Méca-génius formation présente E-Book

Philippe Sauvage

• Herausgeber: Books on Demand
• Kategorie: Fachliteratur
• Sprache: Französisch

Seitenzahl: 267

Veröffentlichungsjahr: 2018

Beschreibung

Il s'agit d'un manuscrit sur l'étude auto didactique du système d'injection électronique des motos ainsi que sur l'élaboration de diagnostics en vue de recherches de pannes. Le public visé sera le technicien en maintenance des véhicules automobiles (option motocycles), l'étudiant, du bac professionnel jusqu'au BTS ou l'autodidacte passionné de savoirs technologiques. J'ai pris le parti de le faire sous la forme d'un dialogue entre un ingénieur retraité et un jeune passionné de technologie. Cet ouvrage propose donc une étude basée sur l'expérimentation: sur une moto pour la partie commande et sur une maquette artisanale pour la partie opérative. Le lecteur y découvrira ces expérimentations illustrées en couleurs, soit par des photos soit par des dessins et graphiques. Ces expérimentations ont pour but d'amener le lecteur aux lois de la physique expérimentale qui régissent le fonctionnement du système. Toutes ces lois sont modélisées et mises en application par le calcul. Quant au diagnostic, des dysfonctionnements sont appliqués au système, les effets en sont mesurés puis posés en termes mathématiques, la finalité étant de former le lecteur au diagnostic rapide, précis et sans faille, compétence attendue d'un technicien moto d'aujourd'hui. Pour terminer, je précise que je suis enseignant en Génie Mécanique. Mon expérience me montre la difficulté que représente la compréhension de systèmes complexes. J'ai donc bâti mon ouvrage sur l'anticipation des questionnements qui jalonnent les étapes successives pour une assimilation sans faille de ces systèmes.

Leseprobe

A mes lecteurs,

Au fil de mes nombreuses lectures d’ouvrages technologiques traitant de la compréhension des moteurs, j’ai constaté qu’à ce jour il n’existait pas d’ouvrage expliquant la logique de fonctionnement des calculateurs pour la gestion des moteurs essence.

Un technicien soucieux de se perfectionner dans les nouvelles technologies des moteurs se heurte irrémédiablement aux phénomènes physiques qui régissent le fonctionnement de ces moteurs.

Et pourtant, la connaissance de ces phénomènes physiques est fondamentale.

Sinon, sans ces connaissances, comment analyser un dysfonctionnement, comment poser un diagnostic, comment réaliser une réparation ?

Il m’est donc apparu évident de faire en sorte que ce livre existe.

Le challenge était de donner envie aux techniciens lecteurs d’apprendre sans s’ennuyer.

Mon métier d’enseignant en génie mécanique me permet de tester l’efficacité de pratiques pédagogiques « ludiques » afin que tout apprenant s’approprie facilement les savoirs utiles à chaque étape de sa formation.

Alors, pourquoi pas une fiction, une histoire ?

D’accord ! Ce sera une relation entre un ingénieur retraité, Méca-Génius, et un jeune homme passionné de motos, Juste-Parfait.

Méca-Génius transmettra son expérience et son savoir en mettant en scène, de façon progressive, toute une série d’expérimentations qui amèneront son élève aux connaissances physiques indispensables que j’évoquais plus haut.

Vous pouvez également, si vous le souhaitez, réaliser les mêmes expérimentations que le jeune Juste-Parfait dans le livre. Elles vous apporteront pertinence, assurance et autonomie.

Surtout ne vous privez pas d’essayer !

Très bonne lecture à tous.

Philippe SAUVAGE

Merci à ma compagne, Geneviève Péméja, pour ses précieux conseils, ses corrections, ses relectures tout au long de la réalisation de cet ouvrage ainsi que sa finalisation.

Je la remercie encore pour m’avoir créé des conditions de travail idéales pendant une longue période afin de m’impliquer totalement dans la réalisation de cet ouvrage.

Sommaire

 Etonnement pour une moto hors du commun

 Mise en situation et raison d’être du système d’injection de carburant

 Etude de la partie commande

 Etude expérimentale du calcul de la masse d’air admise dans le moteur (loi des gaz parfaits)

 Etude expérimentale du départ à froid

 Etude expérimentale du dosage de couple maximum

 Etude expérimentale de la mesure de la pression atmosphérique

 Etude de l’influence de la fréquence de rotation du moteur

 Etude de la partie opérative

 Etude du théorème de la conservation de l’énergie (Théorème de Bernoulli)

 Le théorème de Bernoulli permet d’obtenir une loi régissant le débit d’un injecteur

 La loi régissant le débit massique de carburant

 Le dosage mis en équation

 Régulateur de pression différentielle ou régulateur de pression ?

 Réflexion sur la fabrication d’une maquette didactique

 Constitution d’une mallette à outils scientifiques pour les recherches de pannes

 Réalisation d’une maquette didactique de la partie opérative

 Etude expérimentale de la partie opérative du système d’injection

 Dysfonctionnement du régulateur de pression différentielle

 Calcul du dosage appliqué lors du dysfonctionnement

 Incidence d’un dysfonctionnement sur une connectique d’injecteur

 Calcul du dosage appliqué lors du dysfonctionnement sur la connectique

 Quelle incidence pour le moteur de fonctionner avec un dosage trop pauvre ?

Etonnement pour une moto hors du commun

Juste-Parfait - Allo, Méca-Génius ?

Méca-Génius - Oui, bonjour !

Juste-Parfait - C’est Juste-Parfait !

Méca-Génius -Ah ! Comment vas-tu depuis notre dernier contact mail !

Juste-Parfait -Très bien, je vous remercie ! Par contre, je ne peux pas en dire autant pour la moto de mon père.

Méca-Génius -Ton père a une moto ? Tu ne m’en n’avais jamais parlé.

Juste-Parfait - Parce qu’il vient juste de l’acheter ! C’est une moto de collection.

Méca-Génius - Bien, je suppose qu’elle est vieille, mais est-elle en état de rouler ? De quelle année est-elle ? Faut-il la restaurer ?

Juste-Parfait - Non, non, pas du tout ! D’accord, elle commence à avoir de l’âge, mais dedans, elle a une sacrée technologie, même d’avant-garde ! Elle est sortie en 1992, c’est une HONDA NR 750.

Méca-Génius - Une NR 750 !!!

Juste-Parfait - Oui ! Ca vous étonne ?

Méca-Génius - Un peu oui ! Connais-tu la valeur de cette machine ?

Juste-Parfait - Eh bien ! Vu le prix qu’il l’a payé, sa côte n’a rien d’exceptionnel.

Méca-Génius - Rien d’exceptionnel ?

Visiblement Juste, tu ne connais pas cette moto. C’était à cette époque la vitrine technologique de Honda, elle a été fabriquée en très peu d’exemplaires et elle n’a rien à envier aux motos actuelles. Te rends-tu compte qu’elle est équipée d’un moteur quatre cylindres en « V » dont les pistons et les cylindres sont elliptiques ? Il n’y a jamais eu depuis aucun autre moteur de ce type !

Juste-Parfait - Elle a des pistons ovales ! Vous en êtes sûr ?

Méca-Génius - Oh oui ! Absolument sûr !

Juste-Parfait - Vous accepteriez de venir chez moi pour la voir ?

Méca-Génius - Avec un très grand plaisir, je ne me souviens même pas d’en avoir revue depuis l’année de sa sortie. Je peux dès cet après midi, ça te convient ?

Juste-Parfait - Oui, oui, très bien ! En début ?

Méca-Génius - Oui, cela me va, disons 14 heures !

Juste-Parfait - OK !

Méca-Génius - A cet après midi.

Honda NR 750

Vue du moteur NR 750

Il est14 heures.

- Oui ?

- Bonjour, c’est Méca-Génius !

- Je vous ouvre le portail, entrez ! j’arrive.

Juste-Parfait - Cela me fait vraiment plaisir que vous soyez venu aussi vite !

Méca-Génius - Tu sais, le plaisir est réellement partagé.

Juste-Parfait - On va la voir ?

Méca-Génius - Avec grand plaisir !

Juste-Parfait - On y va !

Juste le précède et ouvre la porte du garage.

Méca-Génius - Oh ! mais elle est magnifique ! Tu te rends compte ? Elle est comme neuve !

Juste-Parfait - Au fait, en vous attendant, j’ai recherché sur internet les caractéristiques du moteur, et en effet, elle a bien les fameux pistons elliptiques, c’est incroyable !

Méca-Génius - Dis moi, depuis ce matin, quelque chose me chagrine.

Juste-Parfait - Oui, quoi ?

Méca-Génius - Eh bien, je doute que ton père ne sache pas qu’il a acheté un bijou sans le savoir, cela me parait impensable.

Juste-Parfait - Au moins vous, vous n’êtes pas crédule comme moi ! Il m’a avoué ce matin qu’il m’avait bien fait marcher. Par contre, il a réellement fait une affaire, la famille qui lui a vendu, je dis la famille parce qu’elle appartenait au père qui est décédé, ne connaissait pas la valeur de la moto.

Méca-Génius - D’accord ! Je comprends.

Juste-Parfait - On la démarre ?

Méca-Génius - Je suis venu pour ça !

Juste-Parfait - C’est une belle musique, non ?

Méca-Génius - Carrément symphonique !

Juste-Parfait sollicite la poignée d’accélérateur comme les pilotes de grands prix, avec de grands coups de gaz les uns derrière les autres. Visiblement tous les deux prennent plaisir à entendre ces accélérations à la fois rauques et métalliques, jusqu'à ce que…

Juste-Parfait - En fait, pour tout vous dire, je vous ai fait venir parce que j’ai besoin de vous. Vous voyez, dès que le moteur est chaud, il n’a plus le même bruit et en plus il ne tient plus le régime de ralenti.

Méca-Génius - As-tu déjà roulé avec ?

Juste-Parfait - Oui, mon père a roulé avec, il m’a dit que le problème est surtout situé dans les bas et moyens régimes, lorsque l’accélération n’est pas très forte.

Méca-Génius - Tu es en train de me dire que lorsque la charge est forte, je veux dire l’accélération, le moteur fonctionne pleinement ?

Juste-Parfait - C’est ça. Vous voyez ce que cela peut être ?

Méca-Génius - Hum... J’ai mon idée, oui !

Juste-Parfait - Ah ! Super ! J’en étais sûr ! Vous savez, mon père a fait faire un contrôle de l’électronique par la concession HONDA, ils lui ont dit qu’il n’y avait pas de problème d’électronique, j’ai dit à mon père que j’étais sûr qu’ils se trompaient !

Méca-Génius - Et qu’est ce qui te permet de l’affirmer ?

Juste-Parfait - Ben, euh… C’est une injection de carburant électronique, donc il n’y a pas d’autre possibilité !

Méca-Génius - Ce n’est pas un peu hâtif comme déduction ?

Juste-Parfait - Ben, en tous cas, je n’en vois pas d’autre !

Méca-Génius - C’est normal, ce système d’injection électronique de carburant est complexe.

Juste-Parfait - Alors dites-moi quelle pièce je dois remplacer.

Méca-Génius - Non ! C’est trop facile !

Juste-Parfait - Pourquoi vous ne voulez pas ?

Méca-Génius - Parce que c’est la moto de ton père.

Juste-Parfait - Et alors ?

Méca-Génius - Alors ? C’est à toi de la réparer !

Juste-Parfait - Malin ! Et comment ?

Méca-Génius - En apprenant comment fonctionne ce système d’injection électronique de carburant !

Juste-Parfait - Et qui va me l’apprendre ?

Méca-Génius - Je peux te rendre ce service si tu veux !

Juste-Parfait - C’est vrai ? Quand et où ?

Méca-Génius - Ici ! On peut même commencer demain

Juste-Parfait -Super !

Mise en situation et raison d’être du système d’injection de carburant

Le lendemain matin à 9 heures.

- Oui ?

- Bonjour, c’est Méca-Génius !

- Je vous ouvre le portail, entrez ! j’arrive.

Juste-Parfait - Bonjour ! Vous ne pouvez pas imaginer comme il me tarde d’apprendre le fonctionnement de ce système.

Méca-Génius - Bon, bon ! Garde ton énergie, tu vas en avoir besoin !

Juste-Parfait - Alors ! On commence par quoi ?

Méca-Génius - Tout d’abord, nous allons commencer par ce que tu connais de ce système. Je t’écoute.

Juste-Parfait - Euh… Alors, je sais que le système doit injecter le carburant dans la tubulure d’admission, entre le papillon des gaz et la soupape d’admission.

Méca-Génius - Oui, c’est ça ! Dans ce cas, on dit du dispositif qu’il est à injection indirecte.

Juste-Parfait - Ah oui ! Je comprends ! L’injection serait directe si elle injectait directement dans la chambre de combustion !

Mise en situation des injecteurs

Méca-Génius - Très juste ! Et pour ce faire, l’injecteur serait placé sur la culasse.

Bien ! Et maintenant, peux-tu me dire comment le carburant est acheminé à l’injecteur ?

Juste-Parfait - Alors, je crois… Non, non, j’en suis sûr ! L’injecteur est fixé sur un rail qui est relié par l’intermédiaire d’une conduite en caoutchouc, à une pompe électrique et cette pompe est plongée dans le réservoir de carburant.

Méca-Génius - C’est çà ! le système est constitué d’un réservoir à carburant dans lequel une pompe à fluide est immergée. Cette pompe déplace le carburant du réservoir vers la rampe de distribution, que tu as nommée un rail, via un flexible hydraulique.

Enfin, les injecteurs, comme tu l’as si bien décrit, sont fixés à la rampe de distribution, ce qui permet d’acheminer le carburant à chacun.

Juste-Parfait - Oui, oui, mais ça je le savais ! Par contre, sur la rampe de distribution du carburant, on voit une espèce de capsule sur laquelle est fixé un flexible qui la relie au réservoir à carburant.

Cette capsule, à quoi elle sert?

Dessin d’ensemble des éléments constituant la partie opérative et montrant les interactions entre ceux-ci

Méca-Génius - Ah ! Cette fameuse capsule, comme tu l’appelles, a un rôle bien particulier. Je t’expliquerai plus tard son fonctionnement. Par contre je vais t’expliquer sa fonction. Mais avant tout chose, j’aimerais que tu sois un peu plus observateur !

Juste-Parfait - Vous y allez un peu fort, là ! Je vous dis ce que je vois, et vous trouvez que je ne regarde pas assez bien !

Méca-Génius - C’est juste, Juste ! Mais surtout ne prends pas mal ma remarque.

Allez ! Regarde la à nouveau cette fameuse capsule !

Juste-Parfait - Attendez, vous exagérez ! Il faut que je démonte le boîtier du filtre à air pour la voir !

Méca-Génius - De toute façon tu sais comment faire, puisque tu l’as déjà déposé, non ?

Juste-Parfait - Oui !

Juste-Parfait est bien obligé d’admettre d’avoir réalisé ce démontage, puisqu’il n’y a pas d’autre possibilité pour voir le dispositif complet d’acheminement en carburant !

Méca-Génius - Je dois te féliciter pour la qualité de ton travail ! Tu choisis les bons outils, tu démontes avec méthode et tu ranges avec beaucoup de soin tous les éléments déposés. C’est parfait, Juste !

Juste-Parfait - Ah ! Quand même ! Vous redevenez humain ! Merci.

Méca-Génius - Oh ! Je suis désolé. Tu sais, cela vaut pour tout le monde : la pertinence avec laquelle on observe permet de comprendre plus aisément comment ça fonctionne.

Juste-Parfait - Y a pas d’mal. Bon, ça y est ! Le champ est libre, j’ai déposé tous les éléments.

Méca-Génius - Alors, cette capsule comme tu l’appelles, peux-tu m’en dire un peu plus sur elle ?

Juste-Parfait - Oui, bien sûr ! Alors, je vois qu’elle est fixée sur la rampe de distribution du carburant, qu’il y a un flexible la reliant avec le réservoir à carburant et, ah ! Ouais ! Je ne l’avais pas vu celui-là ! Il y a aussi un flexible qui relie la capsule à la tubulure d’admission. Attendez, attendez un peu, ce flexible est donc fixé à la tubulure d’admission, ouais, c’est bien ça, mais oui, oui, je le vois bien, il est fixé entre le papillon des gaz et la soupape d’admission. Et voilà Monsieur !

Méca-Génius - Parfait ! Quelle observation ! Digne d’un archéologue !

Juste-Parfait - Ah ! Vous avez vu ?

Méca-Génius - Alors, résumons-nous !

Premièrement, ce conduit que nous voyons entre la rampe de distribution en carburant et le réservoir à carburant permet la circulation du carburant de la rampe vers le réservoir, si et seulement si, la pression du carburant dans la rampe a atteint une valeur bien précise.

Juste-Parfait - Mais alors, cette capsule, c’est un régulateur de pression ? Elle permet donc de garder une pression constante du carburant dans la rampe de distribution ?

Méca-Génius - Exactement ! Dans le mille ! Mais attention, je t’ai dit, premièrement !

Juste-Parfait - Et alors ?

Méca-Génius - Alors, cela veut dire qu’il y a un complément à cette fonction !

Juste-Parfait - Ben, là je ne vois pas du tout !

Méca-Génius - Donc deuxièmement, le flexible reliant le régulateur… Ah au fait ! On est d’accord. Cette capsule, c’est un régulateur de pression, donc on ne l’appelle plus capsule mais régulateur !

Juste-Parfait - Pas d’problème ! C’est un régulateur !

Méca-Génius - Je disais donc premièrement,

Juste-Parfait - Ah, non ! Deuxièmement !

Méca-Génius - Très juste ! Deuxièmement donc, ce régulateur est relié par un flexible à la tubulure d’admission juste après le papillon des gaz !

Juste-Parfait - Oui, là, je vous suis.

Méca-Génius - Ce qui permet au régulateur de mesurer la pression résidant dans la tubulure d’admission. On l’appelle plus communément pression d’admission.

Juste-Parfait - Il me semble que je comprends ce à quoi vous faites allusion. Vous allez très certainement me dire que grâce à ce flexible de liaison, le régulateur va réguler la pression du carburant dans la rampe de distribution en fonction de la pression d’admission.

Méca-Génius - Excellente déduction ! Alors ce régulateur, en mesurant la pression dans la tubulure d’amission, va faire en sorte que la différence de pression entre la pression du carburant dans la rampe de distribution et la pression d’admission, soit toujours la même, c'est-à-dire constante.

Juste-Parfait - Mais alors, on pourrait pas l’appeler régulateur de pression évolutive ?

Juste-Parfait - Donc, cette capsule s’appelle un régulateur de pression différentielle.

Méca-Génius - Oui !

Juste-Parfait - J’ai une question.

Méca-Génius - Laquelle ?

Juste-Parfait - A quoi ça sert d’avoir toujours la même différence de pression ?

Méca-Génius - Hum… Excellent ! Tu deviens de plus en plus pertinent ! Bon, alors à quoi ça sert ? Disons plutôt qu’elle est sa fonction ?

Juste-Parfait - Ah ! Mais bien sûr !

Comme ça c’est nettement plus facile d’injecter la bonne quantité de carburant dont le moteur a besoin !

Méca-Génius - Exactement ! Tu sais que le pilotage électrique de l’injecteur est réalisé par un programme informatique ?

Juste-Parfait - Ben, oui ! C’est ce qu’on appelle le calculateur !

Méca-Génius - Exact ! Alors, pour revenir à notre bonne quantité de carburant à injecter dans le moteur, si celle-ci est proportionnelle au temps d’ouverture de l’injecteur, la programmation du calculateur en est facilitée.

Juste-Parfait - Ah ! Ils savent ce qu’ils font les ingénieurs !

Méca-Génius - Bien sûr ! Mais je dirais plutôt que cela dépend du cahier des charges imposé par le constructeur. Si le critère principal est le meilleur rapport coût de développement/fonctionnement, alors le régulateur de pression différentielle est incontournable.

Juste-Parfait - Mais, alors ! On pourrait se passer du régulateur ?

Méca-Génius - Attention ! Je n’ai rien dit de tel ! J’ai simplement fait allusion au fait que le constructeur a le choix entre l’utilisation d’un régulateur de pression différentielle ou d’un simple régulateur de pression.

Juste-Parfait - Ah ! J’ai compris ! Ou c’est un régulateur de pression différentielle, et là, la différence de pression entre le carburant dans la rampe et la pression d’admission reste constante quelles que soient les conditions de fonctionnement du moteur, ou alors, c’est un simple régulateur de pression, sans liaison avec la pression d’admission, et dans ce cas, la pression du carburant dans la rampe restera toujours la même !

Méca-Génius - Je n’aurais pas résumé mieux !

Juste-Parfait - Merci, maître Méca-Génius!

Méca-Génius - Ça va, ça va ! Pour terminer mon explication, si le constructeur opte pour un simple régulateur, l’ingénieur doit développer une autre cartographie qui intègre la pression d’admission, car dans ce cas, la loi de débit de l’injecteur dépend de deux paramètres.

Juste-Parfait - Ah oui, je crois avoir compris ! Alors, le premier paramètre pour la loi de débit de l’injecteur c’est comme pour le cas avec le régulateur de pression différentielle, c’est le temps d’ouverture de l’injecteur. C’est bien ça, hein ?

Méca-Génius - Très bien, et le second ?

Juste-Parfait - Eh ben ! Le second par contre, il dépend de la différence de pression, entre la pression du carburant dans la rampe de distribution et la pression d’admission.

Méca-Génius - Je te dessine l’implantation de l’injecteur sur le corps d’admission, après cela il n’y aura plus besoin d’explications !

Dessin de Méca-Génius de l’implantation de l’injecteur sur le moteur, afin de démontrer la loi de débit d’un injecteur.

Juste-Parfait - Effectivement !

Méca-Génius -Bon ! Pour résumer nos premières connaissances, on va rassembler les éléments dont on vient de parler, (réservoir, pompe, flexibles, rampe, régulateur, injecteurs) dans un même ensemble, et on le nommera partie opérative.

Juste-Parfait - Pourquoi partie opérative ?

Méca-Génius - Tout simplement parce qu’elle réalise physiquement le transport de notre matière première, le carburant. On dit quelle réalise le travail, ou si tu préfères les opérations, d’où son nom.

Juste-Parfait - D’accord, ça c’est la partie opérative. Mais alors, comment s’appelle la partie qui détermine quand et combien de carburant il faut injecter au moteur ?

Méca-Génius - Ah ! Ça c’est le QG !

Juste-Parfait - Le QG ! Voulez-vous dire le quartier général ? C’est un peu militaire, non ?

Méca-Génius - Tu as raison, je m’amusais un peu ! Réfléchissons ! Que fait exactement cette deuxième partie ?

Juste-Parfait - C’est le poste de commandement avec tous ses indicts pour le renseigner !

Méca-Génius - Bien vu ! Belle analogie ! Cette deuxième partie se nomme partie commande. Tiens ! Connais-tu les éléments qui la constituent ?

Juste-Parfait - Oui, je crois bien. Il y a d’abord le boîtier électronique qu’on appelle le calculateur, et puis il y a le capteur de vilebrequin, le capteur d’arbre à cames, le capteur de température d’air… Enfin bref, plus tous les autres capteurs, non ?

Méca-Génius - Oui ! Oui ! Tu as commencé par le boîtier électronique que l’on devrait appeler unité de gestion moteur, car elle gère à la fois la carburation en pilotant l’injection du carburant, ensuite l’allumage, et même l’alimentation en air du moteur.

Tu vois, cette unité est plutôt polyvalente.

Juste-Parfait - Mais c’est compliqué quand même la gestion d’un moteur ! Regardez ! Rien que sur la NR 750, il y a 7 capteurs qui informent l’unité de gestion du moteur ! Comment voulez-vous qu’on si retrouve si l’on n’est pas un ingénieur ?

Méca-Génius - Tu as un peu raison, mais quand tu te seras constitué ce qu’on pourrait appeler une mallette d’outils scientifiques et technologiques, tu seras tout à fait capable de mener à bien une recherche de panne sur la gestion du moteur.

Synoptique des principaux éléments formant le système d’injection électronique

Juste-Parfait - Ah ! Mais vous êtes facile, vous ! Pour vous, il suffit simplement que j’en ai envie, et je deviendrai un physicien ! Mais vous ne vous rendez pas compte, je n’ai même pas le bac !

Méca-Génius - Je comprends ton inquiétude, Juste-Parfait, mais la capacité à apprendre, que nous possédons tous, dépend beaucoup de notre niveau de motivation et d’investissement dans ce que nous voulons apprendre.

Juste-Parfait - Vous en êtes sûr ?

Méca-Génius - Absolument ! D’autant plus que, depuis que nous parlons de cette NR 750, tu m’as montré beaucoup de pertinence et également une sacrée capacité d’analyse.

Juste-Parfait - Ah ouais ? Vraiment ?

Méca-Génius - N’en doute pas une seconde !

Juste-Parfait - Y…Yes ! Je vais devenir un ingénieur, alors ?

Méca-Génius - Commençons d’abord par technicien, d’accord ?

Juste-Parfait - Ouais, d’ac ! Allez ! On commence ?

Méca-Génius - Par contre, il est midi à ma montre, et si tu n’y vois pas d’inconvénient, on pourrait reprendre à 14 heures.

Juste-Parfait - J’ai même pas vu le temps passer. À tout à l’heure !

Tout en rentrant chez lui, Méca-Génius réfléchit à la meilleure méthode didactique qui lui permettrait de démontrer les lois sur le fonctionnement de cette fameuse partie commande.

- « Bon, alors, oui, c’est ça !, commence t’il à penser tout haut. Il me faut l’oscilloscope équipé de sondes de mesures, cela nous permettra de mesurer le temps d’injection appliqué par le calculateur. Ah oui ! Mais il faut également qu’il comprenne l’évolution de la force électromotrice aux bornes d’une bobine d’un injecteur. Voyons, voyons ! De toute façon nous n’avons pas d’autre choix, il faut qu’il découvre les phénomènes électromagnétiques, sinon il ne pourra pas comprendre ce qu’il mesurera avec l’oscilloscope. Alors, les phénomènes électromagnétiques… Bon, là, il faut que je reste relativement simple : donc, une bobine et un aimant feront l’affaire, oui, oui ; ce sera idéal pour qu’il découvre la réversibilité du phénomène. Ca, c’est réglé !

Ensuite… Pour le fonctionnement de la partie opérative, l’idée serait de leurrer le calculateur : mais pour cela il faut intervenir sur les capteurs, il faut leur faire dire ce que l’on veut. Alors… Il faut surtout que je n’oublie rien, que je ne laisse aucun paramètre de côté. Il faudra donc simuler des variations de pression, de température (chaud et froid) : et quoi d’autre encore ? Ah, oui ! Il faut mesurer la température, il nous faut un thermomètre avec une sonde thermocouple : finalement je dois m’en sortir avec tout ça… N’oublions rien… j’ai besoin du coffret de résistances électriques, d’une bombe réfrigérante, du souffleur thermique, de la pompe à pression /dépression, du multimètre de mesures électriques du thermomètre et… Oui, non, cela doit suffire.

Allez, je mets tout cela dans la voiture, tant que c’est frais dans mes pensées et ensuite je prends le temps de me restaurer un peu et ce sera l’heure d’y aller. »

Il est maintenant quatorze heures et Méca-Génius revient chez Juste-Parfait.

Etude de la partie commande

- Oui ?

- C’est Méca-Génius !

- Je vous ouvre le portail. Entrez ! j’arrive.

Juste-Parfait - Eh bien ! Mais que va-t-on faire avec tous ces outils ?

Méca-Génius - Tout simplement l’étude du fonctionnement de la partie commande du système d’injection, avec pour plus tard une recherche de panne à la clé.

Juste-Parfait - Vous croyez vraiment ce que vous dites ?

Méca-Génius - Bien évidemment, autrement je ne t’en parlerais pas !

Juste-Parfait - Oui ! Mais l’oscilloscope de laboratoire que vous amenez, il n’y en a pas dans les ateliers de réparation motos ! Alors, ils font comment pour diagnostiquer ?

Méca-Génius - Eh bien ! Je te laisse méditer sur ce que tu viens de dire, et je te propose d’y répondre lorsque tu maîtriseras ce système d’injection.

Bon, alors ! Pour commencer cette étude, tu vas câbler à l’oscilloscope une sonde qui atténue la tension à 10 fois sa valeur : tu la brancheras aux bornes électriques d’un des injecteurs, en respectant le plus et le moins.

Juste-Parfait - Bien Maître ! Je branche la sonde de l’oscilloscope aux bornes d’un injecteur tout en respectant le plus et le moins. Mais comment je sais quel fil est le plus et quel fil est le moins ?

Méca-Génius - Il me semble que tu as la chance d’avoir la documentation technique !

Juste-Parfait - Ben, oui. Il faut donc que je cherche sur le schéma électrique, c’est ça ?

Méca-Génius - Et oui !

Juste-Parfait - Bon, alors… Le plus c’est forcément le fil qui relie tous les injecteurs et qui vient du circuit de puissance du relais de coupure de l’alimentation et le moins c’est l’autre fil qui va à l’unité de gestion du moteur. C’est bien ça ?

Méca-Génius - Oui, très bien ! On peut même déduire que l’unité pilote les injecteurs par leur liaison de masse !

Juste-Parfait - Evidemment, puisque chaque injecteur possède sa propre liaison avec l’unité, alors que l’alimentation positive est commune !

Alors, maintenant que c’est câblé, je calibre l’oscilloscope en commençant par la base de tension. Bien ! Puisque l’injecteur est alimenté par la batterie, la batterie fournit un potentiel d’environ 12 volts : il y a 8 divisions sur l’écran de l’oscilloscope et si je choisis le calibre de 2 volts par division on pourra mesurer jusqu’à 16 volts. Donc, c’est nickel !

Méca-Génius - C’est nickel, comme tu dis, mais ce n’est pas si sûr !

Juste-Parfait - Je ne sais pas compter ?

Méca-Génius - le problème n’est pas là ! Au contraire, ta méthode de calibration est parfaite, mais tu oublies d’intégrer à ta mesure un phénomène physique !

Juste-Parfait - Lequel ?

Méca-Génius - Je t’aide. Comment fait l’injecteur pour permettre le passage ou non du carburant ?

Juste-Parfait - Ben ! Il y a une aiguille métallique qui se déplace dans l’injecteur par l’intermédiaire d’un champ magnétique qui, lui-même, est généré par une bobine au voisinage de l’aiguille. En fait, c’est un électroaimant qui est piloté par l’unité de gestion du moteur!

Méca-Génius - Exact ! Mais dis-moi, que se passe t’il dans une bobine lorsqu’on installe ou qu’on libère un flux magnétique ?

Juste-Parfait - Ah non ! Pas ça ! Pas

Photo d’un injecteur et dessin montrant les éléments principaux constituant un injecteur de question de physique ! Je déteste ça !

Méca-Génius - Bien, je comprends, mais malheureusement tu ne peux pas échapper à la physique puisque tous les systèmes s’y réfèrent. Alors, je te propose d’essayer de la découvrir par l’expérimentation. Dis-moi si tu es d’accord pour essayer.

Juste-Parfait - Oui, je veux bien essayer quand même !

Méca-Génius - Tiens ! J’ai justement amené une petite bobine et deux aimants de tailles différentes. Alors, tu vas maintenant brancher un voltmètre, calibré en tension alternative, aux bornes de cette bobine.

Juste-Parfait - Voilà, c’est fait, le voltmètre est câblé à la bobine.

Méca-Génius - Maintenant tu prends le plus petit des aimants et tu le déplaces devant le noyau de la bobine, que remarques-tu ?

Juste-Parfait - Ah, oui ! Le voltmètre mesure une tension, c’est magique !

Méca-Génius - Je dirais plutôt, c’est physique ! Tu vois, la tension que tu as mesurée, s’appelle une force électromotrice, en abrégé elle s’écrit, f.é.m ou tout simplement « e ».

Juste-Parfait réalise une expérimentation sur l’électromagnétisme. Il induit un champ magnétique dans la bobine, avec un aimant, qu’il déplace plus ou moins rapidement.

Bien ! Maintenant tu vas déplacer de plus en plus vite l’aimant devant le noyau de la bobine. Que remarques-tu ?

Juste-Parfait - Ben, ah, oui ! La valeur de la tension augmente !

Méca-Génius - Alors, on peut en tirer une première règle de cette expérience qui serait la suivante : plus le temps mis par le flux magnétique pour s’installer et se désinstaller dans la bobine est court, et plus la force électromotrice générée par la bobine est élevée.

Maintenant tu prends le gros aimant, et tu le déplaces devant la bobine de la même manière. Que remarques-tu ?

Juste-Parfait - Et ben dites donc ! Là c’est une autre dimension ! Il se passe exactement la même chose, sauf que la valeur de la tension est nettement plus élevée !

Méca-Génius - Bien ! Alors posons la deuxième règle : plus la quantité de flux magnétique que l’on fait varier est importante et plus la force électromotrice générée par la bobine est élevée.

Juste-Parfait - Jusque là, facile !

Méca-Génius - Et bien, Je croyais que tu n’aimais pas la physique ?

Juste-Parfait - Oui, mais là c’est pas compliqué !

Méca-Génius - Parce que tu t’appropries le phénomène physique en expérimentant. Tu vois, tu viens de réaliser de la physique expérimentale, c’est exactement de cette manière, par l’expérimentation, que les physiciens ont déduit la plupart des lois régissant la physique.

Pour en revenir à celle-ci, on la doit au physicien Mickael FARADAY. Elle s’énonce de cette manière ; la force électromotrice (e) est égale (=) à la variation de flux magnétique (ΔΦ) divisée par (÷) la variation de temps (Δt) pendant lequel le flux varie dans la bobine.

Juste-Parfait réalise la même expérimentation en utilisant un aimant beaucoup plus volumineux

Juste-Parfait - Si j’ai bien compris ce que vous venez de dire, si je veux qu’une bobine génère un courant, il faut simplement que je fasse une variation de flux magnétique dans la bobine.

Méca-Génius - Ce n’est pas tout à fait ce que j’ai dit ! Je ne t’ai pas parlé de courant, il me semble.

Juste-Parfait - C’est vrai, vous avez parlé de force électromotrice. Mais c’est quoi la différence ?

Méca-Génius - La différence, c’est qu’une force électromotrice est une pression électrique qui cherche à pousser les électrons hors de la bobine, elle est exprimée en Volt : mais des électrons sortiront si, et seulement si, un consommateur de courant est relié à chaque extrémité de la bobine : c’est cela qu’on appelle le courant. Le courant permet de quantifier la quantité d’électrons circulant dans un consommateur à chaque seconde, il s’exprime en Ampère.

Juste-Parfait - Je résume : la force électromotrice est une pression électrique qui cherche à pousser les électrons à l’extérieur de la bobine, et ils ne pourront sortir que si je branche par exemple une lampe aux bornes de la bobine, c’est ça ?

Méca-Génius - C’est tout simplement ça. Puisque je vois que cela devient clair pour toi, nous allons revenir à notre injecteur et plus particulièrement à la bobine de celui-ci.

Juste-Parfait - Oui ! C’est ça ! Revenons à nos moutons ! Alors, pourquoi vous m’avez obligé à câbler à l’oscilloscope une sonde qui atténue 10 fois la valeur à mesurer ?

Méca-Génius - Si tu veux le savoir, analyse un peu ce qu’il se passe dans la bobine de l’injecteur lorsqu’il est piloté par l’unité de gestion moteur.

Juste-Parfait - Je pense que lorsque le calculateur de l’unité décide de réaliser une séquence d’injection du carburant, il pilote le transistor qui commande la bobine de l’injecteur. A partir de là, un courant circule dans la bobine.

Méca-Génius - Effectivement. Et ensuite, que se passe-t-il ?

Juste-Parfait - Ensuite, ce courant engendre un flux magnétique dans la bobine qui aimante l’aiguille de l’injecteur et cette aiguille est attirée vers la bobine. Cette force d’attraction magnétique soulève l’aiguille de son siège, ce qui permet de laisser sortir le carburant. A cet instant là, on dit que la séquence d’injection du carburant se réalise.

Méca-Génius - Donc, pendant cette séquence, la bobine et l’aiguille sont embrassées par le flux magnétique. Et pour terminer ?

Juste-Parfait - Ben ! Le calculateur a déterminé le temps de commutation de la bobine, et quand ce temps est écoulé, il arrête de piloter le transistor : ça supprime le courant circulant dans la bobine, et ça stoppe la production de flux magnétique.

Alors, le flux magnétique disparaît et l’aiguille descend sur son siège, ce qui ferme le passage au carburant. La séquence d’injection est terminée.

Méca-Génius - Parfait ! Mais dis moi, la disparition du flux magnétique, c’est bien une quantité de flux magnétique qui varie dans le temps ?

Juste-Parfait - Je vois où vous voulez en venir ! C’est la fameuse loi de FARADAY ! ; il y a donc une force électromotrice aux bornes de la bobine !

Méca-Génius - Voilà ! Et comme cette quantité de flux magnétique est importante et qu’elle se dissipe très rapidement, cela induit une f.é.m importante. Celle-ci peut dépasser 400 Volts au tout début de la dissipation du flux magnétique.

Schémas explicitant les deux phases de fonctionnement de l’injecteur lorsqu’il est piloté par l’unité de gestion du moteur.

Juste-Parfait - D’où la nécessité de la sonde pour faire chuter par 10 ces 400 Volts !

Méca-Génius - Exactement ! Ce qui fait 40 volts aux bornes de l’oscilloscope, et comme il peut mesurer sur le plus grand calibre 5 Volts/division et que le cadran est constitué de 8 divisions, on peut mesurer les 40Volts.

Juste-Parfait - Et il y a un risque si l’on n’utilise pas la sonde ?

Méca-Génius - À ton avis ?

Juste-Parfait - On risque l’électrocution !

Méca-Génius - Non, car même si la force électromotrice est élevée, l’énergie que peut délivrer la bobine est extrêmement faible ; par contre, en ce qui concerne l’oscilloscope, je ne peux pas en dire autant. Il y a un risque pour le composant qui reçoit la tension mesurée.

Juste-Parfait - Oh là ! Je câble de suite la sonde!

Oscillogramme de l’évolution de la tension aux bornes de la bobine de l’injecteur

Etude expérimentale du calcul de la masse d’air admise dans un moteur