Comment l’injection électronique de carburant cartographie le rapport air/carburant

Considérez l’injection électronique de carburant comme le successeur numérique du carburateur. Un cerveau informatisé contrôle le mélange à l’intérieur du moteur. Si vous le faites mal, vous pouvez gaspiller de l’essence et endommager le moteur. Si vous le faites correctement, tout bourdonne.

Les carburateurs règnent en maître depuis des décennies. Puis vint l’injection électronique de carburant. Il est devenu un accessoire à la fin des années 1950 et un équipement standard dans les années 1990. De nos jours, si votre voiture n’a pas d’EFI dans une voiture.

La Fuel Map est le cœur de ce système. Il indique à l’ordinateur exactement la quantité de carburant à injecter en fonction des conditions en temps réel. Chaque décision est prise en fonction de trois objectifs :

• Performance : Maximisez la vitesse et l’accélération.
• Efficacité : Extrait chaque kilomètre du réservoir.
• Émissions : Maintient la sortie d’échappement propre.

Comprendre le fonctionnement de cette cartographie est la première étape pour diagnostiquer les problèmes ou effectuer des ajustements pour de meilleurs résultats. La prochaine étape consiste à comprendre le matériel qui rend cela possible.

Matériel derrière la carte

Les cartes intelligentes sont impossibles à réaliser sans matériel intelligent. Les systèmes EFI s’appuient sur un réseau de capteurs et d’actionneurs qui communiquent avec l’unité de commande du moteur (ECU).

Les capteurs sont vos yeux et vos oreilles. Surveillez le débit d’air, la température du moteur, la position du papillon et le niveau d’oxygène des gaz d’échappement. Ces informations sont transmises à l’ECU.

Les actionneurs sont les muscles. Le plus important c’est l’injecteur. Injecte le carburant directement dans le collecteur d’admission ou le cylindre. L’ECU contrôle la durée pendant laquelle l’injecteur reste ouvert. Cette durée est appelée largeur d’impulsion.

D’autres pièces comprennent la pompe à carburant, qui met sous pression la conduite de carburant, et le corps de papillon, qui régule le débit d’air d’admission. Chaque partie doit fonctionner de manière synchronisée. Si un capteur tombe en panne, la carte sera inexacte. Le moteur ne fonctionne pas bien. L’économie de carburant diminue. Les émissions augmentent.

Vous ne pouvez pas vraiment comprendre votre carte de carburant à moins de savoir d’où proviennent les données. Au cœur de tous les systèmes d’injection électronique de carburant (EFI) se trouve l’unité de commande du moteur (ECU). Considérez-le comme le cerveau de votre voiture. Il prend les données brutes des capteurs du compartiment moteur et du cockpit et convertit le bruit en décisions qui assurent le bon fonctionnement du moteur.

L’ECU lui-même n’est qu’une boîte en plastique noir. Il y a un circuit à l’intérieur. Cependant, où le trouver dépend du fabricant. Certaines personnes le montent dans le compartiment moteur, près de la batterie. Certaines personnes le cachent à côté de la colonne de direction, sous la boîte à gants, ou encore sous le siège passager. Les emplacements varient. Ce n’est pas le cas de la fonction.

Mais un cerveau sans sens ne sert à rien. Il en va de même pour l’ECU. Une contribution est requise. Il existe de nombreux capteurs qui peuvent allumer le redoutable voyant « vérifier le moteur », mais seul un certain sous-ensemble établira une carte de carburant. Ce sont des entrées importantes qui indiquent à l’ECU la quantité de gaz à injecter dans le cylindre.

Les capteurs qui définissent la carte

Il ne répertorie pas tous les capteurs installés dans le véhicule. Ce sont les seuls facteurs qui déterminent le rapport air/carburant.

• Capteur de débit massique d’air (MAF) : Ce capteur mesure la quantité d’air entrant dans le moteur. Inactif? Comme il n’y a pas assez d’air, l’ECU rappelle le carburant. Voulez-vous ouvrir les gaz ? L’air s’engouffre. L’ECU réagit en injectant plus de carburant en fonction du débit d’air. Ceci est directement lié.
• Capteurs d’oxygène (O2) : Ces capteurs montés sur l’échappement surveillent les émissions du moteur. Plus précisément, il recherche l’oxygène et le carburant non brûlés. Si le mélange est trop riche ou trop pauvre, l’ECU ajuste dynamiquement le taux d’injection pour améliorer l’efficacité. C’est la façon dont l’ECU s’auto-corrige.
• Capteur de position du papillon (TPS) : Cela indique à l’ordinateur à quelle force et à quelle vitesse vous appuyez sur la pédale d’accélérateur. Plus vous l’enfoncez, plus le papillon des gaz s’ouvre largement. Une plaque plus large signifie plus d’air. Plus d’air signifie que l’ECU doit ajouter plus de carburant pour maintenir le rapport d’accélération cible.
• Capteur de pression absolue du collecteur (MAP) : Ce capteur mesure les changements de pression dans le collecteur d’admission. Il indique essentiellement à l’ECU la charge sous laquelle se trouve le moteur. Allez-vous remorquer une remorque ? Escalader une colline raide ? L’ECU détecte une haute pression et sait,

qu’il doit faire plus d’efforts. La haute pression diminue le degré de vide et la quantité de carburant injectée augmente rapidement.

Une pression plus basse signifie moins de charge, donc l’ECU produit moins de carburant.
* Capteur de vitesse du véhicule (VSS) : Simple mais important. Il transmet la vitesse de la voiture à l’ECU. Ces données ajustent le débit de carburant en fonction de la vitesse, mais contrôlent également le compteur de vitesse et le régulateur de vitesse.

Où est la carte ?

Autrement dit, le matériel est déjà en place. Il existe des capteurs qui fournissent des informations. Mais où est la vraie carte ? Ce n’est pas un objet physique. Je ne le trouve pas dans la boîte à gants. C’est la prochaine pièce du puzzle. Préparez du papier millimétré.

Carte des carburants

La Fuel Map est essentiellement une grille 3D stockée dans la mémoire de l’ECU. Il ne s’agit pas d’un numéro unique. Il s’agit d’une matrice complexe de points de données. Chaque point relie la charge du moteur (généralement déterminée par le capteur MAP ou MAF) au régime moteur.

À bas régime et à faibles charges (pensez au ralenti ou à la croisière douce), la carte appelle à un hybride lean très spécifique. L’objectif ici est l’efficacité. Mais lorsque vous ouvrez les gaz à haut régime, la cartographie change. Il vous faut un mélange plus riche. Pourquoi? Parce que cela nécessite plus de carburant et nécessite plus de carburant. L’ECU scanne ce réseau des millions de fois par seconde.

Ce n’est pas statique. Les calculateurs modernes peuvent s’adapter. ils apprennent. Si le capteur d’O2 signale un état riche au fil du temps, l’ECU peut légèrement incliner la carte pour compenser. Lorsque vous modifiez vos habitudes de conduite, le réglage du carburant à court terme de l’ECU s’ajuste en quelques secondes. La carte constitue la base, mais la véritable magie réside dans la manière dont l’ECU la traite en temps réel.

C’est là que la théorie rencontre la route. Comprendre cette grille vous aidera à expliquer pourquoi un réglage peut rendre votre voiture plus rapide, comment un mauvais capteur MAF peut réduire l’économie de carburant et pourquoi.

L’unité de commande du moteur (ECU) ne nécessite aucune aide visuelle pour faire fonctionner votre voiture. Il se contente de calculer. Mais qu’en est-il de nous, les humains ? La visualisation peut aider. Vous n’avez pas besoin de véritable papier millimétré, mais l’imaginer rend la logique plus claire. Ceci est une carte des carburants. C’est comme l’algèbre du collège, mais cela détermine la façon dont la voiture respire.

Considérons un simple axe X-Y. L’axe X s’étend horizontalement. Il affiche les tours par minute (RPM). C’est la vitesse à laquelle les pièces internes du moteur tournent. Cela dépend de ce que vous faites. Accélération. Au ralenti. Remorquez des charges lourdes.

L’axe Y est vertical. Représente la charge du moteur. C’est l’énergie nécessaire pour accomplir la tâche. Une charge élevée signifie une demande énergétique élevée. Une faible charge signifie une croisière ou un ralenti.

Ensuite, dispersez les points sur ce graphique. Chaque point est un scénario de conduite spécifique. Il existe des centaines de ces combinaisons. À chaque instant, l’ECU décide quoi dire aux injecteurs.

Pensez à tirer une caravane à sellette dans les montagnes Rocheuses à vitesse d’autoroute. Le moteur est soumis à une forte charge. Cela nécessite des tonnes d’énergie. L’ECU collecte les données des capteurs. Il vérifie la vitesse du véhicule. Il mesure la pression d’admission d’air. Surveillez la température. Il trace un point spécifique sur cette grille imaginaire. L’ordinateur est programmé pour répondre à ces coordonnées exactes. Il envoie le signal aux injecteurs. Aucune intervention n’est requise de la part du conducteur. Cela fonctionne.

Au fur et à mesure que l’ECU traite les données du capteur en fonction de la carte, il ajuste trois variables clés pour que le moteur continue de fonctionner de manière optimale.

1. Débit de carburant : Quelle quantité de gaz est injectée.
2. Synchronisation de l’allumage : Lorsque la bougie d’allumage s’allume.
3. Régime de ralenti : À quelle vitesse le moteur tourne à l’arrêt.

Le système est automatique. Mais vous pouvez intervenir. Il est également possible de changer le calculateur. Les capteurs peuvent être mis à niveau. Vous pouvez ajuster la carte vous-même. Nous examinons ensuite l’amélioration et le dépannage du système de cartographie du carburant.

Changer la carte des carburants

Tuning pour Drag Wins ou MPG ?

Vous tombez généralement dans l’un des deux camps lorsque vous commencez à jouer avec la carte des carburants. Il y a les chiens de performance, désespérés de chaque fraction de seconde de leur temps d’un quart de mile. Ensuite, il y a les avares de carburant, qui échangeront volontiers leur puissance contre une meilleure consommation d’essence.

Si vous recherchez des victoires sur la piste d’accélération du samedi soir, vous pouvez reprogrammer l’ECU pour qu’il verse plus de carburant dans le mélange. Bien sûr, vous gaspillerez de l’essence. Bien sûr, vous verrez probablement des hydrocarbures non brûlés étouffer votre échappement. Mais si cela permet aux pneus de tourner et au chronomètre de tourner, c’est le compromis.

Retournez le script. Si vous êtes dans le camp des économies de carburant, vous recherchez un rapport air/carburant plus pauvre. Vous sacrifiez ici la puissance brute. Le moteur respire moins de carburant, ce qui signifie de meilleurs kilomètres par gallon. Vous brûlez moins de choses pour faire le même travail. Le marché secondaire le sait également. Il existe sur le marché des capteurs MAP réglables spécialement conçus pour aider ces conducteurs à obtenir une efficacité supplémentaire.

Le piège à capteurs

Voici le piège qui manque à la plupart des gens. Les données internes de l’ECU sont aussi intelligentes que les capteurs qui l’alimentent. Si l’un de ces capteurs est défectueux, le cerveau devient aveugle. Il ne parvient pas à régler correctement les injecteurs car il vole sur des informations erronées.

Les échecs ne sont généralement pas des problèmes de haute technologie. Souvent, il s’agit simplement d’un capteur poussiéreux. Ou une connexion électrique corrodée. Parfois, le câblage se détache. Parfois, le capteur lui-même rend l’âme et commence à envoyer des signaux inutiles.

Que se passe-t-il lorsque le MAF échoue

Revenons à ce scénario lourd. Vous remorquez un camping-car sur une pente raide dans les Rocheuses. Le moteur travaille dur. Si votre capteur de débit massique d’air (MAF) fonctionne mal, il peut indiquer à l’ECU que très peu d’air pénètre dans le moteur.

L’ordinateur le croit.

Il déplace le point de fonctionnement sur la carte des carburants en fonction de ce mensonge. Il ne sait pas que vous avez besoin de plus de carburant pour gérer ce flux d’air massif. Cela ne signale pas aux injecteurs de s’ouvrir. Le résultat ? Le moteur meurt de faim. C’est lent. Il lui manque l’énergie nécessaire pour supporter ce poids car il s’agit d’un mauvais mélange.

La carte de carburant à l’intérieur de l’ECU est capable d’optimiser le mélange air/carburant pour une efficacité et des performances maximales dans toutes les conditions. Mais seulement si les capteurs disent la vérité.

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Plus de liens intéressants

• Magazine d’artisanat automobile

-Autostalk.com

Sources

• Magazine d’artisanat automobile. “EFI : Débit massique par rapport à la densité de vitesse.” (consulté le 18/12/2008) http://www.carcraft.com/techarticles/electronic_fuel_injection/index.html

• Technologie de carburant numérique PowerCard. «Questions fréquemment posées». (consulté le 18/12/2008) http://www.powercardtuning.com/support/faqs.aspx

• Smith, Jeff. “Guide pour comprendre l’injection électronique de carburant.” Chevrolet haute performance. (consulté le 18/12/2008) http://www.chevyhiperformance.com/techarticles/49279_fuel_injection_basics/index.html

-Robinson, Kelsey et coll. “Ingénierie automobile : conception de cartes de carburant.” Université Rutgers, 2007. (consulté le 18/12/2008)http://www.osd.rutgers.edu/gs/07papers/auto.pdf

• Torbjörnsen, Tom. “Un cours intensif en électronique automobile.” Salon de l’automobile américain. (consulté le 18/12/2008)http://www.americascarshow.com/Detail.aspx?dct=54&id=3079&mid=1638