proche de 41m/s; à 20 bars
il atteint 27m/s et à 5 bars il atteint 16 m/s,
au voisinage de 1 milliseconde
Par contre la pression n'agit
ni sur les angles, ni sur les pentes de
régression qui sont sensiblement équivalentes
à 5, 20 ou 60 bars.
Notre bilan
Nous avons fait la découverte
d'une recherche scientifique de haut niveau,
telle que nous ne pouvions l'imaginer, avec son
rôle prépondérant dans l'industrie, notamment
dans le secteur automobile. A la recherche de
notre orientation future, cette expérience fort
enrichissante a dû susciter quelques vocations
dans le groupe !
Les heures de travail personnel
qu'a nécessitées ce projet ne seront que tout
bénéfice pour nous.
Via Internet, nous avons voulu
faire partager à tous les fruits de notre
expérience. En effet, Internet est un moyen
efficace de communiquer rapidement.
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