Examen : BREVET DE TECHNICIEN SUPERIEUR Spcialit : MAINTENANCE ET APRES-VENTE AUTOMOBILE Option : VEHICULES PARTICULIERS Epreuve : U5 - COMPREHENSION DES SYSTEMES

- GESTION DE MAINTENANCE

Session 2000 Code : Dure : 6 h Coef. 6

DOSSIER TECHNIQUE

INJECTION ELECTRONIQUE GPL MULTIPOINT

1.

Prsentation de l'injection GPL ............................... DT 02/13 Principe de fonctionnement Implantation des quipements spcifiques Agencement des diffrents composants .................. DT 03/13 L'lectrovanne de fermeture de GPL ....................... DT 04/13 Le vaporisateur/rgulateur de pression ....................DT 04/13 Nomenclature du vaporisateur Plan du vaporisateur Principe de la vaporisation Fonctionnement du premier tage Fonctionnement du deuxime tage Rtroaction de la soupape du deuxime tage Protection contre la surpression du premier tage Le botier de distribution ......................................... DT 08/13 Plan du botier Nomenclature du botier Fonctionnement du botier Fonctionnement du moteur pas pas Fonction de la vanne de fermeture de gaz Fonctionnement de la vanne Les valves d'injection .............................................. DT 11/13 Fonctionnement Plan et nomenclature La sonde de pression absolue................... DT 11/13 Le calculateur .......................................................... DT 12/13 Fonctionnement Insuffisance de la rponse Schma lectrique DT 13/13 COMPREHENSION DES SYSTEMES CODE : DT 1/13

2. 3. 4.

5.

6.

7. 8.

9. BTS MAVA

1. Prsentation de l'injection GPL

Les vhicules GPL et essence (bicarburation) offrent des avantages importants sur le plan conomique (prix au litre et dfiscalisation). En outre le carburant (GPL) est propre (missions de CO, HC et NOx infrieures aux moteurs essence, pas de plomb et traces infimes de souffre) et avec l'injection lectronique GPL il n'y a pratiquement pas de perte de puissance par rapport l'injection essence.

Principe de fonctionnement :
Le GPL est stock dans un rservoir l'tat liquide. Transform en gaz dans le vaporisateur, il est envoy aux valves d'injection par un botier de distribution. L'lectronique contrle la quantit de GPL en agissant sur ce distributeur

Implantation des quipements spcifiques

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CODE :

DT 2/13

Contraintes spcifiques : Les gaz tant compressibles, le dosage prcis des carburants gazeux s'en trouve compliqu. Les quantits de gaz injecter sont en effet lies la pression rgnant au sein de ce gaz. Il faut donc matriser parfaitement cette pression. Les dveloppements suivants mettent en lumire les solutions utilises pour rsoudre ces difficults.

2. Agencement des diffrents composants

Remarque : les lments associs au rservoir de GPL ne sont pas rpertoris dans la nomenclature ci-dessous.

1 2 3 4 5 6

Calculateur GPL Commutateur de slection de carburant Prise de diagnostic Sonde de pression absolue Relais Botier de distribution

7 8 9 10 11 12

Vaporisateur/rgulateur de pression Electrovanne de fermeture de GPL Indicateur de position du papillon des gaz Valves d'injection de GPL Sonde lambda Signal de rgime moteur

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CODE :

DT 3/13

3. L'lectrovanne de fermeture de GPL rep. 8 (DT3)

Cette vanne 8 est fixe sur le vaporisateur/rgulateur de pression 7 (voir schma "Agencement des diffrents composants" DT 3) La vanne de fermeture de GPL est une vanne pilotage lectromagntique. Elle est commande par le calculateur et autorise l'coulement du gaz l'tat liquide du rservoir vers le vaporisateur/rgulateur. Le calculateur donne cet ordre ds le moment o l'on procde la commutation au GPL. La vanne de fermeture de gaz est une vanne "ngative"; par consquent, il convient de toujours prendre en compte le sens de l'coulement; l'alimentation s'effectue sur la face infrieure ! (voir flche).

4. Le vaporisateur/rgulateur de pression rep. 7 (DT3)

Nomenclature du vaporisateur/rgulateur de pression
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Sige de soupape du 1er tage Joint torique Axe du levier de 1er tage Ressort du clapet de la soupape du 1er tage clapet de soupape du 1er tage Support du clapet de la soupape du 1er tage Support de l'axe du levier Levier du 1er tage Couvercle de l'changeur de chaleur Couvercle du 1er tage Membrane du 1er tage Sige de la soupape de surpression Ressort conique du 1er tage Rondelle ressort de surpression Rondelle d'appui Circlips Soupape de surpression Vis de rglage du 1er tage Joint torique de l'crou de rglage Retenue de ressort de 1er tage Ressort du levier du 1er tage Restricteur de dpression Joint torique Conduite de dpression Corps de lchangeur de chaleur Joint torique Bourrage du collecteur d'eau Couvercle du collecteur d'eau 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 Joint torique du botier du 2me tage Botier du 2me tage Palier de la soupape du 2me tage Guide soupape du 2me tage Joint torique Couvercle du 2me tage Joint torique Sige de soupape du 2me tage Raccord vis dpression Retenue des ressorts du 2me tage Ressort de scurit du 2me tage Ressort de soupape du 2me tage Retenue de ressort de soupape Vis de rglage du 2me tage Joint torique Cylindre Piston plongeur Soupape du 2me tage Joint Circlips Retenue de ressort de scurit Joint torique du piston plongeur Pince de membrane Joint torique Membrane du 2me tage Raccord vis de sortie de gaz Joint torique Bouchon de vidange du rglage de pression

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CODE :

DT 4/13

Plan du vaporisateur - rgulateur de pression :

Le plan correspond un tat transitoire du fonctionnement : les pressions de service sont juste atteintes dans les deux tages. Par consquent les soupapes sont fermes. La nomenclature de ce plan est donne page prcdente (DT4)

Remarque : Dans toutes les explications qui suivent les pressions sont des pressions absolues Par consquent les termes dpression et surpression cits dans la nomenclature signifient : dpression = pression comprise entre 0 et 1 bar. surpression = pression suprieure 1 bar. BTS MAVA COMPREHENSION DES SYSTEMES CODE : DT 5/13

Principe de la vaporisation
Lorsque la vanne rep 8 (DT3) est ouverte le GPL liquide du rservoir arrive dans le vaporisateur/rgulateur de pression o il prend une forme gazeuse. Ce changement d'tat s'appelle la vaporisation. La vaporisation s'opre spontanment en faisant chuter la pression du GPL. Cette opration s'effectue dans le premier tage du vaporisateur/rgulateur La temprature d'bullition ou d'vaporation du gaz liquide se situe environ - 20C. Par consquent il est ncessaire de rchauffer le premier tage pour viter des problmes de givrage. Le premier tage du vaporisateur/rgulateur est raccord au circuit de refroidissement du vhicule afin d'assurer ce rchauffage.

Fonctionnement du premier tage

Quand aucune pression de gaz n'est prsente, la soupape du premier tage est toujours ouverte. C'est le ressort conique du premier tage (13) qui dplace la membrane du premier tage (11) l'encontre de la force du ressort (21) du levier du premier tage (8). De ce fait, le levier du premier tage (8). articul autour de l'axe (3) ouvre la soupape du premier tage. Lorsque le GPL arrive la pression du rservoir l'entre de la soupape du premier tage, la membrane (11) du premier tage se dplace l'encontre de la force du ressort conique (13). Le levier du premier tage (8) pouss par le ressort (21) suit le mouvement de la membrane (11). Le levier (8) pousse le clapet (5) et ferme la soupape du premier tage. Le premier tage est rgl sur une pression de 2,4 bar lorsque la pression collecteur est de 1 bar. Les variations de la pression collecteur font descendre la pression de GPL gazeux dans le premier tage. Cette pression est de 1,6 bar lorsque la pression collecteur est de 0,2 bar. Le rglage de la pression de consigne (2,4 bar) s'effectue en tournant la vis de rglage du premier tage (18).

Fonctionnement du deuxime tage

Etant donn que la vaporisation s'effectue dans le premier tage du vaporisateur/rgulateur de pression, il se peut que la pression rgle y subisse encore certaines variations. Pour cette raison, un second rglage de pression est souhaitable pour obtenir une pression parfaitement constante. Ce rglage est assur dans le deuxime tage du vaporisateur/rgulateur. La pression du premier tage est applique via la soupape ouverte du deuxime tage (46) la membrane du deuxime tage (53). La pression va augmenter dans ce deuxime tage car le dbit traversant le raccord de sortie de gaz (54) est faible. Lorsque la pression atteint la pression de consigne de 1,96 bar, la membrane (53) se dplace l'encontre du ressort du deuxime tage (40). De ce fait, la soupape du deuxime tage (46) se ferme. Les variations de la pression collecteur font descendre la pression de GPL gazeux dans le deuxime tage jusqu' 1,16 bar. Le rglage de la pression de consigne (1,96 bar) s'effectue en tournant l'crou de rglage du deuxime tage (42).

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CODE :

DT 6/13

Rtroaction de la soupape du deuxime tage

Etant donn le sens de fermeture de la soupape du deuxime tage (46), la pression du premier tage peut exercer une influence sur l'quilibre de cette soupape, donc sur la pression du deuxime tage Pour prvenir ce phnomne, la soupape est tubulaire permettant la pression du premier tage de s'exercer des deux cots de la soupape (46). Il en rsulte que l'ouverture et la fermeture de cette soupape sont indpendantes de la pression de premier tage.

Protection contre la surpression du premier tage

Dans la chambre du premier tage se trouve une quantit de gaz qui est enferme entre deux soupapes (5) et (46). De par leur disposition dites "ngatives", elles ne peuvent pas s'ouvrir sous l'action d'une surpression de ce gaz. Pour cette raison, le premier tage est quip d'une soupape de scurit (17). Ce dispositif intervient lorsqu'une pression de 3,5 bar est atteinte. Lorsque cette pression est atteinte, la soupape de surpression (17) est appuye sur la vis de rglage (18). Si la pression augmente, la membrane (11) ainsi que le sige de la soupape de surpression (12) se dplacent l'encontre de la force du ressort conique (13) ouvrant ainsi la soupape. L'excs de gaz peut, s'vacuer via la conduite de dpression (24) et le raccord dpression (37) vers le collecteur d'admission.

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CODE :

DT 7/13

5. Le botier de distribution rep. 6 (DT3)

Le GPL arrive du vaporisateur - rgulateur sous forme gazeuse une pression comprise entre 1,96 et 1,16 bar et entre dans le botier de distribution.

Plan du botier de distribution

Nomenclature du botier
Rep A B 1 2 3 4 5 6 7 8 Dsignation Moteur pas--pas Commande de vanne lectromagntique Bague d'ondulation 22 x 0,8 Joint torique du moteur Joint torique du noyau central Piston plongeur Noyau central du botier de distribution Joint torique de l'orifice de compensation Couvercle de la vanne infrieure Membrane de la vanne infrieure 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Ressort de rappel de vanne Joint torique de la tuyre d'alimentation Tuyre d'alimentation Filtre Bague de repositionnement Joint torique Ressort du piston plongeur Corps du botier de distribution Bille 3 Vis CHc, M4-10 Cne de fermeture CODE : DT 8/13

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Fonctionnement du botier :
Fonction principale : Le passage du gaz dans ce botier se fait travers le noyau central fixe (5), dans lequel sont perces 6 fe ntes de dimensions identiques (voir nomenclature et plan du botier DT8 et figure ci-contre). Un piston plongeur (4) glisse verticalement l'intrieur du noyau masquant de ce fait plus ou moins les fentes. Un moteur pas--pas (A), command par un calculateur provoque le dplacement du piston. L'entre du gaz dans ce botier est gre par une vanne de fermeture de gaz commande lectromagntique. Le botier de distribution est par consquent l'lment qui dose la quantit de gaz ncessaire, dans toutes les conditions, au fonctionnement du moteur. La quantit de gaz dose dpend la fois de l'ouverture des fentes dans le botier et de la pression du gaz en amont du module de dosage (pression de 1,16 1,96 bar) Fonctions complmentaires : Le ressort (15) situ sous le piston plongeur assure que ce piston suive toujours le dplacement du moteur pas pas et que le jeu prsent soit repouss d'un mme ct dans toutes les conditions. Toutes les ventuelles impurets dans le module de dosage se traduiront, si celles-ci sont plus grandes que l'ouverture de passage des fentes, par des perturbations au niveau des fentes. Ces impurets influenceront tout de suite essentiellement le fonctionnement au rgime de ralenti. Du ct admission du module de dosage, un filtre (12) est install pour viter tout encrassement. En outre, lors du repositionnement du piston plongeur, celui-ci sera guid le long des ouvertures de passage des fentes, ce qui liminera toute ventuelle impuret. Le repositionnement est une remonte totale du piston plongeur (4) qui est effectue chaque dmarrage du moteur.

Fonctionnement du moteur pas pas

Ce moteur est repr (A) sur le plan du botier de distribution (DT8), il fait partie de l'ensemble botier
Rep 1 2 3 4 Dsignation Raccordement fiche Arbre vis Joint torique Palier arrire Rep 5 6 7 8 9 Dsignation Rotor aimants permanents Bobines du stator Palier avant Ressort Cne

Le moteur pas pas se compose d'un stator deux bobines et d'un rotor aimants permanents. Le stator est polaris alternativement nord-sud et provoquera de ce fait la rotation du rotor. Sous l'action de la tige (8), le cne (9) effectuera un mouvement linaire entrant ou sortant et rglera ainsi le piston plongeur pas--pas. La plage de rglage totale est de 0 255 pas (phases) et la vitesse de rglage est de 160 pas par seconde.

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CODE :

DT 9/13

Fonctions de la vanne de fermeture de gaz.

Cette vanne de fermeture de gaz a sa commande lectromagntique repre (B) sur le plan du botier de distribution (DT8), elle fait partie de l'ensemble botier Etant donn que la pression du GPL est partout suprieure la pression dans le collecteur, il est invitable que le contenu du vaporisateur et des conduits circule vers le botier de distribution lorsque le moteur est arrt. Le botier de distribution n'est jamais entirement exempt de fuites. De ce fait, lors du dmarrage, une quantit indfinie de gaz peut tre prsente dans le collecteur d'admission. Pour palier cet inconvnient, la vanne de fermeture de gaz est ferme lorsque le moteur est arrt. La vanne peut galement servir couper l'alimentation de gaz pendant la dclration du moteur. Cette coupure d'alimentation peut s'avrer souhaitable en rapport avec les missions de gaz d'chappement ou avec la consommation de carburant. Dans certains systmes d'injection d'essence, le collecteur d'admission est ar lors des dclrations. Dans ce cas, la coupure du dbit de gaz est ncessaire. Dans les systmes d'injection d'essence, l'injection de carburant est souvent inhibe lorsque le rgime maximal du moteur est dpass. En fonctionnement au GPL, la vanne de fermeture de gaz peut tre utilise pour assurer cette fonction. Lorsque le fonctionnement au GPL est activ par le conducteur, le dmarrage du moteur se fait toujours l'essence. Aprs un certain dlai, le calculateur fait commuter en fonctionnement au GPL par l'intermdiaire de la vanne de fermeture de gaz.

Fonctionnement de la vanne de fermeture de gaz

Etant donn que le dbit de GPL qui traverse la vanne de fermeture de gaz est relativement grand, une force importante est requise pour ouvrir la vanne. Diverses expriences, ont montr que cette ouverture ne peut pas tre assure par une bobine lectrique. Pour rsoudre ce problme, on a construit une vanne commande indirecte.
Commande lectromagntique (B) non active (voir plan et nomenclature DT8)

La vanne de fermeture de gaz est ferme. Lorsqu'une pression de gaz est gnre dans la chambre circulaire (ch4) de la tuyre d'alimentation (11), cette pression s'tablira galement, via un orifice calibr (c) , dans la chambre (ch1). Le gaz circule de cette chambre (ch1) vers la chambre (ch2) situe sous la membrane (8), travers le canal (d). La pression est identique des deux cts de la membrane, mais compte tenu des surfaces sur lesquelles s'exerce cette pression la vanne reste ferme. Le petit ressort de rappel (9) acclre la fermeture lorsque les pressions sont faibles.
Vanne lectromagntique (B) active (voir plan et nomenclature DT8)

Le cne de fermeture de la soupape (19) ouvre le passage vers la chambre (ch3). Quand le passage dans les fentes de (5) est ouvert, la pression sur la face infrieure de la membrane (8) (ch2) diminue. La perte de charge au niveau du canal d est infrieure la perte de charge au niveau de lorifice c. Il en rsulte que la force exerce par la pression sur la face suprieure de la membrane (8) (ch4) dplace la membrane l'encontre de la force du ressort (9) et de la force due la pression sur la face infrieure de la membrane (8) (ch2). Ainsi le passage direct de (ch4) (ch3) est ouvert.

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CODE :

DT 10/13

6. Les valves d'injection rep. 10 (DT3)

Fonctionnement :
Le gaz sortant du botier de distribution est inject dans chaque cylindre via une conduite d'injection et une valve d'injection (10) directement en amont de la soupape d'admission (voir le schma d'implantation sur les DT2 et DT3.). Ces valves ne renferment qu'une membrane souple, par consquent le fonctionnement des valves est passif, c'est--dire qu'elles ne sont pas commandes par le calculateur lectronique.

Plan et nomenclature
1 2 3 4 5 6 7 Couvercle Membrane Corps Joint torique Buse de sortie Clips Raccord vis d'entre

7. La sonde de pression absolue rep. 4 (DT3)

voir aussi DT13 : schma lectrique La sonde de pression absolue ou sonde MAP (Manifold Absolute Pressure) est une sonde qui mesure la pression absolue dans le collecteur d'admission et convertit celle-ci ensuite en un signal de tension analogique (entre 5,0 et 0 V) pouvant tre lu par le calculateur. La sonde reoit la borne C une alimentation de 5 Volt au dpart du calculateur et est relie la masse via la borne A. A partir de la borne B de la sonde MAP est transmis le signal de tension analogique qui reprsente pour le calculateur une mesure de la charge* du moteur. Le signal de la sonde MAP est utilis pour calculer le dbit d'injection. BTS MAVA COMPREHENSION DES SYSTEMES CODE : DT 11/13 La charge du moteur est la masse de gaz admise par cylindre et par cycle. La pression dans le collecteur est une image de cette charge (elle varie proportionnellement cette charge).

8. Le calculateur rep. 1 (DT3)

Fonctionnement :
Le calculateur 1 ordonne au botier de distribution l'augmentation de dbit de gaz vers les valves d'injection (Voir fonctionnement du botie r de distribution). Le calculateur dcide de ce dbit en fonction de deux paramtres principaux: le rgime du moteur et la charge. Il compare ces informations un diagramme caractristique qui est programm pour un grand nombre de rgimes du moteur et de charges (pressions collecteur). A chaque modification du rgime du moteur et/ou de la charge du moteur, le calculateur cherche, dans le diagramme caractristique, le nombre de pas correspondant la nouvelle combinaison rgime/charge et rgle le moteur pas pas en consquence. Aprs ce choix lu sur le diagramme et ordonn au moteur pas pas, la sonde Lambda analyse les gaz brls et envoie son tour un signal lectrique au calculateur. Le calculateur ordonne l'ajout ou le retrait d'un certain nombre de pas au moteur pas pas afin d'optimiser le fonctionnement du vhicule et cela comme pour une carburation essence. Le calculateur assure les fonctions complmentaires suivantes : Dmarrer en mode essence quelle que soit la prslection de carburant faite par le conducteur. Si la prslection est GPL : le basculement est automatique aprs une temporisation. Corriger les valeurs du diagramme caractristique de fonctionnement lorsque le moteur fonctionne froid. Basculer en fonctionnement essence si le mlange GPL-air est trop pauvre. Surveiller le fonctionnement des diffrents capteurs. Remplacer les signaux dfaillants par une valeur de secours. Avertir, le conducteur, de la dfaillance via le voyant situ dans le commutateur de slection. Activer un code de dfaillance qui peut tre lu par un technicien via la prise de diagnostic.

Insuffisance de la rponse du calculateur :

Le moteur pas pas utilis ici, avec sa capacit d'effectuer 160 pas la seconde, ne serait pas encore suffisamment rapide pour viter tout moment les problmes d'allumage et les trous l'acclration. Le moteur doit en effet ragir trs rapidement aux mouvements de la pdale d'acclrateur. La solution ce problme consiste augmenter la pression du gaz traversant le botier de distribution lorsque la charge du moteur augmente. C'est dans le vaporisateur/rgulateur qu'est produite cette augmentation de pression (voir fonctionnement du vaporisateur/rgulateur DT6). Le dbit de gaz est alors trs rapidement augment, par l'association : d'une augmentation de la section de passage, et d'une augmentation de la pression BTS MAVA COMPREHENSION DES SYSTEMES CODE : DT 12/13

9. Schma lectrique :

Code E1 F1 F2 K1 K2 K3 K4 K5 K6 M1

Description tmoins de contrle de fonctionnement fusible de 7,5 A. fusible de 7,5 A. relais de scurit relais de vanne de gaz du botier relais de dbranchement d'injecteur relais de dbranchement d'injecteur relais de commutation de la jauge du rservoir calculateur du systme d'injection de GPL moteur pas pas

Code P1 P2 P3 P4 R1 S1 Y1 Y2 Y3

Description jauge de carburant sur le tableau de bord lment du rservoir carburant lment du rservoir GPL sonde de pression absolue (MAP) rsistance de remplacement commutateur de slection de carburant vanne de gaz du botier vanne de fermeture de GPL soupape d'alimentation de gaz

Rep A B C D E F

Connexion masse du signal de rgime moteur signal de rgime moteur signal de position du papillon des gaz masse du signal de papillon des gaz signal de la sonde lambda masse du signal de la sonde lambda

Rep G H J K L

Connexion prise de diagnostic injecteurs d'essence calculateur du systme d'injection d'essence injecteurs d'essence calculateur du systme d'injection d'essence

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CODE :

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