16 février 2015 1 16 /02 /février /2015 21:53

 

2.2-Chaine de commande électrique

 

 

Cette chaîne est purement électrique. Le calculateur (ECU) reçoit des paramètres électriques qu'il exploite afin de déterminer la quantité d'essence à injecter et ainsi commander les injecteurs en conséquence. Les injecteurs sont les seuls éléments que commande le calculateur LE2-Jetronic.

On considère fonctionnement "normal", une utilisation du moteur en régime stabilisé à une température normale: c'est le dosage idéal 14,7/1 (Lambda=1) qui correspond au calcul de la richesse de base. C'est un compromis entre puissance et consommation carburant. Ce coefficient doit être diminué pour enrichir et ainsi gagner de la puissance, mais au détriment de la consommation.


Courbe de puissance et consomation carburant

Rappel: La richesse est le rapport entre le dosage réel et le dosage idéal, voir Notion de richesse d'un mélange carburant p1.1

 



 

Adaptation de la richesse

 

Le moteur ne travaille pas toujours dans les mêmes conditions et la demande de puissance est ponctuelle. Suivant les différentes phases d’utilisation et de fonctionnement, la richesse du mélange est donc augmentée afin d’optimiser le fonctionnement.

 

Le contrôle et l’adaptation de la richesse du mélange en fonction des conditions de travail du moteur est le point essentiel du fonctionnement du système LE2-JETRONIC.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Note: La phase d’accélération légère n'est pas un mode de fonctionnement du calculateur. Lors de ce type  d'accélération, le mélange est enrichi de par la conception du conduit d'admission. A ne pas confondre avec le mode pleine charge qui lui est un mode calculateur correspondant au pied au plancher détecter par le contacteur de papillon.

 

On peut considérer que seul le contrôle des injecteurs, donc leur temps d'ouverture, influence le dosage carburant.

 

Temps d'ouverture injecteurs Influence sur le dosage
1 Maximum Très riche
2 Augmenté Riche
3 Minimum Riche si légère accélération (voir note précédente)
3 Minimum Mélange de base (14,7g d'air pour 1g d'essence)
4 Pas d'ouverture Coupure alimentation carburant

Note: Un mélange pauvre ne peut être que suite à un défaut (souvent une prise d'air par non mesurée par le débitmètre). Ce n'est pas un fonctionnement normal (hormis coupure des injecteurs en mode décélération).


 

Élaboration de la richesse de base

 

Le rapport Air / Carburant doit être précis pour optimiser la puissance du moteur sans pénaliser la consommation.
Le système d’injection va permettre, de par son principe d’adaptation rapide d'enrichissement, d’augmenter la puissance moteur uniquement au moment de la demande. La consommation carburant est ainsi diminuée et limitée en phase d’utilisation normale (fonctionnement basique). Cependant, l’enrichissement du mélange ne doit pas être influencé par la montée en régime et l’augmentation du débit d’air aspirée.

La fonction fondamentale du calculateur est de respecter la proportion entre :

  • Quantité d’air (paramètre lu)
  • Quantité d’essence (paramètre commandé)


L’alimentation finale d’essence se fait par les injecteurs qui sont commandés électriquement uniquement en ouverture.
Ils ont un débit constant et leur contrôle se fait uniquement sur leur durée de pulvérisation. Leur débit étant connu, la durée d'ouverture assure ainsi la quantité précise d'essence injectée. (Quantité=Débit(constant) x Temps )
La quantité d'essence injecté est régulé par la durée d'ouverture injecteurs contrôlés par le calculateur.

Le débit d'air est contrôlé manuellement par la pédale d'accélérateur en ouvrant plus ou moins le papillon. C'est donc l'action du conducteur qui détermine indirectement le débit d'air aspiré.
Le calculateur n'a aucun contrôle sur ce paramètre, il ne fait que le lire afin de connaitre la quantité d’air aspirée par cycle.
Le débit d'air rentrant est régulé par le papillon contrôlé par le conducteur.


Tout le principe repose sur la lecture de la quantité d’air aspirée par cycle puis d’injecter dans ce même cycle la quantité d’essence adéquate.
La lecture de la quantité d’air se fait grâce au débitmètre qui donne à chaque instant le débit d’air instantané aspiré par le moteur.

le calculateur connait le débit d'air instantané grâce au débitmètre.


Attention, cette lecture est une variation de débit d'air instantané et non pas une quantité. Il faut donc convertir la mesure de débit d'air aspiré en quantité d'air aspirée afin de pouvoir établir une proportion entre la quantité d'air et la quantité d'essence. Un référentiel de temps est nécessaire. C'est le signal de régime moteur qui sert de référence temps permettant de connaitre les cycles. Il n'y a de possibilité de connaitre la quantité sans le paramètre temps.
Rappel: Quantité(kg)=Débit(kg/s) x Temps(sec)
Le régime moteur est la référence temps, ce signal est le point de départ de la chaine de calcul.



-Conversion du débit d’air instantanée en quantité d’air par cycle :

Le débit d'air dans le débitmètre exerce une force sur le volet sonde du débitmètre. Cette force influence la position du volet. La section de passage de l’air étant connue, la position indique le débit volumique instantané.
débit volumique (m3/sec), valeur instantanée tenant compte de la position volet débitmètre
La température mesurée de l'air permet de connaître sa densité. Ce coefficient de densité est appliqué au débit volumique instantané mesuré donnant ainsi un débit massique instantané.
débit massique (kg/sec), valeur instantanée tenant compte de la position volet débitmètre+température d'air
Le régime moteur sert de base de calcul ce qui permet d'intégrer une référence de temps. Ce référentiel temps permet de convertir indirectement le débit d'air instantané en quantité d'air aspirée par cycle.
quantité d’air (kg), valeur par cycle tenant compte de la position du volet débitmètre+température d'air+régime moteur
Rappel: Quantité(kg)=Débit(kg/s) x Temps(sec)

Le calculateur multiplie la quantité d'air mesurée par le coefficient d'enrichissement 1/14,7 afin d'obtenir la quantité d'essence idéale à injecter. (Le dosage idéal est de 14,7/1 appelé rapport stœchiométrique)
Cette valeur d'enrichissement sert de base et correspond à une utilisation basique du moteur : charge partielle (roulage en pallier, moteur à température normale).
Ce signal de base est ensuite corrigé (toujours en augmentation) en fonction des paramètres détectés.

 

 

Les paramètres reçus par le calculateur sont :

  • (a) : Régime moteur (signal commande de bobine d'allumage) pour établir la fréquence d'ouverture des injecteurs.
  • (b) : Débit d'air (signal débitmètre) pour établir la richesse de base.
  • (c) : Température d'air (signal débitmètre) pour établir la richesse de base.
  • (d) : Sonde de température moteur (signal sonde de température moteur CTN) pour corriger la richesse de base lors de la montée en température.
  • (e) : État de charge (signal contacteur papillon, 2 positions lues : butée mini et butée maxi) pour corriger la richesse de base.

Note: (b) et (c) sont liés car lus grâce au débitmètre

 

Avec ces paramètres, le calculateur :

  • (a) : Établi un signal brut à partir des impulsions d'allumage.
  • (b+c) : Effectue la chaine de calcul déterminant le dosage idéal de base.
  • (d) : Augmente la richesse lors de la montée en température.
  • (e) : Effectue la correction du coefficient d'enrichissement suivant son mode de travail.

 

 

Lecture des paramètres (a) (b) (c) composant la richesse de base

 

 

 

(a) Régime moteur :

 

(a) l'info de régime est prise sur la borne (-) de la bobine d'allumage.
Le système d'injection se sert donc de l'allumage pour établir un signal de base qui est le reflet du régime moteur. Il est point d'entrée de la chaine de calcul.

L'allumeur, placé sur l'arbre à came, possède un générateur d'impulsions.
Ce générateur d'impulsion se compose d'un rotor comportant 4 branches (1 par cylindres) entraîné par l'arbre à came. Un bobinage détecte les variations d'entrefer au passage des branches. C'est un capteur inductif de type électromagnétique (ce n'est pas un capteur à effet hall).
generateurd'impulsion

 


Chaque passage d'une branche devant le capteur génère une impulsion. 4 impulsions sont crées par tour d'arbre à came soit 2 impulsions par tour de vilebrequin.
signalgenerateur.jpg
Ces impulsions sont véhiculées par un fil blindé afin d’éviter qu'elles ne soit parasité ce qui pourrait faire croire à des montées de régime.
Le signal est envoyé au module amplificateur pour le rendre exploitable.
Le rôle de ce module est d'élever le signal au même potentiel que la tension du réseau de bord. Le signal passe à 0V à chaque impulsion ce qui produit une différence de potentiel sur l'enroulement primaire de la bobine déclenchant ainsi une étincelle.
Par conséquent: Le passage d'une branche devant le capteur du générateur produit une impulsion amplifiée par le module d'allumage déclenchant une étincelle sur la bougie du cylindre concerné grâce à la DDP* produit sur l'enroulement primaire de la bobine.

DDP*: Différence De Potentiel


La borne (-) de la bobine est donc le point de référence temps du système d'injection. Il est le reflet du régime moteur. Chaque demi-tour de vilebrequin génère une impulsion. C'est le signal de base du calculateur. Toute la chaine de calcul repose sur ce signal référence temps permettant ainsi de convertir le débit d'air aspirée en quantité d'air aspirée lors d'un cycle de calcul.

Le signal d'allumage détermine 2 valeurs :

  • Moment de déclenchement du cycle de calcul
  • Fréquence du cycle de calcul

 

Nombre d'impulsions Nombre de tour d'arbre à cames Nombre de tour de vilebrequin
1 1/4 (0.25trs) 1/2 (0.5trs)
2 1/2 (0.5trs) 1
3 3/4 (0.75trs) 3/2  (1.5trs)
4 1 2
La fréquence des impulsions représente le double du régime moteur
Cliquer pour agrandir

 

 

L'info d'allumage est envoyée à la borne 1 de l'ECU en parallèle au compte tour qui affiche le signal d'allumage divisé par 2.

Detection régime moteur

Note: Le signal est aussi reçu par le relais tachymétrique pour l'alimentation électrique du système d'injection.

 

Le signal du générateur est une impulsion de faible niveau de tension (environ 3.5VAC) ce qui le rend vulnérable aux parasites. La tresse du blindage doit obligatoirement être à la masse. Il est important que ce fil soit éloigner de la bobine et des fils HT.

Le fil véhiculant le signal, même après amplification, doit aussi être blindé pour éviter aussi les parasites.

 

 

Forme idéale du signal produit par le module d'allumage:

En réalité la forme du signal est très différente en raison du temps de charge et décharge de la bobine.

 

 

(b) Température et (c) Débit air d'admission :

 

(b) La température d'air et (c) le débit de l'air d’admission sont donnés par le débitmètre.
L’écoulement de l'air aspiré exerce une force sur le volet qui contre un ressort. Le tarage de ce ressort est donc important: éviter d'y toucher sauf dans le cadre d'un réglage de richesse à haut régime. Une sonde de température soumis au flux d'air mesure la température d'air d'admission.

Mesure débit et température d'air


A noter que le débitmètre dispose de 2 volets : 1 principal recevant la force de l'air et 1 d'amortissement solidaire du premier créant un volume d'air amortisseur. Ceci afin d’avoir une meilleure précision dans la lecture et aussi d’éviter les oscillations économisant les pistes du potentiomètre.

Le débitmètre doit être positionné à plat pour conserver l'axe de volets verticales et éviter ainsi l'influence du poids des volets sonde et compensation.

Coupe Débitetre LE2-Jetronic

On retrouve sur le débitmètre la vis de réglage richesse, voir Fonctions externes au calculateur p2.7.

Ces volets sont couplés à un potentiomètre. Le débitmètre étant donc alimenté en 12V (principe du potentiomètre) envoie une tension électrique proportionnellement à la position du volet.
La valeur de température est connue grâce à la variation de résistance de la sonde température intégrée au débitmètre. Cette thermistance influence directement la valeur de tension fonction position volet envoyée à l'ECU. Le signal généré par le débitmètre est lue en bornes 7 et 8 de l'ECU.

Circuit interne débitmetre


internedebitmetre-copie-1.jpg

 

 


 

La combinaison de ces 3 paramètres de base (a), (b) et (c) indique précisément au calculateur la masse d'air aspirée par cycle.
De ce fait, le fonctionnement général de l'injection repose principalement sur le bon état de la commande d'allumage et du débitmètre.

 


 

 

Commande des injecteurs

 

Il ne reste plus qu’à pulvériser la quantité d’essence via les injecteurs dans la tubulure d'admission en fonction de la mesure d'air aspiré.

Pour cela, le calculateur multiplie, dans un premier temps, la masse d'air calculée par le coefficient d'enrichissement 1/14,7 afin d'obtenir la quantité d'essence de base à injecter avant les corrections.

L'injecteur est un simple robinet commandé uniquement en ouverture lorsque soumis à une tension de 12V.

Descriptif injecteur

L'ouverture est assurée par la bobine de l'électro-aimant qui actionne l'aiguille lors du mouvement du noyau plongeur. Le ressort permet de replacer le noyau plongeur en position fermée, et donc l'aiguille sur son siège, lorsque l'électro-aimant n'est plus alimenté. La pression carburant appliquée à son entrée n'influe pas sur son ouverture.

Il est placé juste devant les soupapes d'admission:
coupeinjecteur.jpg

De cette manière, c'est le moteur qui aspire le mélange et non l'injecteur qui gave le cylindre
Avec ce principe, le moment d'ouverture de l'injecteur lors d'un cycle n'a pas d'importance ce qui autorise :

  • L'injection du carburant en plusieurs fois.
  • Une commande électrique commune pour tous les injecteurs.

 


La solution retenue est de les alimenter en 12V lorsque le moteur tourne grâce au relais tachymétrique. La commande commune se fait par la masse via un fil commun : borne 12 du calculateur.
La durée d'ouverture des injecteurs sont toutes identiques entre elles.

 

 

 

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