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

 

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.

Préentation sonde Lambda

 

 

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

 

 

 

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, permettant de garantir une meilleure efficacité de la catalyse.

 

Il existe deux familles de sondes Lambda:

  • bande étroite (LU2-Jetronic).
  • bande large.
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 Lambda bande étroite au Zirconium (LU2-Jetronic)

Sonde bande étroite au Zirconium

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.

Courbe Lambda sonde Zirconium

 

 

 

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.

Sonde oxygène Lambda

 

 

 

 

 

 

 

 

La concentration en oxygène différente 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

 

 

 

C - Sonde Lambda bande étroite au Titane

Sonde 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 Lambda large bande

Sonde Large Bande

Type BOSCH: LSU 4.2 & LSU4.9

 

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.

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.

Courbe Lambda sonde Large Bande

 

 

 

La sonde génère, au niveau du signal de controle, 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.

Principe Sonde Lambda Large Bande

 

 

 

 

 

Le courant de pompage est analysé par le calculateur et lui fournit l'indice d'air et ainsi les informations relatives à la composition du mélange.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Plus d'infos sonde LSU4.9

 

 

 

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publishedBy DeThomasO
6 février 2015 5 06 /02 /février /2015 22:17

 

3.3-L'injection LU2-Jetronic

 

 

En raison de la présence du catalyseur, une sonde dite Lambda a donc été rajoutée à l'injection LE2-Jetronic afin de le préserver.
L’injection LE2-Jetronic devient alors LU2-Jetronic.

 

 

A : Description de l'injection LU2-Jetronic
B : Influence de la correction Lambda sur le dosage
C : Inhibition de la correction Lambda
D : Points de mesure spécifiques au LU2-Jetronic

 

 

A - Description de l'injection LU2-Jetronic

 

Le principe de fonctionnement de base du LU2-Jetronic est le même que celui du LE2-Jetronic. Les périphériques (hormis la sonde Lambda rajoutée) sont similaires. Ces 2 systèmes fonctionnent à l'identique mais le calculateur LU2-Jetronic possède un étage de correction supplémentaire du dosage.

Cet étage de correction est chargé de mesurer en permanence, grâce à la sonde oxygène, le coefficient Lambda réel des gaz d’échappement, puis de corriger la richesse en fonction de la lecture faite. Cette correction n'est active qu'en charge partielle pour conserver la puissance moteur lors des autres états de charge.

 

En complément du montage du catalyseur, et donc de l'injection LU2-Jetronic, la norme EURO 1 impose un récupérateur des vapeurs d'essence du réservoir nécessitant une prise de pression supplémentaire au niveau du boitier papillon .
Voir le système anti-pollution d'aspiration de vapeur d'essence p3.4.

 

Bien que physiquement identiques, beaucoup d'éléments constituant cette injection sont spécifiques:

  • Calculateur
  • Débitmètre
  • Injecteurs
  • Régulateur de pression d'essence
  • Boitier papillon (commande de vanne du filtre canister)
  • Coude en amont du débitmètre (aspiration canister)

 

 Schéma de principe LU2-Jetronic Bosch
Cliquer sur l'image pour l'agrandir
Repère Désignation
1 Réservoir carburant
2 Pompe électrique carburant
3 Filtre à carburant
4 Rampe de distribution
5 Régulateur de pression carburant
6 Calculateur (ECU)
7 Injecteur
9 Vis de réglage ralenti
10 Contacteur de papillon
11 Boitier papillon
12 Débitmètre d'air
13 Relais tachymétrique
14 Sonde lambda (Uniquement sur LU2-Jetronic)
15 Sonde de température moteur (CTN)
17 Allumeur (Utilisation du signal de commande d'allumage)
18 Tiroir d'Air Additionnel (TAA)
19 Vis de réglage richesse ralenti
20 Batterie
21 Neiman

 

 

 

B - Influence de la correction Lambda sur le dosage

 

Le rôle de la sonde Lambda est donc de mesurer la teneur en oxygène des gaz d'échappement.
Dans le cas du LU2-Jetronic des moteurs XU9JA1, elle est placée juste à l'entré du catalyseur, afin d'avoir une lecture réelle des gaz entrant dans le pot catalytique.

Emplacement Sonde Lambda sur ligne echappement

 

 

Le choix s'est porté sur une sonde réchauffée puisque trop éloignée de la chambre de combustion.

 

 

Il est de ce fait important que sa bobine interne chauffante soit fonctionnelle car elle n'entre en fonctionnement qu'à partir de 350°C.

 

Sonde Lambda 205 GTi XU9J1

La présence de deux prises confirme que la sonde est réchauffée:

  • Une prise pour la mesure.
  • Une pour le réchauffage.

 

Cliquer sur l'image pour l'agrandir

 

 

La valeur de tension mesurée mesurée aux bornes de la sonde Lambda est envoyée au calculateur (borne 20) par un fil blindé pour éviter l'influence des parasites.

L'étage de correction du calculateur modifie le temps d'ouverture des injecteurs, en fonction de la tension reçue, afin affiner la richesse pour se rapprocher du coefficient Lambda=1.

Courbe de réponse sonde Lambda Oxygène bande etroite 205 Gti LU2-Jetronic

 

 

 

 

 

 

 

En pratique, lorsque le calculateur corrige le dosage, le dosage varie constamment autour de λ=1. Ceci du fait de l'emploi d'une sonde bande étroite instable.

 

 

 

 

 

 

 

Taux de CO en amont du catalyseur (Voir prise de mesure)
Taux de CO Lambda AFR Richesse
7.0% <0.80 <12 >1.25
5.2% ~0.85 ~12.5 ~1.18
3.7% ~0.90 ~13.2 ~1.11
2.3% ~0.93 ~13.8 ~1.08
1.5% ~0.97 ~14.3 ~1.03
1.1% ~0.98 ~14.4 ~1.02
0.9% ~1.0 ~14.7 ~1.0
0.6% ~1.02 ~15 ~0.98
0.3% ~1.03 ~15.15 ~0.97
0.28% ~1.04 ~15.3 ~0.96
0.24% 1.05 -1.25 15.4 -18 0.95 - 0.8
- >1.25 >18 <0.8

 

L'émission de polluant est alors minimum au moment de la correction, même avec un moteur mal réglé, puisque le calculateur va chercher en permanence à retrouver λ=1.

 

 

Influence Lambda Consommation carburant et puissance

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Le résultat est une consommation carburant limitée, mais associé à une légère baisse de puissance (amplifié par le filtre du catalyseur) en comparaison à un mélange légèrement enrichi. La consommation carburant n'est toutefois pas optimale afin de ne pas faire fonctionner le moteur avec un dosage trop pauvre.

 

 

 

C - Inhibition de la correction Lambda

 

La sonde Lambda n'est pas fonctionnelle lorsqu'elle n'a pas atteinte sa température de fonctionnement de 350°C minimum, le calculateur remplace son signal par une valeur fictive.

De plus, certaines phases de fonctionnement du moteur oblige un sur-enrichissement du mélange et donc d'abaisser le coefficient Lambda.

La régulation Lambda est donc désactivée :

  •  Pendant le démarrage.
  •  Tant que le moteur est en phase de réchauffage (mode starter).
  •  En phase d'accélération ou à pleine charge du moteur.
  •  En décélération moteur (coupure injection).
  •  Lorsque la sonde Lambda n'est pas à sa température normale de service.

 

 

D - Points de mesure spécifiques au LU2-Jetronic

 

Prise de tension de vérification

 

Le calculateur du LU2-JETRONIC possède une prise électrique de tension de vérification au niveau de la borne 22.
A l'inverse des calculateurs numériques, celui ci, étant analogique, ne possède pas de mémoire, ni de voyant diagnostique.

Le pot catalytique empêche de vérifier la richesse par mesure du CO. Cette borne 22 permet d'effectuer une vérification

de bon fonctionnement du système d'injection: Elle doit afficher 6.8V+-1 pour un réglage de richesse optimal.
Cette prise est utilisée pour vérifier la richesse uniquement au ralenti....
En cas de mauvaise valeur de tension à cette borne: effectuer une recherche de panne avant de corriger le réglage par la vis de richesse.

 

Prise de mesure des gaz d'échappement

 

Sur certains modèles d'exportation (Suisses, Allemandes, etc. ), une prise de mesure des gaz d’échappement située en amont du catalyseur est accessible derrière l’emplacement batterie. Cela permet de vérifier l’efficacité du catalyseur par mesures comparatives amont/aval.

Elle peut être aussi utilisée pour vérifier le taux de teneur en CO rentrant dans le catalyseur et ainsi vérifier la fonctionnement optimum de l'injection. Voir valeurs théoriques.

Prise De Mesure Gaz Echappement XU9J1
Cliquer sur l'image pour l'agrandir

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Prise de mesure gaz échappement 205 GTi LU2-Jetronic
Cliquer sur l'image pour l'agrandir

 

 

 

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publishedBy DeThomasO
5 février 2015 4 05 /02 /février /2015 23:00

 

3.4-Le système anti-pollution d'aspiration de vapeur d'essence réservoir

 

La norme anti-pollution a contraint Peugeot d'adapter un système de récupération des vapeurs  du réservoir carburant en parallèle à l’adaptation du catalyseur sur les injections.

 

A : Rôle et présentation du système de filtre Canister
B : Principe de fonctionnement du système
C : Identification des composants du système
D : Principe des injections électroniques numériques (Motronic)

 

 

A - Rôle et présentation du système de filtre Canister

 

Le rôle du système de filtration par canister des 205 Gti est de récupérer les vapeurs d'essences (essentiellement du butane) produites dans le réservoir chauffé par le soleil ou en raison du retour d'essence généré par le régulateur d'essence.

Une vanne commandée par la dépression du boitier papillon autorise l'aspiration du filtre canister, lui même relié au réservoir carburant.

Le système de canister du LU2-JEtronic est entièrement mécanique et, contrairement à l'injection Motronic, il n'y a pas de vanne électrique.

Cliquer sur l'image pour l'agrandir

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B - Principe de fonctionnement du système

 

Lorsque le moteur est arrêté, les vapeurs d'essence s'échappent d'elle mêmes vers le canister où elles sont  adsorbées*. La désorption s'effectue lorsque le moteur est démarré par aspiration d'air extérieur, à travers le canister, grâce à la dépression en amont du débitmètre. La vanne est commandée en ouverture par la dépression prise au niveau du boitier papillon. Cet air pollué est mélangé à l'air frais venant du filtre à air. Le flux résultant va vers le moteur où les vapeurs son brûlées. Il n'y a donc théoriquement aucune vapeur d'essence relarguée à l'atmosphère.

Le léger enrichissement est compensé par l'étage correcteur du calculateur grâce à la lecture de la sonde oxygène Lambda.

 

 

 

 

En chimie, l'adsorption est un phénomène de surface par lequel des atomes, des ions ou des molécules (adsorbats) se fixent sur une surface solide (adsorbant) depuis une phase gazeuse, liquide ou une solution solide

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C - Identification des composants du système

 

 

Canister Vanne Boitier papillon
Filtre canister 205
Cliquer pour agrandir
Vanne systeme Canister LU2-Jetronic
Cliquer pour agrandir
Boitier papillon pour systeme Canister
Cliquer pour agrandir
Vue d'ensemble
Vue d'ensemble systeme Canister
Cliquer pour agrandir

 

 

 

D - Principe des injections électroniques numériques (Motronic)

 

Contrairement au calculateur analogique L-Jetronic, l'injection Motronic est capable de commander une électrovanne.

 

 

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L'Injection BOSCH LE2-Jetronic

Vous trouverez ici tout sur l'injection BOSCH LE2-Jetronic et LU2-Jetronic appliquée à la 205GTi.

 


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