Injection Diesel Common Rail [PDF]

Zitiervorschau

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eme

partie

1. Injection diesel Common rail 2. Capteurs (principe de fonctionnement et emplacement) 3. Réseau multiplexage anti-démarrage 4. Les voyants 5. Entretien et Contrôle de système de freinage et les éléments de direction 6. Caractéristiques et fonctionnement de Catalyseur

Injection diesel common rail I.

Généralité : La caractéristique principale d’un système common rail réside dans la présence d’un unique accumulateur à haute pression, pouvant aller jusqu'à 2200 bars à pleine charge, pour l’alimentation des injecteurs.

1) Pompe de gavage : Similaire à celle d’un moteur essence, la pompe de gavage a le même usage : fournir le carburant au système d’injection.la pompe (généralement immergée dans le réservoir, ou immédiatement en sortie) fournit le carburant à une pression faible (environs 3 bars). 2) Filtre : Son rôle est de retenir les impuretés du circuit de carburant et l’eau en suspension dans celui-ci, la moindre saleté ou gouttelette étant généralement fatale au système d’injection.

3) Pompe haute pression : - Elle est entraînée par la distribution et a pour mission d’envoyer en continu vers la rampe commune, une quantité de carburant suffisante, à une pression comprise entre 200 bars et plus de 2200 (suivant le système) - Elle doit être fonctionnelle dans toutes les plages d’utilisation du moteur et réaliser une montée rapide en pression du rail. 4) Rampe commune : La rampe est en acier forgé et adapté à la cylindrée du moteur. - Elle a pour rôle de fournir aux injecteurs un débit et une pression de carburant identique pour chacun d’eux et adaptés au besoin instantané du moteur. - Elle est composée suivant le système: · De sortie haute pression (une par cylindre) · D’un capteur de pression · D’une sonde de température de carburant · D’un régulateur de pression 5) Injecteurs : - L’injecteur permet la pulvérisation du carburant dans la chambre de combustion en dosant avec précision le débit et le point d’avance - Il peut être décomposé en deux parties : · Partie inférieure : Injecteur à trous multiples semblable aux injecteurs classiques montés sur les moteurs à injection directe · Partie supérieure : Il comporte le dispositif de commande électrique et permet la commande de l’aiguille 6) calculateur : Technologie numérique, sa tache est de mesurer et d’ajuster les différentes grandeurs nécessaires au fonctionnement du moteur : température du moteur, température de carburant dans la rampe, position et vitesse du moteur, charge quantité d’air admise ; on y adjoindra les informations type réfrigération active, ABS actif ou anti-patinage, Contrôle de stabilité, donc le calculateur gère bien les fonctions d’autodiagnostic et de fonctionnement dégradé. II.

Les innovations de système common rail : 1) Injection : De type électronique, la pression peut varier entre 600 et 2000 bars (suivant la charge de moteur) et les injecteurs font 3 injections par cycle : une préliminaire (courte) dite pilote, une normale, et une dite postcombustion également courte, dont le but est d’augmenter le rendement et de limiter bruit et vibrations (celles-ci, si typiques du diesel, étant majoritairement dues au brusque changement de pression dans les cylindres).

2) Dépollution : L’arrivée du contrôle électronique dans fonctionnement du moteur diesel a été dictée par deux impératifs ; d’une part le besoin de plus de puissance, de couple et confort dans l’exploitation des moteurs, d’autre part la baisse de la pollution. 3) Précautions particulières : Le procédé d’injection étant beaucoup plus sensible qu’une injection conventionnelle (gardez à l’esprit que la pression que la pression est dix fois plus élevée), un soin quasi chirurgical doit être apporté au remplacement du filtre à carburant, ainsi qu’à la présence d’eau ou d’impuretés dans la carburant. L’huile utilisée doit être de bonne qualité afin de supporter les contraintes particulière de ces moteurs. Le turbocompresseur nécessite les mêmes attentions pendant la conduite et l’arrêt du moteur que n’importe quel autre moteur turbocompressé. v Le système common rail, d’abords uniquement disponible chez Bosch, et apparu chez d’autres équipements (par exemple Delphi, Siemens ou Nippon Denso) Certains n’ont pas de pompe de gavage et peuvent disposer d’injecteurs piézoélectriques. Cette technologie, s’appuyant sur l’effet piezo, permet des temps de commutation plus courts, donc une meilleure combustion.

Les capteurs I.

Généralité : 1) Définition : Un capteur transforme une grandeur physique en une grandeur normée, généralement électrique, qui peut être interprétée par un dispositif de contrôle commande. 2) Caractéristique : · Etendue de mesure : Valeurs extrêmes pouvant être mesurée par le capteur. · Résolution : Plus petite variation de grandeur mesurable par le capteur. · Sensibilité : Variation du signal de sortie par rapport à la variation du signal d'entrée. · Précision : Aptitude du capteur à donner une mesure proche de la valeur vraie. · Rapidité : Temps de réaction du capteur. La rapidité est liée à la bande passante. · Linéarité : représente l'écart de sensibilité sur l'étendue de mesure. 3) Les grandeurs d’influence : · Température : modifications des caractéristiques électriques, mécaniques et dimensionnelles · Pression, vibrations : déformations et contraintes pouvant altérer la réponse · Humidité : modification des propriétés électriques (constante diélectrique ou résistivité). Dégradation de l’isolation électrique. · Champs magnétiques : création de force électromotrice d’induction pour les champs variables ou modifications électriques (résistivité) pour les champs statiques. · Tension d’alimentation : lorsque la grandeur de sortie du capteur dépend de celle-ci directement (amplitude ou fréquence).

II.

Les capteurs common rail : 1) Capteur de régime et position moteur : C’est un capteur de type inductif, constitué d'un noyau magnétique et d'un bobinage, il est généralement placé en regard d'une cible tournante, comportant des dents à intervalles réguliers. Par endroit, la cible n'a pas de dent. Cette absence constitue un repère absolu fixe qui va provoquer une modification du signal du capteur, de façon à informer le calculateur de la position du PMH. Il informe le calculateur de la vitesse de rotation du moteur, par des dents sur le volant moteur et de la position du PMH du cylindre n°1 par 2 fausses dents.

2) Capteur de phase ou capteur d’arbre à came : · Rôle Le capteur d'arbre à cames a pour principale fonction la détermination du point mort haut (PMH) de fin de compression du premier cylindre. Cette information, en utilisation conjointe avec le capteur de vilebrequin, permet au calculateur de gestion moteur de déterminer correctement l’ordre d’injection et d’allumage, dans le cadre d’une injection séquentielle phasée.

· Fonctionnement Le capteur d'arbre à cames fonctionne selon le principe de l'effet Hall. Il est monté en regard d’un disque denté entraîné par l'arbre à cames. La rotation de ce disque entraîne la modification de la tension de Hall du capteur. Ces changements de tension sont transmis au calculateur de gestion moteur où ils sont analysés. Effets du dysfonctionnement Conséquences d’un capteur d'arbre à cames défectueux : Allumage du témoin d’anomalie de gestion moteur • Enregistrement d'un code de défaut dans le calculateur de gestion moteur • Passage en mode dégradé du calculateur de gestion moteur · Causes de défaillance du capteur d'arbre à cames • Dommages mécaniques • Bris de la cible rotative • Court-circuit internes • Liaison au calculateur interrompue

3) Capteur de pression d’admission :

Il est du type Piézo-résistif, Le MAP (Manifold Absolute Pressure), Capteur de Pression Absolue de l’admission, est le capteur qui détecte la pression d’air dans l’admission du véhicule. Il transmet un signal électrique qui est envoyé au calculateur pour pouvoir régler le mélange stœchiométrique.

Quelques modèles intègrent des thermisteurs du type NTC qui permet au capteur MAP de détecter, non seulement la pression, mais aussi la température de l’air d’admission. Cette donnée est nécessaire pour que le calculateur puisse mesurer la masse d’air aspiré de manière à réguler le mélange air-carburant. Le MAP sensor se trouve directement dans le collecteur d’admission ou se connecte à ce dernier à l’aide d’un tube flexible. 4) Capteur de position de pédale (capteur d’accélérateur) : La pédale d'accélérateur a pour fonction de gérer le niveau du régime moteur selon la pression exercée par votre pied droit, afin d'accroître ou de ralentir la vitesse du véhicule. En montage basique, elle est reliée par câble d'accélérateur ou via un dispositif de tringleries au papillon des gaz (moteur essence) ou à la pompe d'injection (moteur diesel). Sur les véhicules modernes, elle est souvent solidaire d'un système de capteurs de position qui transmettent leurs informations au calculateur de bord pour la gestion de l'injection et autres paramètres de régime moteur. Le cas échéant, elle peut également être connectée au régulateur de vitesse qui, lorsqu'il est activé, gère automatiquement les phases d'accélération et décélération afin de maintenir la vitesse programmée.

Les causes de dysfonctionnement possibles d'une pédale d'accélérateur sont multiples. Elles peuvent être d'ordre purement mécanique (zones d'articulation faussées ou cassées, problèmes de blocage intempestif ou de ressorts de rappel..). Pour les pédales à commande électronique, la défaillance peut également être due à une panne des capteurs de position ou autres éléments du dispositif. Dans tous les cas, la pédale ne répondra plus correctement à la pression de votre pied, et il en résultera une inadéquation entre vos intentions de conduite et les réactions du moteur. 5) Capteur de pression (rampe) : Il est du type Piézo-électrique, constitué d'un cristal de quartz, qui va par la pression du carburant, se déformer. Le quartz à une réaction piézoélectrique, d'une tension variable de 0 à 5 volts que l'Unité de Commande Electronique va analyser. Suivant les informations qu'il a en mémoire, il déterminera la pression en carburant nécessaire. Etant alimenté avec une tension de 5 volts par l'Unité de Commande Electronique, l’augmentation de la pression de carburant va faire monter la valeur de la tension. L’UCE va alors prendre les décisions pour rectifier cet effet. Si ce capteur est défectueux, le moteur perdra de la puissance. L’Unité de Commande Electronique va empêcher le régime du moteur de dépasser 3200 tr/min. Le capteur de pression de combustible est placé sur la rampe commune, vissé sans excès.

A sortie vers injecteurs B rampe d'injection haute pression C sonde de température carburant D alimentation en haute pression de carburant E capteur haute pression de carburant 6) Capteur de température carburant : Il est du type CTN : Coefficient de Température Négatif (sa résistance diminue lorsque la température augmente) Fixé sur la rampe ou sur le circuit de retour réservoir, il permet au calculateur de modifier le débit en fonction de la viscosité du carburant.

7) Capteur de température d’eau : Très généralement du type CTN, il peut être de type CTP : Coefficient de Température Positive (sa résistance augmente avec la température). Ce capteur donnera une information au calculateur suivant la valeur de la température, puisqu’elle sera équivalente à la tension électrique. L'Unité de Commande Electronique déterminera alors les paramètres idéals pour faire tourner le moteur parfaitement.

Une sonde de température défectueuse entrainera un mauvais démarrage par temps froid, par exemple. Puisque le calculateur n'augmentera pas le débit de carburant pour avoir une température supérieur au moteur. Elle est placée dans un endroit le plus chaud du circuit du liquide de refroidissement, proche de la culasse. Et a une tension de 5 volts, qui va diminuer avec le réchauffement du moteur. 8) Capteur de température d’air : C’est un capteur de type CTN, il informe le calculateur de la température de l’air afin de modifier le débit en fonction de sa densité.

Le calculateur va donner une tension de 5 volts, et avec l'information donnée par cette sonde, déterminer le débit et le ralenti fait par les injecteurs. Et aussi calculer la pression de suralimentation. 9) Le débitmètre à film chaud : Il est situé entre le filtre à air et le turbo. Il mesure la masse d’air admise dans le moteur et permet au calculateur de gérer le recyclage des gaz d’échappement par la vanne EGR Il intègre la sonde de température d’air.

Un défaut à cette sonde se remarquera par des difficultés pour démarrer par temps froid. Avec des fumée d'échappement plus nombreuses que normalement.

Si la sonde ne donne plus d'information, le calculateur va prendre une valeur de référence de 20°C. La puissance peut diminuer.

10) Le capteur de vitesse (position de vilebrequin) : Il est du type à effet hall (sur certain véhicule multiplexé, il s’agit d’un signal fourni par le capteur d’ABS) Il permet au calculateur de connaître les paramètres d’avancement du véhicule. Il est placé à côté du volant moteur, permet de connaitre la position du vilebrequin et donc sa vitesse de rotation. Le capteur de position du vilebrequin est fait avec une bobine qui enveloppe un noyau magnétique. Le volant moteur comporte des dents sur sa circonférence, il en manque deux. Le capteur étant sensible au magnétisme, il détecte les espaces de métal manquant. Ceux-ci correspondent au point mort haut des cylindres 1 et 4. La rotation du volant moteur va faire un signal alternatif au capteur, ce signal va au calculateur pour déterminer le régime du moteur d'après la position du vilebrequin. L’ va déterminer l'instant de l'injection et la quantité de carburant à envoyer. En un demi-tour, le cylindre activé est connu. Ce qui assure un démarrage rapide.

Si le capteur de position du vilebrequin est défectueux: -L'arrêt du moteur ne plus se faire. -Pas de démarrage du moteur. -Le moteur ne tourne plus de façon régulière. 11) Les contacteurs de stop et embrayage : Ils sont fixés sur leurs pédales respectives. Appelé aussi contacteur de sécurité du régulateur de vitesse, ce sont des contacteurs tout ou rien.

Contacteur embrayage

Contacteur frein 12) Électrovanne de régulation de suralimentation : Le turbocompresseur est destiné, comme le compresseur volumétrique, à augmenter la puissance spécifique du moteur et donc la puissance du véhicule. Il est placé en sortie du moteur où il est entraîné en rotation grâce aux flux des gaz d'échappement issus de la combustion du moteur. Le turbocompresseur compresse l'air d'admission pour un meilleur remplissage et une meilleure combustion du moteur.

Donc il est nécessaire de limiter cette pression d'admission d'air sous risque de casse du turbo provoquée par une vitesse de rotation excessive. La régulation de la pression s'effectue par une soupape by-pass (appelée wastegate) intégrée au turbo : lorsque la pression atteint sa valeur maximum, cette soupape dévie les gaz d'échappement de façon à ce qu'ils n'entraînent plus le turbo, faisant ainsi chuter la pression d'admission. 13) Vanne EGR : Il s’agit d’une vanne électrique pilotée par une tension RCO. Elle permet de détourner une quantité de gaz d’échappement vers l’admission afin d’améliorer la consommation et la pollution.

C'est par la vanne EGR (Exhaut Gaz Recirculation) que du gaz d'échappement va entrer dans le collecteur d'admission. La pression ou le manque de pression qui va actionner la vanne EGR, si la pression est supérieure à la force du ressort du clapet, la vanne s'ouvre.

· Électrovanne de régulation de vanne EGR : Cette électrovanne peut être du type proportionnel ou tout ou rien. Elle est située entre la pompe à vide et la vanne EGR. Elle est pilotée par une tension RCO Elle permet la mise en action de la vanne EGR lorsque celle-ci est pneumatique.

14) Régulateur Haute pression : Il s’agit d’une électrovanne de type proportionnelle pilotée par un courant RCO. Elle peut être située sur la rampe ou sur la pompe HP. Elle permet de créer une fuite sur le circuit HP afin de réguler la pression dans la rampe.

15) Capteur de cliquetis : Le capteur de cliquetis est également appelé « Knock sensor ». Il sert à identifier les bruits provenant des vibrations provoquées par une mauvaise combustion du mélange air/carburant dans les chambres de combustion. Un excès de chaleur risquerait en effet d'endommager le haut des pistons, les soupapes et la culasse. Il est donc essentiel de pouvoir contrôler en permanence l'avance et le retard à l'allumage, afin de modifier leur courbe pour éviter la détérioration de ces composants. Le capteur de cliquetis est composé d'un élément piézo-électrique, une masse précontrainte par un ressort et une connexion électrique insérés dans une coque en plastique. Le capteur quant à lui est fixé au bloc moteur par un boulon.