[Reportage] L'injection pour les nuls (comme moi)

Edgerider

Couteau entre les dents!
Rédacteur/Journaliste/Reporter
Prépas Hardcore
Le principe de base de la carburation :

pour fonctionner un moteur a explosion a besoin d'un carburant (essence, gasoil, ethanol, gpl, diester,méthanol,gaz naturel, fuel lourd, ou quasiment tout ce qui peux bruler)
et d'un comburant qui est a ma connaissance toujours de l'oxygène.
Ces deux composant doivent être mélangé dans des proportion précise pour bruler correctement. ces proportions sont appellé : rapport stœchiométrique.
c'est a dire que dans un monde idéal, si on mélange la bonne quantité de comburant avec la bonne quantité de carburant pour une température donnée, on obtient la combustion la plus parfaite possible.

c'est très important pour tirer le maximum d'énergie de cette combustion.

ensuite, en fonction de la nature du carburant, il a été développé plusieurs type de moteur spécialisé pour tel ou tel type de carburant.

nous allons nous concentrer sur un seul moteur qui nous intéresse le plus : le moteur essence 4 temps.


qu'il s'agisse d'un moteur atmosphérique, ou sur alimenté par un turbo ou un compresseur, d'un moteur a carburateur, ou a injection, tout le but de la manœuvre,
est de faire en sorte que tout au long de son fonctionnement, ce fameux rapport stœchiométrique soit respecté le plus fidèlement possible.
il est facile de comprendre que plus on veux que ce rapport soit précisément respecté, plus il faut un dispositif précis de gestion du mélange.

imaginez deux robinet, un qui délivre de l'essence, et l'autre de l'air, et qui soit réglé pour obtenir ce mélange parfait, et qui soit étroitement relié l'un a l'autre de manière a ce que lorsque l'on ouvre l'un, l'autre s'ouvre aussi pour essayer de conserver ce fameux rapport de mélange parfait. vous venez d'inventer le carburateur.
en gros dans un carburateur vous avez deux circuit, un d'air, l'autre de carburant, qui sont dessiné de manière a ce que plus il y a d'air qui rentre, plus il y a de carburant qui coule. le flux d'air embarque ces micro-goutte de carburant, et tout ce mélange va se faire brûler dans le moteur.

si le mélange est parfait, tout va bien, le moteur fonctionne parfaitement. le soucis c'est que c'est assez dur de mesurer de manière précise le débit et la quantité de deux chose aussi différente qu'un gaz (l'air) et un liquide (le carburant) de manière dynamique. En effet, les deux robinet, pour garder la précision de ce mélange de deux fluide aussi différent ne doivent pas s'ouvrir de la même manière au fur et a mesure que la demande augmente. c'est pour cela qu'il existe plein de systèmes différent de carburateur, qui on tous le même but : faire ce mélange au mieux tout au long de la courbe de demande du moteur.

Malheureusement, plus la différence de quantité de mélange demandé par le moteur est grande entre le ralentit et la pleine accélération, plus c'est dur de rester précis tout
au long de la course. Plus le moteur est capable de prendre un plage de tour importante rapidement, plus il est dur de mesurer précisément le mélange ingurgité.

c'est pour cela qu'un moteur de tondeuse a gazon ou de motoculteur, qui est prévu pour tourner toute sa vie a un régime a peine supérieur que le ralenti et qui ne varie quasiment pas, a un pauvre petit carburateur très basique.

si le moteur est froid, il faut que le rapport stœchiométrique soit un peu plus riche (qu'il y ai plus de carburant qu'en temps normal) et c'est tout. il suffit de "brider" un peu l'arrivé d'air avec un volet commandé par un levier et le tour est joué. Vous venez d'inventer le starter.

mais si le moteur peu prendre plus de tours, et a besoin d'accélérer vraiment beaucoup plus que le ralenti, comment faire? augmenter la taille du carburateur? cela marche jusqu'à un certain stade car plus le volume de mélange est grand, plus sa précision baisse (en gros) donc la solution est d'augmenter le nombre de circuit ou le nombre de carburateurs. En se débrouillant bien on arrive a un système qui répond bien, et en plus on peux déterminer a partir de quand et combines de circuits rentre en action.
vous venez d'inventer le carburateur double et quatre corps ou le système a plusieurs carburateurs.

mais quand j'accélère hyper violemment il y a un temps mort ou alors le moteur cale car l'appel d'air soudain est tellement violent que le système d'essence n'arrive pas a suivre. l'idéal serait une mini pompe actionnée par une came sur l'accélérateur qui enverrait un surplus d'essence au moment ou j'accélère violemment. vous venez d'inventer la pompe de reprise.

un autre problème est que l'air n'a pas toujours la même densité, ni la même température partout, et parfois je modifie des pièces comme mon échappement ou mon arbre a came, j'aimerais pouvoir régler mon ralentit et la richesse de mon mélange de l'extérieur, sans avoir a changer les robinets d'air ou d'essence… il faudrait une vis qui maintienne le robinet d'essence et le robinet d'air un tout petit peu ouvert a une valeur réglable. vous venez d'inventer la vis de richesse, et la vis de ralenti.

alors vu que vous avez inventé tout cela et que votre moteur tourne comme une horloge, pourquoi est-ce que j'aurais besoin d'une gestion électronique?

parce que pour fonctionner correctement, votre carburateur doit être parfaitement réglé tout le temps, ou alors être suffisamment basique et réglé assez riche pour ne pas arriver a la pire chose qui peux arriver a un moteur : fonctionner avec un mélange trop pauvre. en faisant simple mélange trop pauvre = serrage moteur ou soupapes brulées a plus ou moins long terme. donc un carburateur polyvalent est juste un carburateur basique réglé trop riche. cela fonctionne parfaitement, mais ne donne pas le plein potentiel de votre moteur.

en un mot, avec une gestion mécanique du mélange air/essence, si on ne veut pas passer sa vie a régler le carbu, il faut rouler un peu riche et un peu en dessous de la puissance max du moteur. encore une fois c'est une question de choix facile mais peux performant, performant mais pénible a régler.

repartons a zéro, le carbu touche a ses limites.

une injection c'est exactement la même chose a un détail près : elle est capable de prendre en compte un certain nombre de paramètres externe pour faire un mélange plus précis, et surtout, parfaitement adapté au besoin de votre moteur.

bon allez vous chercher une mousse ou un coca, étirez vous un peu, et c'est partit !

comme sur un carburateur, il faut un robinet d'air pour contrôler la quantité d'air qui passe c'est ce que l'on appelle le corps de papillon d'admission ou throttle body en anglais. comme sur un carburateur il faut un robinet d'essence pour contrôler le débit et la quantité d'essence de manière précise : ce sont les injecteurs. maintenant comment faire fonctionner les injecteurs pour qu'il puisse délivrer une quantité d'essence précise en fonction de la quantité d'air que le throttle body laisse passer?

sur un injecteur on a deux positions : fermé ou ouvert. il suffit donc de trouver un moyen de le contrôler son ouverture ou sa fermeture avec un système électronique adéquat qui sait par avance que pour telle quantité d'air, il doit laisser l'injecteur ouvert pendant un temps donné pour que le mélange soit juste. c'est ce que l'on appelle une cartographie d'injection …. facile… sauf que comme on l'a vu avec un carbu, les paramètres peuvent varier, et il faut que le système "s'adapte" tout seul. il va donc falloir une batterie plus ou moins complexe de capteur électronique pour gérer les petites corrections a apporter a la map d'origine et un "cerveau" capable de calculer tout ça en temps réel.

si tout ces paramètres sont bon a une température donnée et a un régime donné, que faire si la température change (moteur froid, ou moteur chaud) facile = il suffit de mettre une sonde de température d'eau (ou de LDR pour être précis) qui donne une information de température moteur.

tant qu'on y est, on a aussi besoin de mesurer :

- la position du papillon d'admission (de combien est t'il ouvert?) = c'est le capteur de position de papillon ou throttle position sensor, en anglais = TPS
- la température de l'air que le moteur avale = capteur de température d'air ou air temp sensor en anglais = ATS
- la pression ou la dépression dans l'admission capteur de pression d'admission ou intake manifold absolute pressure = MAP
- le taux d'octane du carburant : capteur de détonation ou knock sensor = KNOCK-S
- on peu aussi mesurer le débit d'air qui passe en fonction de sa densité…. et hop un débitmètre a fil chaud ou un débitmètre a volet complètement con (possesseur de range 3,5l injection vous êtes la????-)
-ah oui et aussi : si on pouvait injecte-r directement en face de chaque conduit d'admission pour chaque cycle et chaque cylindre ce serait encore plus précis = capteur de position de vilebrequin ou crancksha-ft position sensor = CPS
- en plus si on arrive a savoir dans qu-elle phase du cycle on est, on peu injecter exactement au moment ou les soupapes sont ouvertes : capteur de point mort haut ou top dead center sensor = TDC-S ou Cam position sensor = Cam-Sensor.
- la vitesse de rotation du moteur en trs/m = TACH-SIGNAL
- la température de l'air dans l'admission : air temp sensor = IAT


et il faut un dispositif qui gère l'ouverture minimum du papillon pour que le moteur tienne le ralentit. c'est le moteur pas a pas de ralenti ou idle air control = IAC

dernière chose, si tout fonctionne parfaitement c'est bien mais comment vérifier? simple en rajoutant un autre capteur = la fameuse sonde lambda !
la sonde lambda fait une chose de bien = elle mesure le taux d'oxygène dans les gaz d'échappement. si vous avez bien suivi, une bonne carburation = un melange parfait air/essence = un combustion parfaite = plus d'oxygène dans les gaz d'échappement. vous voyez ou je veux en venir? si dans les gaz d'échappement il y a de l'oxygène, c'est que l'on ne donne pas assez d'essence au moteur pour que tout l'oxygène soit utilisé lors de la combustion = mélange trop pauvre !!!!! et on a vu que c'est le pire scénario !!!!!, donc le calculateur fait ses calcul en fonction de tout ce que lui disent ses capteurs, et modifie la map d'injection en conséquence, puis attend le retour du résultat de la combustion que lui donne la sonde lambda. si il reste de l'oxygène c'est qu'il est trop pauvre, donc il enrichit un peu plus jusqu'à ce que la sonde lui dise "ok il n'y a quasiment plus d'oxygène dans les gaz brulés.

ça c'est le principe de base a la louche et de manière très approximative.

car en fait pour calculer ce fameux rapport stœchiométrique, il existe plusieurs façon de faire en fonction de ce que l'on veux privilégier. c'est ce que l'on appelle la stratégie d'injection, et il se peu que l'on veuille un système plus ou moins complexe en fonction des besoins c'est ce que l'on appelle le Type d'injection. si vous mélangez tout ça a la sortie vous avez autant de système qui se ventant tous d'être meilleur que les autres.

tout d'abord les different type d'injection :

l'injection mono ou bi point = il y a un ou deux injecteur de fort débit mais basse pression qui injecte l'essence directement sur le papillon d'admission : c'est me système throttle body injection ou TBI , dans ce cas, on se borne a calculer la quantité d'essence nécessaire au fonctionnement du moteur en général et la répartition se fait en fonction de l'aspiration de chaque cylindre comme avec un carbu classique

l'injection multipoint par groupe = il y a un injecteur par cylindre, mais le signal d'injection est envoyé a plusieurs injecteurs en même temps par groupe.
la encore c'est la quantité générale d'essence du groupe qui est calculée puis divisée par le nombre d'injecteur.

l'injection séquentielle = chaque injecteur reçoit son propre signal, et le calculateur commande chaque injecteur séparément. le calculateur calcule la quantité d'essence nécessaire a chaque cylindre indépendamment.

puis les différente stratégie d'injection utilisée pour calculer le volume d'air que le moteur consomme (sachant que la cylindrées est constante par défaut):

mass air flow : vitesse de rotation+débit d'air = volume et densité d'air

speed/density : vitesse de rotation+ pression absolue d'admission = volume et densité d'air

close loop : map prédéterminé en fonction de plusieurs paramètre+sonde lambda. (c'est le mode "dégradé" de tout système d'injection de base quand il y a une panne-sauf pour les range 3,5l injection……..)

alpha/N : vitesse de rotation + position de pédale d'accélération = volume d'air théorique


soyons clair, aucun système n'est parfait - sauf si il mélange les trois stratégie.

ensuite il existe deux grande famille de sonde lambda = les normale et les wide-band et en gros la première est juste capable de dire si il y a de l'oxygène ou pas et le calculateur enrichit jusqu'à la limite de ses possibilité puis bascule en mode dégradé (close look) , la seconde est capable de "voir" un peu plus large et de dire de combien on est trop pauvre ou trop riche et dans ce cas le calculateur sait dans quel sens il doit aller au niveau richesse.


c'est la même chose pour le capteur MAP ou CPS il en existe des plus ou moins précis, et on parle donc de résolution.

le problème c'est que plus on génère des signaux électronique précis a analyser et complexes, plus il faut que l'unité de calcul soit balèze pour les gérer derrière.

donc pour résumer, comme souvent un bon système d'injection est un système rapide, précis, et qui peut s'adapter a de multiple conditions, mais en tout les cas, on en revient a essayer de rester le plus fidèle possible par rapport au ratio stœchiométrique.

si en plus le système peut être reprogrammé a l'aide d'un logiciel alors les possibilité sont quasi infinies.

ce n'est que le début de la chaine d'électronique qui gère les moteur moderne, car vous l'aurez compris nous n'avons pas encore abordé un paramètre essentiel qui est l'allumage électronique a avance variable et son calcul.

dans le cas ou ce système est intégré au calculateur d'injection, on parle alors de gestion moteur, : engine management système ou écu.
une fois ce système maitrisé il est facile de gérer de capteur ou des comportement additionnel en fonction du caractère moteur ou du but recherché. c'est ce qui se passe quand vous enclenchez la position "sport" ou "eco" sur les voiture qui ont plusieurs réglages. vous sélectionnez une cartographie d'allumage et d'injection différente qui ont pour but soit de laisser le moteur délivrer la puissance maxi quelque soit les condition en mode sport, soit de privilégier l'économie en calmant les performances. (en plus de l'activation/desactivation d'aide a la conduite, de réglage de suspension et autre) mais ça c'est une autre histoire.

il ne faut pas oublier que jusqu'à très récemment le tenant du titre en TOP ALCHOOL et en TOP FUEL (les deux catégorie reine en dragster) utilisait des carbu ou des injection enderle mécanique, avec des moulins de 8000 CV de 10l de cylindrée...


si vous avez des question plus précise n'hésitez pas, si je sais je vous répondrait.

j'espère que c'est a peu près compréhensible….
 
Dernière édition par un modérateur:

Regtroll

Si ça passait c'était beau!
Chie la Gaye
Prépas Hardcore
nickel edge,merci
je t'ai mis un petit coup de menache sur le post :mrgreen::mrgreen:
 

Quentin56

Un rocher! où ça?!
Prépas XL
VIP
Vraiment très bien expliqué, j'ai lu d'une traite ton post et les explications sont vraiment claires !!
Au top !! :wink:
 

Matmax

Si ça passait c'était beau!
Prépas Hardcore
Clap clap clap :Super14::Panneau17:

super synthèse, c'est ultra compréhensible avec en prime la correspondance des termes anglais ou US

merci Edgerider :wink:
 

STF

Instable
Equipe du site
il serait bien en post-it lui non:icon_cool:
 

Dave74

Si ça passait c'était beau!
Prépas Hardcore
Hi

Merçi pour le cours, je me coucherais un peu moins con ce soir. Par contre pour tout assimiler il me faudra encore deux ou trois lectures....

Les questions viendront après.
 

Solitaire

Un rocher! où ça?!
Prépas XL
salut edgerider,
peut tu me dire la différence entre une admission single plane est dual plane??
sltp
 

Edgerider

Couteau entre les dents!
Rédacteur/Journaliste/Reporter
Prépas Hardcore
oui !

single plane : les quatres corps donnent tous sur un espace vide dans la pipe d'admission d'ou partent des conduits d'admission.

avantage = chemin le plus court entre le carbu et la chambre de combustion, très bonne réctivité, possibilité d'atteindre des haute vitesses de flux gazeux.
on peux monter le carbu dans le sens que l'on veut ça ne change rien.
désavantage = il peut y avoir des phénomènes de résonance a bas régime, et on perd un peu en couple en bas. mais on gagne pas mal en haut dans les tours au niveaux puissance. a bas régime il peux y avoir un mauvais remplissage car la vitesse des gaz n'est pas suffisante pour bien arrive de manière homogène jusq'au cylindres.


dual plane : l'espace sous le carbu est divisé en deux par une cloison dans le sens de la longueur. ainsi chaque coté est alimenté par un corp primaire, et un corp secondaire. chaque espace conduit ensuite a uniquement 4 cylindre sur 8 soit en suivant l'ordre de marche au feu, soit par rangé de cylindre.

avantage : permet de monter des carbus moins gros. favorise grandement le couple a bas régime. "gomme" un peu les défauts de carburation.

désavantage : vu le trajet plus tortueux des gaz, il est plus difficile d'atteindre des vitesse de flux gazeux élevés. l'enchevêtrement des conduits limite leur section donc leur débit.

certain arbres a cames sont plus taillé pour l'un ou l'autre des type de pipes.


a noter : une pipe dual plane ne sera jamais le facteur limitant sur un V8 US d'origine. ce sera toujours les culasses qui seront le goulot d'étranglement.

pour qu'un single plane serve a quelque chose il faut que l'abre a came et les culasse soit capable de suivre. sinon la seul chose qui se passe, c'est que tu perd du couple en bas, et que le moteur devient plus violent sans gagner en CV.


je ne le répéterais jamais assez : sur un V8 US les étape de prépas sont dans cet ordre avec leur gain respectif aproximatif:

1 equilibrage de l'ensemble mobile = 15/20 CV
2 augmentation du taux de compression = de 8,5 a 10,5 = +50/60CV
3 remplacement et amélioration de la distribution : poussoirs et culbuteurs (montage sur rouleaux), chaine de distrib double, AAC, adapté au culasses. =+20CV
4 cullasses perfo =+60 a 100 CV si le reste a été fait.
5 échappement perfo = + 10CV
6 carbu perfo = + 5 a 10 CV
7 Stroker = + 50 a 60 CV

au total = entre 150 et 250 cv en plus avec exactement la même fiabilité.

soit entre 270 et 420 CV pour un small block classique
 

Solitaire

Un rocher! où ça?!
Prépas XL
ok merci de ta réponse:wink:

pour l'instant je regarde sur papier se qui peut ce faire ou a ne pas faire!!!

pour la pipe d'admission je penser prendre l'ensemble Edelbroc plus (pas le rpm) avec l'aac .
sela me sembler pas mal au vue de ce que j'ai pue lire.

tu en pense quoi?? certain dise que ces pas le top est que l'on paye la marque plus qu'autre chose

stroker????
 
Dernière édition:

Fab21

Jesus Build my Crawler.
Prépas Hardcore
Pour essayer de compléter un peu le super tuto d'edge, voici un explicatif que j'ai écrit sur une injection encore un peu différente, l'injection K-jetronic :

Fonctionnement injection K-jetronic :

Cette injection a un fonctionnement particulier.
Car il n'y a pas de calculateur.
Elle a été très développée en Europe dans les années 80 et début 90.
En particulier sur les voitures allemandes. On la trouve sur des 4 cylindres (genre golf GTI), des V6, des 6 en ligne et des V8.

Le principe est d'injecter l'essence directement dans la culasse, via un pilotage mécanisé.
Voici les principaux éléments qui la compose :
- les injecteurs cylindres. Il y en a un par cylindre. Qui injecte directement dans la culasse.
La particularité c'est que les injecteurs injectent en permanence. Il n'y a aucun coupure dans le jet d'essence.Même quand la soupape d'admission est fermée.

- Un injecteur supplémentaire qui injecte dans tous les cylindres simultanément via un intercom (un conduit qui est taillé dans la pipe d'admission).
Cet injecteur supplémentaire sert principalement pour un enrichissement supplémentaire a froid. Il est piloter (injecte/injecte pas) électriquement. Une sonde de température sur la culasse fait une boucle avec un relais temporisé (30s).
Donc si le relais temporisé (au démarrage) laisse passer le courant mais que la sonde bloque car ldr chaud, ca n'injecte pas.

- un débitmètre a volet. Celui-ci bouge avec le volume d'air avalé par le moteur. Plutot que de transformer cette information en signal électrique, le débitmètre agit mécaniquement sur une
vis pointeau qui pilote la quantité d'essence a envoyer dans les injecteurs.

- Un distributeur. Celui-ci envoi l'essence de façon strictement identique a l'ensemble des injecteurs (IDF inclut). En son milieu, il y a un conduit par lequel l'essence arrive. Et tout autour du
conduit, il y a des fentes qui correspondent a un injecteur. La vis pointeau permet de faire varier la longueur des fentes, et donc de faire varier la quantité d'essence. Et cette vis pointeaux est mécaniquement
en liaison avec le débitmètre. Il y a moyen de modifier la quantité d'essence qu'envoie le débitmètre aux injecteurs via une vis de richesse qui modifie la course de la vis pointeau en fonction de la position du volet du débitmètre.

- un régulateur de pression. En principe mécanique et intégré dans le bloc du distributeur. Il renvoie directement au réservoir d'excès d'essence. Sur certains montages plus récents, le régulateur est
piloté électriquement pour faire varier la pression en fonction du régime moteur.

- un tiroir d'air additionnel. C'est une vanne qui est pilotée par la température du ldr. Ainsi, si le ldr est froid, un maximum d'air en envoyé dans l'intercom (le conduit qui relit tous les cylindres).
Et quand le ldr chauffe, la quantité d'air diminue fortement, mais ne se coupe jamais. Car quand le papillon des gaz est fermé, celui-ci est étanche. Donc seul le volume d'air qui circule par l'intercom
permet d'avoir un ralenti. C'est d'ailleurs sur ce circuit parallèle que l'on trouve la vis de réglage du ralenti. Elle fait varier la taille du conduit.
Notons aussi que l'injecteur supplémentaire est lui aussi dans ce circuit additionnel. Mais que moteur chaud, il n'injecte pas.

- un bilame. Son but est de travailler de paire avec le tiroir d'air additionnel. Sauf que lui, il pilote une variation de la quantité d'essence envoyé aux injecteurs. Un bilame (contact qui se déforme avec la chaleur
produite par un courant électrique) pilote une vis pointeau. Cette vis pointeau ouvre ou ferme un circuit d'essence qui vient
s'ajouter a celui "par défaut" qui est envoyé dans le distributeur. Via une dépression prise sur la pipe d'admission et un venturi intégré au boitier du bilame, le système laisse passer un surplus d'essence.
En fait, le boitier laisse passer l'essence supplémentaire soit parce que le bilame n'est pas encore assez chaud, soit parce qu'il y a une grosse dépression dans la pipe qui correspond a un papillon des gaz fermé...
Ainsi, quand on lâche brutalement l'accélérateur, un peu d'essence supplémentaire est envoyer dans les injecteurs pour éviter le "trou". Car le débitmètre ce ferme brutalement...

- Un boitier relais pour la pompe a essence. Cette pompe débite sans arrêt. Sauf quand le boitier relais lui demande d'arrêter. Et il le fait via un capteur RPM qui est sur le dumper. Sur le M110 par exemple, le boitier
relais coupe l'alimentation électrique de la pompe a essence à 6800rpm.

- Allumage. Classique à effet hall sans rupteur, avec correction de l'avance par dépression.


AVANTAGE de l'injection K :
- performance bien supérieur au carburateur.
- pas sensible au devers et fonctionne même la tête a l'envers.
- la partie injection est totalement insensible a l'eau (ce qui n'est pas le cas de la tête d'allumeur), car aucune électronique.
- très grande fiabilité. Ne se dérègle pas.
- un injecteur par cylindre, donc accepte très bien les grandes variations de rpm.
- très stable au ralenti.

INCONVENIENS de l'injection K :
- la panne.... quand ca commence a déconner, c'est souvent difficile d'identifier la source du pb si on ne maitrise pas très bien le sujet.
- difficulté de trouver des pièces de remplacements / coût...
- conservation d'une tête d'allumeur : ca aime pas la flotte....
- très peu de réglage possible. Juste le ralenti, la richesse, et l'avance à l'allumage. Donc ca ne permet pas de faire des optimisations comme avec une injection électronique.
- technologie ancienne

Si quelqu'un a des soucis avec ce type d'injection, j'ai un peu d'expérience sur le sujet, donc n'hésitez pas a me demander !
 

Jmlvictor

J'ai peur un trottoir!
Prépas Soft
ça c'est une bonne explication technique ..
 
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