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 L'INJECTION ELECTRONIQUE - INFOS : AFR (richesse), avance à l'allumage

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AuteurMessage
Zebulonzzz
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Prénom : Jeff
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Run:
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MessageSujet: L'INJECTION ELECTRONIQUE - INFOS : AFR (richesse), avance à l'allumage   Dim 22 Nov 2009 - 10:39

L'INJECTION ELECTRONIQUE


Depuis environs 20 ans maintenant, l'injection électronique remplace peu a peu le carburateur. Et oui, les normes anti-pollution, les objectifs en terme de consommation et d'agrément de conduite ont poussés les constructeurs à concevoir un système permettant un dosage air/essence plus précis et prenant en compte de nombreux paramètres moteur.

NOTION DE RICHESSE


Le dosage air/essence est une donnée très importante pour garantir une inflammation optimale de la combustion.

On parle donc de richesse (ou AFR) pour désigner le rapport entre le dosage réel, donc celui qui est directement admis dans le moteur, et le dosage stœchiométrique (théorique en français !). Dosage et richesse sont ainsi deux choses bien distincte. En théorie on dit que pour brûler 1 gramme d'essence, il faut 15g d'air (rapport issu de l'équation de combustion), d'ou un dosage théorique de 1/15. On comprendra donc que l'on aura R=1 (Richesse=1) si l'on rentre 1g d'essence dans notre moteur pour 15g d'air (dosage réel=dosage théorique). A noter que l'on peut aussi rencontrer le terme lambda qui est l'inverse de la richesse(1/R), d'ou le nom de la fameuse sonde lambda.
Pour R>1, on est donc en excès d'essence, et l'on dira que l'on est en mélange riche. R<1 quand le mélange est pauvre. On dira l'inverse en ce qui concerne la valeur lambda.

Bien sur, suivant l'état de charge du moteur (en gros suivant la position de la pédale d'accel), la richesse évoluera quelque peu :
- Sur les faible charge la richesse sera légèrement pauvre afin d'aller chercher le rendement maximal de la combustion (vers R=0.9 voir même 0.7/0.8 pour les injections directe comme les FSI de VAG).
- A pleine charge, pour aller chercher la puissance maxi, on se situera plutôt vers le riche. D'ailleurs il est pas rare que ce soit en compet ou sur voiture de série d'augmenter facilmeent la richesse afin d'abaisser au maximum les températures d'échappement. En effet, à forte richesse, l'excès d'essence qui n'aura pas brûler servira à refroidir les têtes de piston ou les soupapes.


NOTION D'AVANCE A L'ALLUMAGE


L'Avance a l'Allumage (AA) représente le nombre de degré vilebrequin avant le PMH (Point Mort Haut autrement dit quand le piston est à son point le plus haut) ou a lieu l'étincelle a la bougie. Celle ci n'est pas fixe et change suivant certains paramètres moteur. En effet l'AA doit augmenter suivant l'augmentation du régime moteur et diminuer suivant l'augmentation du débit d'air entrant et voici pourquoi : - la durée de la combustion du mélange est d'environ 2 ms et diminue un peu avec le régime . Remarquez au passage que je parle de combustion et NON d'explosion ! une combustion a une vitesse de front de flammes d'environs 30 m/s alors qu'elle est d'au moins 4000 m/s pour une explosion ! bref si l'on a à 800 tr/min une avance de 6° (c'est celle que l'on a pour un moteur G60), et que l'on garde la même avance a 6000 tr/min la combustion aura tendance à se décaler vers l'échappement (et oui car a 800 tr/min 2 ms=9.6° vilebrequin et a 6000 tr/min 2ms=72° : quand la combustion finit l'échappement est pas loin !!). Bien sur c'est qu'un exemple et l'avance ne sera pas de 72° ( !) puisqu'en théorie la durée de combustion aura diminuée. - par ailleurs l'augmentation du débit d'air favorise l'apparition du cliquetis qui a un effet destructeur sur les pistons. Un des moyens de limiter le cliquetis est de diminuer l'avance a l'allumage.

DIFFERENTS TYPES D'INJECTION


Pour commencer on distinguera dans un premier temps les injections dit MULTIPOINT donc un injecteur pour chaque cylindre (ex: VR6, G60, G40, ABF …) des injections dit MONOPOINT, un injecteur pour tous les cylindres (ex : Golf III 1.8i, Polo1.6 i, …).

Le système d'injection doit donc prendre en compte, pour définir la quantité d'essence à injecter ainsi que l'AA, la valeur du débit d'air entrant. Ça c'est donc le role du débitmètre d'air placé juste après le filtre à air (on les trouves sur les moteurs VR6 par exemple). Il existe plusieurs type de débitmètre comme ceux à plateau-sonde, a fil chauffant, à ultrason … Leur rôle sera donc de donner un débit d'air par mesure direct, et couplé a l'info régime moteur le système saurat quand et quelle quantité injecté par cycle moteur. On appellera donc ce type de gestion une GESTION DEBIT/REGIME.

On les différencie donc des GESTION PRESSION/REGIME (ex : G60, G40, …) . Ici il n'y a plus de débitmètre d'air mais seulement un capteur de pression d'admission placé après le papillon des gazs. Sur les moteurs G60 ou G40 une durite d'air vient prendre la pression collecteur pour l'emmener direct dans le calculo la ou se trouve le capteur de pression. Dans ce cas ci la pression d'admission permet avec l'info régime d'avoir une valeur de débit d'air par mesure indirect.

On trouve enfin les GESTION a/REGIME. Ici le terme a (alpha) désigne la position du papillon des gaz et donc de la pédale d'accélérateur. L'info est donné via un potentiomètre monté sur l'axe du papillon. On considère donc que la position du papillon est donc directement proportionnelle au débit d'air. Toutefois elle n'est que peu utilisé sur des voitures de série (BOSCH a sorti quelques gestion pour véhicule série en MONOPOINT), a cause de sa précision quant au débit d'air. On la retrouve beaucoup plus en compétition ou l'on recherche la simplicité et une réponse a l'accélérateur directe (on ne retrouve pas l'inertie du débitmètre d'air ou son temps de réponse fait qu'il ne verrait pas immédiatement un écrasement soudain de l'accélérateur contrairement à un potentiometre).

Dans la famille des injections électroniques, on pourrait également differencié les injections indirectes, donc celles ou l'injecteur est placé avant la soupape ce qui est le cas de la plupart des injections, et les injections directes ou l'injecteur injecte dans la chambre de combustion directement (ex : moteur FSI chez VAG).

STRUCTURE D'UNE GESTION


Pour réaliser cette partie j'ai choisi de présenter Le système d'injection G60. c'est une injection MULTIPOINT avec une GESTION PRESSION/REGIME de type non-séquentielle (c'est à dire que tout les injecteurs s'ouvrent en même temps lors de la phase injection). Voilà pour la présentation de la bête !! Comme toutes injection elle est composée d'un calculateur (ou ECU, terme anglais) qui se chargera donc en fonction des différents paramètres entrant (régime, température air/eau, pression …) de fournir les temps d'injection, l'AA, l'ouverture de la soupape régulatrice, …
Voici le lien ou trouver le schéma de branchement des différents capteurs sur le calculo :

Schéma G60



On a vu précédemment que le calculateur se servait d'un débit d'air (par mesure directe ou indirecte) et d'un régime pour donner les temps d'injection et d'AA. Mais c'est pas tout car ce serait un peu trop simple !! sur le schéma, vous pouvez voir qu'il y a beaucoup plus de données entrant et sortant. Tentons donc d'y voir plus clair. Parlons déjà de ce que l'on a vus. Les 4 injecteurs sont a droite (fuel injector). Le régime et la position PMH est donné par le capteur Hall Sensor (en bas à gauche). Ici le capteur de pression admission n'apparaît pas car il est directement intégré au calculo (voir photo). L'info AA est directement transmise via la bobine a gauche (ignition coil).

- le capteur " air temp sensor " est le capteur de température d'air de suralimentation. Il est placé juste après l'échangeur d'air (on l'appelle aussi capteur CO). Son info est très utiles car elle permet de connaître la densité des gaz admis (plus l'air est froid plus il est dense), et donc de corriger la quantité d'essence injectée de sorte à rester dans une bonne richesse.

- Juste à sa droite se trouve le " knock-sensor " donc le capteur cliquetis. Ce dernier placé sur le bloc au niveau des cylindres parvient a capter des fréquences propres aux phénomène de cliquetis. Avertis de ce signal, le calculo dans un premier temps retranche un peu d'AA et, si cela ne suffit pas, ouvre le circuit de sural via le régulateur de ralenti (d'ou une chute du débit d'air entrant dans le moteur).

- A coté se trouve " l'oxygen-sensor " qui est la sonde lambda. Placé juste avant le catalyseur elle permet de s'assurer que le moteur tourne bien à la bonne richesse, et son info permet au calculo de corriger les quantités injectées. Le terme " heater " dans l'icône indique qu'elle est équipé d'une resistance chauffante de sorte a pouvoir donné au plus tôt une info correcte de richesse (ce qui implique donc que le calculo ne prendra pas en compte la valeur lambda moteur froid).

- Quant à la " idle control valve ", on l'a déjà vu plus haut, il s'agit de la fameuse soupape regulatrice qui servira notemment a laisser entrer plus d'air au moteur en phase ralenti lorsqu'il est froid (cas au demarrage).
Voilà pour les principaux constituants de la gestion de moteur G60. évidemment sur les moteurs actuels de nombreux autres paramètres interviennent comme les doubles sondes lambda, le calage variable d'AAC, commande électronique du turbo, …, mais pour commencer à comprendre le principe d'une gestion, celle-ci est pas mal !

Source : http://moteurpassion.site.voila.fr/injection.htm

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