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Première version: 20/04/2001
Dernière version: 2019-01-21

# Le contrôle électronique moteur

Table des matières

## Préambule

Le contrôle électronique est l'utilisation simultanée de l'allumage électronique et de l'injection électronique à partir de la même carte de commande. Pourquoi monter une injection et un allumage électronique? Tout simplement parce que ceux-ci permettent un pilotage plus précis du fonctionnement du moteur, que ne permet pas dans certains cas le carburateur et l'allumage à rupteur. Mais l'électronique ne signifie pas forcément un gain de puissance. Il permet au moteur de fonctionner dans de meilleures conditions, donc d'en augmenter le rendement.

Le contrôle électronique est un outils seulement, ce n'est pas une fin en soit. Il sert uniquement à faire fonctionner le moteur dans la plage que l'on souhaite, sans être limité par les limites physiques de la technologie de contrôle moteur utilisé.

Glossaire :

Charge moteur = quantité de mélange entrant dans le cylindre.

## Contrôle du moteur

### Contrôle du fonctionnement moteur

Un point de fonctionnement moteur est caractérisé par 5 grandeurs moteur :

- > Le régime moteur

- > La charge moteur

- > La température moteur

- > Distance avant PMH

- > Phase de chacun des pistons (admission, échappement, etc.)

Le fonctionnement moteur est piloté par 3 variables moteur :

- > La charge moteur

- > La richesse

- > L'avance à l'allumage

### Moyens d'action sur les 3 variables moteur

La charge moteur est modifiée par :

- > L'ouverture papillon

- > La longueur des tubulures admission et d'échappement, compresseur admission

- > Le croisement des soupapes

La richesse est modifiée par :

- > Le temps d'ouverture de l'injecteur

- > Le diamètre de passage d'essence de l'injecteur

- > La différence de pression entre le carburant et l'air d'admission

L'avance à l'allumage est modifiée par :

- > L'instant où le circuit d'allumage déclenche l'étincelle à la bougie

A noter que le gicleur du carburateur peut être considéré comme un injecteur électronique, la durée d'ouverture durant toute la phase d'aspiration et la pression du carburant étant plus faible.
Les longueurs de tubulures et le croisement des soupapes étant fixés à la construction (construction simple de la deuche), la charge n'est modifiée que par la position papillon. En rajoutant un compresseur variable, des tubulures d'admission à longueur variable, ou des arbres à cames variables ou plus tard des soupapes autonomes, on pourrait rajouter d'autres façons de gérer la charge. Les conditions atmosphériques comme l'altitude et la météo ne sont pas considérées comme des moyens de modifier la charge (on ne les contrôle pas, on les subit), bien qu'elle modifie aussi la charge.

### Les effets des 3 variables moteur

- La charge :

- > Son augmentation donne plus de puissance

- > Sa diminution permet de moins consommer, mais avec un papillon entre-ouvert, diminue le rendement par augmentation du pompage.

- La richesse :

- > Son augmentation donne plus de puissance (jusqu'à λ=0,6) et diminue la température de combustion

- > Sa diminution augmente le rendement et diminue la conso (jusqu'à λ=1,1)

- > Reste à 1 pour diminuer les NOx

- L'avance à l'allumage dépend de la pression au PMH qui doit être à la limite de déclencher le cliquetis, c'est à ce moment que le rendement est maximum. Pour cela, l'avance doit varier en fonction des paramètres modifiant cette pression au PMH, à savoir :

- > Le régime moteur (doit augmenter jusqu'à 4500 tr/min)

- > La charge moteur (doit augmenter à mi charge)

- > La température moteur (doit augmenter à froid, diminuer à chaud)

- > La température de l'air d'admission (diminue plus la température monte)

- > L'indice d'octane du carburant (diminue plus l'indice d'octane diminue)

- > La richesse moteur (augmente plus le mélange est pauvre)

### Mesurer le point de fonctionnement moteur

Pour savoir où en est le moteur, il nous faut connaître les 5 grandeurs moteurs (régime, charge, température moteur, position avant PMH et phase).
C'est la mesure de la charge qui pose le plus de problèmes. Nous verrons dans le paragraphe 1.5 les moyens de la mesurer.
Pour la phase, si on adopte une injection monopoint et l'allumage jumostatique d'origine, il n'y a pas besoin de la connaître, on fait ce qu'il faut faire au PMH et il y a forcément un des 2 cylindres qui se trouve en fin de compression.
Si on utilise une commande par cylindre (injection multipoint et allumage statique (une bobine par cylindre) il nous faut alors connaître la phase. La phase se détecte nécessairement sur l'arbre à came, car tournant 2 fois moins vite que le vilebrequin, sa position angulaire détermine à quelle phase un cylindre se trouve. L'allumeur d'origine peut être un bon endroit pour mesurer la phase, mais on peut aussi penser à un capteur dans la culasse mesurant la levée des soupapes.

### Regarder si le pilotage effectué est correct

Suivant l'usure (ex : augmentation du diamètre de l'injecteur, usure régulateur de pression d'essence) ou des paramètres complexes impossibles à gérer par la carte de commande, les consignes données par l'électronique ne sont pas suivies par les actuateurs (on envoie trop d'essence ou pas assez). Les valeurs réelles des 3 variables sont donc différentes de celles connues et données par le calculateur. Il faut pouvoir connaître pour corriger les 3 variables moteur réelles (Charge, Richesse et Avance à l'allumage) en les mesurant à chaque instant.

#### Mesure de la Charge

Elle évolue normalement proportionnellement à l'ouverture papillon; Mais en fonction de l'altitude ou de la météo, la masse volumique varie, la quantité d'air passant par le papillon, si elle reste constante en volume, varie en masse. De même, fonction de l'encrassement du filtre à air, de sa plus ou moins bonne qualité, le volume varie lui aussi. Dans les villes très polluées la proportion d'oxygène est plus faible.
Il nous faut pouvoir compter précisément le nombre de molécules d'oxygène rentrant dans le cylindre, afin d'y envoyer le nombre correspondant de molécules de C et H présentent dans le carburant.
Comme on ne dispose pas d'un tel matériel, on essaye d'approximer au mieux ces quantités de molécules à réunir pour former le mélange détonnant.

#### Mesure de la Richesse

La mesure de la charge étant imparfaite, la quantité de carburant injectée étant carrément difficile à réalisée, il en découle que la richesse recherchée n'est pas du tout atteinte. En plus, l'essence se mélangeant imparfaitement avec l'air, et à froid une grosse quantité d'essence se déposant à l'état liquide sur les parois du collecteur froid, la richesse varie complètement dans certains cas. Il nous faut donc la mesurer.
La meilleure méthode qu'on a trouvée pour l'instant c'est de mesurer l'oxygène à l'échappement. S'il y en a, c'est qu'on n'a pas mis assez d'essence.

#### Mesure de l'Avance à l'allumage

On pourrait détecter avec un capteur électromagnétique les émissions de rayonnement de l'arc électrique. Mais cela ne nous servirait pas à grand chose car l'étincelle suit assez fidèlement l'impulsion émise par le calculateur. Comme le calculateur sait à quel moment il déclenche l'étincelle, il connaît donc l'instant où l'arc se produit.
Ce qui est moins sûr, c'est les effets de l'étincelle, à savoir :
- si elle enflamme bien le mélange (détection des ratés de combustion)
- si elle ne provoque pas de cliquetis (capteur de cliquetis).

## Avantages de l'injection électronique sur le carburateur

- Tout d'abord, sur le flat twin, cela permet d'éliminer le chauffage des pipes d'admission, donc de favoriser le remplissage moteur (à condition d'avoir une injection multipoints, moins chère pour 2 cylindres que pour quatre). Comme l'air qui arrive est moins chaud, il devrait y avoir possibilité de monter un piston de Diane afin d'augmenter le taux de compression sans trop de danger de cliquetis (donc augmentation des performances).
- Cela permet ensuite d'utiliser le frein moteur sans injection d'essence dans les pistons, donc finies les pétarades qui détruisent le pot d'échappement, et finit les descentes de cols à consommer inutilement de l'essence.
- Le moteur est moins sujet aux pertes de puissance en altitudes (richesse non dépendante de la masse volumique de l'air, comme c'est le cas avec le carburateur), problèmes fréquemment rencontré lors des raids dans la Cordillière des Andes ou sur les routes Himalayennes. Moins dépendant de la température extérieure également.
- On peut prévoir une gestion économe du moteur ou au contraire une gestion sportive, fonction de la vitesse d'enfoncement de la pédale d'accélérateur.
- Théoriquement ne se dérègle pas, mais le double carbu d'origine Citroën se dérègle rarement.
- Possibilité de déplacer le système d'admission (pipes et filtre) sur les côtés, pour libérer de l'espace au milieu (roue de secours?) et pour diminuer la hauteur nécessaire de capot (aérodynamisme).
- Réduction théorique des consommations et augmentation tout aussi théorique des performances (mais on peut d'ores et déjà prévoir que ça sera au maximum de quelques petits chevaux).
- Fiabilité améliorée, plus de dysfonctionnements dus au carbu (mais attention à la fiabilité des bricolages pour monter une injection).

Les problèmes sont les suivants:
- Les seuls moteurs 2 cylindres injection sont ceux trouvés sur les motos, donc des gestions moteur incompatibles avec le flat twin 2cv. Il y aura surement nécessité de reprendre toute la cartographie et de définir des gestions moteur spécifiques, ce qui demande beaucoup de connaissances et de matériel. A noter qu'il existe des flat-twins injection utilisés pour la course, mais je doute qu'ils conviennent à une utilisation sur route.
- Nécessité de faire de longs tests et d'avoir une fiabilité aléatoire sur de nombreux kms.

### Principe du contrôle moteur électronique

Nous ne reviendrons pas sur les avantages respectifs d'un allumage électronique ainsi que ceux de l'injection électronique comparés aux systèmes traditionnels. Sachant que ces deux systèmes utilisent à peu près les mêmes capteurs, et que la gestion du moteur nécessite à la fois de jouer sur les temps d'injection et sur l'avance à l'allumage, il est donc tout naturel d'intégrer l'allumage et l'injection dans une seule carte électronique.

### Les bases sur les injections électroniques

### Les capteurs de position du papillon

Ce sont surtout des principes utilisant un potentiomètre, dont la résistance varie en fonction de l'enfoncement de la pédale d'accélérateur. On connait ainsi l'enfoncement en mesurant la valeur du courant en sortie de la résistance.

## Pour en savoir plus …

L'historique de l'injection d'essence dans les moteurs automobile, la description des différentes injections Bosch, et les différents signaux associés aux actuateurs et capteurs, sur le site de P.Boursin.

à suivre...