La cartographie d'injection par JSO ... Jon / Gérard

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trouver ici :
...
http://www.jsoclub.com/128/carto.htm


La cartographie d'injection

La cartographie d'injection ou pourquoi ajouter ou enlever de l'essence.
On va ici aborder le problème complexe de la quantité d'essence à injecter
dans les cylindres pour régler correctement un moteur.

I/ Lexique

La première chose à faire est de définir un langage correct. Comment mesurer
la proportion d'essence injectée en fonction de la quantité d'air admise? Avec
une sonde, évidemment. Mais quelle info va-t-on en retirer?
La valeur de lambda,la richesse ou l'afr. Tous ces termes désignent la même
chose (proportion air/essence dans le mélange) mais avec des valeurs
différentes.

On va définir un peu tout ça et ce sera beaucoup plus clair.
Tout d'abord, parlons de stœchiométrie. (richesse 1) C'est la proportion d'air
qui permet de brûler toute l'essence injectée dans le cylindre. Dans des
conditions normales de température et de pression (là on parle des conditions
atmosphériques), ça donne environ 14,7grammes d'air pour 1 gramme
d'essence.

Ce qui donne 14,7:1 en afr puisque afr veut dire air/fuel ratio, soir rapport
air/essence en bon français. Ce réglage là donne aussi une richesse de 1. Si on
enrichit (plus d'essence pour la même masse d'air ou moins d'air pour la même
masse d'essence), la richesse augmente (normal puisqu'on enrichit) et on passe
au dessus de richesse 1.

La formule liant la richesse à l'afr est: richesse = 14,7 / afr
En général, les américains et les britanniques parlent en afr. Les français sont
plus enclins à parler en richesse, et les germaniques ont tendance à utiliser la
valeur de lambda.

La lambda est l'inverse de la richesse: lambda = 1/ richesse
Soit aussi: lambda = afr / 14,713/05/13 JSOpreparationvoiturepour circuit et competition: lacartographie
www.jsoclub.com/128/carto.htm 2/7

Attention à ne pas confondre lambda et richesse!!!!
Bon c'est clair pour tout le monde? Rassurez vous, pour la suite, on utilisera
l'afr, qui à mon sens est la valeur la plus parlante.

II/ La sonde lambda
Intéressons nous maintenant au réglage proprement dit.
Quelle est la valeur donnant la puissance maxi? Il est reconnu que la Puissance
maxi (Pmax) est obtenue aux alentours de 13:1. (soit environ richesse 1,13).
Bon, j'en entends déjà dire "ok,facile, si je règle pour être tout le temps à 13:1
j'aurais la puissance maxi!!"
Bien sûr,la réponse est... non.
Ce n'est pas aussi simple.

Il faut distinguer deux cas :
- la charge partielle (quand on conduit pépère, accélérateur pas à fond,ni même
à 80%)
- la pleine charge (quand on veut accélérer fort, relancer le moteur ou
atteindre des vitesses élevées ... bref, gaz à fond ... ou presque)
Dans le premier cas, on va faire attention à ne pas polluer, à ne pas consommer
et à d'autres paramètres comme la survie de son catalyseur (pour les voitures
qui ne datent pas de 15 ans et qui en sont donc équipées). Dans ce cas, on va,
autant que faire se peut, se placer à un réglage stoechiométrique,soit 14,7:1.
Ainsi on ne polluera pas trop, etc, etc...

Pourquoi je parle du catalyseur? Simplement parce que c'est principalement à
cause de ce dispositif d'antipollution que sont apparues les sondes lambda, qui
permettent de connaître plus ou moins précisément quelle est la teneur en
oxygène des gaz d'échappement et donc la richesse du mélange...
En effet, pour que les réactifs que l'on trouve à l'intérieur des catalyseurs ne
soit pas soumis à des températures trop élevées (plus de 950°C) qui pourraient
les détruire, il faut que le mélange soit de 14,7:1. Avec un mélange un peu plus
riche, le processus de traitement des gaz d'échappement (oxydation) ne peut
plus se faire correctement et la température augmente fortement, provoquant
des dommages irréparables au catalyseur. En revanche, si la richesse augmente
fortement, le cata est saturé et sa température diminue.13/05/13 JSOpreparationvoiturepour circuit et competition: lacartographie
www.jsoclub.com/128/carto.htm 3/7

Donc pour dépolluer efficacement on reste à 14,7:1 (la majorité du
fonctionnement d'un moteur), et après, en recherchant la puissance maxi, on
peut monter à 13:1 (ou encore plus riche si besoin) sans dommage pour le
catalyseur.

Mais pour bien gérer ce problème de mélange stoechiométrique à respecter, il
fallait une sonde capable de mesurer la richesse du mélange, via la teneur en
O2 des gaz d'échappement.

Ainsi sont apparues les sondes lambda.
Les premières sondes lambda se contentaient donc de "dire" riche ou pauvre au
calculateur moteur selon qu'il était au dessous ou au dessus de 14,7:1. Ainsi, en
charge partielle, celui-ci tenait compte de cette information et corrigeait en
permanence la quantité d'essence injectée pour être toujours au plus prêt de
14,7:1.
En pratique cela se traduit par des oscillations continues entre environ 14,4:1 et
15:1.
Ce genre de sonde n'avait aucun intérêt à être plus précise qu'un bête oui/non
puisque le véritable rapport air/essence du mélange n'était pas l'information
souhaitée.

Voilà pourquoi la courbe de réponse (volts en fonction de l'afr) d'une telle
sonde montre clairement qu'elle NE PEUT PAS être utilisée pour une quelconque
mesure. En effet,en dessous de 13,5:1 et au dessus de 16:1 environ, le voltage
délivré par la sonde n'évolue pas. Et entre 14,4 et 15:1, la pente de la courbe
est si importante qu'une lecture précise est très difficile. Mais là encore, je
rappelle que la mesure n'était pas le but de ces sondes.

Petit à petit les constructeurs (et les équipementiers, Bosch en tête) se sont
aperçus qu'une information un tout petit peu plus précise qu'un bête oui/non
pouvait être intéressante. Ainsi une sonde lambda moderne joue-t-elle toujours
le même rôle, mais sa précision est devenue suffisante pour minimiser les
oscillations autour de la stoechiométrie (oscillations désormais difficilement
perceptibles) et pour offrir une information pouvant servir de mesure ... dans
certains cas.

Voir ci-dessous la courbe de réponse approximative d'une sonde lambda bande
étroite moderne:13/05/13 JSOpreparationvoiturepour circuit et competition: lacartographie
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On voit qu'entre 12 et 17:1, une lecture relativement précise est possible.
Pourquoi je parle de bande étroite? Simplement par opposition aux sonde dites
large bande (ou Uego) qui elles ont une courbe de réponse et un mode de
fonctionnement très différents qui permettent une lecture beaucoup plus
précise et sur une plus grande étendue. Ces sondes là sont bien plus chères et
sont principalement destinées à la mise au point des moteurs, bien que de plus
en plus de voitures ont recours à ce type de sonde pour avoir leur information
richesse, ce qui permet au calculateur d'agir sur l'ensemble de la cartographie
moteur en faisant des corrections plus précises, sans se limiter à de petites
oscillations en charge partielles.

III/ Le Réglage
Bon, on parle la même langue, on sait comment on mesure,si on réglait
maintenant?
Il va nous falloir distinguer encore deux cas: - atmo - turbo
Quel que soit le cas, on ne s'intéressera qu'à la pleine charge, le réglage en
charge partielle étant toujours de 14,7:1 et quelle que soit la carto, le
calculateur corrigera pour atteindre ce réglage, grâce à l'info de la sonde
lambda.
Pour les atmos, c'est simple, on vise 13:1 et on règle son injection pour arriver à
cette valeur.
La richesse pourra ici être mesurée avec une sonde lambda bande étroite, si
tant est qu'elle soit suffisamment moderne (il est recommandé de trouver la
courbe de réponse correspondant à la sonde qu'on utilise. ... Bosch ne cache pas
ce genre d'infos).
Pour les turbos, là ça se corse un petit peu.13/05/13 JSOpreparationvoiturepour circuit et competition: lacartographie
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Si on se met à 13:1 on sera effectivement à la Pmax. (puissance maxi) Mais le
problème est que les gaz d'échappement seront tellement chauds, que les
métaux utilisés pour le collecteur, le carter turbine du turbo et la turbine elle
même ne vont que très moyennement apprécier la température. Risque de
détérioration TRÈS rapide.
La limite couramment admise est de 950°C en amont turbine (juste avant le
turbo, pour ceux du fond qui ne suivent pas!!).
Pour être sûr de ne pas dépasser cette limite, il faut mesurer cette
température. Pour cela un thermocouple type K installé dans le collecteur juste
avant la bride du turbo fera parfaitement l'affaire. Coût somme toute modéré
en regard de la précision de réglage apportée (compter moins de 100€ pour un
"kit" complet, avec un afficheur fonctionnant sur pile).
Comment ne pas avoir des gaz d'échappement trop chauds? Simple, en
rajoutant de l'essence. On va donc se rapprocher d'un mélange de 12:1 voir
même encore plus riche.
Le réglage optimum se situe donc là où on est le plus proche de 13:1, tout en
ayant une température amont turbine inférieure à 950°C.
Là, le problème est qu'il n'y a pas de règle générale: certaines voitures ont de
bonnes températures d'échappement à 12 voir 12,2:1 (Supra, GTIR...) quand
d'autres supportent mal de tourner avec un mélange moins riche que 11:1
(Subaru) !!!
Bref, l'info température d'échappement est indispensable.
Pourquoi ne pas simplement se mettre à 11 ou 11,5:1 en se disant que pour la
majorité des voitures turbo on aura ainsi un réglage qui ne mettra pas en danger
le turbo?Simplement parce qu'on recherche ici la performance. Et que même si
à hauts régimes le gain est minime (et qu'en général on finit souvent à 11,5:1
voire plus riche encore à hauts régimes), la différence à moyens régimes est
plus que notable.
En effet, plus la température des gaz d'échappement est élevée, plus l'énergie
contenue dans les gaz d'échappement est importante, et donc plus le régime de
rotation du turbo va augmenter rapidement (on simplifie).
De plus, la température d'échappement n'est pas une information suffisante
dans la mesure où en dynamique (quand on accélère donc), elle n'augmente pas
instantanément et que vouloir atteindre 950°C à bas et moyens régimes13/05/13 JSOpreparationvoiturepour circuit et competition: lacartographie
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risquerait carrément d'aboutir à un réglage trop pauvre.
Il faut donc aussi l'info richesse. En plus de cela, il faut pouvoir avoir une
lecture de richesse qui soit rapide, précise et qui permette de lire jusqu'à
environ 10:1 (même si 11:1 pourrait suffire pour la majorité des moteurs) pour
être sûr de régler correctement sa cartographie.
Le couple idéal est donc thermocouple et sonde large bande (puisqu'une sonde
bande étroite devient franchement imprécise sous 12:1).
Le problème est qu'une sonde large bande et son boîtier de traitement du
signal et d'acquisition de données coûte environ 400€. A rajouter aux 100€ du
thermocouple, ça monte l'addition à 500€, simplement pour savoir comment se
comporte le moteur.
C'est un investissement qui peut sembler lourd mais qu'il faut relativiser: il
permettra de régler efficacement plusieurs moteurs et les réglages seront
bien plus optimisés qu'avec une simple sonde lambda bande étroite.
En revanche, il n'est pas forcément nécessaire de recourir à des tels
investissement: ce genre de moyens de mesure n'a vraiment de sens que sur
des moteurs vraiment poussés et où on cherche à grappiller les derniers
chevaux.
C'est sûr qu'en se mettant à 12:1 avec une sonde bande étroite et en rajoutant
"une louche d'essence" on sera assez safe pour le turbo sans pour autant avoir
des performances minables.
En revanche, la plupart des boîtiers de traitement du signal des sondes larges
bandes offrent aussi la possibilité de faire de l'acquisition de données. Là c'est
un avantage certain par rapport à la simple lecture par voltmètre de l'info
venant d'une sonde bande étroite. D'autant qu'on peut aussi afficher en temps
réel d'autres paramètres intéressants. Ci dessous, une capture d'écran du soft
d'acquisition de données (moteur éteint, boîtier sur off) utilisé avec le kit
Techedge ( www.techedge.com.au ). Il permet ici de visualiser en plus de la
richesse, le régime moteur, l'ouverture papillon, le voltage débitmètre et la
température échappement (et on pourrait encore rajouter une info et deux
températures). Ainsi, sur un même écran on visualise tout ce qui est nécessaire
à la définition d'une bonne cartographie d'injection.13/05/13 JSOpreparationvoiturepour circuit et competition: lacartographie
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A vous de jouer ... !!!!
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