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Gestion moteur .

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Description des composants

Arrow Calculateur
Arrow Alimentation en carburant
Arrow Détection de charge
Arrow Commande du régime de ralenti
Arrow Sondes et capteurs
Arrow Capteurs de régime moteur, de position de vilebrequin, et de position d'arbre à cames
Vannes

ArrowDétecteur de cliquetis.

Calculateur
Les signaux électroniques émis par les capteurs et les sondes des systèmes d'alimentation en carburant et d'allumage sont reçus et exploités par les circuits électroniques du calculateur.
Fonctions
Le calculateur émet des signaux qui servent à commander tout ou partie des fonctions suivantes :
Les injecteurs (en contrôlant le temps d'ouverture de chaque injecteur).
Le relais de la pompe à carburant.
Le système de commande du régime de ralenti.
Le système de purge canister.
Le recyclage des gaz d'échappement.
Le calage d'allumage et l'anti-cliquetis.
La longueur du collecteur d'admission.
L'autodiagnostic des pannes (indiqué par une LED sur le calculateur Fig 1, ou par une lampe témoin d'affichage des défauts ou un témoin sur le tableau de bord Fig 2).
Un mode de secours qui prend le relais en cas de défaillance d'un ou de plusieurs capteur(s) essentiels. Pour chacun des capteurs, une valeur moyenne est programmée dans la mémoire du calculateur et si le signal d'un capteur est hors de certaines limites, le calculateur lui substitue la valeur moyenne qu'il a en mémoire, ce qui permet de conduire le véhicule jusqu'à un garage pour rectification.
Fig 1




Fig 2





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Alimentation en carburant

Régulateur de pression de carburant - Fig 3
Maintient une pression constante du carburant dans les injecteurs.
Placé après le dernier injecteur pour les systèmes multipoint.
Fig 3



Membrane
Ressort
Raccord de la durite à dépression
Arrivée du carburant sous pression
Retour au réservoir de carburant

Voila une photo d'un régulateur de pression de gt (suivre la fléche rouge):



Fonctionnement
Le corps du régulateur est partagé en deux compartiments par une membrane.
Le compartiment supérieur (à ressort) est relié par une durit à dépression au collecteur d'admission en aval du papillon.
Le compartiment inférieur est celui où pénètre le carburant sous pression.
Lorsque la pression de réglage est dépassée, le clapet actionné par la membrane s'ouvre, permettant au carburant en excédent de refluer vers le réservoir.
La dépression exercée sur le compartiment supérieur modifie la pression du ressort et assure que la différence de pression entre le compartiment à carburant et le collecteur d'admission soit constante.
Injecteur
Systèmes multipoint : les injecteurs pulvérisent le carburant dans le collecteur d'admission.
Fonctionnement
Les injecteurs à commande électronique sont ouverts par une électrovanne intégrale répondant aux signaux émis par le calculateur (injection monopoint Fig 4, injection multipoint Fig 5).
Le carburant est injecté en une pulvérisation très fine de façon à permettre un mélange parfait avec l'air d'admission.

Fig 5



Enroulement magnétique
Arrivée de carburant
Aiguille d'injecteur

voila une photo d'injecteurs d'STI:




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Détection de charge

Débitmètre d'air massique à fil chaud - Fig 8
Le débitmètre d'air massique ne comporte pas de pièces mobiles et offre très peu de résistance au flux d'air. Il est placé entre le filtre à air et le corps du papillon.
Fonctionnement
Le débitmètre d'air massique est constitué d'un venturi avec un câble de résistance exposé à l'air aspiré.
Une sonde de température de l'air ou câble de compensation est également exposée au flux d'air.
Le calculateur enregistre les changements de température résultant des variations de la masse d'air qui passe dans le corps de la sonde et augmente ou réduit le courant dans le câble de mesure.
Un circuit électronique interne maintient la température du câble de mesure constante à environ 120°C, soit à une température supérieure à celle de l'air d'admission.
Lorsque la masse d'air qui passe par le câble augmente, le courant nécessaire pour maintenir la température augmente également.
Cette augmentation de courant est enregistrée par le calculateur.
C'est là le signal primaire qui, conjointement avec les signaux des autre sondes et capteurs du système, est utilisé pour déterminer la quantité de carburant envoyée au moteur.
Un dispositif de "brûlage" fonctionne lorsque le système est à l'arrêt, de manière à éliminer toutes les impuretés qui ont pu s'accumuler.

voila un débitmètre de gt 97/98:



voila une photo d'un débitmètre de gt 99:



voila une photo d'un débitmètre de sti:



Fig 8


Grille de protection
Câble de résistance
Arrivée d'air
Câble de compensation
Débitmètre d'air massique à film chaud
Ce type de débitmètre est similaire à celui à fil chaud, mais l'élément de mesure est là incorporé dans une plaque de céramique. Cette disposition permet d'économiser l'option "brûlage".
Capteur de pression absolue du collecteur d'admission - Fig 9
Ce type de capteur est relié au collecteur d'admission du moteur par une durit à dépression. Il est généralement monté dans le compartiment moteur ou intégré dans le boîtier du calculateur.
Fonctionnement
Le capteur est constitué d'une membrane et d'un circuit piézoélectrique qui fait varier la résistance en fonction de la pression dans le collecteur.
Le capteur a une alimentation de 5 V et envoie au calculateur une tension signal proportionnelle à la pression du collecteur.
Le calculateur règle les signaux qu'il émet en direction des injecteurs en fonction des changements de tension que lui transmet le capteur de pression absolue du collecteur d'admission.
Fig 9



Pleine charge
Ralenti
Raccord de la durit à dépression
Cristal piézoélectrique
Connexions électriques



voila une photo d'un capteur de pression sur gt (celui de couleur noir avec la prise grise):

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Commande du régime de ralenti
Les dispositifs de commande du régime de ralenti sont en général intégrés à des circuits de dérivation du papillon, permettant l'admission d'un supplément d'air dans le moteur. Cet air additionnel a pour objet de compléter l'enrichissement du mélange lors d'un démarrage à froid et pendant la phase de réchauffage qui suit.
Commande d'air additionnel - Fig 10
La commande d'air additionnel, montée en dérivation du papillon, assure un dosage d'air supplémentaire au moteur, de manière à augmenter le régime de ralenti pendant la phase de réchauffage.

Electrovanne d'admission d'air au ralenti (gt 211)- Fig 11
L'électrovanne d'admission d'air au ralenti admet de l'air en dérivation du papillon pour réguler le régime de ralenti dans tous les états de fonctionnement.
Fig 11



Enroulement magnétique
Vanne d'air
Sortie d'air
Arrivée d'air
Fonctionnement
Elle est commandée directement par le calculateur, qui interprète les signaux qui lui sont transmis par les capteurs, tels que le capteur de régime moteur ou la sonde de température du liquide de refroidissement, de manière à maintenir le régime de ralenti à un niveau prédéterminé.
L'électrovanne agit en s'opposant à un ressort, par un mouvement soit rotatif, soit linéaire.


Régulateur de ralenti rotatif - Fig 12
Le régulateur de ralenti rotatif admet de l'air en dérivation du papillon pour réguler le régime de ralenti dans tous les états de fonctionnement.
Fig 12



Tiroir rotatif
Arrivée d'air
Sortie d'air
Moteur
Fonctionnement
Le dispositif est constitué d'un tiroir rotatif, dans le canal de dérivation d'air, fixé sur l'arbre d'un moteur électrique spécial.
Ce moteur possède deux enroulements d'induit. Sa rotation est limitée à 90°.
Le calculateur alimente les deux enroulements en courant alternatif en fonction des signaux transmis par les capteurs tels que le capteur de régime moteur et la sonde de température du liquide de refroidissement.
Les tensions alternatives exercent sur l'induit des forces opposées; le tiroir prend alors une position proportionnelle aux taux d'impulsion de la tension appliquée.


Commande d'admission d'air au ralenti - moteur pas-à-pas -(wrx) Fig 13

Le moteur pas-à-pas de la commande de ralenti détermine la position d'un clapet de dérivation d'air monté sur le corps du papillon; il est surtout utilisé sur les systèmes d'injection monopoint.
Fonctionnement
Le moteur pas-à-pas comporte quatre enroulements de commande qui permettent un positionnnement très précis dans chaque direction.
Il est commandé par le calculateur et modifie le ralenti indépendamment de la position du papillon.
Sur certains modèles, le moteur pas-à-pas peut ouvrir le papillon mécaniquement, de manière à augmenter le régime de ralenti.
Fig 13



voila se que ça donne en photo:



Boîtier de commande du papillon - Fig 14
Le moteur de l'actuateur de ralenti commande le régime de ralenti en déterminant la position du papillon principal.
Fonctionnement
Le moteur entraîne l'arbre du papillon grâce à un système d'engrenages.
L'ensemble est commandé par le calculateur et est activé par le contacteur de position fermée de papillon.
L'ensemble peut également comprendre un capteur de position de papillon qui envoie un signal de retour au calculateur.
Le boîtier comprend également un ressort de rappel qui offre une sécurité en cas de panne électrique.
Fig 14





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Sondes et capteurs

Sonde Lambda chauffée (HO2S) - Fig 15
Il s'agit d'une sonde à oxygène.
Elle est placée dans le circuit d'échappement en amont du catalyseur, où elle peut mesurer de façon égale les teneurs des gaz d'échappement provenant de chaque cylindre.
Certains moteurs sont équipés de deux sondes (par exemple les moteurs en V équipés d'un double échappement).
Fig 15



Culot de la sonde
Elément chauffant
Céramique active de la sonde
Connexions électriques
Fonctionnement
La sonde réagit à la teneur en oxygène des gaz d'échappement et génère une tension signal (200-800 mV) que le calculateur interprète pour modifier le rapport du mélange air/carburant.
Si la teneur en oxygène est idéale ( = 1), la tension signal de la sonde est de 500 mV.
Si le mélange est trop pauvre ( = 1,10), la tension signal est de 200-450 mV.
Si le mélange est trop riche ( = 0,96), la tension signal est de 550-800 mV.
En pratique, la sonde Lambda envoie en permanence des signaux au calculateur qui lui permettent d'ajuster légèrement la quantité de carburant injecté afin de maintenir le mélange aussi proche que possible (± 1%) du rapport (stoechiométrique) théorique idéal de 14,7 parts d'oxygène pour une de carburant, ce qui est nécessaire pour une efficacité optimale du catalyseur.
La sonde ne fonctionne pas avant d'avoir atteint une température de 482-572°C, mais la plupart des sondes sont maintenant équipés d'un élément de chauffage qui permet au système en circuit fermé de commencer à fonctionner peu de temps après un démarrage à froid.

voila la photo d'une sonde lambda:




Sonde de température d'air/de liquide de refroidissement - Fig 16
Le palpeur de la sonde de température est immergé dans le liquide de refroidissement. Sa résistance varie en fonction des changements de température du liquide de refroidissement moteur.
Le palpeur de la sonde de température d'air d'admission se trouve soit dans le débitmètre d'air, soit est fixé sur le parcours du flux d'air dans le circuit d'admission. Sa résistance varie en fonction des changements de température de l'air d'admission.
Fig 16



Connexions électriques
Corps
Thermistance CTN
Fonctionnement
Dans la plupart des cas, la sonde comporte une résistance à coefficient de température négatif, qui décroit en résistance au fur et à mesure que la température du liquide de refroidissement s'élève.


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Capteurs de régime moteur, de position de vilebrequin, et de position d'arbre à camesIl existe deux types principaux de capteurs : les capteurs inductifs et les capteurs à effet Hall. Les capteurs inductifs peuvent être montés sur le capot d'arbre à cames, sur le vilebrequin ou dans l'allumeur, mais les capteurs à effet Hall sont en règle générale montés dans l'allumeur.
Capteurs inductifs - Fig 17
Ces capteurs contiennent un aimant permanent, enfermé en partie dans un noyau en fer doux, en partie dans un enroulement inducteur.
L'extrémité du capteur est placée à proximité de la couronne de volant, d'une roue de déclenchement dentée séparée ou d'une roue dentée fixée à la poulie du vilebrequin.
Dans certains cas, le ou les capteur(s) sont intégré(s) dans l'allumeur ou dans une unité séparée entraînée par l'arbre à cames.
Fig 17



Noyau en fer doux
Enroulement
Aimant permanent
Couronne de volant
Pige PMH
Fonctionnement
Lorsque les dents ou broches de la roue de déclenchement passent devant le capteur, le champ magnétique change, induisant une tension signal qui est transmise au calculateur.
Capteurs à effet Hall - Fig 18
Le générateur Hall est constitué d'une matière semi-conductrice par laquelle passe un courant, et subissant un champ magnétique permanent perpendiculaire à la direction du courant.
Fig 18



Ecran en fer doux
Générateur à effet Hall
Axe d'allumeur
Fonctionnement
Quand on met le contact, une tension relativement faible est engendrée dans le semi-conducteur (la tension "Hall").
Un écran en fer doux solidaire de l'axe d'allumeur est placé de façon à passer entre les poles de l'aimant.
Le champ magnétique est ainsi dévié Fig 19 [3], ce qui réduit la tension à une valeur proche de zéro [4].
Quand l'écran passe devant le générateur Hall, celui-ci est "éteint" s'il se trouve face à une fenêtre [1] et [2] et "allumé" s'il se trouve face à l'écran [3] et [4].
Fig 19




Contacteur de papillon - Fig 20
L'ensemble contacteur de papillon est monté sur le corps de papillon et solidaire de l'arbre du papillon. Il est constitué d'un contacteur de ralenti et d'un contacteur de papillon grand-ouvert.
Fig 20



Contacteur de papillon grand-ouvert
Axe du papillon
Contacteur de ralenti
Fonctionnement
Le contacteur de ralenti commande la coupure du carburant à la décélération et le contacteur de papillon grand-ouvert signale au calculateur qu'il doit effectuer un enrichissement de pleine charge.
Capteur de position de papillon - Fig 21
Utilisé sur certains systèmes à la place de l'ensemble contacteur de papillon, le capteur de position de papillon est une résistance variable (potentiomètre) reliée à l'arbre du papillon.
Sur certains systèmes d'injection monopoint, c'est ce capteur qui s'occupe de détecter la charge, ce qui dispense de l'utilisation d'un capteur de pression absolue du collecteur.
Fig 21



Axe du papillon
Balai de captage
Pistes à résistance
Fonctionnement
Une tension de référence alimente le capteur et la tension signal de sortie est interprétée par le calculateur pour déterminer la position exacte du papillon.

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Vannes
Electrovanne de purge canister - Fig 22
L'installation d'un système de commande des émissions permet de réduire la pollution de l'atmosphère.
Lorsque le moteur est à l'arrêt, les vapeurs d'essence du réservoir sont stockées dans un filtre à charbon.
Fig 22



Arrivée des vapeurs d'essence
Clapet de non-retour
Enroulement magnétique
Sortie des vapeurs d'essence
Fonctionnement
Lorsque le moteur atteint sa température normale de fonctionnement, l'électrovanne de purge canister s'ouvre, permettant le passage des vapeurs d'essence du filtre à charbon dans le collecteur d'admission.
Vanne EGR - Fig 23
Afin de réduire les oxydes d'azote émis par l'échappement, une partie des gaz d'échappement peut être renvoyée dans le collecteur d'admission lorsque le régime est supérieur au ralenti, mais cependant quand le moteur n'est pas en pleine charge.
Les gaz d'échappement que l'on fait recirculer prennent la place d'une partie de l'air d'admission, mais ne participent pas à la combustion. En conséquence, le processus de combustion s'en trouve considérablement refroidi ce qui réduit de manière significative les émissions d'oxydes d'azote.
Une amélioration de la consommation de carburant constitue un effet secondaire important de ce processus. En effet, la recirculation des gaz d'échappement permet de réduire la pression de combustion et d'augmenter l'efficacité, ce qui permet une avance supplémentaire du calage d'allumage.
Fonctionnement
La vanne EGR fonctionne mécaniquement ou par dépression pour commander le flux de gaz d'échappement dans le collecteur d'admission.
Fig 23

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Le cliquetis comment se manifeste t'il ? (provenance submag)

La combustion du mélange commence normalement après l'étincelle. Le front de flamme se propage et son souffle repousse une partie du mélange contre les parois du cylindre et le sommet du piston. L'élévation de pression et de température devient tellement importante que le combustible coincé contre les parois atteint son point d'auto-allumage et s'auto enflamme à plusieurs endroits.

Les micro explosions qui en résultent produisent des vibrations dans le domaine acoustique (de l'ordre de 5 à 10 Khz). Elles sont très vives et peuvent rapidement créer des points chauds qui accentueront encore plus le problème. L'accumulation de micro explosions va arracher ou faire fondre une petite quantité de métal sur le sommet du piston et/ou sur les parois du cylindre et des segments. Au bout de quelques temps (selon l'intensité) cela conduira à la destruction du piston, des segments ou des parois du cylindre.

Le cliquetis est souvent masqué par le bruit du moteur, surtout à haut régime et pour les mécaniques de compétition déjà bruyantes. Il s'accompagne d'une baisse importante de la puissance moteur.

Sur des moteurs multi cylindres, le problème peux très bien se concentrer quelques cylindres seulement. C'est le cas par exemple des moteurs de Mini (BMC type A) qui possédent une culasse à deux conduits d'admission siamois. Si on utilise un carburateur double corps DCOE (type 40-45-50), la pipe d'admission possède alors deux conduits courbés. les cylindres intérieurs fonctionneront alors avec un mélange moins riche que les cylindres extérieurs. il n'est pas rare d'observer une bon fonctionnement sur les cylindres extérieurs et des pistons troués sur les cylindres intérieurs.





Quelles en sont les raisons ?

Trop d'avance à l'allumage

C'est le cas le plus courant. L'étincelle se produit trop tôt, la propagation du front de flamme est plus lente car la densité du combustible est insuffisante. La fraction non brûlée comprimée contre les parois atteint alors sont seuil d'auto inflammation avant d'être rejointe par le front de flamme.

En général, le moteur atteint son meilleur rendement quand l'avance à l'allumage est calée pour chaque point (position papillon / pression admission, Régime moteur) juste avant le seuil de cliquetis. Cela a pour effet de produire une pression maximale sur la tête de piston quand celui ci a parcouru quelques degrés après le PMH (entre 10 et 20° selon les moteurs), ce qui représente le meilleur compromis. Néanmoins, jouer avec la limite rend le moteur très sensible aux variations.

Taux d'octane trop faible

Le taux d'octane du combustible conditionne directement son seuil de détonation spontanée. Plus le taux d'octane est élevé et plus la température d'auto inflammation est élevée. On peut donc avoir un moteur qui fonctionne parfaitement au SP98, mais qui cliquettera au SP95. Pour un moteur tournant Super plombé, que l'on compte utiliser avec du SP95 (+additif pour recréer la protection des siéges de soupape), il est fortement conseillé d'enlever entre 3 et 5° d'avance.

Néanmoins le pouvoir calorifique reste sensiblement le même entre du SP95 et SP98. En quelque sorte, un moteur tournant au SP95 ne produira pas plus de puissance avec du SP98.

On peut modifier la sensibilité d'un combustible à l'auto allumage en ajoutant des additifs, ou en mélangeant des combustibles différents.

Température du mélange à l'admission

Plus la température du mélange est importante à l'admission, plus la température d'auto inflammation sera atteinte rapidement.

Le problème se pose le plus souvent quand le filtre à air est placé dans un endroit confiné, en été, quand la température sous le capot devient importante. Pour les moteurs Turbo, le cas devient très sensible, l'échauffement de l'air étant très important. C'est pour cette raison que sur les R5 Alpine Turbo et MG Metro Turbo ne disposant pas d'échangeurs, la pression de suralimentation ne peut guère dépasser 0.4 bar.

80°C à l'admission est un seuil maximum à ne pas dépasser avec les carburants disponibles à la pompe.

Le rapport volumétrique

Plus il est important plus la température finale avant l'explosion sera élevée.
On considère que pour élever d'une unité le rapport volumétrique, il sera nécessaire d'utiliser un combustible possédant un taux d'octane de 3 à 6 points supérieurs.

Un point a considérer également est que la température finale du combustible avant allumage est en rapport avec le temps réel pour le comprimer. Plus le mélange est comprimé rapidement, plus sa température finale sera élevée. Un moteur fonctionnant à haut régime peut être victime d'auto allumage à partir d'un certain régime mais pas en dessous.

Points chauds, Mauvais système de refroidissement

Tous les points pouvant amener une température finale de la charge trop élevée peuvent être en cause :
- bougies trop chaudes
- Mauvais refroidissement moteur (radiateur entartré, culasse entartrée…)
- Mauvaise ventilation


On peut également avoir du cliquetis sur des moteurs encrassés. Les aspérités s'échauffent est peuvent créer des points chaud en favorisant l'apparition.

Richesse du mélange

L'utilisation d'un mélange pauvre ( rapport Air :Essence > 14.7 :1) conduit à des températures de fonctionnement plus élevées, des temps de combustion plus longs, favorisant l'auto allumage. Ce phénomène est amplifiée sur les moteurs turbo. C'est pour cette raison que l'on préférera un mélange riche (optimal vers 12.5 :1 et pouvant aller jusqu'à 11 :1 en pleine charge pour les moteurs turbo) pour les moteurs de compétition. L'excèdent de combustible sert à refroidir les parois des cylindres et le sommet des pistons. L'économie et la pollution ne rentrant plus en ligne de compte pour ces applications…

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cyclops ok mais du coup comment contrôler le cliquetis

comment savoir si notre moteur y est sujet ou pas ??
study

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Très, très interressant !! bravo

et si on a pas de wpsm ?? c'est la valise de chez Sub non ?

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