Inyecion Electronica en Glp

BTS MAVA COMPREHENSION DES SYSTEMES CODE : DT 1/13

Examen : BREVET DE TECHNICIEN SUPERIEUR Session 2000 Spcialit : MAINTENANCE ET APRES-VENTE AUTOMOBILE Code : Option : VEHICULES PARTICULIERS Dure : 6 h Epreuve : U5 - COMPREHENSION DES SYSTEMES - GESTION DE MAINTENANCE Coef. 6

DOSSIER TECHNIQUE

INJECTION ELECTRONIQUE GPL MULTIPOINT

1. Prsentation de l'injection GPL ............................... DT 02/13 Principe de fonctionnement Implantation des quipements spcifiques

2. Agencement des diffrents composants .................. DT 03/13 3. L'lectrovanne de fermeture de GPL ....................... DT 04/13 4. Le vaporisateur/rgulateur de pression ....................DT 04/13

Nomenclature du vaporisateur Plan du vaporisateur Principe de la vaporisation Fonctionnement du premier tage Fonctionnement du deuxime tage Rtroaction de la soupape du deuxime tage Protection contre la surpression du premier tage

5. Le botier de distribution ......................................... DT 08/13

Plan du botier Nomenclature du botier Fonctionnement du botier Fonctionnement du moteur pas pas Fonction de la vanne de fermeture de gaz Fonctionnement de la vanne

6. Les valves d'injection .............................................. DT 11/13

Fonctionnement Plan et nomenclature

7. La sonde de pression absolue................... DT 11/13 8. Le calculateur .......................................................... DT 12/13

Fonctionnement Insuffisance de la rponse

9. Schma lectrique DT 13/13


1. Prsentation de l'injection GPL

Les vhicules GPL et essence (bicarburation) offrent des avantages importants sur le plan conomique (prix au litre et dfiscalisation). En outre le carburant (GPL) est propre (missions de CO, HC et NOx infrieures aux moteurs essence, pas de plomb et traces infimes de souffre) et avec l'injection lectronique GPL il n'y a pratiquement pas de perte de puissance par rapport l'injection essence. Principe de fonctionnement :

Le GPL est stock dans un rservoir l'tat liquide. Transform en gaz dans le vaporisateur, il est envoy aux valves d'injection par un botier de distribution. L'lectronique contrle la quantit de GPL en agissant sur ce distributeur Implantation des quipements spcifiques


Contraintes spcifiques :

Les gaz tant compressibles, le dosage prcis des carburants gazeux s'en trouve compliqu.

Les quantits de gaz injecter sont en effet lies la pression rgnant au sein de ce gaz. Il faut donc matriser parfaitement cette pression. Les dveloppements suivants mettent en lumire les solutions utilises pour rsoudre ces

difficults.

2. Agencement des diffrents composants Remarque : les lments associs au rservoir de GPL ne sont pas rpertoris dans la nomenclature ci-dessous.

1 Calculateur GPL 7 Vaporisateur/rgulateur de pression 2 Commutateur de slection de carburant 8 Electrovanne de fermeture de GPL 3 Prise de diagnostic 9 Indicateur de position du papillon des gaz 4 Sonde de pression absolue 10 Valves d'injection de GPL 5 Relais 11 Sonde lambda 6 Botier de distribution 12 Signal de rgime moteur


3. L'lectrovanne de fermeture de GPL rep. 8 (DT3) Cette vanne 8 est fixe sur le vaporisateur/rgulateur de

pression 7 (voir schma "Agencement des diffrents composants" DT 3)

La vanne de fermeture de GPL est une vanne pilotage lectromagntique. Elle est commande par le calculateur et autorise l'coulement du gaz l'tat liquide du rservoir vers le vaporisateur/rgulateur. Le calculateur donne cet ordre ds le moment o l'on procde la commutation au GPL.

La vanne de fermeture de gaz est une vanne "ngative"; par consquent, il convient de toujours prendre en compte le sens de l'coulement; l'alimentation s'effectue sur la face infrieure ! (voir flche).

4. Le vaporisateur/rgulateur de pression rep. 7 (DT3) Nomenclature du vaporisateur/rgulateur de pression

1 Sige de soupape du 1er tage 29 Joint torique du botier du 2me tage 2 Joint torique 30 Botier du 2me tage 3 Axe du levier de 1er tage 31 Palier de la soupape du 2me tage 4 Ressort du clapet de la soupape du 1er tage 32 Guide soupape du 2me tage 5 clapet de soupape du 1er tage 33 Joint torique 6 Support du clapet de la soupape du 1er tage 34 Couvercle du 2me tage 7 Support de l'axe du levier 35 Joint torique 8 Levier du 1er tage 36 Sige de soupape du 2me tage 9 Couvercle de l'changeur de chaleur 37 Raccord vis dpression 10 Couvercle du 1er tage 38 Retenue des ressorts du 2me tage 11 Membrane du 1er tage 39 Ressort de scurit du 2me tage 12 Sige de la soupape de surpression 40 Ressort de soupape du 2me tage 13 Ressort conique du 1er tage 41 Retenue de ressort de soupape 14 Rondelle ressort de surpression 42 Vis de rglage du 2me tage 15 Rondelle d'appui 43 Joint torique 16 Circlips 44 Cylindre 17 Soupape de surpression 45 Piston plongeur 18 Vis de rglage du 1er tage 46 Soupape du 2me tage 19 Joint torique de l'crou de rglage 47 Joint 20 Retenue de ressort de 1er tage 48 Circlips 21 Ressort du levier du 1er tage 49 Retenue de ressort de scurit 22 Restricteur de dpression 50 Joint torique du piston plongeur 23 Joint torique 51 Pince de membrane 24 Conduite de dpression 52 Joint torique 25 Corps de lchangeur de chaleur 53 Membrane du 2me tage 26 Joint torique 54 Raccord vis de sortie de gaz 27 Bourrage du collecteur d'eau 55 Joint torique 28 Couvercle du collecteur d'eau 56 Bouchon de vidange du rglage de pression


Plan du vaporisateur - rgulateur de pression :

Le plan correspond un tat transitoire du fonctionnement : les pressions de service sont juste atteintes dans les deux tages. Par consquent les soupapes sont fermes.

La nomenclature de ce plan est donne page prcdente (DT4)

Remarque :

Dans toutes les explications qui suivent les pressions sont des pressions absolues Par consquent les termes dpression et surpression cits dans la nomenclature signifient :

dpression = pression comprise entre 0 et 1 bar. surpression = pression suprieure 1 bar.


Principe de la vaporisation

Lorsque la vanne rep 8 (DT3) est ouverte le GPL liquide du rservoir arrive dans le vaporisateur/rgulateur de pression o il prend une forme gazeuse.

Ce changement d'tat s'appelle la vaporisation. La vaporisation s'opre spontanment en

faisant chuter la pression du GPL. Cette opration s'effectue dans le premier tage du vaporisateur/rgulateur La temprature d'bullition ou d'vaporation du gaz liquide se situe environ - 20C. Par

consquent il est ncessaire de rchauffer le premier tage pour viter des problmes de givrage. Le premier tage du vaporisateur/rgulateur est raccord au circuit de refroidissement du

vhicule afin d'assurer ce rchauffage. Fonctionnement du premier tage

Quand aucune pression de gaz n'est prsente, la soupape du premier tage est toujours ouverte. C'est le ressort conique du premier tage (13) qui dplace la membrane du premier tage (11) l'encontre de la force du ressort (21) du levier du premier tage (8). De ce fait, le levier du premier tage (8). articul autour de l'axe (3) ouvre la soupape du premier tage.

Lorsque le GPL arrive la pression du rservoir l'entre de la soupape du premier tage, la membrane (11) du premier tage se dplace l'encontre de la force du ressort conique (13). Le levier du premier tage (8) pouss par le ressort (21) suit le mouvement de la membrane (11). Le levier (8) pousse le clapet (5) et ferme la soupape du premier tage.

Le premier tage est rgl sur une pression de 2,4 bar lorsque la pression collecteur est de 1

bar. Les variations de la pression collecteur font descendre la pression de GPL gazeux dans le premier tage. Cette pression est de 1,6 bar lorsque la pression collecteur est de 0,2 bar.

Le rglage de la pression de consigne (2,4 bar) s'effectue en tournant la vis de rglage du premier tage (18). Fonctionnement du deuxime tage Etant donn que la vaporisation s'effectue dans le premier tage du vaporisateur/rgulateur de pression, il se peut que la pression rgle y subisse encore certaines variations. Pour cette raison, un second rglage de pression est souhaitable pour obtenir une pression parfaitement constante. Ce rglage est assur dans le deuxime tage du vaporisateur/rgulateur.

La pression du premier tage est applique via la soupape ouverte du deuxime tage (46) la membrane du deuxime tage (53). La pression va augmenter dans ce deuxime tage car le dbit traversant le raccord de sortie de gaz (54) est faible. Lorsque la pression atteint la pression de consigne de 1,96 bar, la membrane (53) se dplace l'encontre du ressort du deuxime tage (40). De ce fait, la soupape du deuxime tage (46) se ferme.

Les variations de la pression collecteur font descendre la pression de GPL gazeux dans le deuxime tage jusqu' 1,16 bar.

Le rglage de la pression de consigne (1,96 bar) s'effectue en tournant l'crou de rglage du deuxime tage (42).


Rtroaction de la soupape du deuxime tage

Etant donn le sens de fermeture de la soupape du deuxime tage (46), la pression du premier tage peut exercer une influence sur l'quilibre de cette soupape, donc sur la pression du deuxime tage

Pour prvenir ce phnomne, la soupape est tubulaire permettant la pression du premier tage de s'exercer des deux cots de la soupape (46). Il en rsulte que l'ouverture et la fermeture de cette soupape sont indpendantes de la pression de premier tage. Protection contre la surpression du premier tage

Dans la chambre du premier tage se trouve une quantit de gaz qui est enferme entre deux soupapes (5) et (46). De par leur disposition dites "ngatives", elles ne peuvent pas s'ouvrir sous l'action d'une surpression de ce gaz. Pour cette raison, le premier tage est quip d'une soupape de scurit (17). Ce dispositif intervient lorsqu'une pression de 3,5 bar est atteinte.

Lorsque cette pression est atteinte, la soupape de surpression (17) est appuye sur la vis de rglage (18). Si la pression augmente, la membrane (11) ainsi que le sige de la soupape de surpression (12) se dplacent l'encontre de la force du ressort conique (13) ouvrant ainsi la soupape.

L'excs de gaz peut, s'vacuer via la conduite de dpression (24) et le raccord dpression

(37) vers le collecteur d'admission.


5. Le botier de distribution rep. 6 (DT3)

Le GPL arrive du vaporisateur - rgulateur sous forme gazeuse une pression comprise entre 1,96 et 1,16 bar et entre dans le botier de distribution.

Plan du botier de distribution

Nomenclature du botier Rep Dsignation 9 Ressort de rappel de vanne A Moteur pas--pas 10 Joint torique de la tuyre d'alimentation B Commande de vanne lectromagntique 11 Tuyre d'alimentation 1 Bague d'ondulation 22 x 0,8 12 Filtre 2 Joint torique du moteur 13 Bague de repositionnement 3 Joint torique du noyau central 14 Joint torique 4 Piston plongeur 15 Ressort du piston plongeur 5 Noyau central du botier de distribution 16 Corps du botier de distribution 6 Joint torique de l'orifice de compensation 17 Bille 3 7 Couvercle de la vanne infrieure 18 Vis CHc, M4-10 8 Membrane de la vanne infrieure 19 Cne de fermeture


Fonctionnement du botier :

Fonction principale :

Le passage du gaz dans ce botier se fait travers le noyau central fixe (5), dans lequel sont perces 6 fentes de dimensions identiques (voir nomenclature et plan du botier DT8 et figure ci-contre).

Un piston plongeur (4) glisse verticalement l'intrieur du noyau masquant de ce fait plus ou moins les fentes.

Un moteur pas--pas (A), command par un calculateur provoque le dplacement du piston.

L'entre du gaz dans ce botier est gre par une vanne de fermeture de gaz commande lectromagntique.

Le botier de distribution est par consquent l'lment qui dose la quantit de gaz ncessaire, dans toutes les conditions, au fonctionnement du moteur.

La quantit de gaz dose dpend la fois de l'ouverture des fentes dans le botier et de la pression du gaz en amont du module de dosage (pression de 1,16 1,96 bar)

Fonctions complmentaires : Le ressort (15) situ sous le piston plongeur assure que ce piston suive toujours le

dplacement du moteur pas pas et que le jeu prsent soit repouss d'un mme ct dans toutes les conditions.

Toutes les ventuelles impurets dans le module de dosage se traduiront, si celles-ci sont plus grandes que l'ouverture de passage des fentes, par des perturbations au niveau des fentes. Ces impurets influenceront tout de suite essentiellement le fonctionnement au rgime de ralenti. Du ct admission du module de dosage, un filtre (12) est install pour viter tout encrassement. En outre, lors du repositionnement du piston plongeur, celui-ci sera guid le long des ouvertures de passage des fentes, ce qui liminera toute ventuelle impuret. Le repositionnement est une remonte totale du piston plongeur (4) qui est effectue chaque dmarrage du moteur. Fonctionnement du moteur pas pas

Ce moteur est repr (A) sur le plan du botier de distribution (DT8), il fait partie de l'ensemble botier

Le moteur pas pas se compose d'un stator deux bobines et d'un rotor aimants permanents. Le stator est polaris alternativement nord-sud et provoquera de ce fait la rotation du rotor. Sous l'action de la tige (8), le cne (9) effectuera un mouvement linaire entrant ou sortant et rglera ainsi le piston plongeur pas--pas. La plage de rglage totale est de 0 255 pas (phases) et la vitesse de rglage est de 160 pas par seconde.

Rep Dsignation Rep Dsignation 1 Raccordement fiche 5 Rotor aimants permanents 2 Arbre vis 6 Bobines du stator 3 Joint torique 7 Palier avant 4 Palier arrire 8 Ressort 9 Cne


Fonctions de la vanne de fermeture de gaz.

Cette vanne de fermeture de gaz a sa commande lectromagntique repre (B) sur le plan du botier de distribution (DT8), elle fait partie de l'ensemble botier

Etant donn que la pression du GPL est partout suprieure la pression dans le collecteur, il est invitable que le contenu du vaporisateur et des conduits circule vers le botier de distribution lorsque le moteur est arrt. Le botier de distribution n'est jamais entirement exempt de fuites. De ce fait, lors du dmarrage, une quantit indfinie de gaz peut tre prsente dans le collecteur d'admission. Pour palier cet inconvnient, la vanne de fermeture de gaz est ferme lorsque le moteur est arrt.

La vanne peut galement servir couper l'alimentation de gaz pendant la dclration du moteur. Cette coupure d'alimentation peut s'avrer souhaitable en rapport avec les missions de gaz d'chappement ou avec la consommation de carburant. Dans certains systmes d'injection d'essence, le collecteur d'admission est ar lors des dclrations. Dans ce cas, la coupure du dbit de gaz est ncessaire.

Dans les systmes d'injection d'essence, l'injection de carburant est souvent inhibe lorsque le rgime maximal du moteur est dpass. En fonctionnement au GPL, la vanne de fermeture de gaz peut tre utilise pour assurer cette fonction.

Lorsque le fonctionnement au GPL est activ par le conducteur, le dmarrage du moteur se fait toujours l'essence. Aprs un certain dlai, le calculateur fait commuter en fonctionnement au GPL par l'intermdiaire de la vanne de fermeture de gaz. Fonctionnement de la vanne de fermeture de gaz

Etant donn que le dbit de GPL qui traverse la vanne de fermeture de gaz est relativement grand, une force importante est requise pour ouvrir la vanne. Diverses expriences, ont montr que cette ouverture ne peut pas tre assure par une bobine lectrique. Pour rsoudre ce problme, on a construit une vanne commande indirecte. Commande lectromagntique (B) non active (voir plan et nomenclature DT8)

La vanne de fermeture de gaz est ferme. Lorsqu'une pression de gaz est gnre dans la chambre circulaire (ch4) de la tuyre d'alimentation (11), cette pression s'tablira galement, via un orifice calibr (c) , dans la chambre (ch1).

Le gaz circule de cette chambre (ch1) vers la chambre (ch2) situe sous la membrane (8), travers le canal (d).

La pression est identique des deux cts de la membrane, mais compte tenu des surfaces sur lesquelles s'exerce cette pression la vanne reste ferme. Le petit ressort de rappel (9) acclre la fermeture lorsque les pressions sont faibles. Vanne lectromagntique (B) active (voir plan et nomenclature DT8)

Le cne de fermeture de la soupape (19) ouvre le passage vers la chambre (ch3). Quand le passage dans les fentes de (5) est ouvert, la pression sur la face infrieure de la membrane (8) (ch2) diminue. La perte de charge au niveau du canal d est infrieure la perte de charge au niveau de lorifice c. Il en rsulte que la force exerce par la pression sur la face suprieure de la membrane (8) (ch4) dplace la membrane l'encontre de la force du ressort (9) et de la force due la pression sur la face infrieure de la membrane (8) (ch2). Ainsi le passage direct de (ch4) (ch3) est ouvert.


6. Les valves d'injection rep. 10 (DT3) Fonctionnement :

Le gaz sortant du botier de distribution est inject dans chaque cylindre via une conduite d'injection et une valve d'injection (10) directement en amont de la soupape d'admission (voir le schma d'implantation sur les DT2 et DT3.). Ces valves ne renferment qu'une membrane souple, par consquent le fonctionnement des valves est passif, c'est--dire qu'elles ne sont pas commandes par le calculateur lectronique.

Plan et nomenclature 1 Couvercle 2 Membrane 3 Corps 4 Joint torique 5 Buse de sortie 6 Clips 7 Raccord vis d'entre

7. La sonde de pression absolue rep. 4 (DT3)

voir aussi DT13 : schma lectrique La sonde de pression absolue ou sonde MAP

(Manifold Absolute Pressure) est une sonde qui mesure la pression absolue dans le collecteur d'admission et convertit celle-ci ensuite en un signal de tension analogique (entre 5,0 et 0 V) pouvant tre lu par le calculateur.

La sonde reoit la borne C une alimentation de 5 Volt au dpart du calculateur et est relie la masse via la borne A.

A partir de la borne B de la sonde MAP est transmis le signal de tension analogique qui reprsente pour le calculateur une mesure de la charge* du moteur. Le signal de la sonde MAP est utilis pour calculer le dbit d'injection. La charge du moteur est la masse de gaz admise par cylindre et par cycle. La pression dans le

collecteur est une image de cette charge (elle varie proportionnellement cette charge).


8. Le calculateur rep. 1 (DT3) Fonctionnement :

Le calculateur 1 ordonne au botier de distribution l'augmentation de dbit de gaz vers les valves d'injection (Voir fonctionnement du botie r de distribution).

Le calculateur dcide de ce dbit en fonction de deux paramtres principaux: le rgime du

moteur et la charge. Il compare ces informations un diagramme caractristique qui est programm pour un

grand nombre de rgimes du moteur et de charges (pressions collecteur). A chaque modification du rgime du moteur et/ou de la charge du moteur, le calculateur

cherche, dans le diagramme caractristique, le nombre de pas correspondant la nouvelle combinaison rgime/charge et rgle le moteur pas pas en consquence.

Aprs ce choix lu sur le diagramme et ordonn au moteur pas pas, la sonde Lambda analyse les gaz brls et envoie son tour un signal lectrique au calculateur. Le calculateur ordonne l'ajout ou le retrait d'un certain nombre de pas au moteur pas pas afin d'optimiser le fonctionnement du vhicule et cela comme pour une carburation essence. Le calculateur assure les fonctions complmentaires suivantes :

Dmarrer en mode essence quelle que soit la prslection de carburant faite par le

conducteur. Si la prslection est GPL : le basculement est automatique aprs une temporisation. Corriger les valeurs du diagramme caractristique de fonctionnement lorsque le moteur

fonctionne froid. Basculer en fonctionnement essence si le mlange GPL-air est trop pauvre. Surveiller le fonctionnement des diffrents capteurs. Remplacer les signaux dfaillants par

une valeur de secours. Avertir, le conducteur, de la dfaillance via le voyant situ dans le commutateur de slection.

Activer un code de dfaillance qui peut tre lu par un technicien via la prise de diagnostic.

Insuffisance de la rponse du calculateur :

Le moteur pas pas utilis ici, avec sa capacit d'effectuer 160 pas la seconde, ne serait pas encore suffisamment rapide pour viter tout moment les problmes d'allumage et les trous l'acclration. Le moteur doit en effet ragir trs rapidement aux mouvements de la pdale d'acclrateur.

La solution ce problme consiste augmenter la pression du gaz traversant le botier de distribution lorsque la charge du moteur augmente. C'est dans le vaporisateur/rgulateur qu'est produite cette augmentation de pression (voir fonctionnement du vaporisateur/rgulateur DT6).

Le dbit de gaz est alors trs rapidement augment, par l'association : d'une augmentation de la section de passage, et d'une augmentation de la pression


9. Schma lectrique :

Code Description Code Description

E1 F1 F2 K1 K2 K3 K4 K5 K6 M1

tmoins de contrle de fonctionnement fusible de 7,5 A. fusible de 7,5 A. relais de scurit relais de vanne de gaz du botier relais de dbranchement d'injecteur relais de dbranchement d'injecteur relais de commutation de la jauge du rservoir calculateur du systme d'injection de GPL moteur pas pas

P1 P2 P3 P4 R1 S1 Y1 Y2 Y3

jauge de carburant sur le tableau de bord lment du rservoir carburant lment du rservoir GPL sonde de pression absolue (MAP) rsistance de remplacement commutateur de slection de carburant vanne de gaz du botier vanne de fermeture de GPL soupape d'alimentation de gaz

Rep Connexion Rep Connexion A B C D E F

masse du signal de rgime moteur signal de rgime moteur signal de position du papillon des gaz masse du signal de papillon des gaz signal de la sonde lambda masse du signal de la sonde lambda

G H J K L

prise de diagnostic injecteurs d'essence calculateur du systme d'injection d'essence injecteurs d'essence calculateur du systme d'injection d'essence

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