Les Systèmes d'injection Essence

L’évolution des valeurs limite d’émission :

Le système de diagnostic embarqué EOBD, intégré au CMM, surveille en permanence le bon fonctionnement des éléments participant à la dépollution.

Il commande l’allumage d’un voyant commun à l’EOBD et au diagnostic moteur en cas de défectuosité des éléments surveillés, entraînant un niveau d’émission des polluants supérieur aux valeurs fixées.

Par ailleurs, l’EOBD mémorise les incidents et leurs paramètres. C’est un logiciel commun à toutes les marques et tous les pays de la CEE.

Le cycle européen :

Rôle

La sonde à oxygène amont, implantée au plus près du moteur sur la ligne d’échappement, renseigne le CMM sur la teneur en oxygène des gaz d’échappement. Cette information lui permet de gérer l’injection en boucle fermée.

Moteur tournant, le CMM détermine un temps d’injection en fonctions des paramètres moteur.

A la sortie du moteur, la sonde à oxygène amont mesure la teneur en oxygène des gaz d’échappement et informe le CMM avec d’un signal de tension.

En fonction de cette information, le CMM corrige le temps d’injection à appliquer, si le mélange est trop pauvre ou trop riche \(\Longrightarrow\) C’est la régulation de richesse.

Pendant certaines phases de fonctionnement moteur, le système est en « boucle ouverte », c'est-à-dire que le CMM ne tient pas compte du signal délivré par la sonde à oxygène amont :

• moteur froid (température inférieure à 20°C),

• demande de pleine charge.

Courbe caractéristique d’une sonde à 600°C.

Description

Le signal de tension, analysé par le CMM, permet de corriger le temps d’injection.

• mélange riche : tension de sonde de 0,6 à 0,9V,

• mélange pauvre : tension de sonde de 0,1 à 0,4V.

La sonde à oxygène doit être implantée au plus près du moteur afin qu’elle puisse monter en température rapidement. En effet, le signal qu’elle délivre, n’est exploitable par le Calculateur Moteur Multifonctions qu’à partir de 350°C.

C’est pourquoi, un dispositif de réchauffage interne lui permet d’atteindre rapidement sa température de fonctionnement de 350°C, au bout de 15 secondes après démarrage.

La résistance de réchauffage est pilotée par le Calculateur Moteur Multifonctions à l’aide d’une commande RCO dans le but de contrôler la température de la sonde à oxygène.

Rôle

La sonde à oxygène aval est implantée à la sortie du catalyseur.

Tout comme la sonde à oxygène amont, elle informe le Calculateur Moteur Multifonctions de la teneur en oxygène des gaz d’échappement

Le Calculateur Moteur Multifonctions, en fonction de l’information reçue :

• détermine l’efficacité du catalyseur,

• détermine l’état de la sonde à oxygène amont (1350).

L’efficacité du catalyseur est déterminée par comparaison des signaux des sondes à oxygène amont et aval.

Description

La sonde à oxygène aval est identique à la sonde à oxygène amont.

La sonde à oxygène aval délivre un signal décalé par rapport à la sonde à oxygène amont. Son signal est situé entre 0.6V et 0.8V lorsque le catalyseur est en bon état.

Rôle

Le pot catalytique est dit trifonctionnel (ou encore « trois voies ») car il traite trois gaz polluants. Son action est réalisée par catalyse et permet la diminution des rejets polluants suivants :

• monoxyde de carbone (CO),

• hydrocarbures imbrûlés (HC),

• oxydes d’azote (NOx).

La catalyse est un phénomène déclenché par la seule présence de matériaux précieux, soigneusement sélectionnés, au contact des gaz d’échappement. Le travail du pot catalytique comporte deux étapes, tout d’abord la décomposition des substances polluantes puis un réarrangement chimique en des composés non polluants.

Sur un pot catalytique trifonctionnel, la catalyse se traduit par :

• une oxydation des monoxydes de carbone (CO) et des hydrocarbures imbrûlés (HC) qui deviennent du dioxyde de carbone (CO2) et de la vapeur d’eau (H2O),

• une réduction des oxydes d’azote (NOx) qui deviennent de l’azote (N).

L’action du pot catalytique est donc une recombinaison de l’oxygène, qui est soit prélevé (réduction), soit ajouté (oxydation).

Description

Un pot catalytique est constitué:

• d’une enveloppe en acier inoxydable,

• d’un isolant thermique,

• d’un monolithe céramique en nid d’abeille imprégné de métaux précieux (rhodium, palladium, platine).

Pour assurer une catalyse efficace, la température du catalyseur doit être comprise entre 400°C et 800°C.

Ainsi, il doit être placé au plus près du moteur afin de limiter les déperditions calorifiques.

La capacité de dépollution d’un pot catalytique dépend de son volume, et surtout de sa charge en métaux précieux.

Composition volumique de l’air ambiant :

• O2 = 20,95 %

• N2 = 79,05 %

Si les HC augmentent :

\(\Longrightarrow\) Cela signifie que des hydrocarbures n’ont pas brûlé du tout (essence ou huile)

Si le CO augmente :

\(\Longrightarrow\) Cela signifie que le carbone n’a pas complètement été oxydé (normalement en CO2)

Le catalyseur, une fois à température, gomme les possibilités d’analyse, il est donc préférable d’observer les résultats durant les toutes premières minutes après le démarrage du moteur.

Le CMM surveille l’efficacité du catalyseur au moyen d’une deuxième sonde à oxygène (Sonde à oxygène aval), placée à sa sortie qui mesure la teneur en oxygène des gaz d’échappement après le catalyseur.

L'efficacité du catalyseur est déterminée par comparaison des signaux des sondes amont et aval.

La sonde à oxygène aval délivre un signal décalé par rapport à la sonde à oxygène amont (signal entre 0,6 et 0,8V lorsque le catalyseur est en bon état).

Les conditions de détection sont :

• moteur fonctionnant depuis au moins 6 minutes,

• pas de défaut sur les sondes à oxygène amont et aval,

• pas de ratés d’allumage.

En dehors de la limite fixée, un défaut est enregistré dans le CMM et le voyant diagnostic s'allume.

L’état des sondes à oxygène amont et aval

La détection du vieillissement des sondes à oxygène est effectuée à partir de la mesure de l'oscillation du signal émis. Il est possible de détecter une perte d’efficacité d’une sonde à oxygène en mesurant un décalage de sa caractéristique et une fréquence plus lente et surtout une tension moindre.

En dehors des limites fixées, le CMM mémorise un défaut et allume le voyant de diagnostic.

La norme SHED (SealedHousing for Evaporation Determination) vise à limiter le taux d’émission des vapeurs de carburant dans l’atmosphère, moteur à l’arrêt.

Ainsi, un dispositif empêche le rejet à l’air libre des vapeurs d’essence provenant du réservoir de carburant.

Le bouchon du réservoir (1) est étanche. A l’arrêt, les vapeurs de carburant gagnent un récipient de stockage appelé canister (2). Moteur tournant, dans certaines phases de fonctionnement, le Calculateur Moteur Multifonctions (3) pilote l’électrovanne de purge canister (4) afin de recycler les vapeurs d’essence à l’admission.

LE RÉSERVOIR CANISTER

Rôle

Le canister est un réservoir qui permet de piéger et de stocker les vapeurs d’essence provenant du réservoir à carburant, pour ainsi supprimer tous rejets dans l’atmosphère.

Description

L’ÉLECTROVANNE PURGE CANISTER

Rôle

L’électrovanne, pilotée par le Calculateur Moteur Multifonctions, permet le recyclage des vapeurs d’essence stockées dans le canister.

Description

Alimentée en 12V par le Boîtier de Servitude Moteur, elle est pilotée par le CMM.

Sur certaines motorisations, le CMM assure l’alimentation et la commande de l’électrovanne.

La commande est du type RCO (Rapport Cyclique d’Ouverture) et l’électrovanne est fermée au repos (non alimentée).

Le calculateur autorise la purge du canister suivant certaines conditions afin de ne pas perturber la régulation de richesse :

• température moteur supérieure à 60°C,

• pleine charge.

En décélération, la purge n’est pas effectuée, tout comme l’injection de carburant.

L’EOBD surveille en permanence le bon fonctionnement des éléments participant à la dépollution. Les éléments surveillés sont :

• les ratés d’allumage,

• l’efficacité du catalyseur,

• l’état des sondes à oxygène,

• la continuité du circuit de l’électrovanne de purge canister,

• tous les composants dont la défaillance peut entraîner un dépassement des valeurs limites d’émissions tolérées.

Détection de ratés d’allumage

Le CMM analyse le régime de rotation moteur entre plusieurs combustions.

Le CMM détecteles ratés d’allumage par l’intermédiaire du capteur régime. Pour un tour vilebrequin en fonctionnement normal, le volant moteur doit subir un nombre d’accélérations correspondant au nombre de cylindres du moteur divisé par deux, ce qui correspond au nombre de combustions sur ce tour.

Si une accélération n’est pas détectée, cela représente un raté d’allumage.

De nombreux ratés consécutifs font clignoter le voyant de diagnostic.

Il y a deux types de ratés de combustion :

• les ratés de combustion qui provoquent des émissions polluantes :

  • enregistrement d'un défaut dans le Calculateur Moteur Multifonctions,

  • allumage du voyant diagnostic moteur.

• les ratés de combustion qui peuvent provoquer la destruction du catalyseur :

  • enregistrement d'un défaut dans le Calculateur Moteur Multifonctions,

  • clignotement du voyant diagnostic moteur,

  • suppression de la régulation de richesse.

Si le niveau de carburant est inférieur à 10 litres, il n’y a plus de détection de ratés d’allumage. En effet, le CMM ne sait pas faire la différence entre un raté et un déjaugeage au niveau du réservoir.