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Système d’injection IAW

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Présentation de la famille des injections lAWPrincipe Fonctionnement 382 Injection Fiat Tipo 01 430Le système d’injection/allumage de la des injections lAW (Injection Allumage Weber) développés par Weber et Marelli Autronica.

Le synchronisme allumage-injection du système d’injection IAW

Le système d’injection fournit la quantité de carburant nécessaire au moteur en fonction de la quantité d’air aspiré par celui-ci ; ce paramètre de base est mesuré au moyen d’une sonde relevant la pression absolue dans le collecteur d’admission. Quant au régime de rotation du moteur, il est détecté par un capteur placé sur la poulie du vilebrequin. Un capteur de phase synchronise le fonctionnement de l’injection avec l’ordre d’allumage du moteur.

D’autres éléments apportent des informations de correction au dispositif, tels que : une sonde de température du moteur, une sonde de température de l’air aspiré (qui permet de corriger l’information de débit pour obtenir celle de masse d’air), un potentiomètre de position du papillon.

Le système d’injection est associé à un allumage électronique digital cartographique dont les valeurs d’avance sont mémorisées dans le calculateur d’injection également utilisé pour l’allumage. La bobine d’allumage est commandée par un module électronique de puissance, extérieur au calculateur. Le système de commande de l’allumage utilise les mêmes capteurs que le système d’injection : régime moteur, PMH, phase et dépression moteur.


L’alimentation en carburant du système d’injection IAW

Le carburant est fourni au moteur par une pompe à essence électrique à rouleaux, avec clapet anti-retour et clapet limiteur de pression (5 bars) ; cette pompe est immergée dans le réservoir. Un filtre en ligne est interposé sur la canalisation, entre le réservoir et le régulateur de pression, près du réservoir. Une autre canalisation, reliant la rampe d’injecteurs au réservoir, renvoie à ce dernier le carburant qui n’est pas injecté.

Le régulateur de pression a un rôle important, puisqu’il maintient un écart constant entre la pression d’essence dans la rampe d’injecteurs et celle qui se trouve dans le collecteur d’admission. En fonctionnement, l’effet de la dépression s’ajoute à celui de la pression du carburant ou bien vient en déduction de la force du ressort de tarage ; de sorte que lorsque la dépression augmente, le pointeau de régulation s’ouvre pour diminuer la pression dans la rampe, et inversement si la dépression diminue.

La pression du carburant arrivant aux injecteurs est ainsi maintenue à 3 bars dans tous les cas de fonctionnement du moteur. Les injecteurs électromagnétiques à aiguille sont commandés individuellement, en fonction de l’aspiration de chaque cylindre : ici réside la différence essentielle entre les systèmes monopoint et multipoints. Il en résulte un dosage plus précis du carburant en fonction de la demande réelle instantanée du moteur (donc une consommation moindre), et une forte réduction des émissions polluantes d’hydrocarbures imbrûlés. Par ailleurs, l’injection multipoints répond plus rapidement aux demandes d’accélération qu’un système monopoint.

 

Fonctionnement de la pompe d’alimentation en carburant
Le carburant est puisé dans le réservoir par une pompe électrique à rouleaux et envoyé vers la rampe d’injecteurs à travers un filtre en ligne. Cette pompe doit avoir en permanence un débit supérieur aux besoins du moteur, afin de maintenir une pression constante dans le circuit ; le carburant en excès étant renvoyé au réservoir par une canalisation spécifique. Par rapport aux besoins maximum du moteur, ce débit surabondant est obtenu sous une pression de 3 bars environ, avec une tension d’alimentation de 13,5 V aux bornes de la batterie.
Principe Fonctionnement 382 Injection Fiat Tipo 02 280Principe Fonctionnement 382 Injection Fiat Tipo 03 135

 


 

Fonctionnement du régulateur de pression du carburant
Le carburant arrive par l’entrée (4) dans la chambre inférieure et s’oppose au ressort (3). La dépression venant du moteur et communiquée dans la partie supérieure, s’exerce sur la membrane (1) et s’ajoute à l’effet de la pression du carburant en s’opposant à la force du ressort (3). Si la dépression augmente, le clapet (2) s’ouvre davantage et régule la pression en sortie (5) pour maintenir constant l’écart entre la pression de service et la demande du moteur.
Principe Fonctionnement 382 Injection Fiat Tipo 04 430

1 membrane - 2 soupape de régulation - 3 ressort de tarage - 4 arrivée venant des injecteurs - 5 circuit de retour vers le réservoir

 

Fonctionnement du circuit de carburant
Principe Fonctionnement 383 Injection Fiat Tipo 01 430
Le retour au réservoir de carburant sous pression (3 bars, en moyenne), échauffé après avoir traversé la rampe d’injecteurs, provoque l’accumulation d’une "mousse" qui dégage, en revenant à température ambiante, des vapeurs nocives et dangereuses. Aussi ajoute-t-on une canalisation renvoyant ces vapeurs à la goulotte de remplissage, pour qu’elles ne s’échappent pas par l’orifice de mise à l’air libre.

 


Le circuit d’air du système d’injection IAW

L’air d’admission traverse un filtre à élément interchangeable en papier, avant d’entrer dans le corps de papillon. Ce boîtier monocorps, comporte d’un côté la commande d’accélérateur et de l’autre, un potentiomètre. Une butée, réglée lors de la fabrication, détermine la position du papillon au ralenti. Comme pour un carburateur, le corps de papillon comporte un circuit de réchauffage, un raccord de réaspiration des gaz de carter. Mais on trouve en outre un circuit en parallèle (by-pass), comportant une vis de réglage du régime de ralenti. Le boîtier du papillon, ainsi que la sonde de température d’air, sont fixés sur le collecteur d’admission.

On y trouve également différents raccords de captage de dépression pour le servofrein, le capteur de pression d’admission et le régulateur de pression de carburant. L’électrovanne de régulation de ralenti est connectée en dérivation sur le papillon. Elle sert à compenser en permanence les baisses de régime occasionnées par les différents consommateurs de puissance (alternateur, pompe de direction assistée, compresseur de climatisation, etc.). Cette électrovanne agit en modulant une ouverture pour laisser passer plus ou moins d’air en provenance du filtre à air vers le collecteur d’admission.

 

Schéma du circuit de commande de l’air d’admission
Principe Fonctionnement 383 Injection Fiat Tipo 02 430

1 capteur de pression absolue - 2 capteur de température d’air - 3 électrovanne de ralenti - 4 potentiomètre de papillon - 5 papillon - 6 filtre à air - 7 corps de papillon - 8 collecteur admission

Le calculateur du système d’injection IAW

 
Précautions au démarrage
Aucun constructeur n’attire l’attention, dans la notice d’utilisation remise au conducteur, sur une particularité de la procédure de démarrage d’un moteur à injection multipoints : par temps tempéré ou chaud, il ne faut jamais enfoncer la pédale d’accélérateur au moment du démarrage, mais se contenter de tourner la clé de contact ; attendez ensuite une dizaine de secondes avant d’appuyer sur la pédale d’accélérateur.
Le calculateur du système pourrait interpréter le coup d’accélérateur comme un appel de starter, alors que la température ambiante est nettement supérieure à 0 °C ; il recalerait alors ses calculs sur une base 0 °C et ferait fonctionner le moteur, jusqu’à ce qu’il atteigne sa température d’équilibre, avec une base de calcul erronée. 
Ceci peut conduire à injecter au démarrage un surplus intempestif de carburant qui risque de créer les conditions d’un “coup de feu” dans un cylindre, au cas où le conducteur accelère à fond (pour dépasser, par exemple), alors que le moteur n’a pas atteint sa température d’équilibre thermique.

Cœur du système, le calculateur utilise un microprocesseur 16 bits à haute cadence de travail, en technologie MOS, et des mémoires intégrées à haute capacité. Le microprocesseur donne les ordres qui font varier, en temps réel, la caractéristique d’injection pour chacun des cylindres et l’avance à l’allumage, en fonction des conditions de fonctionnement du moteur (température et débit de l’air à l’admission, température du liquide dans le circuit de refroidissement, régime de rotation).

Ainsi, le calculateur gère les fonctions fondamentales du moteur en tenant compte des indications fournies par les capteurs ou les sondes. Les ordres élaborés par le microprocesseur sont convertis, dans le calculateur, en signaux électriques destinés à commander l’ouverture des injecteurs, l’enrichissement de pleine charge, l’enrichissement du mélange carburé à charge partielle (lors des reprises), le démarrage à froid (fonction starter).

La logique de fonctionnement du calculateur comporte une fonction “Cut-off”, qui coupe l’alimentation en carburant lorsqu’on relâche l’accélérateur et ne la rétablit que lorsque le moteur se retrouve juste avant son régime de ralenti. Par ailleurs, le même calculateur assure la régulation du ralenti et la commande de l’allumage.

 


Schéma du corps de papillon
Principe Fonctionnement 383 Injection Fiat Tipo 03 430

 

1 papillon - 2 vis de réglage du ralenti de base - 3 et 4 canal de by-pass - 5 et 8 réchauffage de papillon - 6 et 7 réaspiration des vapeurs d’huile - 9 butée de papillon

Sécurité fonctionnelle du calculateur du système d’injection IAW

Compte tenu des problèmes de sécurité que pourrait poser la centralisation totale des fonctions vitales du moteur dans un calculateur unique (et malgré un certain degré de redondance des circuits essentiels), le calculateur comporte des circuits qui assurent un autodiagnostic permanent du système.

Si cet autodiagnostic décèle une anomalie, le calculateur passe automatiquement sur un fonctionnement en mode secours et déclenche simultanément l’allumage du témoin de panne. Ce circuit comporte sa propre mémoire, qui conserve la trace historique des pannes. Ceci permet ultérieurement de retracer cet historique avec un appareil de diagnostic approprié.

Les différents capteurs du système d’injection IAW

La sonde de température d’eau est un capteur de type CTN (coefficient de température négatif) à caractéristique exponentielle. La sonde de température d’air est également du type CTN. Le potentiomètre de papillon, solidaire de l’axe du papillon, informe le calculateur des conditions de conduite du moteur (ralenti, accélérations, décélérations, reprises).

En cas d’avarie nécessitant son remplacement, il faut reprogrammer les réglages du calculateur. Le capteur de pression absolue mesure la pression dans le collecteur d’admission. Dès que le contact est mis (donc avant que la dépression ne s’établisse dans le collecteur), la valeur absolue de la pression est relevée ; cette valeur permet de corriger la mesure de dépression, en fonction de l’altitude où se trouve le véhicule. La correction altimétrique se traduit par une altération du temps d’ouverture des injecteurs.

La mesure est périodiquement refaite lorsque le moteur tourne à bas régime et pleine charge, ce qui dénote qu’il travaille alors en conditions extrêmes, afin d’éviter de le laisser fonctionner avec une richesse excessive. Le capteur de PMH est situé sur la poulie de vilebrequin ; il informe le calculateur sur le régime du moteur et sur la position du PMH des couples de cylindres 1-4 et 2-3.
Par ailleurs, un capteur de phase est intégré au distributeur d’allumage. La combinaison des signaux produits par les capteurs de phase et de PMH permet d’identifier la phase de fonctionnement de chaque cylindre.
Cette information sert de base à la commande séquentielle de l’injection.

 



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Voir aussi :
Système d’injection IAW
Fiat Bravo 1.6 Multijet 16v
L’injection mécanique essence d’une voiture


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