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Première version: 2001-11-08
Dernière version: 2015-05-08

# Contrôle électronique du moteur

Sommaire de la page

1) Paramètres à piloter
2) Capteurs utilisés
3) Carte électronique
4) Actionneurs
5) Stratégie de contrôle adoptée

## Préambule

Voir la théorie du contrôle moteur électronique pour savoir les bases de cette technique.

Le but du jeu est d'optimiser le rendement du moteur, en pilotant les nombreux paramètres moteur, afin d'utiliser au mieux l'énergie envoyée dans le moteur, avec pour résultat une moindre consommation et des performances augmentées.
Le problème du contrôle d'origine (carburateur et allumage par rupteur) est que celui-ci ne permet pas de s'adapter aux différentes conditions de roulage. Alors qu'un contrôle électronique permet à tout instant de déterminer l'utilisation optimale du moteur.
Comme cahier des charges, nous nous imposerons de faire le meilleur et le plus simple possible (ne pas créer une usine à gaz pas fiable) au prix le plus bas.

## 1) Paramètres à piloter

Pour piloter un moteur, il nous faut connaître les différentes informations suivantes:
- La charge moteur, à l'aide d'un débitmètre.
- Le régime moteur et la position angulaire du vilebrequin, à partir d'un capteur sur les dents du volant moteur, comptant le nombre de dents et la position du PMH.
- La position dans le cycle 4 temps, avec un capteur de phase au niveau de l'arbre à came.
- La température de l'essence, pour connaître la masse de carburant injecté.
- La sonde lambda pour un suivi de la richesse en Boucle Fermée (BF).
- La tension de batterie pour connaitre le temps mort de réponse d'ouverture de l'injecteur.
- La température moteur avec une sonde de température de l'huile.

Ces divers paramètres nous permettent d'agir sur le paramètre principal de contrôle du moteur, la richesse du mélange admis. Un point de fonctionnement moteur est principalement caractérisé par la charge et le régime.

1) La charge moteur: C'est la quantité d'air aspirée dans le cylindre. Cette quantité est mesurée directement à l'aide d'un débitmètre massique (à film chaud ou à ionisation, ce dernier étant moins répandu). On peut encore déterminer cette masse d'air admise à partir d'un débitmètre volumique (à volet principalement) mais il nous faut alors la température de l'air ainsi que sa pression pour retrouver une masse (à partir de la loi des gaz parfaits PV=mRT). Le système ainsi définit est dit (Q,N), c'est à dire fonctionnant avec comme valeurs d'entrées le débit et le régime moteur. Les systèmes (Q,N) sont ceux qui nous fournissent la quantité d'air admise la plus précise possible.
A partir de cette charge, est déterminée la quantité de carburant à injecter. Cette quantité d'essence est calculée à partir de la richesse du mélange désirée.
Comme la pression d'alimentation en essence est faible et constante par rapport à la pression d'air d'admission, les injecteurs ont un débit proportionnel à leur durée d'ouverture. Connaître le débit massique d'air admis ainsi que le régime permet donc de déterminer directement le temps d'injection. La quantité d'essence à injecter est donc dosée grâce au temps pendant lequel on va ouvrir l'injecteur.

## 2) Capteurs utilisés

### 1) Le débitmètre:

Le désavantage des débitmètres à volet ou à film chaud est qu'ils provoquent des pertes de charges dans l'admission, ce qui nuit légèrement au remplissage. L'idéal serait un débitmètre à ionisation, fonctionnant sur le principe de la magnétohydrodynamique. Malheureusement, ce type de capteur étant très peu répandu, nous nous rabattrons sur un capteur à volet (mesure un volume), ou un débitmètre à film chaud. Reste à déterminer le moyen de les obtenir rapidement. La mise en forme se faisant de nos jours au niveau du capteur, on pourra exploiter le signal fourni directement avec le microcontroleur.

### 2) Le capteur de pression absolu :

Dans le cas d'une injection P,N,Le capteur de pression absolue peut résister à un retour de flamme due à une explosion du mélange dans le collecteur d'admission. Les capteurs ne sont pas les mêmes si l'on utilise une suralimentation non naturelle ou naturelle.

### 3) Le capteur électromagnétique (ou capteur de volant moteur)

Permet de détecter le PMH et la lecture du régime moteur directement sur le vilebrequin en comptant les dents. Il se trouve aisément à la casse.
Il est alimenté par 2 fils, sa résistance doit être d'environ 200 ohms, pour le tester on fait tourner le volant moteur devant lui et la tension mesurée à ses bornes (multimètre sur volts alternatifs ou AC) doit être comprise entre 0,1 à quelques volts. L'entrefer est de 1mm en général.
Sa constitution est la suivante : Un noyau de fer doux est aimanté par un aimant sur une de ses extrémités. Ce noyau est entouré d'une bobine. Lorsque qu'une dent passe devant, le noyau est attiré et bouge dans la bobine, produisant une tension très faible aux bornes de celle-ci. Le comptage de ces pics de tension sur 16 dents permet de connaître le régime moteur. Si sur une dent il manque un peu de matière, le noyau sera moins attiré et la tension sera moins élevée, cela peut-être détecté comme un point à 45 °VIL avant PMH, pour laisser le temps de calculer et de déclencher l'étincelle. En cas d'avance maxi (44°VIL avant PMH) l'étincelle sera générée à ce moment là.
Avantages :
- les 2 étincelles se font au même moment, plus de problème d'usure de cames
- Pas de rajout sur le volant moteur comme des aimants si utilisation d'un capteur à effet hall, évitant les balourds.

## 3) Carte électronique

Cette carte est principalement constituée des composants électroniques d'alimentation du microcontrôleur, ceux-ci devant permettre de résister à des microcoupures, aux vibrations, etc.
Les étages de puissance ( les circuits électroniques de commande des actuateurs) sont en général situés à l'extérieur du boitier électronique, afin de ne pas provoquer une élévation de température à l'intérieur du boitier, néfaste à la fiabilité du microcontroleur.

## 4) Actionneurs

Sur une injection, le débit d'essence arrivant aux injecteurs doit être régulier, surtout lors du démarrage, et la pompe doit être réamorcée lorsqu'on met le contact. C'est pourquoi l'on utilise une pompe à essence électrique plutôt que mécanique (1 membrane et 2 clapets, générant une fréquence de pompage calquée sur celle du moteur). La pompe fournit de l'essence en excès, ce qui implique l'existence d'une soupape de décharge (ou régulateur de pression) qui permet à l'essence en trop de retourner au réservoir.
La pompe électrique est en général immergée dans l'essence, pour éviter la création d'étincelles en présence de l'oxygène atmosphérique et des vapeurs d'essence (s'il n'y a que de l'essence, la combustion n'a pas lieue).
Il y a souvent deux pompes couplées ensemble, l'une de pré-alimentation amenant l'essence dans un réservoir de transfert, l'autre, principale, amenant vers l'accumulateur de pression. La pompe principale à un fort potentiel de refoulement mais un faible coefficient d'aspiration, c'est pourquoi la pompe de pré-alimentation est nécessaire.
Ces pompes consomment beaucoup de courant, et encore plus lorsqu'elles sont fatiguées.

à suivre...