LA RICHESSE , LA CARBURATION , L'INJECTION: principe.
Pour qu'un moteur 4 temps à essence fonctionne, il lui faut de l'air, de l'essence et de l'allumage . L'air est aspiré à l'extérieur du moteur, filtré par le filtre à air et son taux d'oxygéne dépend de l'altitude (pression atmosphérique) . L'essence , le but de cette page , sera dosée en fonction de la quantité d'air aspirée . L'allumage fera exploser le tout dans les cylindres une fois comprimé par les pistons.
LA RICHESSE (ou Air/Fuel RATIO en anglais , A/F RATIO ).

c'est le dosage de l'essence dans l'air d'un mélange. Le mélange idéal pour un moteur à essence ( compromis consommation, puissance, pollution) est de 1 volume d'essence pour 14.7 volumes d'air , on l'appelle stoichiométrique (à vos souhait). On parlera de mélange riche (rich) lorsqu'on met plus d'essence par unité de volume que le mélange idéal (moins d'air) et de mélange pauvre (lean) lorsqu'on met moins d'essence (plus d'air) . En principe si moins d'essence: économie consommation mais moins de puissance et si plus d'essence: moins d'économie et plus de puissance, mais ce n'est pas si simple car un moteur ne tourne pas à vitesse fixe nous le verrons plus loin dans la section carburateur. Mais revenons au mélange:

Pour faire le mélange il y à 2 technologies: le carburateur ou l'injecteur.

Le carburateur (carburation) est principalement un systéme mécanique qui fonctionne par dépression (aspiration moteur). Il produit un mélange sans prendre en compte le résultat de la combustion. Ce résultat se mesure à l'échappement en taux de Co2 corrigé (test pollution). Ce sont ces fameux grammes de Co2 qui sont utilisés comme base pour les taxes anti-pollution (voir carte grise / normes anti-pollution vignette crit'air ) et mesurés au contrôle technique.

L'injecteur (injection) est principalement un systéme électronique qui pilote un circuit d'essence sous pression. L'injection prends en compte énormément de paramêtres dont le résultat de la combustion. Ce résultat va permettre au boitier d'injection de se corriger (quantité d'essence et donc richesse du mélange ) ce que ne fait pas le carburateur. A l'échappement une sonde de richesse (lambda) va mesurer et convertir le taux de Co2 corrigé en un signal électrique interprété par le boitier d'injection. Si le résultat de la combustion (taux de Co2 corrigé) vu par la sonde lambda confirme que le mélange est idéal (14.7 ) le signal renvoyé par la sonde sera interprété comme égal à 1 par le boitier d'injection (pas de correction). Si trop pauvre interprétation > à 1 (enrichissement plus d'essence) , si trop riche interprétation < à 1 (appauvrissement moins d'essence).

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LA CARBURATION , LE CARBURATEUR:

Il est contitué d'un corps d'aspiration (ou plusieurs: 2 corps, 4 corps) , d'une cuve d'essence que l'on maintient à niveau (flotteur, pointeau ) , de différents circuits et volets pour gérer les différents cas de fonctionnement du moteur . Le corps d'aspiration amplifie la dépression du moteur par l'effet dit de venturi.

On peut même additionner les venturi pour plus de dépression.

Le carburateur fonctionne donc mécaniquement par dépression (aspiration). Elle est créée par la descente du piston dans le cylindre. Elle est proportionnelle à la vitesse du moteur et à l'ouverture du papillon de gaz (accélérateur). On considére 3 cas de base et 2 conditions:

1-Un moteur au ralenti est presque fermé (papillon des gaz quasi fermé) donc forte dépression. La vitesse du moteur et la quantité de mélange aspiré sont fixes. C'est un point fixe pour réglage.

2-Un moteur en accélération est trés ouvert (papillon des gazs est ouvert rapidement ) donc faible dépression. La vitesse du moteur et la quantité de mélange évoluent plus ou moins rapidement.

3-Enfin un moteur à haut régime stabilisé est trés ouvert (papillon au 3/4 ouvert ) mais les pistons aspirent beaucoup d'air donc dépression moyenne. La vitesse du moteur et la quantité de mélange sont stables mais il faut beaucoup plus de mélange qu'au ralenti.

Et 2 conditions: moteur froid ou chaud (départ à froid - starter ).

Le carburateur devra adapter au mieux le mélange (quantité d'essence ) pour ces 3 cas et même tous les cas intermédiaire ( accélération forte ou pas , moteur froid , levé de pied,... ). Il à un temps de réaction, cela influence la richesse et donc le résultat de la combustion.

Pour gérer les 3 cas de base , un carburateur à 3 dispositifs de base: un circuit de ralenti, un circuit principal et un circuit de reprise (pompe de reprise):

Le circuit de ralenti est relativement petit mais on ne lui demande pas beaucoup de mélange. A partir d'une cuve d'essence qu'on maintient à niveau la dépression va aspiré l'essence au travers d'un trou calibré (gicleur ) . Comme le ralenti est un point fixe, car la vitesse du moteur est stable, on pourra régler finement la quantité fixe d'essence nécessaire (réglage par vis de richesse).

Le circuit de principal est concu pour donner des quantités plus importantes et variables d'essence en fonction de la vitesse du moteur.
Le circuit de reprise est concu compenser les ouvertures rapide du papillon des gazs car un surplus d'air arrive temporairement. On va donc mettre un surplus d'essence pour passer ce transitoire. On utilise pour ça une pompe de reprise. Elle est soit commandée mécaniquement (une came bouge en fonction de l'accélérateur , puis un levier pousse une membrane ou un piston pour injecté de l'essence) , soit commandée par dépression (une capsule à dépression réagit à l'ouverture rapide du papillon , un ressort pousse une membrane pour injecté de l'essence).
Ensuite en fonction de la temperature du moteur il y aura utilisation du volet de départ à froid (STARTER) ou pas. Lorsque le moteur et l'air extérieur sont froid , l'air est plus dense (plus d'air dans le mélange) l'essence à tendance à se condenser sur les paroies ( moins d'essence dans le mélange ). Pour compenser on ferme le volet de départ à froid : moins d'air et plus de dépression on enrichie le mélange . Cependant à force de fermer il y à moins de mélange riche qui entre donc on accélérera un peu le moteur en appuyant mécaniquement sur la commande (c'est le jeu des tringleries sur le carburateur).

Pour fermer le volet on à plusieurs solutions: la manuelle classique avec le cable de starter au tableau de bord ou les automatiques (électriques ou thermiques). En électrique il s'agit ni plus ni moins d'une temporisation , on fait chauffer une spirale qui met un certains temps à se dilater donc à ouvrir le volet (probléme c'est à chaque démarrage même à chaud: pas trés logique ). Puis les thermiques: une spirale est chauffée par le moteur donc s'ouvre en fonction de la température réelle (plus logique mais se dégrade dans le temps ).

Sur certains moteurs américains anciens il s'agit d'un tube qui plonge directement au travers du collecteur d'admission vers l'échappement (sur le conduit de réchauffage - EGR ) . L'EGR était déjà présente sur les moteurs américains des années 60 . Le principe de dilatation de l'air chaud pousse un piston dans la cloche qui va actionner le volet .
L'INJECTION , L'INJECTEUR (en version générique l'essence est déposée avant les soupapes , pas l'injection directe qui envoi directement dans le cylindre):

Elle est constituée d'une pompe qui met en pression l'essence (au minimum 3 bars) , un régulateur de pression qui renvoi le surplus d'essence au réservoir , un boitier calculateur d'injection, de nombreux capteurs et des injecteurs. L'injecteur est composé d'une aiguille qui ouvre ou ferme le passage d'essence sur commande.

Le boitier d'injection (centrale) détécte la vitesse moteur par le capteur de point mort haut au volant, détecte le résultat de la combustion avec la sonde lambda, détecte la dépression par le capteur au collecteur d'amission, mesure le volume d'air par le debitmétre, vérifie l'ouverture du papillon par un potentiométre (résistance variable) , gére le ralenti avec l'actuateur , gére l'antipollution par l'EGR et l'accumulateur des vapeurs d'essence enfin elle commande aussi l'allumage des bougies.

Elle peut aussi surveiller l'éfficacité du pot catalytique (sonde lambda avant et après ) et même envoyé de l'air pour accélérer la décomposition du carbone issu de la combustion.

voir CAPTEURS MOTEURS liés à l'injection ici.

  

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