Mapping et injection électronique, la vie en trois dimensions

La machine à carburer, comment ça marche?

Le dosage

La précision du dosage, voilà le point fort de l'injection et ce qui la différencie du carburateur. En effet, il faut environ 14,5 grammes d'air pour brûler un gramme d'essence, car contrairement au diesel, le moteur essence fonctionne à richesse constante. Cela signifie que lorsque l'on augmente ou que l'on diminue le débit d'air, il faut adapter le débit d'essence. A défaut, les conditions d'inflammabilité ne sont pas réunies et l'étincelle de la bougie ne parvient pas à enflammer le mélange. Par ailleurs, pour que la combustion soit totale, ce qui réduit les rejets de polluants, il convient de rester très proche de la proportion que nous avons indiquée.C'est encore plus vrai avec un traitement catalytique, qui ne fonctionne que dans une fourchette de richesse très étroite, impossible à maintenir avec un carburateur, sous peine d'inefficacité. Autant de raisons qui expliquent la disparition du carburateur au profit de l'injection.

Boucle ouverte ou fermée?

Exprimé en masse, le ratio air/essence n'est guère impressionnant, mais si l'on considère que l'on a d'un côté un gaz, de l'autre un liquide et que l'on parle en volume, on trouve alors qu'il faut 10 000 L d'air pour brûler un litre d'essence! Dans la vie courante cela explique l'importance que revêt la propreté du filtre à air, qui voit passer facilement 100 000 L d'air pour brûler un plein! Mais la densité de l'air n'est pas constante. Elle varie quand il fait chaud ou froid, humide ou sec ou encore si l'on est en altitude ou au niveau de la mer. Pour prendre en compte ces différences, on utilise des capteurs, qui transforment les informations en signaux électriques, compris entre 0 et 5 volts. Cela vaut pour la température de l'air, mais aussi celle du liquide de refroidissement, la pression atmosphérique, ou celle dans la boîte à air, etc. Les capteurs sont aussi là pour renseigner sur les besoins du pilote qu'il exprime via la poignée d'accélérateur. Ce rôle est dévolu au fameux TPS "(throttle position sensor", ou capteur de position papillon dans la langue de Molière).

En effet, la plupart des injections fonctionnent aujourd'hui selon une stratégie " α/N", α étant l'angle d'ouverture du papillon,et N le régime moteur. Ainsi, à chaque situation, le calculateur a en mémoire la quantité de carburant qu'il doit injecter. C'est cette mémoire que l'on appelle le (les) mapping ou cartographies. Plus le calculateur est puissant, plus il a de points dans sa cartographie et plus il est capable de s'adapter finement à différentes situations (variations de pression, de température, etc). En effet il n'y a pas une mais des cartographies, qui recensent les temps d'injection en fonction des paramètres α/N pour une température du moteur X, une température de l'air Y et une pression Z. A chaque changement de paramètre, il convient d'établir une nouvelle cartographie, ou à tout le moins, des corrections.

Sous étroite surveillance.

Pour s'assurer que la carburation est optimale et comprise dans une fourchette compatible avec le fonctionnement du catalyseur, la ou les sondes lambda mesure(nt) le taux d'oxygène dans l'échappement. S'il y a trop d'oxygène, c'est que le mélange est trop pauvre et de fait, le calculateur doit enrichir le mélange. S'il n'y a plus d'oxygène du tout, le mélange est trop riche et le calculateur appauvrie. Ce système de contrôle à postériori est dit "en boucle fermé". Sur les moteurs très dépollués (automobile) on vérifie même le bon fonctionnement du catalyseur avec une sonde lambda en entrée et une autre en sortie, une sorte de boucle dans la boucle.Mais dans certaines conditions, on n'utilise pas l'information des sondes. Ainsi, à froid, quand le catalyseur ne fonctionne pas encore et qu'il faut enrichir le mélange pour compenser la condensation de l'essence sur les parois froides du moteur, on s'affranchit alors des sondes lambda. Cependant, dans le cadre des normes antipollution, on cherche à réduire cette période transitoire au minimum et on va jusqu'à faire chauffer les sondes avec une résistance électrique incorporée pour qu'elles répondent plus vite et qu'elles ne refroidissent pas au ralenti. Mais c'est surtout quand on roule à fortes charges (gaz grand ouverts) que l'on passe en "boucle ouverte", oubliant les sondes lambda. En effet, dans ces conditions, qui ne font pas l'objet de contrôles dans les essais normalisés, on cherche à la fois les performances et la préservation du moteur. De fait, le ratio air/essence n'est plus de 14,5/1, mais il descend plutôt aux environ de 13/1. On enrichit pour gagner des chevaux, mais aussi pour refroidir le moteur, car on sait que les mélanges pauvres font chauffer les moteurs au risque de les détériorer. Ainsi quand on roule vite, on consomme plus, mais aussi on pollue plus, d'un point de vue qualitatif.

Injecteurs et mécanique

Pour que tout fonctionne, il ne suffit pas de capteurs et d'un calculateur... Il faut aussi de l'essence! Mieux que cela, il faut de l'essence sous pression. Ainsi, un moteur injection se dote d'une pompe à essence électrique, en général logée dans le réservoir, avec le système de jauge. Elle approvisionne les injecteurs en carburant. Ces derniers sont constitués d'une aiguille (un pointeau) entouré d'une bobine électrique. Quand le calculateur alimente la bobine, l'aiguille se soulève sous l'effet du champ magnétique, libérant ainsi l'essence sous pression qui est pulvérisée dans le collecteur. En effet, sur nos motos, nous utilisons une injection "indirecte", dans le collecteur, ou la boîte à air. En automobile, on utilise de l'injection "directe" où le carburant est injecté sous une pression plus forte, dans la chambre de combustion. Cela réduit la consommation de carburant, mais toute médaille ayant son revers, l'injection directe réussi la prouesse de faire émettre des particules fines à un moteur essence. Donc tant que nous le pouvons, gardons nos bonnes injections indirectes. D'autant que le système peut être amélioré comme le démontre notre récent sujet sur l'APAV...

Mieux mais plus complexe

Injecteurs, capteurs, calculateurs, pompe à essence, sondes, l'injection complexifie nos motos et les rend à la fois plus chères et plus lourdes. Mais cela nous ouvre aussi de nombreuses possibilités. D'ailleurs, on parle d'injection, mais signalons que tout ça est aussi couplé à l'allumage, dont l'avance varie elle aussi selon une cartographie liée à l'injection.

Les performances des motos augmentent, les consommations baissent. Fini les réglages, les motos qui ne supportent pas la montagne, etc. Désormais, tout se gère automatiquement, sans intervention du pilote, ni du mécano. ça tombe bien me direz-vous, car on ne peut plus rien toucher ou presque, sans appareillage électronique adéquat. Mais surtout l'injection nous ouvre de nouvelles portes, avec en particulier l'arrivée du contrôle de traction. Désormais, moduler la puissance du moteur devient un jeu d'enfant. Demandez aux pilotes de GP ce qu'ils en pensent et s'ils trouvent que "c'était mieux avant"!!

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