Diagnostic Et Réparation d'Un Moteur Essence

ROYAUME DU MAROCOffice de la Formation Professionnelle et de la Promotion du Travail DIRECTION RECHERCHE ET INGÉNIERIE DE FORMATION Institut Spécialisé de Technologie Appliquée Koulouch Technicien spécialisé Diagnostic et Electronique Embarquée Diagnostic et réparation d'un moteur essence  CARBURATION Le mélange air-essence Qualité du mélange : Un mélange carburé est constitué d’un carburant (essence) et d’un comburant (air) dont les qualités et les proportions doivent permettre une combustion la plus rapide et la plus complète possible. Pour être combustible, le mélange air-essence doit être :  gazeux,  homogène,  dosé. Mélange gazeux : L’essence à l’état liquide brûle difficilement alors que les vapeurs d’essence brûlent aisément. Il va donc falloir faire passer l’essence de l’état liquide à l’état gazeux en la pulvérisant. Mélange homogène : Chaque molécule de carburant, devant pour bruler, être entourée de molécules d'oxygène. Mélange dosé : La quantité de carburant par rapport à l´air doit être soigneusement proportionnelle. On distingue 2 dosages:  dosage stœchiométrique ou idéal  dosage réel : moteur en fonctionnement Masse carburant Dosage du mélange (réel) = Masse d´air Dosage stœchiométrique (ou idéal) = Masse carburant (théorique) Masse air (théorique) La richesse est le rapport entre le dosage réel et le dosage idéal. Un mélange pauvre (R < 1) contient moins de carburant, un mélange riche (R > 1) davantage de carburant. Dosage réel Richesse = Dosage stœchiométrique Le Lambda est le rapport entre le dosage idéal et le dosage réel. Un mélange pauvre (λ > 1) contient davantage d’air, un mélange riche (λ < 1) moins d’air. Dosage stœchiométrique 1 Lambda = = Dosage réel Richesse Page. . Diagnostic d'un moteur essence  CARBURATION 5 Equation chimique de la combustion – dosage idéal: Pour une combustion complète, le mélange air - carburant doit être entre autre correctement dosé ; dans ces conditions, les liaisons des hydrocarbures avec l'oxygène de l'air produisent du gaz carbonique ou dioxyde de carbone (CO 2), de la vapeur d'eau (H2O), et de l'azote (N2). Au début de la combustion deux corps sont en présence :  L'essence  Heptane C7 H16  L'air  oxygène + azote O2 + 3,76 N2 Donc: C7H16 + 11 (O2 + 3,76 N2)  7 CO2 + 8 H2O + 11(3,76 N2) Gaz Eau Azote carbonique Masse molaire des atomes :  hydrogène =H=1g  oxygène = O = 16 g  Masse d'essence : mess = (7 x 12) + 16 = 100 g  azote = N = 14 g  carbone = C = 12 Carbone hydrogène Masse d'air : mair = (11 x 2 x 16) + (11 x 3,76 x 2 x 14) = 1510 g oxygène azote Soit 100 g d'essence pour 1510 g d'air. Donc, 1g d'essence à besoin de 15,1g d'air pour que le mélange brûle complètement. On appelle ce dosage théorique : dosage stœchiométrique. 1 D = 15,1 Page. 2 Diagnostic d'un moteur essence  POMPE D’ALIMENTATION Rôle d’une pompe d`alimentation: Le rôle de la pompe à carburant est de fournir un débit de carburant sous pression aux injecteurs. La pompe est entraînée par un moteur électrique. Description d’une pompe à deux étages: 1 Côté aspiration 2 Etage pompe centrifuge 3 Etage principal pompe à rotor 4 Clapet de non-retour 5 Côté refoulement 6 Raccordement électrique 7 Induit du moteur électrique. 8 Soupape de sureté 9 Conduite de dégazage Pompes volumétriques à rouleaux Pompes centrifuges à canal périphérique cylindriques (a) et à rotor (b). (a) et à canal latéral (b). Les systèmes modernes d´injection utilisent exclusivement des pompes à carburant entrainées électriquement qui à tension nominale délivrent entre 60 et 200 l/h. Une pression de 1 à 5,5 bar pour les systèmes d´injection indirecte. Une pression de 3 à 7 bar pour les systèmes d´injection directe. Une soupape de sécurité (8) s’ouvre lorsque la pression à l’intérieur de la pompe devient trop forte. A la sortie, un clapet anti-retour (4) maintient la pression d’essence dans le circuit afin d’éviter un désamorçage à l’arrêt du moteur. Page. 3 Diagnostic d'un moteur essence  POMPE D’ALIMENTATION Emplacement: La pompe était fixée généralement sous le châssis du véhicule. Elle est maintenant de type immergée dans le réservoir et très souvent fixée sur le même support que la jauge. L’avantage de la pompe immergée est de diminuer le bruit dû à la rotation de l’élément de pompage. Les configurations de montage de la pompe à essence peuvent être :  jauge avec pompe immergée,  jauge avec pompe et régulateur immergés,  jauge avec pompe, régulateur et filtre immergés. Différents montages : Pompe et régulateur Pompe externe Pompe immergée immergés 1. Réservoir 2. Pompe de gavage 3. Filtre à carburant 4. Rampe d’alimentation 5. Injecteurs 6. Régulateur de pression. Module d'alimentation en carburant: Les composants de l'alimentation en carburant sont regroupés dans un module qui est installé dans le réservoir à carburant. Indicateur de niveau de carburant est généralement constitué d'un transmetteur à levier ou d'un transmetteur à tube plongeur. Celui-ci est connecté à un potentiomètre au moyen d'une tringle. La variation de tension à la résistance indique la quantité de carburant contenue dans le réservoir. Page. 4 Diagnostic d'un moteur essence  POMPE 1 Fusible D`ALIMENTATION Fonction précommande de la pompe à essence : L’alimentation électrique de la pompe à essence est gérée par le calculateur, par l’intermédiaire d’un relais et est activée par le calculateur.  Dès que le calculateur est alimenté, le bobinage du relais est excité pour une durée de 1 une à 2 secondes afin d’alimenter la pompe à essence pour remettre le circuit sous pression.  Dès que le moteur tourne (N > 24 tr/mn), le calculateur maintient la pompe en action. Schéma électrique de pompe à carburant: Pompes à jet aspirant : Ce sont des pompes entraînées hydrauliquement qui servent à puiser le carburant dans le réservoir. Le flux de carburant généré par la pompe électrique passe à travers la buse calibrée d'une pompe à jet aspirant, ce qui permet d'aspirer le carburant stocké p. ex. dans la partie latérale du réservoir, puis de l'amener au catch-tank. Page. 5 Diagnostic d'un moteur essence  INJECTION ESSENCE Caractéristiques fonctionnelles :  Le carburant est pulvérisé au moyen d’injecteurs,  La durée de leurs ouvertures détermine le débit de carburant.  La quantité d’air aspirée par le moteur est quantifiée par le calculateur au moyen d’un débitmètre ou d’un capteur de pression.  Diverses sondes (température, position accélérateur…) permettent au calculateur d’affiner le dosage dans toutes les plages de fonctionnement et de piloter l’injecteur ( monopoint ) ou les injecteurs ( multipoints) . Avantages de l’injection essence :  Augmentation du rendement du moteur  Réduction de la consommation de carburant,  Réduction des polluants dans les gaz d’échappement. Types d’injections : L'injection est centralisée : si elle comprend qu'un seul injecteur, disposé en un point central au-dessus du papillon. Elle est également nommée Monopoint. SPI (Single Point Injection). L'injection est indirecte : si elle a lieu dans la tubulure d'admission, plus ou moins près de la soupape d'admission, le jet d'essence étant dirigé vers la soupape. Elle est également nommée multipoint MPI = MultiPoint Injection Page. 6 Diagnostic d'un moteur essence  INJECTION ESSENCE L'injection est directe : si elle s'effectue dans la chambre de combustion du cylindre. Elle est également nommée : FSI = Fuel Stratified Injection GDI = Gasoline Direct Injection Commande des injecteurs : A. Injection continu : Les injecteurs sont ouverts sous l’effet de la pression du carburant et restent ouverts durant tout le temps de fonctionnement du moteur. L’injection à lieu en continu. B. Injection intermittente : Les injecteurs sont brièvement ouverts électromagnétiquement et sont refermés après l’injection de la quantité de carburant nécessaire. En fonction du pilotage des injecteurs par la centrale de commande électronique (Calculateur), on distingue quatre sortes d’injections intermittentes différentes : Injection simultanée : Tous les injecteurs sont commandés simultanément. Le temps d´évaporation du carburant pour chaque cylindre varie fortement d´un cylindre à l´autre. Pour obtenir tout de même une composition équilibrée du mélange ainsi qu´une bonne combustion, on injecte la demi quantité de carburant à chaque tour de vilebrequin. Page. 7 Diagnostic d'un moteur essence  INJECTION ESSENCE L’injection groupée : Les injecteurs des cylindres 1 et 3 ainsi que 2 et 4 s’ouvrent en alternance une fois par cycle. L’injection à lieu en amont des soupapes d’admission. La quantité dosée est injectée en une seule fois. Les durées de vaporisation du carburant sont différentes. Injection séquentielle : Les injecteurs injectent l’un après l’autre dans l’ordre d’allumage. Ils injectent en une fois la quantité dosée avant le début du temps admission (sélection par cylindre). La formation du mélange air carburant est améliorée et le refroidissement interne est amélioré. Injection sélective par cylindre : Il s´agit d´une injection séquentielle. Grâce à un système de capteurs et à une électronique plus performante, la centrale de commande (calculateur) est en mesure de délivrer une quantité spécifique de carburant à chaque cylindre. Page. 8 Diagnostic d'un moteur essence  SYSTEME K- JETRONIC K- Jetronic : Le K- Jetronic est un système d´injection mécanique- hydraulique sans mécanisme d ´entraînement. Le carburant est dosé en fonction de la quantité d´air aspiré et injecté continuellement en amont des soupapes d´admission. Son organisation comprend :  Mesure du débit d´air  Alimentation en carburant  Carburation 1 Batterie 9 Régulateur de pression d'alimentation 2 Pompe électrique à carburant 10 Correcteur de réchauffage 3 Accumulateur de carburant 11 Commande d'air additionnel 4 Filtre à carburant 12 Injecteur de départ à froid 5 Réservoir à carburant 13 Injecteur 6 Débitmètre d'air 14 Thermocontact temporisé 7 Plateau-sonde 15 Relais de commande 8 Doseur- distributeur 16 Allumeur Mesure du débit d´air : La quantité d´air aspirée par le moteur est commandée par un papillon et mesurée par un débitmètre d´air (sonde de débit d´air). Page. 9 Diagnostic d'un moteur essence  SYSTEME K-JETRONIC Alimentation en carburant : Une pompe à commande électrique refoule le carburant vers un doseur- distributeur par l ´intermédiaire d´un accumulateur et d´un filtre. Le rôle du doseur- distributeur est de répartir le carburant entre les différents injecteurs montés sur les pipes d´admission du moteur. Pour le départ à froid, un électro- injecteur unique injecte un supplément de carburant à l'entrée du collecteur d'admission. Carburation : Le volume d´air aspiré par le moteur, en fonction de la position du papillon, représente le critère essentiel pour le dosage du carburant. Il est déterminé par le débitmètre d´air qui, de son côté, commande le doseur- distributeur. Schéma de principe du K- Jetronic : Air Carburant Pompe électrique à carburant Accumulateur de carburant Filtre à air Filtre à carburant Débitmètre d´air Régulateur de Doseur distributeur Mélange Papillon Injecteurs Pipe d´admission Chambre de carburation Page. 10 Diagnostic d'un moteur essence  SYSTEME KE- JETRONIC KE-Jetronic : Le système KE- Jetronic constitue un perfectionnement de l´injection K-Jetronic. Ce dernier est complété par une centrale de commande électronique permettant d ´atteindre une plus grande flexibilité et de réaliser des fonctions « intelligentes » (le « E » de KE signifie « Electronique ». 20 Batterie 5 Régulateur de pression d'alimentation 2 Pompe électrique à carburant 14 Actuateur de ralenti 3 Accumulateur de carburant 4 Filtre à carburant 13 Contacteur de papillon 11 Injecteur de départ à froid 1 Réservoir à carburant 9 Injecteur 6 Débitmètre d'air 15 Thermocontact temporisé 19 Commutateur d´allumage 17 Relais de commande 8 Actuateur de pression 16 Allumeur 7 Doseur- distributeur 21 Sonde lambda 10 Collecteur d´admission 18 Centrale de commande électronique 12 Papillon Page. 11 Diagnostic d'un moteur essence  SYSTEME KE-JETRONIC Régulateurs de pression différentielle : En fonction de sa position dans le cylindre à fentes, le piston de commande démasque une section correspondante des fentes d´étranglement par lesquelles le carburant peut s´écouler vers les régulateurs de pression différentielle et, ensuite, vers les injecteurs. Les régulateurs de pression différentielle permettent d'obtenir une grande précision de dosage. Ils sont conçus sous forme de soupapes à siège plan. Ils se trouvent dans le doseur-distributeur et sont associés aux différentes fentes d'étranglement. Une membrane sépare les chambres inférieure et supérieure de chaque soupape. L´actuateur ou variateur de pression électrohydraulique : L´actuateur de pression électrohydraulique fait varier la pression dans les régulateurs de pression différentielle en fonction de l´état de fonctionnement du moteur soit du signal de courant correspondant, déterminé par la centrale de commande. Il en résulte une variation du dosage du carburant destiné aux injecteurs. Page. 12 Diagnostic d'un moteur essence  INJECTION CENTRALISEE Injection centralisée (Monopoint) : Dans l´injection centralisée, un seul injecteur est utilisé pour alimenter les différents cylindres du moteur (SPI = Single Point Injection). Cet injecteur de type électromagnétique est situé en position centrale dans le boitier papillon et commandé par le calculateur. Il s´ouvre 2 fois par tour de vilebrequin d´un moteur à 4 cylindres. L´injection a lieu en amont du papillon. Unité d´injection : Elle se compose de :  Une partie hydraulique avec arrivée et retour de carburant, injecteur, régulateur de pression, capteur de température d ´air.  Un corps avec papillon, potentiomètre de papillon, actuateur de papillon. Page. 13 Diagnostic d'un moteur essence  INJECTION CENTRALISEE Injecteur : C´est un injecteur électromagnétique à aiguille. Sous l´action des impulsions électriques du calculateur dans le bobinage de l´électroaimant, le noyau magnétique est attitré, le ressort comprime l´aiguille de l´injecteur se soulève de son siège. Le téton d´injection en bout de l´aiguille donne un jet de forme conique et provoque la pulvérisation du carburant. Ce capteur de position du papillon : Ce capteur a pour fonction d´informer le calculateur de la position angulaire du papillon des gaz. Le calculateur l´alimente suivant une tension stabilisée de 5 Volts. L´information de retour est transmise par une tension variable de 0,3 à 5 V selon la position du papillon. Actuateur de ralenti : Il agit directement sur le levier de papillon des gaz afin de garantir un passage d´air additionnel et d´assurer un régime de ralenti stable. Ex : lors du départ à froid ou démarrage du compresseur de la climatisation. Le calculateur possède en mémoire une consigne de régime de ralenti. Il compare le régime momentané du moteur avec cette valeur de consigne. Page. 14 Diagnostic d'un moteur essence  INJECTION CENTRALISEE Schéma synoptique : ENTREES SORTIES Régime moteur Relais pompe à carburant position de papillon Injecteur Ralenti Actuateurde papillon température d´air Electrovanne dégazage réservoir température moteur Relais de préchauffage tubulure Taux d´oxygène d´admission Diagnostic Diagnostic Page. 15 Diagnostic d'un moteur essence  SYSTEME L-JETRONIC L-Jetronic Le système d´injection L- Jetronic est un système d'injection sans entraînement, à commande électronique, avec injection intermittente de carburant dans la tubulure d'admission. Le système L- Jetronic associe les avantages de la mesure directe du débit d'air aux possibilités spécifiques de l'électronique. 1 Réservoir de carburant 11 Commande d'air additionnel 2 Pompe électrique à carburant 12 Thermocontact temporisé 3 Filtre à carburant 13 Sonde de température du moteur 4 régulateur de pression 14 Batterie 5 Rampe de distribution 15 Commutateur d'allumage-démarrage 6 Injecteur 16 Relais 7 Injecteur de départ à froid 17 Centrale de commande 8 Contacteur de papillon 18 Sonde lambda 9 Débitmètre d'air 19 Allumeur 10 Sonde de température d´air 20 Entrée d´air Principe de fonctionnement :  mesure du débit d'air,  paramètres de commande principaux : débit d'air et régime,  injection intermittente. Page. 16 Diagnostic d'un moteur essence  SYSTEME L-JETRONIC L-Jetronic : Carburant Capteurs Air Pompe à Centrale de Débitmètre d carburant commande ´air Filtre à Injecteurs Moteur carburant Le régulateur de pression: Le régulateur de pression d'essence est "une vanne" qui règle la pression d'essence dans la rampe d'injection de 2.4 bars à 3 bars et qui corrige cette pression en fonction de la dépression de la tubulure d'admission. Injecteur de départ à froid : Pendant la phase de démarrage, un supplément de carburant est injecté par l’injecteur de départ a froid pendant un temps déterminé et en fonction de la température du moteur. Il est fixé sur le canal d´air additionnel. La durée d´injection est contrôlée par un thermocontact temporisé. Page. 17 Diagnostic d'un moteur essence  SYSTEME L-JETRONIC L´injecteur : Les injecteurs servent au dosage et à la pulvérisation du carburant. 1 Aiguille 2 Corps d´injecteur 3 Noyau magnétique 4 Bobine électromagnétique 5 Ressort de rappel 6 Connexions électriques 7 Filtre Oscillogramme : Injecteur Tension mesurée Ouvert O V Fermé 12 V L´injecteur est ouvert pendant :7.5 ms Commande de l´injecteur : La commande électrique provenant du calculateur crée un champ magnétique dans Bobine. L’injecteur reçoit un plus après contact (+ APC) et le calculateur envoie des masses séquentielles. Le noyau magnétique est attiré et l’aiguille se décolle de son siège, le carburant sous pression peut alors passer. Lorsqu’on coupe cette commande, le ressort repousse l’aiguille sur son siège et le circuit est fermé. Le temps d’ouverture des injecteurs dépend du temps de masse commandé par le calculateur. Calcul : Un moteur à 4 cylindres consomme 8,5 l de carburant/heure au régime N= 3000 1/min. Calculer le nombre de cycles de temps de combustion détente par heure et la quantité injectée par cycle de travail. V = 8,5 l/km, Z = 4, N = 3000 t/min, XCT ?,QCT ? XCT = 60 xN/2 x Z= 60x3000 / 2 x 64 = 360 000 t/h QCT = 8500 000 mm3/h / 360 000 t/h = 23,6 mm3 Page. 18 Diagnostic d'un moteur essence  SYSTEME L-JETRONIC Débitmètre d´air : Le débitmètre d'air sert à mesurer la quantité d'air absorbé par le moteur. Il comprend un volet sonde (1) pivotant autour d’un axe fixe (3) dont la position angulaire augmente avec le volume d’air aspiré. Cette position angulaire est mesurée au moyen d’un potentiomètre (2) qui envoie un signal électrique au calculateur. Contacteur de papillon: Contacteur de papillon. Il est activé par l´axe du papillon des gaz (3). Dans le contacteur de papillon se trouvent des contacts pour le fonctionnement de ralenti (4) et à pleine charge (1). Lors de la fermeture des contacts correspondants, la centrale de commande reçoit des informations concernant la position de ralenti et de pleine charge et les traite afin de 1- Contact de pleine charge, déterminer la durée d’injection. 2- Curseur de contact, 3- Axe de papillon, Commande d'air additionnel: Pendant la phase de réchauffage le moteur reçoit d´avantage de mélange par l´intermédiaire de la commande d´air additionnel afin de vaincre la haute résistance de frottement à froid et de garantir la stabilité du ralenti. 1-Diaphragme2- Bilame 3-Chauffage électrique4- Connexion électrique Page. 19 Diagnostic d'un moteur essence  SYSTEME L-JETRONIC Capteur de température d’air : Le capteur de température de l’air fournit une image électrique de la température de l’air. Cette information permet au calculateur de connaître la masse volumique de l’air donc la quantité d’air qui entre dans le moteur pour déduire ensuite la quantité d’essence à injecter. Capteur de température moteur : Il est placé dans le circuit de refroidissement et permet de déduire la température du moteur de celle du liquide de refroidissement (figure 1), afin que le système de gestion du moteur puisse en tenir compte (plage de mesure :-40 à +130°C). Schéma électrique : 1 : Relais -- 2 : Pompe électrique à carburant -- 3 : Injecteurs -- 4 : Débitmètre d´air -- 5 : Contacteur de papillon-- 6 : Commande d´air additionnel -- 7 : Capteur de température du moteur --8 : Ordinateur de bord -- 9 : Masse --10 : Masse –11 : Centrale de Commande Electronique (CCE) -- 12 : Thermocontact temporisé – 13 : Injecteur Départ à froid Page. 20 Diagnostic d'un moteur essence  SYSTEME LH- JETRONIC LH-Jetronic : C´est l´une des variantes du développement du L-Jetronic. La différence réside dans la détection de la quantité d'air aspirée par le moteur, confiée ici à un débitmètre massique à fil chaud ou film chaud qui mesurent la masse d'air aspirée par le moteur. Débitmètre à fil chaud : Dans ce système, on fait passer le flux d´air à travers une buse dans laquelle est placé un fil de platine de 70 microns maintenu à une température constante d ´environ 120°C. Plus le flux d´air est important plus le fil sera refroidi. Pour ´intensité qui traverse le fil. En comptabilisant la quantité d´électricité qu´il faut fournir, le calculateur connaît la quantité d´air admise dans le moteur. Les variations d´intensité du courant électrique d´alimentation du fil sont transformées, par une résistance de précision, en un signal de tension transmis au calculateur. L'encrassement du fil chaud pouvant entraîner une variation du signal de sortie. Il est porté électriquement à une température très élevée pendant une seconde après l'arrêt du moteur afin d'éliminer les dépôts perturbateurs. Page. 21 Diagnostic d'un moteur essence  SYSTEME LH- JETRONIC Débitmètre a film chaud : Le principe de fonctionnement est basé sur le même que le débitmètre à fil chaud à savoir le principe de la « température constante ». Par contre l’élément porté à température constante est désormais un film chaud placé perpendiculairement à l’écoulement. Il est léché par l’air sur ces 2 faces, supprimant les problèmes d’encrassement. Conception du débitmètre à filme chaud : 1 Connexions électriques (fiches) 2 Paroi du tube calibré ou du tube du filtre à air 3 Electronique d´exploitation (circuit hybride) 4 Cellule de détection 5 Boitier de capteur 6 Canal de mesure du lux partiel 7 Sortie du flux partiel de mesure 8 Entrée du flux partiel de mesure Emplacement du tube calibré : Le tube calibré est monté dans le collecteur d ´admission, à air en aval du filtre à air. Il existe également des capteurs enfichables qui sont incorporés au filtre à air. Page. 22 Diagnostic d'un moteur essence  SYSTEME LH- JETRONIC Schéma électrique : Synoptique du système : Page. 23 Diagnostic d'un moteur essence  SYSTEME MOTRONIC Système d´injection Motronic: Le système d’injection Motronic réunit le système d’injection et le système d’allumage, et assure électroniquement la commande de ces deux ensembles. 1 Capteur régime moteur 7 Régulateur de pression 2 Capteur de température moteur 8 Bobine d’allumage 3 Capteur de pression d’air d’admission 9 Electrovanne purge canister  4 Actuateur de ralenti 10 Pompe à essence électrique 5 Potentiomètre de papillon 11 Débitmètre massique d’air 6 Sonde lambda 12 Voyant de diagnostic Capteur de régime et de position moteur : Il permet de déterminer le régime de rotation du moteur ainsi que la position du vilebrequin. Les informations fournies sont transmises au calculateur afin d'assurer les fonctions avance à l'allumage, charge bobine, quantité d'essence à injecter, régulation du régime de ralenti, et de déterminer une cadence d’injection. Serraji Page. 31 Diagnostic d'un moteur essence SYSTEME Nom : Institut Spécialisé de Technologie Appliquée Koulouch MOTRONIC Date : Capteur de référence arbre à cames : Le calculateur a besoin d'une référence de cylindre afin de pouvoir phaser les commandes des bobines d'allumage et des injecteurs en mode séquentiel (cylindre par cylindre dans l'ordre d'allumage 1 - 3 - 4 - 2). Potentiomètre papillon : Fixé sur le boîtier papillon, il informe le calculateur de la position angulaire du papillon. Cette information est utilisée pour la reconnaissance des positions "pied levé", "pied à fond" et "transitoires". En fonction de ces données, le calculateur peut reconnaître le mode de fonctionnement et appliquer les stratégies d'avance et d'injection.  De plus, il permet au calculateur de calculer un temps d'injection en fonction de la position du papillon pour assurer un mode secours en cas d'une défaillance du capteur de pression. Capteur de pression : Le capteur pression air admission mesure en permanence la pression régnant dans la tubulure d'admission ainsi que la température de l'air admise dans le moteur. Il est alimenté en +5V par le calculateur dès la mise du contact. Le capteur délivre une tension proportionnelle à la pression mesurée, il est du type pièzo-résistif (résistance variant avec la pression). Le calculateur utilise cette information pour déterminer :  la masse d'air absorbée par le moteur (avec les paramètres régime et température d'air),  le débit à injecter aux différents états de charge du moteur et aux différences de pression atmosphérique,  l'avance à l'allumage. Serraji Page. 32 Diagnostic d'un moteur essence SYSTEME Nom : Institut Spécialisé de Technologie Appliquée Koulouch MOTRONIC Date : La régulation du ralenti : Le besoin d'air additionnel au ralenti dépend :  de l'état thermique du moteur,  de l'enclenchement éventuel de consommateurs,  de la régulation de régime moteur.  Le calculateur possède en mémoire une consigne de régime de ralenti (ex 900 tr/min) Il compare le régime instantané du moteur avec la valeur de consigne, si le ralenti n’est pas correct, le calculateur pilote l’actuateur placé en dérivation du papillon des gaz (Actuateur de ralenti ou moteur pas à pas). Il augmente la quantité d’air pour augmenter le régime et inversement. Actuateur de ralenti (à deux enroulements): 1. connexion 2. boitier 3. aimant permanent 4. induit 5. canal de dérivation 6. boisseau rotatif Un enroulement permet l’ouverture de la section de passage et l’autre la fermeture. Ces deux enroulements sont commandés par un signal de type RCO (Rapport Cyclique d’Ouverture). Pendant la période de commande les deux enroulements sont commandés mais l’un après l’autre. Ceux ci engendrent des flux magnétiques de sens opposé dont l’intensité est fonction du temps de commande. Ce qui crée une position d’équilibre du boisseau rotatif. De cette manière on peut faire varier la section de passage de l’air. Serraji Page. 33 Diagnostic d'un moteur essence SYSTEME Nom : Institut Spécialisé de Technologie Appliquée Koulouch MOTRONIC Date : Moteur pas à pas : Le moteur pas à pas de régulation ralenti est monté en bout de la tubulure d'admission ou sur le boîtier papillon. Il est commandé électriquement par le calculateur avec un signal de type RCO. 1. Corps de boitier papillon De plus, il permet au calculateur de calculer 2. Moteur pas à pas un temps d'injection en fonction de la position 3. Boisseau du papillon pour assurer un mode secours en 4. Papillon des gaz cas d'une défaillance du capteur de pression. Rapport cyclique d’ouverture RCO:  Le Rapport Cyclique d'Ouverture (RCO) ou PWM (Pulse Width Modulation) est le temps d'ouverture d'un actuateur piloté par un signal carré, de fréquence et d'amplitude constante comparé à un cycle complet. Il a pour but de commander des organes électroniques (Électro-aimant de type Vanne, moteur pas à pas etc...) en leur imposant un temps d'ouverture dans une période de quelques millisecondes, (à ne pas confondre avec la fréquence) selon les besoins du moteur. 1 2 (O) Temps 4 6 d’ouverture (F)Temps de 4 2 fermeture RCO en % 50 75 Formule : On définit le Rapport cyclique Temps de commande d’ouverture RCO par la formule RCO = X 100 suivante : T (période du signal) Tension moyenne : Umoy = Umax x RCO Serraji Page. 34 Diagnostic d'un moteur essence SYSTEME Nom : Institut Spécialisé de Technologie Appliquée Koulouch MOTRONIC ME Date : Système d´injection Motronic ME : Le ME-Motronic, basé sur le M-Motronic, avec en plus un accélérateur électronique EGAS (papillon motorisé, commande électronique de la puissance du moteur).  Accélérateur à commande électrique : Sur un accélérateur à commande électrique, le papillon des gaz est exclusivement actionné par un moteur électrique. Le câble entre la pédale d’accélérateur et le papillon est donc supprimé. L’appareil de commande du moteur peut agir sur le couple moteur en faisant varier la position du papillon, même quand le conducteur n’appuie pas sur l’accélérateur. Serraji Page. 35 Diagnostic d'un moteur essence SYSTEME Nom : Institut Spécialisé de Technologie Appliquée Koulouch MOTRONIC ME Date : Architecture du système d’accélérateur à commande électrique: La commande électrique de l’accélérateur est composée :   du module d’accélérateur avec les capteurs de position d’accélérateur,  de l’appareil de commande du moteur,  de l’unité de commande du papillon. Le module d’accélérateur : Le module d’accélérateur détermine, grâce à ses capteurs, la position momentanée de l’accélérateur et envoie un signal correspondant à l’appareil de commande du moteur. L’appareil de commande du moteur (calculateur) : Il calcule à partir du signal fournit par le module d´accélérateur, la puissance souhaitée par le conducteur et convertit le message en couple moteur. Pour cela, il active l’entrainement du papillon afin d’ouvrir ou de fermer davantage le papillon. Pendant l’activation, d’autres exigences de couple moteur, comme celles du climatiseur par exemple, sont prises en considération. De plus, l’appareil de commande surveille la fonction «commande électrique d’accélérateur». L’unité de commande du papillon : L’unité de commande du papillon renferme, outre l’actionnement du papillon en fonction du souhait du conducteur, la régulation du ralenti et la fonction de régulateur de vitesse. Un contacteur de ralenti intégré à l’unité de commande du papillon informe l’appareil de commande que le moteur se trouve au ralenti. D’autres exigences de couple moteur sont prises en compte par l’appareil de commande du moteur pour le calcul de la position nécessaire du papillon. Il s’agit par exemple:  de la limitation du régime  du régulateur de vitesse  de l´antipatinage (ASR) et  de la régulation du couple d’inertie du moteur (MSR) Serraji Page. 36 Diagnostic d'un moteur essence SYSTEME Nom : Institut Spécialisé de Technologie Appliquée Koulouch MOTRONIC ME Date : Schéma synoptique du Motronic ME : B1 Capteur de régime moteur  B2 Capteur de phase arbre à cames B3 Débitmètre d´air B4 Capteur position de papillon + servo moteur B5 Capteur de température moteur B6 Sonde lambda 1 avec chauffage B7 Capteur de température d´air d´admission B8 Capteur de cliquetis B9 Capteur de pression collecteur d´admission B10 Capteur de pression différentielle B11 Sonde lambda 2 avec chauffage B12 Capteur position pédale d´accélération F1-12 Fusibles K1 Relais pompe à carburant K2 Calculateur Motronic ME K3 Relais pompe á air secondaire K6 Relais de sortie dispositif d´allumage M1 pompe á air secondaire M2 Pompe électrique à carburant S1 Contacteur EGR S3 Contacteur pédale d´embrayage S3 Contacteur pédale de frein T1-4 Bobines d´allumage à double étincelles Y1-4 Injecteurs Y6 Electrovanne dégazage réservoir Y7 EGR . Y8 Vanne de fermeture charbon actif Y10 Schéma électrique : Soupape d´air d´admission 1-4 Connexions avec d´autres systèmes Serraji Page. 37 Diagnostic d'un moteur essence INJECTION Nom : Institut Spécialisé de Technologie Appliquée Koulouch DIRECT MED Date : Système d´injection essence direct Motronic MED : Le MED-Motronic, basé sur le ME-Motronic, pour la gestion des moteurs à injection directe d’essence. Mode stratifié : Mode homogène : Ce mode est utilisé dans la plage nécessitant En cas de couple moteur ou de régime un faible couple moteur et un régime limité, élevé, le moteur est alimenté avec un soit 3000 t/min. mélange homogène de λ=1, ou pour Le carburant est injecté dans la chambre atteindre un rendement maximal, de λ <1. de combustion à la fin de compression, Dans ce mode, le début de l´injection juste avant le point d´allumage. a lieu durant la phase de l´admission. Le court laps de temps séparant l Le temps disponible avant l´allumage ´injection de l´allumage ne permet pas au du mélange air + carburant permet au carburant de se mélanger de manière carburant de bien se mélanger à l´air homogène avec l´air présent dans la d´admission et de se répartir chambre de combustion. uniformément dans la chambre de Dans ce mode, le clapet de la tubulure combustion. ferme sa section, ce qui accélère le flux d´air admis. Serraji Page. 38 Diagnostic d'un moteur essence INJECTION Nom : Institut Spécialisé de Technologie Appliquée Koulouch DIRECT MED Date : Alimentation en carburant du système d´injection directe Motronic MED: Circuit basse pression: Le circuit basse pression alimente la pompe haute pression depuis la pompe immergée. On utilise principalement des pompes à rotor, car elles permettent de générer plus facilement la pression de 3 à 5 bars. La vanne de fermeture intégrée permet d´augmenter brièvement la pression à 5 bars par exemple en cas de démarrage à chaud. Circuit haute pression: La pression de carburant augmente de 50 jusqu´à 120 bars (200 bars suivant les systèmes) au moyen d´une pompe haute pression. Le calculateur commande la pression à la valeur de consigne au moyen d´une électrovanne de régulation de pression. Un capteur de pression fixé sur la rampe d´alimentation transmet la valeur réelle au calculateur. Les Injecteurs hautes pressions : Les injecteurs sont similaires aux injecteurs utilisés en injection indirecte mais ils sont renforcés pour la haute pression. Ils sont enfichés dans la culasse et injectent le carburant directement dans les cylindres avec une pression élevée. Fonction: Les injecteurs doivent, sur une très courte période, vaporiser correctement le carburant et l’injecter de façon ciblée. En mode double injection-chauffage du catalyseur, deux injections de carburant ont lieu : la première fois durant le temps d’admission et la seconde environ 50° de vilebrequin avant le PMH d’allumage, en vue d’un réchauffage rapide du catalyseur. Serraji Page. 39 Diagnostic d'un moteur essence  INJECTION Nom : Institut Spécialisé de Technologie Appliquée Koulouch DIRECT MED Date : La pompe à carburant haute pression: Elle est fixée sur le carter d’arbres à cames. Il s’agit d’une pompe à pistons radiaux à trois cylindres, entraînée par l’arbre à cames d’admission. Elle pompe le carburant en direction de la rampe d’injection. Elle provoque une augmentation de la pression initiale de 3 bars du circuit basse pression à environ 100 bars. La pression dans la rampe de carburant est réglée par la vanne de régulation de pression du carburant. Vanne de régulation de pression de carburant: La vanne de régulation de pression de carburant est montée dans le Circuit haute pression. Elle règle la pression du carburant dans le tube répartiteur de carburant entre 50 et 100 bars. Son pilotage synchronisé est assuré par le calculateur du moteur et la vanne règle la pression dans le tube répartiteur de carburant via le débit d’écoulement. Capteur de pression du carburant: Le transmetteur est vissé sur la rampe d’injection du carburant. Il mesure la pression du carburant dans le système d’alimentation haute pression et transmet le signal à l’appareil de commande du moteur. Exploitation du signal Le calculateur du moteur évalue les signaux et régule, via la vanne de régulation de pression de carburant, la pression dans la rampe d’injection du carburant. Serraji Page. 40 Diagnostic d'un moteur essence  INJECTION Nom : Institut Spécialisé de Technologie Appliquée Koulouch DIRECT MED Date : Capteur de pression de tubulure d’admission avec capteur de température d’air d’admission: Ce capteur combiné est vissé dans la tubulure d’admission en matière plastique. Il mesure la pression et la température dans la tubulure d’admission. Exploitation du signal: L’appareil de commande du moteur calcule la masse d’air d’admission à partir des signaux et du régime moteur. Capteur de pression de suralimentation avec transmetteur de température d’air d’admission: Ce capteur combiné est vissé juste en amont de l’unité de commande de papillon dans le tube d’air d’admission. Il mesure la pression et la température dans cette zone. Exploitation du signal: L’appareil de commande du moteur utilise le signal du capteur de pression de suralimentation en vue de la régulation de la pression de suralimentation du turbocompresseur via l’électrovanne de limitation de pression de suralimentation. Une valeur de correction de la pression de suralimentation est calculée avec le signal du capteur de température d’air d’admission. L’influence de la température sur la densité de l’air de suralimentation est ainsi prise en compte. Capteur de pression ambiante:  Le capteur est intégré dans l’appareil de commande du moteur et mesure la pression ambiante. Exploitation du signal : La pression de l’air ambiant est nécessaire en tant que valeur de correction pour la régulation de la pression de suralimentation car la densité de l’air diminue au fur et à mesure que l’altitude augmente. Serraji Page. 41 Diagnostic d'un moteur essence INJECTION Nom : Institut Spécialisé de Technologie Appliquée Koulouch DIRECT MED Date : Capteur de position de pédale de frein: Le capteur de position de pédale de frein est vissé sur le maître-cylindre de frein. Il permet de détecter si la pédale de frein est actionnée. Exploitation du signal: Le calculateur de réseau de bord commande les feux de stop. Le calculateur du moteur évite en outre que le véhicule puisse accélérer en cas d’actionnement simultané de la pédale de frein et de l’accélérateur. Pour cela, le débit d’injection est réduit ou bien le point d’allumage et le papillon sont modifiés. Capteur de position de l’embrayage : Le capteur de position de l’embrayage est fixé sur le cylindre émetteur. Il permet de détecter l’actionnement de la pédale d’embrayage. Exploitation du signal : Lorsque l’embrayage est actionné ...  le régulateur de vitesse est désactivé.  l’injection est brièvement réduite en vue d’éviter un à-coup du moteur lors du passage du rapport.  l’embrayage électromagnétique de compresseur peut être enclenché à l’arrêt. Cela permet de garantir un établissement rapide de la pression de suralimentation lors du démarrage du véhicule.  Capteur de cliquetis : Le capteur de cliquetis est vissé sur le bloc-cylindres. Les signaux du capteur de cliquetis permettent la détection sélective par cylindre d’une combustion détonante. Exploitation du signal : En cas de détection d’une combustion détonante, il est procédé sur le cylindre considéré à une variation du point d’allumage jusqu’à ce que le cliquetis cesse. Serraji Page. 42 Diagnostic d'un moteur essence INJECTION Nom : Institut Spécialisé de Technologie Appliquée Koulouch DIRECT MED Date : B1 Capteur de régime moteur B2 Capteur de PMH B3 Débitmètre d´air B4 Capteur position de papillon B5 Capteur de température moteur B7 Capteur de température d´air d´admission B8 Capteur de cliquetis B9 Capteur de pression collecteur d´admission B10 Capteur de pression différentielle B12 Capteur position pédale d´accélération B13 Sonde lambda à bande large B14 Capteur NOx B15 Capteur température gaz d´échappement B16 Potentiomètre clapet tubulure d´admission B17 Capteur de pression carburant F1-12 Fusibles K1 Relais pompe à carburant K2 Calculateur Motronic MED K5 Relais alimentation Motronic K6 Calculateur NOx capteur M2 Pompe électrique à carburant S3 Contacteur pédale de frein T1-4 Bobines d´allumage Y1-4 Injecteurs Y6 Electrovanne dégazage réservoir Y7 EGR Y8 Vanne de fermeture Y10 Soupape clapet collecteur d´admission Y11 Soupape régulation pression carburant 1-4 Connexions avec d´autres systèmes  Serraji Page. 43 Diagnostic d'un moteur essence REDUCTION DES Nom : Institut Spécialisé de Technologie Appliquée Koulouch POLUANTS Date : Composition des gaz d´échappement : N2 = Azote CO2 = Gaz carbonique H2O = Eau O2 = Oxygène HC = Hydrocarbures CO = Oxyde de carbone NOx = Oxydes d´azote  1 Sonde lambda: Sonde à dioxyde de zirconium. Une sonde lambda ou sonde à oxygène 2 contrôle la composition du mélange par le biais de l´oxygène résiduel contenu dans les gaz d´échappement. 1 : Câbles de connexion de tension de 4 sonde élément de chauffage 5 2 : Elément de chauffant 3 : Coté gaz d´échappement 3 4 : Tubulure d´échappement 5 : Corps en céramique. Fonctionnement : La différence de teneur en oxygène entre gaz d´échappement et air extérieur génère dans la sonde une variation de la tension électrique. Lors d´une variation de la composition du mélange air/carburant, il se produit une variation brusque de tension, permettant d´identifier =1.  Tension de 100 mV (mélange pauvre).  Tension de 800 mV (mélange riche).  A =1 la tension oscille entre 450 mV et 500 mV. Serraji Page. 44 Diagnostic d'un moteur essence REDUCTION DES Nom : Institut Spécialisé de Technologie Appliquée Koulouch POLUANTS Date : Sonde à dioxyde de titane (Sonde à saut de résistance) : La conductibilité de l´oxyde de titane change en fonction de la concentration en oxygène des gaz d´échappement et de la température du corps en céramique. L´oxyde de titane est moins conducteur en présence d´un mélange pauvre >1 que d´un mélange riche <1. La résistance des sondes en dioxyde de titane =1 se modifie brusquement de 1 kΩ (mélange riche) à 1 MΩ (mélange pauvre). Sonde lambda à bande large: Elle permet de déterminer la proportion d’oxygène dans les gaz d’échappement sur une large plage de mesure. En cas d’écarts par rapport à la valeur assignée, il y a correction de la durée d’injection. Sonde de NOx: Elle se trouve derrière le catalyseur à accumulation de NOx. Elle permet de déterminer, selon le principe de fonctionnement d’une sonde lambda à large bande, la proportion d’oxydes d’azote (NOx) et d’oxygène dans les gaz d’échappement. Serraji Page. 45 Diagnostic d'un moteur essence REDUCTION DES Nom : Institut Spécialisé de Technologie Appliquée Koulouch POLUANTS Date : Pot Catalytique:  Transforme les émissions HC, CO, NOx du moteur Présence d´O2 (mélange pauvre) CO CO2 HC H2O + CO2 Absence d´O2 (mélange riche) NOx N2 + O2  Actif lorsqu´il´atteint une température > 250°C. Equations chimiques : Oxydation du Monoxyde de Carbone: Effet du Platine 2 CO + O2  2 CO2 Oxydation des hydrocarbures : Effet du Platine 2 C2H6 + 7O2  4 CO2 + 6 H2O Réduction des oxydes d'azote : Effet du Rhodium 2NO + 2 CO  N2 + 2 CO2 Surveillance du catalyseur : Une deuxième sonde lambda placée en aval du catalyseur sert à surveiller le fonctionnement du catalyseur. Signaux de sondes d´un catalyseur en Signaux de sondes d´un catalyseur bonne état défectueux Serraji Page.  46 Diagnostic d'un moteur essence REDUCTION DES Nom : Institut Spécialisé de Technologie Appliquée Koulouch POLUANTS Date : Recyclage des gaz d´échappement : Recyclage interne : La recirculation des gaz d´échappement peut être obtenue lors du croisement des soupapes (balance), c´est à dire au moment où la soupape d´échappement n´est pas encore fermée et la soupape d´admission déjà ouverte. A ce moment-la le piston descend et aspire une partie des gaz brulés qui se trouve dans l ´échappement et les gaz frais venant de l´admission. Recyclage externe : Pour réduire la teneur en oxydes d ´azote (NOx) contenus dans les gaz d ´échappement par diminution de la température dans la chambre de combustion, on réintroduit une partie des gaz d´échappement dans l ´admission. Système d´insufflation d´air : Lors du démarrage à froid et jusqu´à l´intervention de la régulation lambda, le mélange est riche :  les émissions nocives de CO et HC sont produites en grande quantité,  peu d’oxygène est disponible pour l’oxydation des CO et HC,  le catalyseur est froid. En injectant, par une pompe, de l’air (O2) dans le collecteur d’échappement pendant cette phase de fonctionnement, on oxyde les HC et CO. Cette oxydation dégage de la chaleur permettant une montée en température plus rapide du catalyseur. Il se produit alors une oxydation postérieure (postcombustion) des substances nocives (HC et CO) en CO2 et en H2O. Serraji Page. 47 Diagnostic d'un moteur essence REDUCTION DES Nom : Institut Spécialisé de Technologie Appliquée Koulouch POLUANTS Date :  Recyclage des vapeurs de carburant: Ce système vise à limiter le taux d'émission des vapeurs de carburant dans l'atmosphère, véhicule à l'arrêt (moteur arrêté). Les éléments constituant cette fonction sont les suivants :  Un réservoir de carburant  Un réservoir avec filtre à charbon actif appelé canister  Une électrovanne de purge canister  Un clapet multifonction de réservoir à carburant L’électrovanne de purge canister: Elle est située entre le canister et le boîtier papillon. Pilotée par le calculateur, elle permet le recyclage des vapeurs de carburant contenues dans le réservoir canister, et ce, en fonction des conditions d'utilisation du moteur. Exemple:  pleine charge, la purge est effectuée  en décélération : la purge n'est pas effectuée (évite ainsi un effet de Dash-Pot trop trop important) La commande de l'électrovanne est du type RCO (Rapport Cyclique d'Ouverture). C'est une électrovanne dite normalement fermée, ce qui signifie qu'elle est fermée lorsqu'elle n'est pas alimentée. Le réservoir canister: Le canister est un récipient à l'intérieur duquel se trouve un filtre à charbon actif. Il est placé entre le réservoir et l'électrovanne de purge canister. Les vapeurs de carburant régnant dans le réservoir sont absorbées par le charbon actif. Cette absorption a pour but d'éviter :  montées en pression du réservoir  dispersions des vapeurs dans l'atmosphère (grâce à son recyclage par le moteur) Serraji Page. 48 Diagnostic d'un moteur essence SYSTEME Nom : Institut Spécialisé de Technologie Appliquée Koulouch D'ALLUMAGE Date :