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7/22/2019 81142303 Dis Posit if de Ctrl Moteur d

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DISPOSITIF DE CONTROLEMOTEUR DIESELHDI BOSCH EDC 15 C2

POUR MOTORISATIONS DW10

AUTOMOBILES CITRON

Socit Anonyme au capital de 1 400 000 000 FR.C.S. Nanterre B 642 050 199

Sige Social : 62, boulevard Victor Hugo

92208 Neuilly-sur-Seine Cedex

Tl. : 01.47.48.41.41 - Tlex : CITR 614 830 F

_________________AUTOMOBILES CITRON

Centre International de Formation CommerceEdition Mai 2000

_________________ AUTOMOBILES CITRON Toute reproduction ou traduction mme partielle sans

l'autorisation crite d'AUTOMOBILES CITRON est interdite et constitue une contrefaon


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LINSTITUT CITRON

SOMMAIRE1ERE PARTIE 1

GENERALITES/RAPPELS SUR LES MOTEURS DIESEL.........1FONCTIONNEMENT D'UN MOTEUR DIESEL............................1

I - INTRODUCTION.....................................................................................1

II - CYCLE DE FONCTIONNEMENT A QUATRE TEMPS.........................2

LA COMBUSTION DANS LE MOTEUR DIESEL........................3

I - CONDITIONS NECESSAIRES A LA COMBUSTION.............................3

II - LES 3 PHASES CHIMIQUES DE LA COMBUSTION............................5

III - ETUDE DU DEROULEMENT DE LA COMBUSTION..........................7IV - PROBLEMES POSES PAR LA COMBUSTION.................................11

CLASSIFICATION DES MOTEURS DIESEL............................16

I - CHAMBRE DE PRECOMBUSTION (INJECTION INDIRECTE)...........17

II - CHAMBRE DE TURBULENCE............................................................20

III - INJECTION DIRECTE........................................................................22

FORMATION DU MELANGE.....................................................24

I - CONDITIONS DE FONCTIONNEMENT...............................................24

II - QUANTITE...........................................................................................30

III - TECHNIQUES D'INJECTION.............................................................32

IV - AVANCE A L'INJECTION...................................................................35

LES GAZ D'ECHAPPEMENT....................................................38

2EME PARTIE 44

LE DISPOSITIF DE CONTRLE MOTEUR

HDI BOSCH EDC 15 C2............................................................44GENERALITES1

I - INTRODUCTION.....................................................................................1

II - AFFECTATION......................................................................................3

III - PRESENTATION..................................................................................4

IV - DISPOSITION GENERALE DU CIRCUIT............................................6

V - SCHEMA SYNOPTIQUE DE FONCTIONNEMENT............................10

CIRCUIT DE COMBUSTIBLE....................................................11

DISPOSITIF DE CONTROLE MOTEUR DIESEL HDI BOSCH EDC 15 C2

AUTOMOBILES CITRON Toute reproduction ou traduction mme partielle sans l'autorisation crite d'AUTOMOBILES CITRON est interdite et constitue une contrefaon

A


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LINSTITUT CITRONI - PRESENTATION..................................................................................11

II - SCHEMA FONCTIONNEL DU CIRCUIT DE GAZOLE........................13

III - POMPE DE GAVAGE.........................................................................15

IV - FILTRE PRINCIPAL...........................................................................17

V - RECHAUFFEUR DE GAZOLE............................................................19VI - POMPE HAUTE PRESSION..............................................................20

VII - LE RAIL.............................................................................................31

VIII - TUBES HAUTE PRESSION.............................................................32

IX - REFROIDISSEUR DE GAZOLE.........................................................32

X - LES ELECTRO-INJECTEURS............................................................32

CIRCUIT D'AIR51

I - SYNOPTIQUE.......................................................................................51

II - FILTRE A AIR......................................................................................52

III - ECHANGEUR THERMIQUE AIR/AIR.................................................52

IV - POMPE A VIDE..................................................................................53

V - TURBO COMPRESSEUR...................................................................54

VI - CIRCUIT DE RECYCLAGE DES GAZ D'ECHAPPEMENT EGR.......60

LES CAPTEURS........................................................................65

I - CAPTEUR DE REGIME ET DE POSITION MOTEUR.........................65

II - CAPTEUR DE REFERENCE CYLINDRE............................................70

III - CAPTEUR DE PRESSION DE SURALIMENTATION........................74

IV - CAPTEUR DE PRESSION ATMOSPHERIQUE................................80

V - CAPTEUR DE PRESSION CARBURANT...........................................81

VI - SONDE DE TEMPERATURE CARBURANT......................................84

VII - SONDE DE TEMPERATURE D'EAU................................................86

VIII - SONDE DE TEMPERATURE D'AIR.................................................89

IX - DEBITMETRE....................................................................................91

X - CAPTEUR PEDALE D'ACCELERATEUR...........................................95

XI - CAPTEUR DE VITESSE VEHICULE (EATON)..................................99

XII - CONTACTEURS DIVERS...............................................................103

XIII - SIGNAUX LOGIQUES DIVERS.....................................................106

XIV - CAPTEUR DE PRESSION FLUIDE FRIGORIGENE.....................107

LE CALCULATEUR.................................................................111

I - ROLES................................................................................................112



B


4/429

LINSTITUT CITRONII - SCHEMA BLOCS DU CALCULATEUR.............................................114

III - ENTREES/SORTIES........................................................................115

IV - BORNAGE DU CALCULATEUR......................................................117

PRINCIPE DE L'INJECTION...................................................123

I - REALISATION D'UNE INJECTION.....................................................123

II - STRATEGIE D'INJECTION...............................................................127

FONCTIONS DE BASE...........................................................129

REGULATION DU DEBIT........................................................131

I - VUE D'ENSEMBLE.............................................................................131

II - CALCUL DE LA CONSIGNE DE DEBIT TOTAL...............................132

III - INJECTION.......................................................................................165

IV - REGULATION DE LA HAUTE PRESSION......................................175

RECYCLAGE DES GAZ D'ECHAPPEMENT EGR.................180

I - INTRODUCTION.................................................................................180

II - CALCUL DE LA VALEUR DE CONSIGNE........................................181

III - CALCUL DE LA MASSE D'AIR/COUP.............................................183

IV - REGULATION..................................................................................183

V - CONDITIONS DE COUPURE DE REGULATION EGR....................184

REGULATION DE LA PRESSIONDE SURALIMENTATION.........................................................186

I - ORGANISATION DE LA REGULATION.............................................186

II - RECONNAISSANCE DU MODE DE CONDUITE..............................187

III - CALCUL DE LA VALEUR DE CONSIGNE.......................................188

IV - REGULATION..................................................................................190

V - COMMANDE DE LA PRESSION DE SURALIMENTATION.............191

VI - COUPURE DE LA REGULATION....................................................192

FONCTIONSANNEXES 194

PRE/POST CHAUFFAGE........................................................196

I - PRESENTATION................................................................................196

II - SCHEMA DE BRANCHEMENT.........................................................197

III - FONCTIONNEMENT........................................................................198

COUPURE DU COMPRESSEURDE REFRIGERATION..............................................................200



C


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LINSTITUT CITRONI - SCHEMA DE BRANCHEMENT..........................................................200

II - FONCTIONNEMENT.........................................................................202

GENERATION SIGNAUX D'INFORMATION...........................204

I - SIGNAL DE SORTIE DE CONSOMMATION POUR L'ODB........ ......204

II - SIGNAL COMPTE-TOURS................................................................205

III - SIGNAUX POUR BVA NON CAN.....................................................205

IV - FONCTION ODOMETRE.................................................................206

FONCTION FRIC.....................................................................208

I - ROLES................................................................................................208

II - SCHEMA DE PRINCIPE ELECTRIQUE............................................210


CHAUFFAGE ADDITIONNEL.................................................222I - INTRODUCTION.................................................................................222

II - SCHEMAS DE BRANCHEMENT.......................................................223


FONCTION ADC......................................................................228

I - PRESENTATION GENERALE............................................................228

228

II - DIALOGUE DE LECM AVEC LE BOITIER D'ADC...........................229

III - PRINCIPE DES MEMOIRES ECM...................................................236

FONCTIONS SUPPLEMENTAIRES........................................238

LIEES AU MULTIPLEXAGE....................................................238

DESCRIPTION DE LA LIAISON CAN.....................................240

I - GENERALITES...................................................................................240

II - DESCRIPTION DES TRAMES..........................................................242

III - PRINCIPE DU DIAGNOSTIC CAN...................................................255

ADC DEUXIEME GENERATION.............................................258

I - PRESENTATION................................................................................258

II - FONCTIONNEMENT GENERAL.......................................................262

III - DEFINITION DES TRAMES MUX CAN (DONNEES).......................267

IV - MISE EN SERVICE DE LA FONCTION ADC..................................268

STRATEGIES LIEES A UNE BVA AL4...................................276

I - INTRODUCTION.................................................................................276



D


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LINSTITUT CITRONII - CONVERSION DEBIT/COUPLE ET VICE VERSA...........................278

III - INTERVENTION DE LA BVA DANS LE REGLAGE DU DEBIT.......279

IV - INTERVENTION DE LA BVA DANS LA LIMITATION DE COUPLE280

V - REDUCTION DE COUPLE................................................................281

VI - INTERVENTION DE LA BVA POUR AUGMENTATION DU RALENTI282VII - AUTRES INFORMATIONS VENANT DE LA BVA PAR LE CAN....282

VIII - CALCUL DES COUPLES MOTEUR POUR LA BVA......................283

IX - COMMUTATION DU JEU DE PARAMETRES DU REGULATEUR ANTI A COUPS285

X - INTERDICTION CHANGEMENT D'ETAT DE LA CLIMATISATION. 285

XI - CALCUL DE L'ETAT DE CHARGE MOTEUR..................................285

REGULATION DE VITESSE VEHICULE................................287

I - GENERALITES...................................................................................287

II - UTILISATION LES DIFFERENTS ETATS DE LA RVV..................289

DIAGNOSTIC 301

I - GENERALITES...................................................................................301

II - COMMUNICATION SERIE AVEC LE TESTEUR ELIT......................310

III - DESCRIPTION DU DIAGNOSTIC....................................................328

CIRCUIT ELECTRIQUE...........................................................339

I - SCHEMA DE PRINCIPE - VERSION FILAIRE...................................339

II - SCHEMA DE PRINCIPE VERSION MULTIPLEXEE......................340

III - NOMENCLATURE VERSION FILAIRE.........................................341

IV - NOMENCLATURE VERSION MULTIPLEXEE..............................343

V - LE DOUBLE RELAIS D'INJECTION..................................................344

MAINTENANCE DU SYSTEME D'INJECTION HDI................347

I - PRECONISATION CARBURANTS.....................................................347

II - CONSIGNES DE SECURITE LORS D'INTERVENTION...................347

III - ECHANGES DE PIECES, OPERATIONS A REALISER..................349

IV - NEUTRALISATION, CONDITIONNEMENT POUR RETOUR GARANTIE 350

V - CONSEILS DE RECHERCHE DE PANNES.....................................351

COMPOSANTS DU DISPOSITIF.............................................353

I - CIRCUIT DE CARBURANT................................................................353

II - CIRCUIT D'AIR..................................................................................354

III - CIRCUIT ELECTRIQUE....................................................................355



E


7/429

LINSTITUT CITRONABREVIATIONS PRINCIPALES UTILISEES..........................357

CAPTEURS.............................................................................................357

REGULATION DU DEBIT.......................................................................358

RECYCLAGE DES GAZ D'ECHAPPEMENT..........................................358

REGULATION PRESSION DE SURALIMENTATION............................359

FONCTIONS ANNEXES.........................................................................359

DIAGNOSTIC..........................................................................................359

BOITE DE VITESSES AUTOMATIQUE.................................................360

REGULATION DE VITESSE VEHICULE................................................360

SYMPTOMES : ANALYSE DES DEFAILLANCES.................361

I - DEFAUT 1 : LE MOTEUR NE DEMARRE PAS (VEHICULE EN PANNE,DEMARREUR FONCTIONNE)...............................................................361

II - DEFAUT 2 : LE MOTEUR S'ARRETE EN FONCTIONNEMENT ET NEREDEMARRE PLUS (VEHICULE EN PANNE, DEMARREUR FONCTIONNE) 362

III - DEFAUT 3 : LE MOTEUR CALE, PUIS REDEMARRE (COUPURE DU MOTEUR)363

IV - DEFAUT 4 : LE MOTEUR DEMARRE DIFFICILEMENT.................364

V - DEFAUT 5 : LE MOTEUR TOURNE AU RALENTI, MAIS N'ACCELERE PAS365

VI - DEFAUT 6 : LE MOTEUR TOURNE AU RALENTI ACCELERE, ACCELERE,EVENTUELLEMENT COUPLE REDUIT (MOTEUR CHAUD)................365

VII - DEFAUT 7 : COGNEMENT A L'ACCELERATION (EN PARTICULIER PENDANTLA PHASE DE MISE EN TEMPRATURE.............................................365

VIII - DEFAUT 8 - BRUITS ET VIBRATIONS AU RALENTI...................366

IX - DEFAUT 9 - MANQUE DE PUISSANCE DANS TOUTES LES PLAGES DEFONCTIONNEMENT...............................................................................367

X - DEFAUT 10 : FONCTIONNEMENT IRREGULIER DU MOTEUR, RATESINTERMITTENTS, BRUIT DE COMBUSTION (COGNEMENTS)..........368

XI - DEFAUT 11 : MAUVAISE ACCELERATION, MAIS PLEINE PUISSANCECORRECTE............................................................................................369

XII - DEFAUT 12 : A COUPS MOTEUR QUAND LE VEHICULE ROULE369XIII - DEFAUT 13 : ACCELERATION SPONTANEE..............................370

XIV - DEFAUT 14 : FORTES FUMEES BLANCHES ET BLEUES.........370

XV - DEFAUT 15 : FORTES FUMES NOIRES.....................................371

XVI - DEFAUT 16 : SURCHAUFFE MOTEUR........................................371



F


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LINSTITUT CITRON

1ERE PARTIE

GENERALITES/RAPPELS SUR LES MOTEURS DIESEL

DISPOSITIF DE CONTROLE MOTEUR DIESEL HDI BOSCH EDC 15 C2 1ERE PARTIE



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LINSTITUT CITRON




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LINSTITUT CITRON Chapitre 1

FONCTIONNEMENT D'UN MOTEUR DIESEL

I - INTRODUCTION

Le moteur diesel est un moteur allumage par compression ; celle-ci est leve,car ce n'est que de l'air pur qui est admis et compress.

Le moteur diesel offre les rendements les plus levs parmi les moteurs combustion interne, et une faible consommation de carburant.

Il faut noter par ailleurs que le moteur diesel et son dispositif d'injection forment untout indissociable ; en effet, les facteurs :

couple,

puissance,

missions,

bruit.

sont dtermins en fonction de la bonne corrlation entre le moteur et le systmed'injection.



1


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II - CYCLE DE FONCTIONNEMENT A QUATRE TEMPS

1er temps : admission

Admission d'air pur volume sensiblement constant pendant la course

descendante du piston.

2me temps : compression

Compression de l'air pur pendant la course ascendante du piston,

Valeurs significatives

= 14/1 24/1,

T = 600 800 C,

P = 30 40 bar,

Juste avant d'atteindre le PMH, le carburant est inject sous haute pression.

3me temps : dtente

Aprs un dlai d'inflammation, le carburant finement pulvris subit unecombustion quasi complte par auto-allumage,

Combustion volume variable,

La combustion engendre une augmentation de la temprature et parconsquent de la pression l'nergie ainsi dgage est transmise au piston il descend.

4me temps : chappement

Evacuation des gaz brls du cylindre pendant la remonte du piston.



2


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LA COMBUSTION DANS LE MOTEUR DIESEL

I - CONDITIONS NECESSAIRES A LA COMBUSTION

Le gazole doit tre finement pulvris en tant introduit mcaniquement dansl'air, car il n'est pas volatil la temprature ordinaire.

Le dosage :

Le comburant (air) et le carburant doivent tre mlangs dans certainesproportions pour que l'auto inflammation puisse se produire.

L'cart ( - ) croit :

avec la temprature de l'air comprim ; le mlange doit atteindre satemprature d'inflammation Ti qui dpend :

des changes thermiques,

du refroidissement,

de la nature du combustible.

Ti = f(P) et P = f() P = pression du milieu = rapport volumtrique

P = f(Pad) Pad = Pression des gaz fin admission



3

Carburant pur Oxygne pur


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Dosage stoechiomtrique

Dans ce cas, le carburant est du ctane C16 H34.

Donc :

16 34 2 2 2 2 2C H 49

2(0 3,76 N ) 16 C0 + 17 H 0 + 92,12 N + Q+ +

24,5

Cela donne :

Masse d'essence : me = (16 x 12) + 34 = 226 g

Masse d'air : ma = (49

2x 2 x 16) + (

49

2x3,76 x 2 x 14) = 3363,36 g

Donc :3363,36

226= 14,88 il y a donc 14,88 fois plus d'air que

de ctane, donc pour 1 g de gazole il faut environ 15 g d'air, d'o un dosage destoechiomtrique de 1/14,88.

Dans la pratique, la combustion dans un moteur diesel ncessite gnralementune richesse R 0,7, soit 1 g de carburant pour 21 g d'air.

Un excs d'air est ncessaire afin :

d'augmenter le brassage de l'air et du combustible,

d'enflammer les gouttelettes non mlanges l'air au moment de l'injection.



4


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II - LES 3 PHASES CHIMIQUES DE LA COMBUSTION

A - OXYDATION

Le gazole se trouve au contact de l'air chaud et comprim (oxygne) la

priphrie de chaque gouttelette, se produit une oxydation (formation deproxydes) noyaux avec forte proportion de carbone.

air 600T < 350

gazole 40

B - DECOMPOSITION DES PEROXYDES

Eclatement de la partie oxyde des gouttelettes provoque le cognement.

bruit

T < 350 lvation de T

C - CRACKING DU COMBUSTIBLE

L'clatement des proxydes provoque une lvation de T (1100) clatement des dernires gouttelettes arrivant dans le cylindre l'tat initial moins de carbone diminution de la vitesse de combustion pas decognement.

air 1100

T > 350 moins de bruit et meilleure combustiongazole 40



5


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6

Oxydation rapide des

gouttelettes (PEROXYDE)

Raction trs brutale

COGNEMENT

Contact oxygne de l'airchaud et sous pression

avec le combustible

Dgagement de chaleur

Eclatement des gouttelettes

% Carbone

Vitesse de combustion

Dlai d'inflammation =

temps coul entre

Dbut d'injection

et

Dcomposition ducombustible

OXYDATION

DECOMPOSITION DES

PEROXYDES

CRACKING DUCOMBUSTIBLE


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III - ETUDE DU DEROULEMENT DE LA COMBUSTION

Hypothse:

Moteur injection directe - deux cylindres - cylindre unitaire = 2770 cm3

Puissance effective : 50 kw.

Rapport volumtrique () : 15/1

N = 1500 tr/mn

Avance injection = 24

Vilebrequin

1 56

43

2

P Cylindre (b)

Leve d'aiguille

PMB

20

40

60

80

Pression cylindre = f ()

DW10023D

1 2 3 4

PMH

Sans injection etsans combustion

Leve d'aiguille injecteur = f ()



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A - ETUDE DU GRAPHE

1 - Dbut d'injection dans le cylindre (24 avant PMH)

2 - Dbut de combustion

3 - Fin d'injection dans le cylindre

4 - Fin de combustion

1 - Angle d'injection :

De l'ordre de 20 30 vilebrequin. Lors de l'injection, le combustible estintroduit dans la chambre de combustion, sous forme de gouttes de 5 120 de diamtre avec prdominance de gouttes de 20 30 quis'vaporent en 3 5 ms.

2 - Dlai de combustion :

Pendant ce dlai, le combustible est introduit dans la chambre decombustion sans brler. Il subit les actions de la temprature et de lapression de l'air comprim qui provoquent :

Une transformation physique : la partie lgre du combustibles'vapore il y a donc prsence d'un dlai physique (pulvrisationet vaporisation) dpendant :

de la grosseur des gouttelettes, elle-mme fonction des

caractristiques physique du combustible (viscosit),

de la temprature de l'air dans le cylindre,

de la vitesse relative de la gouttelette par rapport l'air.

Une transformation chimique : le combustible vaporis et l'airforment un mlange o prennent naissance des ractions chimiquesinstables, (transformation et oxydation des molculesd'hydrocarbures) prcdant la flamme il y a donc prsence d'undlai chimique dpendant de la nature de l'hydrocarbure. La vitesse

d'oxydation du gazole est 2000 fois suprieure celle de l'essence.



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3 - Combustion :

A pleine charge, la combustion se dveloppe sur environ 50 devilebrequin. Elle peut tre divise en trois phases aux limitesimprcises et variables suivant le type de chambre de combustion,

l'arodynamisme des conduits d'admission et d'chappement, lesystme d'injection.

Les trois phase sont : 4 = combustion rapide (phase incontrle)

5 = combustion principale (phase contrle)

6 = combustion diffusante (phase par diffusion)

B - ANALYSE DES TROIS PHASES

1 - Combustion rapide ( 4)Prsence d'un grand excs d'oxygne.

Le combustible est introduit progressivement dans la chambre decombustion en fin compression inflammation en masse du combustibleinject pendant le dlai de combustion.

Dans certains cas, des points chauds dterminent la zone de dbutd'inflammation. C'est la phase incontrle ; la combustion est dtonante ;la pression crot brutalement :

La vitesse initiale de propagation de la flamme peut atteindre 1000 m/s.

La vitesse de combustion dans cette premire phase dfinit la monte enpression ou gradient de pression P/.

Elle produit le bruit caractristique de fonctionnement des moteursDiesel : le cognement (dcomposition des proxydes). On peut considrerque le cognement apparat pour P/ 5b/degrs de rotationvilebrequin.

Remarque : La combustion peut se dclencher dans plusieurs points de

la chambre la fois contrairement au moteur allumagecommand.



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2 - Combustion principale ( 5)Le combustible est alors introduit directement dans la flamme. Lesgouttelettes introduites dans une atmosphre trs chaude sous fortepression s'enflamment sans dlai et, le taux d'nergie libre est

proportionnel au dbit inject. C'est la phase de combustion contrle :La vitesse de combustion diminue malgr l'lvation de temprature et depression (on a relev des tempratures instantanes de l'ordre de8000 C).

Il se produit une scission des molcules du combustible, sous l'effet de latemprature et de la pression, qui forme :

des produits lgers et des produits gazeux qui brlent,

des produits lourds et goudronneux, trs difficiles brler.

La vitesse de combustion d'un hydrocarbure est fonction du nombred'atomes de carbone par molcule. (2000 fois plus grande pour un C 14,C16 que pour un C6, C7).

Si par cracking, les corps forms ont moins d'atomes de carbone parmolcule, leur temps de combustion sera plus long. Dans le cas deformation de carbone libre, son temps de combustion tant plus long quela dure de combustion totale, on le trouve l'chappement sous formede suies.

Les deux premires phases correspondent un dgagement d'nergie de70 75 % de l'nergie totale introduite.

3 - Combustion diffusante (6)L'injection est termine. Les fractions non encore brles sont brasseset mlanges l'air o se dveloppe une combustion vive.

Les conditions de combustion sont de plus en plus dfavorables :

volume croissant de la chambre de combustion (pression ettemprature dcroissantes),

moins d'oxygne utiliser,

les hydrocarbures restant sont difficiles brler.

La dure de cette phase dpend de la constitution du jet. L'accroissementdu diamtre des gouttes augmente sa dure.



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IV - PROBLEMES POSES PAR LA COMBUSTION

(1) Limiter le gradient de pression P/.

DW10024C

P

(1) Rduire la pression maxi - (2) Raliser une combustion complte.

A - (1) LIMITER LE GRADIENT DE PRESSION - REDUIRE LA PRESSION MAXI

La valeur du gradient de pression et de la pression maxi dpendent :

de la dure du dlai de combustion,

de la masse de combustible injecte pendant le dlai.

Pour contrler la valeur de P/ et de la pression maxi, il faut contrler lavitesse de combustion rapide (premire phase de la combustion).

La dure du dlai de combustion dpend en particulier :

de l'indice de ctane du combustible,

du rapport volumtrique du moteur,

de la temprature de l'air d'admission,

de la masse de combustion injecte par coup.

Pourquoi diminuer ces deux facteurs ? :

(1) a) un gradient de pression P/faible : Rduction des contraintes

mcaniques et desbruits de(1) b) une pression maxi rduite :

fonctionnement

(1) a) et b) : Pour obtenir un P/ faible et une pressionmaxi de

combustion rduite, il faut rduire et contrler la vitesse decombustion rapide.



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(1) Solutions :

1) Diminuer la dure du dlai de combustion en levant la temprature del'air en fin de compression par :

compression d'une partie de l'air dans un volume non refroidi donc

isol du cylindre.

2) Rduire la masse de combustible inject pendant le dlai de combustion(c'est--dire contrler le taux d'introduction de combustible).

3) Contrler la formation du mlange air - combustible par :

contrle de la masse d'air mise en prsence du combustible,

contrle de la vaporisation du combustible.

(1) Ralisations :

1) Chambre de prcombustionchambre de turbulence.

2) Injecteur tton (recouvrement).

3) Chambre de prcombustion,chambre de turbulence.

B - (2) RALISER UNE COMBUSTION COMPLTE

La vitesse de raction de combustion est fonction du dosage local : pourbrler, chaque gouttelette de combustible doit trouver l'oxygne ncessaire.L'homognit du mlange air-combustible est donc trs importante.

Avec les moteurs actuels, l'obtention d'un dosage local correct oblige fonctionner avec un excs d'air d'environ 30 %.

Le contrle du mouvement de l'air est un problme trs important, il dfinit lavitesse moyenne de combustion.

La combustion complte dpend pour une grande part, du contrle dumouvement de l'air pendant les phases de combustion principale et

diffusante.

En gnral, pour un moteur donn, on rgle le dbit maxi de combustible defaon tre juste en dessous du point d'apparition des fumes visibles.



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La vitesse moyenne de combustion dpend aussi :

du combustible : courbe dedistillation, indice de ctane

des caractristiques du moteur :avance l'injection

masse injecte par degr de rotationtype d'injecteurtype de chambre de combustion

des conditions de fonctionnement :temprature de l'air admis,

rgime de rotationtat du moteur (chemises, segments,soupapes, ...)

(2) c) Une combustion compltepourquoi ?

Amlioration du rendement et de la puissance du moteur diesel.

(2) c) Une combustion complte :

Elle dpend de l'homognit du mlange air-combustible qui peut treobtenue par :

division du combustible inject,

dplacement de la masse d'air pendant l'injection et la combustion(turbulence).

Ralisations :

Injecteur trous,

Injection directe avec turbulence,chambre MAN,chambre de turbulence.

(2) d) Une vitesse moyenne de

combustion fonction du rgime derotation par :

Dplacement de la masse d'air pendant l'injection et la combustion(turbulence).La vitesse de turbulence crot lorsque le rgime du moteuraugmente.

Ralisations :

Injecteur trous,



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LINSTITUT CITRON Chapitre 2 Injection directe avec turbulence,

chambre MAN,chambre de turbulence.



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d) Une vitesse de combustion (vitessemoyenne) fonction du rgime de rotation du moteur : augmenter la plagedu rgime d'utilisation du moteur diesel augmenter la puissance.

Amlioration de la puissance :

P = C rgime de rotationCouple moteur

Augmentation de la puissance d'un moteur :

En augmentant condition de maintenir C une valeur sensiblementconstante.

En augmentant C : C = F x l bras de levier.

Force sur le piston

Pour un moteur donn : l est constant, F est fonction de l'nergie librepar la combustion, donc de la masse de combustible brl.

C augmente si Q combustible augmente (combustible brl).



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CLASSIFICATION DES MOTEURS DIESEL

La combustion dans un moteur diesel doit tre la plus complte possible, pour gnrerun maximum dnergie, avec un minimum de consommation et de rejets polluants.

Les ingnieurs matrisent de mieux en mieux les processus complexes de cette phase,et on apport travers les annes diverses modifications aux formes des chambres decombustion ou aux conduits dadmission.

Le rle de ces chambres revt une importance capitale pour le fonctionnement et lerendement du moteur diesel et plusieurs technologies sont employes en fonction desimpratifs thermodynamiques ou de choix des constructeurs.

On distingue deux grandes familles de types de combustion :

linjection directe, qui dsigne tous les procds ne comportantpas de fractionnement de la chambre de combustion (linjecteurpulvrise le combustible directement dans la chambre principaledu cylindre),

linjection indirecte, regroupant les diffrentes solutions dechambres de combustion divises (linjecteur pulvrise lecombustible dans une chambre auxiliaire o a lieu le dbut de

combustion), les gaz rejoignant ensuite la chambre decombustion principale travers un passage ou des canaux deliaison.



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I - CHAMBRE DE PRECOMBUSTION (INJECTION INDIRECTE)

A - INJECTEUR

Type recouvrement faible pression de tarage 80 170 bar.

Fonctions : Introduire Le combustible

Pulvriser

DG010D

Chambre de prcombustion

DG011C

B

A

Injecteur

Bougie de

prchauffage

= 18 20/1

DG012C

Injecteur recouvrement



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B - CHAMBRE DE COMBUSTION

Elle est constitue :

dune chambre A o dbouchent linjecteur, et en gnral une

bougie de prchauffage. Le volume varie de 25 40 % du volume total dela chambre de combustion,

d'une chambre B qui est la chambre principale. La communicationentre les deux chambres est troite.

C - DEROULEMENT DE LA COMBUSTION

La combustion samorce dans la chambre auxiliaire A et se termine dans lachambre B. Pendant la compression, lair pntre dans la chambre A o ilschauffe (point chaud). Injection du combustible inflammation. Tout le

combustible ne brle pas du fait quil ny a pas assez doxygne; P lexcs de combustible est expuls vers la chambre principale dans laquelle lacombustion continue en rgime turbulent.

D - ROLES DES CHAMBRES

1 - Chambre de prcombustion

Mal refroidie, elle apporte lnergie calorifique ncessaire linflammationdlai dinflammation .

Un point chaud est constitu dans la chambre.

De plus, sa surface d'impact est conue pour diviser le jet s'coulant et dele mlanger intensivement avec l'air.

2 - injecteur

Injection facilite (pulvrisation et contrle de la masse injecte).

3 - Chambre principale

Expulsion progressive (tranglement) du combustible non brl de A versB

brassage (pulvrisation, rpartition et combustion dans la

chambre B).

Consommation : 170 230g/ch/h (1g / ch / h = 1,3596 g / Kw/h)

230 310g/kw/h



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E - CRITIQUE

Avantages

P

diminu

Bruits de fonction-nement diminus

P fin combustion

diminue

La pulvrisation et larpartition sont assures par laturbulence. P moins leve construction plus lgre du moteur

Pression dinjection faible 80 150 b

Moteur rapide

Baisse du dlai dallumage

Inconvnients

Dmarrage froiddifficileT(A) < T(B) du P(A) < P(B)

bruit et mission de polluants

Lquilibre des pressionsnest pas immdiat(tranglement). La surface deschambres (A+B) est importante dperdition calorifique plus

grande Prchauffage

Consommationspcifique 220 240 g/ch/h

Ralisation



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II - CHAMBRE DE TURBULENCE

A - INJECTEURS

Idem la pr-chambre.

Pression de tarage 110 170 bar.

B - CHAMBRE DE COMBUSTION

Type Ricardo Comet

DG013C

B

A

On lui donne une forme sphrique (turbulence). Le canal large et tangentielmet en communication les deux chambres.

Chambre A 50 % du volume total (chez CITRON 57,6 %).

170 190g / ch / h240 260g / kw / hMeilleur brassage de lairDouble turbulence - chambre piston trfle

DG014C



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C - DEROULEMENT DE LINJECTION ET DE LA COMBUSTION

DG015D

Compression Injection - combustion Dtente Echappement

Pendant le temps compression, l'air aspir, est refoul vers la chambre deturbulence o se produit un vigoureux tourbillonnement dont l'intensitaugmente avec le rgime de rotation du moteur.

Le combustible est inject et entran par l'air en mouvement peu avant lePMH

La combustion est dclenche par un point chaud ( 1000C enfonctionnement puissance maxi).

La pression dans la chambre de turbulence augmente, l'air, les gaz brls etle combustible non consomm sont chasss vers le cylindre, provoquant ladescente du piston et inversant le sens de tourbillonnement. Ceci permetd'obtenir un brassage encore plus intense.

D - CRITIQUE

Avantages

Dlai dallumage court,

Moteur rapide,

Pression dinjection de 100 170 bar.

Rendement et consommationamliors par rapport la pr-chambre.

Inconvnients

Prchauffage,

Consommationspcifique,

Ralisation.



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III - INJECTION DIRECTE

o

DW10188C

DG006C

Il y a injection directe lorsque linjecteur dbouche dans le cylindre.

A - INJECTEUR

Fonctions : Introduire Pulvriser Le combustibleRepartir

des orifices = 0,2 0,6 mm.Pression dinjection leve = 200 450 bars (moteurs atmosphriquesancienne gnration).

DG007C

Injecteur trous



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B - FORME DE LA TETE DU PISTON

Les cavits dans le piston permettent :

le dgagement des soupapes qui heurteraient le piston,

les lvres vitent le contact du gazole inject avec la paroi,

favorise une lgre turbulence.

C - DEROULEMENT DE LA COMBUSTION

Aucun artifice nest utilis pour contrler la combustion. Elle se dveloppe partir dun ou plusieurs points lorsque les conditions chimiques et physiquessont favorables. Un point chaud peut favoriser linflammation et assurer unecombustion plus rgulire.

Remarque : La pulvrisation, l'chauffement, la vaporisation du gazole, ainsique son mlange avec l'air doivent avoir lieu dans un temps trscourt.

D - CRITIQUE

Avantages

Bon rendement thermique

Vitesse de combustion

indpen-dante de la vitesse derotation

Pas de prchauffage

Facilit de fabrication

Bon dpart froid

T fin comp > T dinfl.

Bonne consommation (180200 g /ch/h)

Couple moteur

Inconvnients

Moteur lent

Rpartition du combustible

difficile

P

important

Pression fin compressionleve do, un moteur bruyant

Emissions de polluantsimportantes, sans prcautionsparticulires

Pression dinjection leve

Pompe en ligne (complexe et

volumineux) Injecteurs trous (encrassement)

Rsum : Le principe du moteur injection directe demande, par rapportau moteur injection indirecte, une mise au point technique plusimportante pour obtenir des rsultats moteur et vhiculeacceptables. La consommation plus faible du moteur injectiondirecte entrane toutefois des surcots de dveloppement et defabrication lorsque les exigences sur le plan confort etenvironnement sont prises en compte.



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FORMATION DU MELANGE

I - CONDITIONS DE FONCTIONNEMENT

A - TEMPERATURE D'INFLAMMATION ET DEMARRAGE DU MOTEUR

Au dmarrage, il faut :

avancer le dbut d'injection pour assurer un temps depulvrisation plus long,

assurer dans le cylindre la temprature d'inflammation du gazole.1 - Dfinition

Mise en fonctionnement autonome du moteur diesel pour destempratures ambiantes 0 C.

Conditions de dmarrage :

temprature ambiante 0 C,

n entranement moteur 150 tr/mn.

Rappel : Principe de fonctionnement du moteur diesel.

En marche normale, le combustible liquide est inject dans une massed'air porte par compression importante une temprature suprieure la temprature d'inflammation spontane du combustible utilis.



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2 - Diffrents facteurs influenant la temprature de fin compression

Diagramme thorique

DW10025D

4

5

3

1

6

2

P

V

P

P

2

3

VV3 2

0

T = TV

V

- 1

3 2

2

3

T3 est fonction de : - T2 = temprature ambiante

- 2

3

V

V= rapport volumtrique

Gnralement, 2

3

V

Vest une donne constante T3 est directement

proportionnel T2.

Pour un faible rgime de rotation, le dbut de compression n'a lieu quelorsque la soupape d'admission est ferme soit 50 C aprs le PMB(valeur variable suivant les moteurs).

Le volume d'air rel en dbut de compression est donc < V2.

Masse relle d'air compress :

Thoriquement, le volume d'air en dbut compression : V2 doit occuper V3en fin compression.

Or, lorsque les soupapes sont fermes, le cylindre n'est pas parfaitementtanche. Lors de la compression, une partie de cette masse d'airs'chappe entre piston et cylindre vers le carter moteur.



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La masse d'air vacue pendant la compression est fonction de :

la section des fuites (variable selon l'tat du moteur),

la diffrence : pression cylindre - pression carter moteur,

la dure de compression.

Comme lors du dmarrage, le rgime du moteur est trs faible, les fuitessont relativement importantes.

Echange de chaleur :

D'aprs le diagramme thorique, la compression (2) (3) est supposeadiabatique. Or un change de chaleur (nergie calorifique) se produitentre les parois du cylindre et la masse d'air comprim.

Cet change calorifique est fonction :

de la diffrence (temprature air - temprature parois),

de la surface de l'enveloppe de l'air comprim (plus importante dansles chambres de prcombustion que pour l'injection directe),

de la turbulence de l'air comprim,

de la dure de la compression.

Remarque : En fonctionnement normal (moteur chaud), l'changecalorifique est positif tant que l'air est moins chaud que lesparois (dbut compression). Puis devient ngatif ds que latemprature d'air devient > la temprature des parois.

Lors du dmarrage froid, l'change calorifique estconstamment ngatif. Les parois absorbent de l'nergiecalorifique durant toute la compression.

Conclusion :

La temprature de l'air en fin compression dpend de :

la temprature ambiante, rapport volumtrique du moteur,

la fermeture de la soupape d'admission (RFA),

l'usure du moteur (fuites d'air lors de la compression),

l'change calorifique lors de la compression.

Il en rsulte que la temprature de l'air en fin compression peut treinfrieure la temprature d'inflammation du combustible utilis.



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LINSTITUT CITRON Chapitre 4Exemple : Moteur quatre cylindres ; injection indirecte 2,4 l de

cylindre. = 20/1n de lancement moteur = 120 tr/mn.

On obtient :

TEMPERATURE AMBIANTE TEMPERATURE FIN COMPRESSION

20 C 387 C

0 C 342 C

- 20 C 297 C

Sachant que pour une vitesse d'entranement de 120 tr/mn latemprature de 0 C, il faut une temprature en fin compression = 362 C

pour enflammer le gazole.

Cet exemple montre que la temprature en fin compression obtenuependant les premiers tours du moteur est insuffisante pour permettrel'inflammation du combustible utilis.

3 - Systmes utiliss pour faciliter le dmarrage froid

Ils ont pour but de combler la diffrence :

T = (temprature ncessaire l'inflammation - temprature obtenue en

fin compression).



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a - Augmenter la temprature de fin compression

SOLUTIONS REALISATIONS

Rchauffer l'air d'admission(augmenter T1)

Rsistance chauffante dans latubulure d'admission

Combustion de gazole dans latubulure d'admission (thermostart)

Crer un point chaud dans la chambre decombustion

Bougies de prchauffage

Rduire les fuites d'air par amliorationde l'tanchit piston-cylindre

Injection au dmarrage d'unequantit de gazole = 150 200 % de laquantit maxi injecte par coup(surcharge) Injection d'huile avant ledmarrage

Augmenter la vitesse de lancement dumoteur, afin de rduire les fuites d'aircomprim et l'change thermique avecles parois

Batterie de plus grandecapacit Dmarreur bien adapt Diminuer la rsistance dans laligne (connections en bon tat) Huile peu visqueuse

Augmenter le rapport volumtrique Injection directe 15, 16 Chambre de prcombustion 18 Chambre de turbulence 20,

22

b - Diminuer la temprature ncessaire l'inflammation

SOLUTIONS REALISATIONS

Diminuer le dlai d'inflammation Gazole indice de ctanelev

Emploi d'un combustible volatil Start piloteInjecter dans la zone de tempraturemaxi de l'air comprim

Diminuer l'avance l'injection(en gnral, un dbut d'injection 10avant PMH donne satisfaction)

Remarque sur l'avance souhaite en fonction de la temprature(cas gnral)

- 20C 0C + 80C

Au dmarrage Pratiquement pasd'avance

Plus d'avance Beaucoup d'avance

Aprs dmarrage Beaucoup d'avance Beaucoup d'avance Pratiquement pasd'avance



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B - LE RALENTI

Les bruits et claquements sont les plus marqus au ralenti, et dans les faiblescharges partielles car le dlai d'inflammation est important ; en effet :

la temprature de fin compression et moins leve bas rgimeet faible charge, notamment au ralenti,

la chambre de combustion est plutt "froide" par rapport lapleine charge,

l'chauffement de la chambre de combustion s'effectue lentementet de faon incomplte, en particulier dans les moteurs prchambre et turbulence, car les pertes par rayonnement thermique sont importantes(grande surface d'change thermique).

C - FONCTIONNEMENT EN PLEINE CHARGE

La pulvrisation du gazole est d'autant plus fine que la vitesse relative entre lecombustible et l'air est grande, et que la pression de l'air dans la chambre decombustion est leve.

Une grande vitesse du carburant s'obtient par une haute pression d'injectionde ce mme carburant.

Les moteurs chambres de turbulence travaillent avec des vitesses d'airleves dans la prchambre et le canal de communication. La pression

d'injection peut donc tre moins importante (des pressions suprieures 350 bar sont inutiles).

Dans les moteurs injection directe, la vitesse de l'air dans la chambre decombustion est relativement faible. Il est alors ncessaire de compenser cefait en jouant :

sur l'injection pression d'injection leve,

sur l'air chambre de combustion et canal d'arrive conus pourpermettre l'augmentation du mouvement de l'air (swirl).

Par ailleurs, les ondes de pression dans les tubes d'injection et les injecteursse dplacent la vitesse du son (environ 1400 m/sec). Celles-ci engendrentdans ces composants des superpositions d'oscillations. Ce phnomne estexploit pour une injection optimale (accroissement de pression).



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II - QUANTITE

Rcapitulatif des limites de fonctionnement du moteur diesel :

Limite de fume

La formation du mlange s'effectue en grande partie pendant la combustion richesse localement leve alors qu'un excs d'air moyen cause dj une fumenoire.

Les limites de fume sont les suivantes :

moteurs injection indirecte = 10 25 % d'excs d'air = 1,1 1,25,

moteurs injection directe = 40 50 % d'excs d'air = 1,4 1,5.

Les moteurs diesel fonctionnent toujours avec un excs d'air ( > 1).

Lorsque le niveau d'air excdentaire est trop bas, les missions de noir decarbone, d'oxyde de carbone et de carbure d'hydrogne augmentent.

= quantit d ' air introd uite

besoin en air th orique

Nota : La zone d'inflammabilit est dfinie par = 0,3 et= 1,5.

Limite de pression de combustion

Le gazole brle immdiatement : si on est en prsence d'une injection "dure" avecdes pics de pression leve, il faut un moteur dot d'un attelage mobile lourd,particulirement en injection directe.

Pendant la phase du dlai d'inflammation, une petite quantit de carburantseulement doit tre injecte, car c'est la quantit de gazole prsente au pointd'allumage dans la chambre de combustion qui dtermine la monte en pression,donc le gradient de pression, celui-ci tant dterminant pour le bruit.



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DW10026D

P

l

P

l

Pression

Pression

Monte en pressionde combustion

"dure"

Monte en pressionde combustion

contrle

Angle de rotationvilebrequin

l : Leve d'aiguille injecteur

Limite de temprature des gaz d'chappement

Le seuil maximal de temprature des gaz d'chappement est dtermin par :

une charge thermique leve des composants moteur entourant la chambre decombustion chaude,

rsistance thermique de l'chappement,

dpendance thermique des missions de polluants.

Limites des rgimes de rotation

Quand le rgime est constant, la puissance dpend seulement du dbitd'injection.

Lorsque le moteur est aliment en carburant sans que le couple moteur diminue,

le rgime du moteur augmente.

Si le dbit de gazole n'est pas alors rduit avant un seuil critique de rgime, lemoteur s'emballe, ceci pouvant aller jusqu' l'auto destruction.

limitation et rgulation du rgime ncessaires.



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Exemple : Dispositif EDC

DW10027D

510152025

30354045

50556065707580

Quantit dedmarrage

Dbit de gazole

inject (mm3/coup)

Pression rail pleine charge

Courbe de pleine charge

Courbe de charge nulle

Courbe decoupure

1400

1200

1000

800

600

400

200

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

Rgime moteur(tr/mn)

Pression du rail(bar)

Courbede

ralenti

III - TECHNIQUES D'INJECTION

Il est possible d'amliorer le mlange du carburant avec l'air comprim :

l'nergie thermique de l'air comprim et des parois de la chambre decombustion favorise l'vaporation du carburant inject,

la chambre de combustion peut tre conue de faon gnrer desturbulences.

Les moteurs diesel fonctionnent la plupart du temps sans tranglement de l'aird'admission. Avec un excs d'air important, la combustion est totale, entranantde faibles concentrations de monoxyde de carbone et de noir de carbone.

Toutefois, l'excs d'air dans la chambre de combustion baisse lorsque la quantitde carburant crot. L'objectif est de toujours obtenir la puissance maximale d'unecylindre donne, en tenant compte d'un faible poids moteur et du cot dumoteur.

Le moteur doit donc fonctionner avec un petit excs d'air si la charge estimportante. Afin de limiter nanmoins les missions, le carburant doit tre dosminutieusement.



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Moteurs injection directe

DW10028C

Forme de la chambre de combustion et emplacement de l'injecteur pour injection jet sans swirl.

DW10029C

Forme de la chambre de combustion et emplacement de l'injecteur pour injection multitrous avec swirl.



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A - MOTEURS A CHAMBRE DE TURBULENCE

Les moteurs chambre de turbulence travaillent avec un seul jet d'injectiondont la direction de projection est parfaitement accorde avec la chambre deturbulence.

B - MOTEURS A INJECTION DIRECTE

Les moteurs injection directe travaillent en gnral avec 4 6 trousd'injection dont la direction d'injection est exactement adapte la chambrede combustion. Des variations du dbut d'injection de 1 vilebrequin parrapport au rglage optimal conduisent une hausse sensible de la fumenoire et de la consommation.

Procds d'injection directe

Procd d'injection jet : il se compose d'une chambre de combustion avecune large cavit situe dans le piston, et d'un injecteur 6-8 trous plac aucentre, par rapport la chambre de combustion. Ce procd utiliseprincipalement l'nergie des jets d'injection et travaille sans artifice au niveaude l'air. Ce procd est appliqu en gnral aux moteurs diesel lourdstravaillant avec un excs d'air important.

Procd de combustion avec injection multitrous : il se compose d'une cavitde piston servant de chambre de combustion nettement plus troite et d'uninjecteur 3-4 trous situ au centre par rapport la chambre de combustion.

Dans ce procd un canal d'arrive d'air est spcialement conu pour gnrerun tourbillon dans la chambre de combustion.



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IV - AVANCE A L'INJECTION

L'avance l'injection dtermine le dbut d'injection. Une injection tardive rduitl'mission de N0x, alors qu'elle augmente l'mission de HC.

DW10030D

260

220

180

140

100

60

4 43 2 1 1 2 3 5 6Avance Retard

Dbut d'injection

Emission

Vilebrequin

a%

HC

NOX

Dans un dispositif EDC :

La cartographie d'avance l'injection dtermine le dbut de l'injection en fonctiondu dbit souhait et du rgime.

Un pilotage de l'avance l'injection est ncessaire en phase de dmarrage etfrein-moteur.

DW10031D

Avance deconsigne

Avancemaxi

00 Ralenti N

MAXN



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Rsum des exigences pour un systme d'injection directe :

fortes pressions d'injection,

adaptation de la pression d'injection,

rglage variable du dbut de l'injection,

commande du taux d'introduction (non ralisable jusqu' prsent),

pr-injection et post-injection possibles,

l'optimisation des cots,

grande prcision du dbit,

grande prcision du dbut de l'injection,

fiabilit.

Rduction des bruits et des gaz d'chappement (en relation avec le moteur).



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LES GAZ D'ECHAPPEMENT

Dans un moteur diesel, le gazole ne dispose que de peu de temps pour se mlanger

l'air. On obtient donc un mlange htrogne avec des zones pauvres et des zonesriches. L'utilisation de l'air n'tant pas optimale, le moteur diesel fonctionne avec unrapport d'air lev ( = 1,2). Au final, l'mission polluante est nettement moins levequ'en essence, et comparable un moteur essence catalys.

Le dbut et l'volution de l'injection ainsi que la pulvrisation du carburant influencentl'mission polluante.

De la combustion rsultent diffrents rsidus, fonction de la conception, de lapuissance et de la charge du moteur.

Formation de gaz d'chappement :

eau (H2O), dioxyde de carbone (CO2), monoxyde de carbone (CO), hydrocarbures non brls et partiellement brles (HC), oxydes d'azote (NOx), anhydre sulfureux (SO2), Acide sufurique (H2 SO4) particules de suie.

Particules de suiePendant l'chauffement des zones riches, les ractions n'ont lieu que dans la vapeurdes gouttes de carburant. Il se forme du carbone libre. Lorsque durant la raction, cesparticules de carbone ne peuvent brler, p.ex. en raison d'un mlange incomplet, d'unmanque d'oxygne local ou de l'extinction de la flamme des endroits froids, lesparticules se retrouvent en tant que particules de suie dans le gaz d'chappement.

Les particules de suie sont des enchanements de particules de carbone avec unesurface spcifique trs grande laquelle s'additionnent des hydrocarbures non brlset partiellement brls. Il s'agit en l'occurrence souvent d'aldhydes avec une odeurpntrante.

Ces particules se composent dans une mesure limite galement d'arosols (qui sontdes matires compactes ou liquides disperses trs finement dans des gaz) en raisondu taux de soufre plus lev contenu dans le diesel.

Le taux de soufre du carburant a cependant t rduit dbut 1996.

Des mesures ayant des effets positifs sur les missions de suie et de particules influentgnralement ngativement sur la consommation de carburant ainsi que sur lesmissions d'oxydes d'azote et de bruit.



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DW10032P

50

40

30

20

10

00 250 500 750 1000

3000 min-1

Rgime moteur

2000 min-1

-11000 min

Rgime moteur N en tr/mn

Dbit d'air en mg/coup

Dbit inject

(mg/coup)

0

1

2

3

4

5

0 1000 2000 3000 4000 5000

Indice de fume

B

Limitation de fume et indice de fume.



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Oxydes d'azote

L'augmentation de la temprature de combustion engendre en gnral uneaugmentation d'mission d'oxydes d'azote (temprature de processus moins leve :oxydes d'azote ).

La monte de la temprature de l'air d'admission (p.ex. par suralimentation) entraneune augmentation de la temprature de combustion et donc de la formation d'oxydesd'azote. Pour les moteurs avec turbocompresseur, le refroidissement de l'aircompress reprsente une mesure efficace pour rduire la formation d'oxydes d'azote.

Monoxyde de carbone et hydrocarbures

En cas d'un manque d'air pendant le processus de combustion, seules des ractionspartielles ont lieu.

La combustion incomplte gnre avant tout la formation de monoxyde de carbone etpermet aux hydrocarbures non brls d'atteindre le gaz d'chappement.

Rapport d'air lev : taux de monoxyde de carbone et d'hydrocarbures (CO, HC) .

Recyclage des gaz d'chappement

Dans les moteurs avec recyclage des gaz d'chappement, du gaz d'chappement peuttre mlang avec l'air en charge partielle, afin de rduire l'mission des oxydesd'azote.

Ceci rduit la concentration d'oxygne de la charge et accrot sa chaleur spcifique.Ces deux facteurs font baisser la temprature de combustion (formation d'oxydesd'azote).

Une quantit de gaz d'chappement recycls trop leve entrane l'augmentation destaux de suie, du monoxyde de carbone et des hydrocarbures, en raison d'un manqued'air.



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DW10033D

/kWh

16

12

8

4

0

HC

NO x

0 20 40 % 60

Suie

% EGR % EGR0 20 40 % 60

3

2

1

1

0

%

105

100

95

/kWhCO

Emissions

toxiques

Consommation

carburant

Excs d'air

Influence du recyclage des gaz d'chappement

Nota : Dans un moteur diesel, les missions polluantes sont stables pendant toutesa dure de vie.

Rduction des missions l'aide :

de la combustion complte du carburant inject, du dosage prcis du carburant, d'un dbut d'injection prcis, d'injecteurs fabriqus avec une trs grande prcision, de l'accroissement de la pression d'injection, d'une optimisation de la gomtrie du jet d'injection, du recyclage des gaz d'chappement (jusqu' un pourcentage

dtermin dans l'air d'admission),

d'une suralimentation par turbosoufflante (lvation du rapportd'air).

Moteurs injection indirecte

Grce un retraitement supplmentaire des gaz d'chappement, les valeurs limiteEURO II peuvent tre atteintes avec des systmes d'injection classiques.

Grce des mesures supplmentaires (modifications sur la chambre de turbulence etsur l'emplacement de la bougie de prchauffage) mme les valeurs d'EURO III peuventtre atteintes.

Toutefois, les moteurs injection directe offrent, outre la possibilit de maintenirles valeurs limite de gaz d'chappement, une consommation conomique.



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Emission limit values for diesel passenger cars in europe

DW10034D

Particles [g/km]

0.14

0.12

0.10

0.08

0.06

0.04

0.02

00 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

NO +HC [g/km]x

EURO II/DI 96

EURO II/IDI 96

Im roved combustion-cham er desi nconstantl re ulated EGR

EURO III 1999(proposal Germany)

Sries 1993

Oxi-Converter

Black and white EGRSries 1983

Sries 1993/94

4-Valve technology

Pressure increase

NO -Converterx

1989

DI

IDIEURO 91/441/EECIDI 92/93 DI 94



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LINSTITUT CITRON

2EME PARTIE

LE DISPOSITIF DE CONTRLE MOTEURHDI BOSCH EDC 15 C2

AVERTISSEMENTLe calculateur EDC 15 C2 a connu maintes volutions logiciel. Cette 2me partie

n'voque que les fonctions et stratgies propres aux motorisations DW10 et ce, dans ladernire version logiciel : V66.

DISPOSITIF DE CONTROLE MOTEUR DIESEL HDI BOSCH EDC 15 C2 2EMEPARTIE



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LINSTITUT CITRON




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GENERALITES

I - INTRODUCTION

Actuellement, l'injection directe semble tre la rponse la plus satisfaisante pourrpondre aux exigences de performances des moteurs diesel rapides, tant auregard de la puissance, de la consommation et de l'agrment de conduite que durespect des normes d'antipollution.

Dans cet optique, un systme d'injection trs haute pression, appel HDI (Hautepression Diesel Injection), a t conu tout spcialement pour le contrle desmoteurs diesel injection directe.

En effet, par rapport aux solutions mcaniques, la mesure lectrique, la souplessedu traitement lectronique numrique des donnes, les circuits de rgulation, etles actuateurs lectriques permettent d'optimiser les fonctions de rgulation.

Les paramtres suivants influencent le fonctionnement et la combustion desmoteurs diesel :

dbit d'injection,

dbut d'injection,

taux de recyclage des gaz d'chappement (EGR),

pression de suralimentation.

Le moteur injection directe (DW10 ATED par exemple) et le dispositif d'injectionHDI qui lui est associ offrent l'optimisation :

de : par :Consommation : Moteur injection directe (jusqu' 15% de gain de

consommation par rapport aux moteurs injectionindirecte).L'adoption ventuelle de 4 soupapes par cylindreamliore la formation du mlange.

Couple et puissance : Libre choix des pressions d'injection suivant lesconditions de fonctionnement.Pressions d'injection plus leves.

Suralimentation par turbocompresseur.Emissions : Fortes pressions pour une fine pulvrisation et donc une

combustion la plus complte possible. Optimisation de lachambre de combustion pour une utilisation maximalede l'air.Rduction des missions de Nox par recyclage des gazd'chappement.Utilisation d'un catalyseur "DENOX" ( l'avenir)



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Le systme d'injection HDI se compose grossirement :

d'une pompe de gavage, prcde d'un prfiltre,

d'un filtre,

d'une pompe haute pression avec rgulateur de pression, entrane par lemoteur,

d'une rampe distributrice (rail) pour tous les cylindres (common = commun)alimente en permanence par la pompe haute pression ; elle sert de rservede gazole haute pression,

de porte injecteurs munis chacune d'une lectrovanne de commande ; chaqueporte injecteur est reli au rail par un tube,

de capteurs et actionneurs,

d'un calculateur numrique qui gre, en fonction des paramtres moteur, lapression du rail, le dbit de la pompe, le temps d'ouverture et le passage dechaque injecteur.

Le calculateur possde en plus un dispositif d'autodiagnostic embarqu afin defaciliter la recherche de pannes ventuelles, et d'atteindre par l mme unequalit de rparation optimale. Enfin, l'agrment de conduite est augment par lapossibilit qu'a le calculateur travailler en mode dgrad ; ceci consiste, enl'absence de certains paramtres remplacer ces derniers par des valeursprogrammes au pralable, ou prendre en compte d'autres paramtres.

Les points forts du dispositif HDI sont les suivants :

la pression d'injection est gnre et rgule pratiquement indpendammentdu rgime moteur, et peut tre choisie librement dans des limites dtermines,

le dbut et la dure de l'injection peut tre choisis librement.

En outre, ce systme permet, pour chaque injecteur, plusieurs injections sur uncycle moteur :

une ou deux injections "pilotes" ou "pr-injections" (rduction des bruits),

une injection principale,

une post-injection (en dpollution svrise).



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II - AFFECTATION

Vhicules CITRON quips des motorisations :

8 soupapes

DW10 ATED/L3 Turbo pilot Echangeur air/air

8 soupapesDW10 TED/L3 Turbo non pilot

Echangeur air/air

8 soupapesDW10 TD/L3 Pas d'changeur air/air

Suralimentation douce

ATTENTION :Les valeurs figurant dans ce document concernent lamotorisation DW10 ATED, et ceci uniquement titred'exemple.



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III - PRESENTATION

Dans le principe, le systme HDI s'apparente un dispositif d'injection d'essence :

Les capteurs mesurent les conditions de service, et transforment diffrentesvaleurs physiques en signaux lectriques.

Le calculateur traite les informations suivant des algorithmes de rgulation prcis,et met des signaux lectriques.

Les actionneurs transforment les signaux lectriques du calculateur en grandeursmcaniques.

Le calculateur contrle en permanence la distribution du gazole, c'est dire lasynchronisation et le phasage ; d'autre part, partir de l'information fondamentalequ'est la volont conducteur, il dtermine le dbit de gazole (mm3/coup.) injecter. Le dbit adquat en toutes circonstances est calcul trs prcismentsuivant tous les tats de fonctionnement du moteur.

Pour cette raison, tous les points de fonctionnement du moteur figurent sur descartographies mises en mmoire aprs passage au banc.

Le dbit de gazole qui est fourni au moteur par des injecteurs lectromagntiquesdpend proportionnellement :

du temps d'ouverture des injecteurs donc de leur temps de pilotage mais aussi,

de la pression du gazole rgnant dans la rserve haute pression que constituele rail ; en effet, une modulation de la pression rail selon les conditions defonctionnement est ncessaire car :

des faibles pressions sont indispensables pour des petits dbits d'injection, par contre, des faibles pressions empchent l'obtention de dbits injects

importants pendant le temps disponible pour l'injection.

En rsum, le systme HDI dispose de trois degrs de libert :

1er degr : la pression d'injection dlivre par la pompe haute pression. C'estau calculateur de la dterminer par l'entremise d'une lectrovanneproportionnelle,

2me degr : le dbit inject. Le calculateur le dtermine en calculant un temps

d'excitation des injecteurs, et en tenant compte de la pression du rail. Autreparamtre : injections multiples,

3me degr : le dbut de l'injection correspond au dbut de l'excitation desinjecteurs, dtermin lui aussi par le calculateur, suivant ses points defonctionnement.

Remarque : Le dbit inject dpend aussi des paramtres fixes suivants : sectionhydraulique, diamtre des trous, leve d'aiguille injecteur.



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Exemples de cartographies

Cartographie de commande injecteurs

0 20 40 60 80 100 120

400 bar 600 bar 1300 bar Dure de

commande ( s)

Q mm /cou3DW10035D

1400

1200

1000

800

600

400

200

0

Cartographie schmatique de la pression rail

DW10036D

50

40

30

20

10

500 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 50001000

1350

1300

1200

bar

11001000

900

800

700

600

500

450

Q (mm /coup)3

N tr/mn



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IV - DISPOSITION GENERALE DU CIRCUIT

A - SCHEMA

60

90

120

C

43

4

5 24

33

44

3029

28

27

26

2

1

13

25

3

42

22

731

21

32

6

23

20

8

16

17

19

18

41

12

37

38

39

40

10

9

45

14

15

34

35

36

46

47

48

11bis

11

DW10020P



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B - NOMENCLATURE

1 - Calculateur de contrle moteur2 - Capteur de rgime/position moteur3 - Capteur de rfrence arbre cames4 - Capteur de pression de suralimentation5 - Dbitmtre d'air 6 - Capteur de temprature carburant7 - Capteur de pression carburant8 - Sonde de temprature d'eau9 - Capteur pdale d'acclrateur10 - Capteur de vitesse vhicule11 - Contacteur de frein11bis - Contacteur de frein redondant12 - Contacteur d'embrayage13 - Capteur de pression atmosphrique14 - Batterie15 - Double relais d'injection : - de puissance

- d'alimentation16 - Rservoir carburant17 - Pompe de gavage18 - Filtre gazole19 - Refroidisseur de gazole20 - Rchauffeur de gazole21 - Pompe haute pression22 - Rail commun23 - Electro injecteurs24 - Filtre air 25 - Turbo compresseur26 - Echangeur air/air27 - Vanne de recyclage EGR28 - Poumon de waste-gate turbo29 - Electrovanne de recyclage EGR30 - Electrovanne de rgulation pression de suralimentation31 - Rgulateur de haute pression carburant32 - Dsactivateur 3me piston de pompe HP33 - Catalyseur34 - Interrupteur inertie35 - Voyant test contrle moteur



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36 - Connecteur diagnostic37 - Botier dcodeur ou CPH ou BSI pour fonction ADC transpondeur38 - Information consommation (OBD)39 - Compte-tours40 - Voyant de prchauffage

41 - Botier de pr/post chauffage42 - Bougies de prchauffage43 - Informations pour fonction rgulation de vitesse44 - Calculateur BVA45 - Elments pilots dans le cadre de la fonction FRIC et coupure

compresseur de rfrigration46 - Thermoplongeurs lectriques47 - Relais de chauffage additionnel48 - Pompe vide

DISPOSITIF DE CONTROLE MOTEUR DIESEL

81142303 dis posit if de ctrl moteur d

Documents