DOSAGE DU CARBURANT

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Mesure du débit d^'air

 

La quantité d'air aspirée par le moteur est un paramètre exact qui définit son état de charge.

Le volet du débitmètre d'air mesure la quantité totale d'air aspirée par le moteur. Celle-ci constitue outre la vitesse de rotation le paramètre principal de commande servant à configurer le signal de charge et le débit d'injection de base. Le micro calculateur détermine non seulement l'angle d'avance optimal à partir du débit d'air mesuré et de la vitesse enregistrée, mais aussi le temps d'injection correspondant. Celui ci est adapté aux différentes conditions de service, tout comme l'angle d'avance. La mesure du débit d'air tient compte de diverses variations pouvant survenir au niveau du moteur pendant la durée de vie du véhicule, telles qu'usure, dépôts dans la chambre de combustion, modification du réglage des injecteurs. Comme la quantité d'air aspirée doit passer par le débitmètre d'air avant d'arriver au moteur, le signal émis par le débitmètre d'air précède, à l'accélération le remplissage d'air effectif des cylindres. Cela permet, en cas de variation de charge, d'optimiser le mélange à tout instant.

 

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Débitmètre d^'air

Le principe du débitmètre est celui du volet sonde. Il mesure le débit d'air avec une grande précision et transmet le signal quantité d'air par unité de temps à la centrale de commande. Le principe de mesurage repose sur la mesure de la force qu'exerce le flux d'air aspiré sur le volet sonde. Un ressort spiral produit une force antagoniste sur ce même volet sonde. Celui ci prend une position angulaire définie pour un flux donné. La section de passage s'accroît au fur et à mesure que l'angle d'ouverture du volet augmente. Un volet de compensation solidaire du volet sonde de mesurage, est prévu pour éviter que les ondes de pression, engendrées dans les conduites d'aspiration lors des temps d'admission des pistons ne modifient trop la position du volet sonde. Les ondes de pression agissent uniformément sur le volet- sonde et sur le volet de compensation.  Les couples développés s'annulent alors, Si bien que la mesure n'est pas influencée. Le volet sonde entraîne le curseur du potentiomètre, lequel transmet à la centrale de commande un signal de tensions Us proportionnel à l'angle a du volet. Le potentiomètre est équipé d'une rampe de contact qui est divisée en huit segments de forte valeur ohmique. Chaque segment est monté en parallèle à une résistance de faible valeur. Rampe de contact et chaîne ohmique sont ajustées l'une par rapport à l'autre, si bien que la tension Us du signal croît quant l'angle d'ouverture du volet sonde augmente.

Le débitmètre d'air a un potentiomètre à couche épaisse à substrat en céramique. Les deux matériaux, qui constituent la rampe de contact à forte valeur ohmique ainsi que les deux rivets de contact du curseur, sont particulièrement résistants à l'usure. Les résistances sont reliées à la rampe de contact par de très minces barrettes conductrices, appelées points d'appui. Ces barrettes aboutissent sous la rampe de contact et définissent son potentiel spécifique.

Le potentiomètre utilisé sur le Motronic est conçu de manière à reproduire une relation linéaire entre le volume d'air aspiré et la tension fournie par le curseur.

 Les températures élevées et leurs brusques variations, telles qu'elles apparaissent dans le compartiment moteur des véhicules automobiles, ne perturbent pas le fonctionnement des résistances à couche épaisse.

 Pour éviter que le vieillissement et les fluctuations de température du potentiomètre n'influencent la précision, la centrale de commande n'exploite que des rapports entre résistances. Un canal by-pass ajustable permet à une faible quantité d'air de contourner le volet du débitmètre d'air. La variation de cette quantité d'air, non mesurée par le débitmètre, introduit une correction du mélange air carburant pour le réglage du ralenti.

 La centrale de commande du Motronic assure la mise en circuit de la pompe électrique à carburant par l'intermédiaire d'un relais externe. Pour des raisons de sécurité, l'alimentation en carburant est coupée à l'arrêt du moteur, contact sous tension.

 

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Détermination de la vitesse de rotation

 

La mesure du débit d'air nécessite parfois la connaissance de la vitesse de rotation, car le carburant est dosé au rythme de rotation du moteur. Le micro calculateur doit donc aussi calculer et assimiler le débit d'air par Course de piston (et non par unité de temps). Le capteur de vitesse de rotation, nécessaire à cet effet, a déjà été décrit avec la commande de l'allumage.

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Traitement des signaux

 

Le micro calculateur de la centrale de commande détermine la durée d'injection à partir des signaux de débit d'air, de vitesse de rotation et des facteurs de correction, et transmet un signal pilote à l'étage final de la centrale de commande pour la modulation de l'injection.

 

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Calcul de la durée d'injection

 

Le calculateur détermine la durée d'injection en fonction du signal de débit d'air, du signal de vitesse de rotation et des facteurs de correction. Les signaux correspondant au débit d'air et à la vitesse de rotation caractérisent la charge du moteur (quantité d'air par course). Celle-ci sert de base au calcul de la durée minimale d'injection, laquelle varie sous l'influence de facteurs de correction dépendant des conditions de service. A cela s'ajoute une correction de la tension de la batterie, qui permet de compenser l'influence des variations de tension sur les temps de réponse et de relâchement des injecteurs.  Etant donné que la pression différentielle, obtenue par la différence entre la pression du carburant et la pression dans le collecteur d'admission, est constante au niveau des injecteurs, la durée d'injection dite "effective", multipliée par la constante des injecteurs, constitue un paramètre définissant la quantité de carburant par course de piston. La constante des injecteurs est une grandeur qui tient compte des effets hydrodynamiques exercés sur le carburant dans l'injecteur.  Le signal de charge "quantité d'air par course" est calculé par la centrale de commande à partir des grandeurs d'entrée que sont la quantité d'air et la vitesse de rotation.

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Le signal du débit d'air ne restitue toutefois pas toujours une tension de sortie proportionnelle au débit d'air. Les écarts de valeur résultent de différences spécifiques du système, telles que pulsations du flux d'air et variations de sa densité. L'influence des pulsations provient de la fréquence d'aspiration des différents pistons et est partiellement prise en compte lors de l'adaptation de la cartographie Lambda. L'erreur de densité d'air est compensée dans le calculateur par un facteur de correction dépendant de la température de l'air aspiré (et, le cas échéant, par un facteur de correction dépendant de la pression absolue).

 Les fonctions particulières s'appliquent à différents points de fonctionnement. Quels que soient les temps d'injection réellement calculés, la durée d'injection reste comprise entre deux limites inférieure et supérieure :

 -Au-dessous de la durée minimale d'injection, il n'est pas possible d'obtenir un mélange inflammable. La définition d'une limite inférieure sert à éviter la formation d'hydrocarbures imbrûlés dans les gaz d'échappement.

 -Les valeurs supérieures à la durée maximale d'injection sont engendrées par le rebondissement du débitmètre d'air en cas d'accélération soudaine, kick down par exemple. Elle entraînerait un enrichissement inadmissible du mélange. Ce qui explique la limitation à une valeur maximale appropriée, qui dépend de la température du moteur.

 

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Cartographie Lambda

 

 L'optimisation du rapport air carburant est assurée par la cartographie Lambda, dans la centrale de commande, en fonction des conditions de service.

La cartographie Lambda est enregistrée électroniquement dans le circuit numérique de la centrale de commande. Un tel réseau de caractéristiques est déterminé expérimentalement sur le banc d'essai des moteurs, puis optimisé sur le véhicule en fonction des critères donnés de consommation, échappement et agrément de conduite, Le réglage du rapport air carburant à chaque état de marche s'effectue à l'aide de la cartographie Lambda d'après les impératifs suivants :

 - consommation minimale,

 - grande souplesse de fonctionnement (agrément de conduite), faibles émissions d'échappement,

 - puissance exigée,

 A ce niveau, la conception d'une grandeur de service n'exerce aucune influence sur la conception des autres paramètres.

En régime de pleine charge, le Motronic module le rapport air carburant sur toute la plage des vitesses à la valeur correspondant au couple maximal, donc env. l= 0,85 . . . 0,95, évitant l'apparition du cliquetis. Le contacteur de papillon détecte à cet effet l'état de marche "pleine charge".

 A charge partielle, le Motronic adapte le rapport air carburant à une valeur faible de consommation et à un taux d'émission minime, Au ralenti, c'est la souplesse de fonctionnement qui prédomine.

En outre, la cartographie Lambda permet de compenser les écarts intrinsèques enregistrés par le débitmètre d'air, aux points du réseau où ils apparaissent, sans perturber les autres plages de régime.

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