L'Injection BOSCH LE2-Jetronic

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8 février 2015 7 08 /02 /février /2015 22:11

Normes anti-pollution/Présentation

3.0-Présentation

A : Généralité
B : Valeurs max. de CO au contrôle technique
C: Particularités du marché allemand

A - Généralité

La première norme, Euro 1, est devenu obligatoire pour les véhicules immatriculés à partir du 1er janvier 1993 et coïncide avec la période de fabrication des dernières 205 GTi/CTi.
Son but est de limiter les émissions de polluants dégagés dans l'air par les gaz d'échappement ainsi que les vapeurs d'essence issues du réservoir.

Véhicules à moteur essence et GPL/GNM
Norme:	Euro 1	Euro 2	Euro 3	Euro 4	Euro 5
Mise en application (marché français)	AM93	AM97	01/01/01	01/01/09	01/01/11
Oxydes d'azote (NOx)	-	-	150	80	60
Monoxyde de carbone (CO)	2720	2200	2200	1000	1000
Hydrocarbures (HC)	-	-	200	100	100
Hydrocarbures non méthaniques (HCNM	-	-	-	-	68
HC + NOx	970	500	-	-	-
Particules (PM)	-	-	-	-	5
Particules(PN)	-	-	-	-	-
Valeurs exprimées en mg/km (sauf PN en Nb/KM)

La norme peut être indiquée sur la carte grise en case V9.

B - Valeurs Max de CO au contrôle technique

Les valeurs max de CO max, vérifiées lors du contrôle technique anti-pollution, ont évolué et son fonction de la date de mise en circulation du véhicule contrôlé:

Il est possible d'obtenir le coefficient d'air théorique des gaz d'échappement suivant la mesure du taux de CO obtenue.

Sans catalyseur, voir tableau de correspondance p1.1

Ou en amont du catalyseur, voir tableau correspondance p3.3

Voiture Particulière VP
Date de 1ère mise en circulation	Catégorie de dépollution
Du 01/10/1972 au 30/09/1986	Classique : CO max : 4.5%
Du 01/10/1986 au 31/12/1993	Classique : CO max : 3.5%
Du 01/01/1994 au 31/12/1995	Dépollué si équipé de l'équipement de dépollution (1) (2) CO ralenti max : 0.5% CO accéléré max : 0.3% 0.97<Lambda<1.03 Sinon Classique CO max : 3.5%
Du 01/01/1996 au 01/07/2002	Dépollué (2) CO ralenti max : 0.5% CO accéléré max : 0.3% 0.97<Lambda<1.03 (sauf valeur spécifiée par le constructeur ou énergie)
A partir du 02/07/2002	Dépollué (2) CO ralenti max : 0.3% CO accéléré max : 0.2% 0.97<Lambda<1.03 (sauf valeur spécifiée par le constructeur ou énergie)
(1) En pratique, un équipement de dépollution comporte une injection électronique, une sonde oxygène Lambda et un catalyseur. Les véhicules mis en circulation du 01/01/1994 au 31/12/1995, équipés d'une injection et d'un emplacement de sonde Lambda et/ou de catalyseur, seront considérés comme "dépollués" car ayant été dégradés par suppression du catalyseur et/ou de la sonde Lambda. (2) Sauf cas particulier, avec fourniture d'un justificatif du constructeur ou de l'autorité administrative.

On remarque que les valeur anti-pollution ne sont pas prises en compte sur les véhicules AM93 et ce, même si le moteur possède un catalyseur.

C - Particularités du marché allemand

Certains pays Européens, dont l'Allemagne, ont anticipé la norme Euro 1 en baissant la taxe sur les véhicules dépollués afin de favoriser le montage du système Pulsair sur le XU9JA (voir Gutmann GM2000A p3.5) ou d'un Catalyseur sur le XU5J1 et XU9JA (voir Gutmann US Tronic p3.5).

Le montage de ces deux systèmes sur un moteur non pourvu d'un système anti-pollution n’étaient pas une obligation et ne dépendaient pas du constructeur. Le code mine reste donc inchangé dans ce cas précis. Il permettait une baisse de la taxe sur la cylindrée.

Exemples:

En 1996 : La taxe sur un XU5J représente 220D-Mark/an (110€/an). Le XU5J1 Pulsair permettait d'avoir une exonération d’impôt pendant 3ans lors de son achat.
En 1998: La taxe était de 700D-Mark/an (350€/an) pour un XU5J ou XU5J1 non catalysé. L'ajout du catalyseur par le montage du US Tronic permettait de descendre cette taxe à 220D-Mark/an (110€/an).
En 2020: La taxe sur une 205GTi, non collection, équipée d'un XU9JA sans système de dépollution représente 481€/an. Les 205GTi équipées d'un catalyseur (XU9JAZ ou US Tronic) est de 300€/an contre, à titre de comparaison, 135€/an pour un véhicule Euro3/Euro4.

Ceci à favoriser la mise sur le marché de véhicules déjà pourvus d'un système anti-pollution, tels que les moteurs XU5J1(Pulsair), XU9J1(catalysé) et XU9JAZ(catalysé) avant la norme Euro 1, soit bien avant 1993. Ces véhicules ont donc, puisque moteur monté de série issu du constructeur, soit un code mine distinct, soit un complément du code mine initial (précision de version).

Voici les moteurs des 205GTi/CTi équipant les modèles commercialisés en Allemagne:

XU5J 180A jusqu'en octobre 1985 (non dépollué): 741C66.
XU5J1 180Z à partir de novembre 1985 : 741C66 version 9.
XU9J1 à partir de mars 1986: 741C86 version 91 puis 20CDF2.
XU9JA à partir de septembre 1986. (non dépollué): 741C86 puis 20CD62.
XU9JAZ à partir de juillet/aout 1988 (sur la GTi uniquement): 20CDK2 .

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7 février 2015 6 07 /02 /février /2015 22:12

Normes anti-pollution/Pot catalytique

3.1-Pot catalytique

A : Apparition des polluants
B : Rôle et fonctionnement du pot catalytique
C : Gain du pot catalytique
D : Inconvénients du pot catalytique

A - Apparition des polluants

Théoriquement, les moteurs sont censés brûler l'essence pour la transformer en:

Dioxyde de carbone : CO2
Azote : N2
Vapeur d'eau :H2O

Mais la combustion dans un cylindre n'est jamais parfaite, et ce, même si le mélange est pauvre, c'est à dire plus d'air qu'il n'en faut.
Plus la combustion est imparfaite, plus l'émission de polluant est importante.

L’émission de polluant est minimum lors le besoin théorique en air est identique au réel volume d'air aspiré. Soit Lambda=1, rapport stœchiométrique.

Pour rappel: 14,7g d'air pour 1g de carburant brûlé : dosage optimum.

Lambda	Dosage	Influence du coefficient Lambda
1	Idéal	14,7g d'air pour 1g de carburant Émission minimum de polluant
<1	Riche	14,7g d'air mais carburant brulé>1g Pollution au monoxyde de carbone (CO) et à l'hydrocarbure (HC)
>1	Pauvre	14,7g d'air mais carburant brulé<1g Pollution à l'oxyde d'azote (NOx)

B - Rôle et fonctionnement du pot catalytique

L’emploi du pot catalytique permet de stopper ces 3 polluants :

Monoxyde de carbone : CO
Oxyde d'azote : NOx
Hydrocarbures imbrulés : HC (ou CH)

Pour les éliminer, le pot catalytique, à température atteinte (400°), provoque leur oxydation, ou leur réduction, avec l'oxygène encore présent dans les gaz par réaction chimique. Le catalyseur tient son nom de son principe de fonctionnement: la catalyse, phénomène qui favorise et accélère une réaction chimique.
Le pot catalytique est formé de très petits canaux en céramique pour la tenue à la chaleur disposés en nid d’abeille, à l’intérieur desquels se trouvent des particules microscopiques de métaux précieux : rhodium, platine et palladium.
La réaction chimique permet de recombiner les molécules d'azote, de carbone et d'oxygène, le catalyseur élimine presque la totalité des gaz toxiques. En fonctionnement normal, il en reste moins de 1%.

coupe pot

Nid d'abeille pot catalytique — Cliquer sur l'image pour agrandir

Nid d'abeille du catalytique.

catalyseur

Note: La prise de mesure des gaz d’échappement n'est présent que sur certains modèles 1.9 d'exportation.

C - Gain du pot catalytique

Le tableau ci dessous indique le niveau de polluants sans le catalyseur (courbes bleues) et avec (courbes rouges). Le gain théorique est très bon à condition d'avoir une richesse optimum.

polutionfonctionlambda
Note: Les valeurs de tension indiquées sur le schéma ci-dessus correspondent à la lecture d'une sonde bande étroite de type Zirconium à saut de tension (modèle monté sur 205 GTi).

Plus d'info sur la sonde Lambda bande étroite p3.2.

D - Inconvénients du pot catalytique

Les métaux précieux internes au catalyseur sont très sensibles aux hydrocarbures qui risqueraient de s’enflammer dans le pot, les détruisant. Il faut donc limiter la richesse du mélange tout en évitant un dosage pauvre qui augmenterait le taux d’oxyde d’azote (NOx).

➔ L’emploi d’une sonde Lambda est indispensable avec l’utilisation d’un catalyseur afin de contrôler et d’optimiser la richesse.

La conception même du catalyseur en nid d'abeille gène le passage des gaz d'échappement.

➔ Baisse de puissance moteur entraînant une surconsommation avec un risque de colmatage.

Le catalyseur interdit l’usage de carburant plombé (plomb destiné à remonter l'indice d'octane et contribuant à la lubrification des soupapes). La présence de chlore et le brome servant à évacuer les sels de plomb se déposent dans le catalyseur et l’empêche de fonctionner de manière irréversible.

➔ Les moteurs ont du être adapté par modification des sièges de soupapes ainsi qu'une diminution du taux de compression.

Toutes les culasses des moteurs XU possèdent des sièges de soupapes renforcés compatibles avec l'essence sans plomb.

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7 février 2015 6 07 /02 /février /2015 22:00

Normes anti-pollution/Sonde Lambda

3.2-Sonde Lambda

La sonde oxygène dite sonde Lambda a été créé par Bosch en 1976 puis a connu des évolutions, notamment en 1982, où une bobine chauffante lui a été intégrée.

A : Rôle et différents types de sondes Lambda
B : Sonde oxygène bande étroite au Zirconium (LU2-Jetronic)
C : Sonde oxygène bande étroite au Titane
D : Sonde oxygène linéaire large bande (UEGO)

A - Rôle et différents types de sondes Lambda

La sonde Lambda (ou sonde oxygène) est implantée sur le système d'échappement en amont du catalyseur. Elle informe le boîtier de gestion du moteur de la teneur en oxygène des gaz brulés issus de la combustion. Son rôle est de permettre au calculateur de connaitre le coefficient d'air du dosage en temps réel.

Elle est indispensable afin de préserver le pot catalytique dont les matériaux le composant sont sensibles aux hydrocarbures.

Note: Depuis la norme Euro 3 (GTi non concernées), en complément de la sonde en amont du catalyseur, une seconde sonde est placée en aval du pot catalytique Elle n'a qu'un rôle de vérification permettant de s'assurer de la bonne efficacité de la catalyse.

Pour un usage compétition, en cas de suppression du catalyseur, il est possible de rajouter un leurre sur la seconde sonde oxygène (aval) afin d'éviter l'allumage du voyant d'alerte diagnostique.

Cette sonde à subit des évolutions afin d'améliorer son fonctionnement, il existe deux familles:

Sonde Lambda bande étroite (LU2-Jetronic).
Sonde Lambda bande large (appelée parfois UEGO pour Universal Exhaust Gas Oxygen sensor).

Type de sonde	Avantage	Inconvénient
Bande étroite (Zirconium ou Titane)	Faible coût	Moins précise
Bande large (Zirconium, adaptée aux injections directes et diesel)	Précision	Coût plus élevé

Elles ne sont pas interchangeables car elles peuvent différer par leurs dimensions, mais surtout par les stratégies de contrôle utilisées pour évaluer leur signal.

L'injection LU2-Jetronic est équipée d'un modèle type bande étroite à saut de tension au Zirconium.

B - Sonde oxygène bande étroite au Zirconium (LU2-Jetronic)

La sonde oxygène bande étroite au Zirconium, type à saut de tension, équipe la majorité des premiers véhicules à injection avec catalyseur, dont le LU2-Jetronic, du fait qu'il n'y avait pas d'autre modèle disponible. Cependant, elle se distingue maintenant par un coût moindre que la large bande. En revanche, elle n'est pas linéaire et possède un fonctionnement proche du binaire (riche ou pauvre). La régulation est donc instable et peu précise car varie autour de Lambda λ=1.

Elle compare la teneur en oxygène entre les gaz d’échappement et l'air ambiant. En effet, elle est soumise à l'air ambiant d'un coté et aux flux du gaz d’échappement de l'autre.
Si la teneur en oxygène est différente des 2 cotés des électrodes, une tension électrique est engendrée.

La sonde génère une tension électrique comprise entre 25mV et 900mV en fonction de la teneur en oxygène des gaz d'échappement.

Plage de fonctionnement: λ=0.65 à λ=1.35

Le signal de tension fournit est influencé par la température de la sonde. Cette courbe est donnée pour une température d'exploitation de 600°C.

Cette sonde se compose d'un corps céramique creux en dioxyde de zirconium en forme de doigt. La particularité de cette électrode solide réside dans le fait qu'elle est perméable aux ions oxygène à partir d'une température d'env. 300°C. On peut considérer que son fonctionnement n'est optimum que lorsque sa température est au moins de 350°C. De ce fait, elle doit être placée proche de la chambre de combustion sans être soumise à une température excessive car il y a risque de détérioration, dans le cas contraire, elle devra être réchauffée par une bobine chauffante (400°). Les deux côtés du corps céramique sont recouverts d'une fiche couche poreuse de platine qui sert d'électrode. Les gaz d'échappement sont en contact avec la face extérieure du corps en céramique tandis que l'air de référence est à l'intérieur.

La différence de concentration en oxygène des deux côtés entraîne une migration des ions grâce aux propriétés de la céramique, ceux-ci générant à leur tour une tension.

Ce type de sonde Lambda est très fragile et supporte mal les produits de nettoyage. Sa face externe doit rester propre et à l’abri des projections.

Son intervalle de remplacement se situe entre 80 000km et 160 000km. Bosch recommande son remplacement tout les 100 000km.

En règle général les couleurs des branchements d'une sonde Zirconium sont:

Type de sonde	Partie sonde de mesure	Partie élément chauffant
Sondes 1+2 fils (LU2-Jetronic)	Noir ou gris	Blanc + Blanc
Sondes 2+2 fils (Motronic)	Noir + gris	Blanc + Blanc
Prises mesure et chauffage	Bleu	Noir

Type de sonde	Partie sonde de mesure	Partie élément chauffant
Sondes 1+2 fils (LU2-Jetronic)	Bleu ou Blanc	Noir + Noir
Sondes 2+2 fils (Motronic)	Bleu + Blanc	Noir + Noir
Prises mesure et chauffage	Bleu	Noir

C - Sonde oxygène bande étroite au Titane

La sonde oxygène bande étroite, type à saut de résistance, ne fournit pas de tension mais une variation de résistance.

Sur ce type de sonde, l'élément en céramique est composé de dioxyde de titane, en technologie multicouche épaisse. Le dioxyde de titane a la propriété de modifier sa résistance de manière proportionnelle à la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement. Si la teneur en oxygène est élevée (mélange maigre λ > 1, il devient moins conducteur, si la teneur en oxygène est faible (mélange riche λ < 1), il devient plus conducteur. Cette sonde n'a pas besoin d'air de référence, ce qui limite ses dimensions, mais elle doit être alimentée par le calculateur avec une tension de 5 V via une combinaison de résistances. Le signal requis pour le calculateur est généré via la chute de tension sur les résistances.

Les deux cellules de mesure sont montées dans un boîtier similaire. Un tube protecteur empêche l'endommagement des cellules de mesure qui entrent en contact avec le courant de gaz d'échappement.

D - Sonde oxygène linéaire large bande (UEGO)

Type BOSCH: LSU 4.2 & LSU4.9

Cette sonde Lambda, appelée aussi sonde oxygène linéaire ou UEGO (Universal Exhaust Gas Oxygen sensor), est une évolution technique de la sonde au Zirconium. Elle est plus précise et son amélioration permet de rendre sa courbe linéaire. Elle permet, de par sa précision, de mieux contrôler la gestion carburant.

Initialement surtout employée en compétition de manière à travailler sur une plage riche, elle équipe maintenant de nombreux véhicules de série et est particulièrement adaptée aux injections directes et diesel.

De plus, elle est recommandée pour les indicateurs de richesse car, à l'inverse de la sonde bande étroite, réagit très rapidement aux variations de richesse.

Tout comme la sonde au Zirconium à saut de tension, elle est soumise à l'air ambiant d'un coté et aux flux du gaz d’échappement de l'autre.
Si la teneur en oxygène entre les deux gaz, une intensité est générée par la régulation de tension interne.

La sonde génère, au niveau du signal de contrôle, un courant électrique compris entre -2mA et +3mA en fonction de la teneur en oxygène des gaz d'échappement.

Plage de fonctionnement: λ=0.65 à λ=infini

Les gaz d'échappement accèdent à la chambre de mesure via un petit trou dans la cellule de pompage, la fente de diffusion. La concentration en oxygène est comparée à la concentration en oxygène de l'air de référence. Pour obtenir un signal mesurable pour le calculateur, une tension est générée sur la cellule de pompage. Cette tension permet d'injecter ou de pomper de l'oxygène en provenance des gaz d'échappement dans la fente de diffusion. Le calculateur régule la tension de pompage de façon à ce que la composition du gaz soit à un niveau constant de λ = 1 dans la fente de diffusion. Si le mélange est maigre, la cellule de pompage pompe l'oxygène vers l'extérieur. Il en résulte un courant de pompage positif. Si le mélange est riche, l'oxygène est injecté à partir de l'air de référence. Il en résulte un courant de pompage négatif. Si λ = 1 dans la fente de diffusion, aucun oxygène n'est acheminé, le courant de pompage est nul.