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 commander les injecteurs en conséquence. C'est le seul élément que commande le calculateur Jetronic.


Le principe de fonctionnement consiste à déterminer en fonctions des paramètres reçues, la quantité d'essence à injecter.


Le moteur ne travaille pas toujours dans les mêmes conditions. Suivant ces différentes phases d’utilisation du moteur, la richesse du mélange doit varier afin d’optimiser son fonctionnement.
La richesse du mélange air/essence n’est donc pas fixe et dépends de la phase de fonctionnement du moteur.
On considère fonctionnement "normal", une utilisation du moteur en régime stabilisé à une température normale: c'est le dosage idéal 14,7/1 qui correspond donc au calcul de la richesse de base. C'est un compromis entre puissance et consommation carburant. Ce coefficient est diminué en fonction de la phase d'utilisation (accélération, stabilisation de ralenti) pour gagner de la puissance mais au détriment de la consommation.

Note : La richesse est le rapport entre le dosage réel et le dosage idéal.


courbepuissanceconso
Chaque phase nécessite donc un taux d'enrichissement du mélange adapté, le calculateur est chargé de détecter ces phases puis d'effectuer une correction (toujours en augmentation) de la richesse de base 14,7/1 calculée à partir du débitmètre.

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.


Les paramètres reçus par le calculateur sont :
(a).Régime moteur (signal commande de bobine d'allumage) pour établir la frequence 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).Etat 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 sont lus grâce au débitmetre

 

Avec ces paramètres, le calculateur :
(a).Etabli un signal brut à partir de l'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.




-Suivant le mode-> adaptation différente de la richesse :
.Pas d'ouverture injecteurs=coupure alimentation du moteur
.Temps d'ouverture minimum injecteurs=mélange de base (14,7g d'air pour 1g d'essence)
.Temps d'ouverture injecteurs long= mélange riche
.Temps d'ouverture injecteurs maximum= mélange très riche
Attention: C'est une variation de richesse et non pas un changement d'état.
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).
 

tableaurichesse.jpg
Note : La phase d’accélération légere 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 à pied au plancher !!!



-Comment est contrôlée la richesse du mélange?

 

La richesse d'un mélange est le rapport entre le dosage réel et le dosage idéal de carburant présent par rapport à l'air. Ce rapport air/carburant doit être précis pour assurer 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’essence (paramètre commandé)
.Quantité d’air (paramètre lu)

L’alimentation finale d’essence se fait par les injecteurs. Ils sont commandés électriquement en ouverture.
Ils ont un débit constant et leur contrôle se fait uniquement sur leur durée d'ouverture. Leur débit étant connu, la durée d'ouverture détermine directement la quantité d'essence injectée. (Quantité=Débit(constant) x Temps )
La durée d'ouverture d'injecteur permet de contrôler précisément la quantité d'essence injectée.
--->La quantité d'essence injecté est régulé par la durée d'ouverture injecteurs contrôlés par le calculateur.

Le débit d'air est régulé manuellement par la pédale d'accélérateur en ouvrant plus ou moins le papillon. C'est donc l'action du conducteur qui détermine le débit d'air aspirée.
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.
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.
Rappel : Quantité(kg)=Débit(kg/s) x Temps(sec) -> sans le temps, il y a impossibilité de connaitre la quantité.

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 vole 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
Ce signal de base est ensuite corrigé en fonction des paramètres détectés.



-Les paramètres de base du contrôle de la richesse :

(a)-régime moteur
(b)-température d'air d'admission
(c)-débit d'air d'admission

.(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.

Rappel : 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 conséquence: 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.


La borne (-) de la bobine est donc le point de référence temps du système d'injection. Il est le reflet du régime moteur. Chaque impulsion représente un demi-tour de vilebrequin. 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.
L'info de régime se décompose en 2 valeurs :
.Moment de déclenchement du cycle de calcul
.Fréquence du cycle de calcul


signaldallumage2
Ligne 1 : moment d'ouverture des soupapes et déclenchement de l'allumage.
Ligne 2 : impulsions générées par l'allumeur déclenchant l'étincelle.
1 impulsion représente un 1/2 tour de vilebrequin->La fréquence des impulsions est le double du régime moteur.
Il suffira au calculateur de diviser par 2 la fréquence des impulsions pour connaitre le régime moteur réel.


L'info d'allumage est envoyée à la borne 1 de l'ECU via le compte tour. Le compte tour affiche donc le signal d'allumage divisé par 2 reçue par l'ECU.
detectionregime.jpg
Note : Le signal du générateur est une impulsion de faible niveau de tension ce qui le rend vulnérable aux parasites. La tresse du blindage doit obligatoirement être à la masse. Eloigner ce fil de la bobine et des fils HT !!!
Note : Le signal est aussi reçu par le relais tachymétrique pour l'alimentation électrique du système d'injection.

Forme théorique 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.

signalbobine.jpg

C'est donc une tension alternative, le fil véhiculant le signal doit aussi être blindé. La fréquence est deux fois celle du régime moteur.
blindage2.JPG


.(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. Une sonde de température soumis au flux d'air mesure la température d'air d'admission.
lecturedebit.jpg

A noter, qu'il y a 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.
coupedebitmetre-copie-1.gif

On retrouve sur le débitmètre la vis de réglage richesse: Voir chapitre fonctions externes au calculateur pour explication.

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.
internedebitmetre2.jpg
internedebitmetre-copie-1.jpg


La combinaison de ces 3 paramètres (a),(b)et(c) indique précisément au calculateur la masse d'air aspirée par cycle.
Il ne lui reste plus qu’à injecter la quantité d’essence en régulant le temps d’ouverture des injecteurs lors du cycle du moteur.

L'injecteur 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 donc pas d'importance ce qui autorise :
.L'injection du carburant en plusieurs fois.
.Une commande électrique commune pour tout les injecteurs.


commandeinjecteur.jpg
La solution retenue est de les alimenter en 12V lorsque le moteur tourne grâce au relais tachymetrique. La commande commune se fait par la masse via un fil commun : borne 12 du calculateur.
De ce fait, les durées d'ouverture des injecteurs sont toutes identiques.

 

 

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15 février 2015 7 15 /02 /février /2015 21:59

 

2.3-Chaine d'alimentation carburant

 

 

Nous l'avons vu, le système d'injection agit sur la durée d'ouverture des injecteurs pour contrôler la quantité d'essence injectée.
Cependant, pour que cela soit possible, il faut que la pression carburant appliquée aux injecteurs soit fixe afin d’avoir un débit constant.
Rappel : Quantité(kg) = Débit (kg/sec) x Temps (sec)
Avec un débit constant, la quantité injectée est directement proportionnelle au temps d'ouverture des injecteurs.

injecteur.jpg
L'injecteur est un simple robinet commandé électriquement (12VDC), la pression carburant appliquée à son entrée n'influe pas sur son ouverture. Cependant, il  doit être soumis à une pression spécifique et stable pour assurée un débit précis. La quantitée injectée sera alors uniquement proportionnelle à la durée de son excitation électirque. 

Note :  Un injecteur grippé faussera la quantité demandée.


Exemples :
l'injecteur d'un XU5JA assure un débit de 145cc/min lorsqu'il est soumis à une pression de 3Bars
l'injecteur d'un XU9JA assure un débit de 214cc/min lorsqu'il est soumis à une pression de 3Bars
L'injecteur d'un XU9J1assure un débit de 203cc/min lorsqu’ est soumis à une pression de 2,5bars
La régulation de pression carburant dépend de l'injecteur équipant le moteur.

Le calculateur est associé à un injecteur spécifique car le calcul de la durée d'ouverture intègre cette valeur de débit. En cas de changement d'injecteur, le dosage sera différent. Idem en cas de changement de régulateur de pression.
Note : De par sa conception, l'injection LU2-jetronic compense automatiquement, jusqu'à une certaine limite, une dérive du débit de l'injecteur ou de la régulation carburant en compensant par la durée d'ouverture des injectgeurs pour rechercher la proportion idéale 14,7:1.

Le rôle de la chaîne d'alimentation en carburant est d'alimenter chaque injecteur à la même pression carburant régulée à une valeur précise.



-Architecture et composants du circuit carburant  :

Le circuit carburant est pressurisé par une pompe immergée dans le réservoir. Elle de type électrique à rouleaux, peu fragile mais son moteur peut s'endommager si elle reste trop longtemps soumis à l'air libre.

Elle est controlée par le relais tachymétrique. (voir  paragraphe-Sécurité d'alimentation électrique- en page 1.7).
Sa lubrification est assurée par le carburant. Elle possède son propre filtre au niveau de sa crépine d'aspiration mais un filtre plus fin (10microns) est placé en aval afin d'éviter un éventuel colmatage des injecteurs.

Pompecarburant2.jpg
Note : La coupe de la pompe ci-dessus n'est pas une pompe immergée de 205 mais le principe reste le meme.

Débit/pression de la pompe carburant :
Les principales caracteristiques de la pompe sont Pression et Débit.


Le choix se fait par rapport à l'injecteur utilisé.
-Pression: elle doit etre supérieur à la valeur de tarage de l'injecteur:  sup. à 3bars
Le régulateur de la rampe abaissant ensuite la pression à la valeur precise.
-Debit: il doit etre supérieur à la somme des débits instantanés des 4 injecteurs+débit retour du régulateur.

 

La pompe est commune à tout les moteurs de nos GTi, elle doit donc être capable d'alimenter l'injecteur ayant le plus gros débit.
Notamment ceux du XU9JA dont le débit est de 214cc/min sous 3 bars.

 

Exemple :
XU9JA, injecteur 214cm3/min sous 3bars.
La pompe doit donc avoir une pression minimum théorique supérieur à 3bars avec un débit mini de :

 quatre x 214cm3/min= 856cm3/min soit 51l/h (214cm3 pour 15sec) + débit de retour reservoir.

Les premiers millesimes sont équipés d'une pompe assurant un debit de 130l/h sous une pression de 4,5bars (AMFG). Par la suite cette pompe est remplacée par un modele plus silencieux assurant 75l/h sous 3,5bars (BOSCH)
Ces deux pompes sont interchangeables car leurs caractéristiques sont supérieures aux injecteurs montés sur nos GTi.


Note : On peut remarquer que le débit est augmenter de 25l/h tout les 1/2bar de pression supplémentaire. Plus la pression de la pompe est importante, plus son débit doit être augmenté pour compenser le retour carburant vers le réservoir lors de la régulation de pression.

pompes.jpg
Note : les prises des ces 2 pompes sont differentes et nécessitent une adaption de la connexion au niveau du faisceau. Voir fiche pratique.


Filtration :

 

La rampe dinjection est protégée par un filtre situé entre la pompe et la rampe.

Sur 205 GTi, la pompe est protéger par une crépine en plus du filtre en amont.

 

circuitcarb.gif

Coupe du filtre carburant :

 filtre

 


Le carburant est donc acheminé jusqu'à la rampe d'injection grâce à la pompe via le filtre pour y être régulé. En plaçant les 4 injecteurs sur cette rampe, on s'assure ainsi qu'ils recevront la même pression. Un régulateur, placé à ce niveau, est chargé d'assurer le contrôle de la pression carburant de la rampe d'injection.

 

 regulationrampe



Même en cas de panne, il est impossible que les injecteurs travaillent avec une pression d'essence différente
Tout risque de fonctionnement dissymétrique est écarté.



-Quelle est valeur de la régulation de pression carburant?

Nous venons de voir que: La valeur de pression carburant est une valeur fixe qui est fonction du type d'injecteur.
Cette pression est relative à la pression ambiante à laquelle il est soumis. Dans ce cas précis, on considère que la pression ambiante est la chambre dans laquelle il pulvérise, donc la tubulure d'admission.

La pression carburant envoyée à l'injecteur est régulée par rapport à la pression régnante dans le collecteur d'admission.

Cependant la pression d'air dans les tubulures d'admission n'est pas stable. Elle est fonction de 3 paramètres:
-pression atmosphérique
-aspiration du moteur
-position du papillon

La pression atmosphérique dépends des conditions météorologiques et de l'altitude. Cet élément doit être pris en compte pour assurer un bon fonctionnement du moteur dans des conditions d'utilisations changeantes.
De plus, le moteur cherche à monter en régime. La limitation de régime est assurer par le papillon ce qui engendre une dépression dans la tubulure d'admission car le moteur cherche à aspirer l'air sans y arriver.
La dépression du collecteur d'admission est maximum en bas régime car le papillon est peu ouvert.
La dépression du collecteur d'admission est minimum en pleine charge car le papillon est grand ouvert.


La régulation carburant est obtenue grâce à un régulateur placé sur la rampe d'injection.

 

 

Exemple de dépression régnante dans la tubulure d'admission :

 

960trs0,35brs

 

 

960trs/mn-> -0,35bars 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1078trs0,5brs

 

 

 

 1078trs/mn-> -0,5brs

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1693trs0,6brs  

 

 

 1693trs/mn-> -0,61bars

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2022trs0,65brs

 

 

 

2022trs/mn-> -0,65bars

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2225trs0,57brs

 

 

 

 

 2225trs/mn-> -0,63bars

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2475trs0,51brs 

 

 2475trs/mn-> -0,62bars

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

On peut considérer que la dépression dans le collecteur d'admission est de l'ordre de -0,35Bars au ralenti.

Elle augmente ensuite jusqu'à  -0,65Bars vers 2000trs/min en raison de la monté en régime mais de la faible ouverture papillon.

A partir de ce régime, la dépression descends doucement jusqu'à -0,1Bar (du au filtre à air, débitmètre, conduit d'admission forme de l'entrée d'air... etc.). Ceci en raison de la forte ouverture papillon mettant à l'air libre le conduit d'admission

La dépression est donc maximum à 2000trs/mn en condition normale d'utilisation (hors fonctionnement frein moteur)


-Régulateur pression carburant :

Son rôle est de réguler la pression carburant désirée par rapport à la pression régnant dans le collecteur d'admission.

Il est composé d'une membrane dont les faces sont exposées d'un coté:
-à la pression carburant (à réguler)
de l'autre coté:
-à la force d'un ressort taré (valeur de pression désirée)+pression collecteur d'admission

Le carburant est renvoyé vers le réservoir tant que la PressionCarburant est supérieur à la force du ressort + pression de l'air jusqu'à obtenir l'égalité de pression.
Note: sur un moteur sans turbo, la pression régnante dans le collecteur est toujours négative. La PressionCarburant sera toujours inférieur à la force du ressort.


regulateur

Ci dessus: La pression de carburant est abaissée jusqu'a la force exercé par le ressort R. Cette valeur représente la valeur de pression désirée (3Bars)
La dépression D dans le collecteur aspire la membrane et abaisse la pression jusqu'à équilibre.

On obtient ainsi est une pression différentielle et non pas absolue.

Exemples :
-Moteur, coupé: La dépression est nulle. La régulation ne se fait que grâce au ressort taré car la membrane n'est pas soumis à la dépression. La pression obtenue au niveau de la rampe est celle du régulateur: 3bars.
La pression de l'injecteur est aussi 3bars.

pregulé0bar


-moteur en bas régime: La dépression collecteur est maximum. La pression au niveau de la rampe est: valeur Ressort+valeur Dépression= 3+(-0,6)=2,4Bars
Par contre, les injecteurs travaillent sous 3bars malgré une pression rampe à 2,4Bars.regulation2,4bar


-moteur en pleine charge : La dépression collecteur est minimum. La pression au niveau de la rampe est: valeur Ressort+valeur Dépression=3+-(0,1)=2,9Bars
Par contre, les injecteurs travaillent sous 3Bars malgré une pression rampe à 2,9Bars.regulation0,1bar


Note : La durite de signal pression collecteur est donc importante pour assurer une bonne régulation carburant. En cas d'obturation, la pression de la rampe sera constamment à la valeur du régulateur: 3bars. Ce qui se traduit par une augmentation de la richesse à bas régime mais sans influence en fonctionnement pleine charge.
La durite de retour carburant doit être libre. En cas d'obturation, la pression de la rampe sera celle de la pompe 4Bars. la richesse sera augmenté dans tout les états de charge particulièrement dans les bas régime.



-Synthèse circuit d’alimentation carburant :

synthese-regulation-carb.jpg

 

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14 février 2015 6 14 /02 /février /2015 22:01

 

2.4-Finalité de la commande électrique et de la chaine d'alimentation carburant

 

 

Nous venons de voir dans les précédentes pages que :
-le calculateur commande en même temps les 4 injecteurs.
-les injecteurs reçoivent la même pression d'essence.

De ce fait, avec une pression et une commande électrique communes, les injecteurs envoient la même quantité de carburant en même temps dans leur tubulure d'admission respective.

Il est impossible (sauf panne d'injecteur) que les cylindres reçoivent une quantité d'essence différente.
Le mélange injecté est donc la même pour tous les cylindres

Le fonctionnement est ainsi assuré d’être symétrique et équilibré.

Le calculateur peut ainsi contrôler, via sa sortie 12, la quantité exacte d'essence envoyée dans les tubulures des 4 cylindres.

 

 finalite-copie-1.jpg

 


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