E L E C T R ON I C I GN I T I ON S Y S T E M S General Motors Corporation

1

Allumage sans distributeur (Distributorless Ignit ion System)

E L E C T R ON I C I GN I T I ON S Y S T E M S General Motors Corporation

2

Allumage sans distributeur de première génération (Distributorless Ignition System)

Sam Dennis

Le milieu de la mécanique automobile exige de ceux et de celle qui veulent y etre actifs un niveau de

compétence associé à un souci de recherche technique.

Malheureusement dans le domaine, on ne retrouve pratiquement pas aucun livre technique traitant du

sujet en langue française.

Ce petit guide a été rédigé dans un langage adapté à la pratique du métier, avec l’équivalent du sujet en

langue anglaise.

Le profane aussi bien que le technicien chevronné aura vite compris le sens du terme utilisé.

Bien à vous Sam Dennis Sam Dennis

E L E C T R ON I C I GN I T I ON S Y S T E M S General Motors Corporation

3

Tables des matières :

GM Computer Controlled Coil Ignition (C3I) System ........................................................... 4

Capteur du vilebrequin ( Crankshaft Sensor )....................................................................................................... 7 Capteur combiné ................................................................................................................................................... 7 Capteur de l'arbre à cames ( Camshaft Sensor ) ................................................................................................... 7

Interférence dans le circuit du capteur de l'arbre à cames: ............................................................................... 9 Ajustement du capteur de l'arbre à cames ( 3.8 L - Turbo ): ............................................................................ 9

Circuit à régulation électronique de l'avance à l'allumage ( EST System ) ......................................................... 10 Circuit à régulation électronique de l'avance à l'allumage ( ESC System ) ......................................................... 10

Information Général:

Depuis les origines du moteur à combustion interne, les bougies produisent une étincelle au moyen d'un courant

électrique commandé par un type quelconque de distributeur. Cependant, les exigences récentes du rendement le

plus élevé possible de la combustion ont dépassé les possibilités de ce système électromécanique de produire

l'étincelle au moment exactement voulu dans des conditions très diverses de fonctionnement.

Les commandes électroniques des moteurs ayant acquis plus de précision pour régler le dosage du mélange air-

essence dans les chambres de combustion, les systèmes d'allumages ont dus progresser de façon semblable. Les

commandes électroniques étaient dont la solution la plus évidente.

L'allumage sans distributeur est donc l'une des réalisations les plus appréciables et les plus logiques dans l'évolution

de la conception des moteurs, et les systèmes à allumage direct représentent donc un progrès important dans cette

nouvelle technologie.

Cependant, ce sont des systèmes qui exige une étude attentive et une compréhension complète pour permettre un

diagnostic approprié. Comme c'est le cas dans la plupart des nouveaux systèmes, l'expérience pratique aboutit

souvent à des mises à jour dans les méthodes de diagnostic.

Les systèmes d'allumages à bobines contrôlées par régulation électroniques (C3I) sont habituellement utilisés sur les

moteurs à injection d'essence séquentiel ( SEFI ), tandis que les systèmes d'allumage direct ( DIS System ) sont

normalement utilisés sur les moteurs à injection multipoint ( MPFI )

E L E C T R ON I C I GN I T I ON S Y S T E M S General Motors Corporation

4

GM Computer Controlled Coil Ignition (C3I) System

Figure 1 Système d'allumage C3I de GM utilisé sur un moteur 3.8 litres de cylindrées.

Les systèmes d'allumage sans distributeur de la nouvelle génération n'utilisent plus les composantes de

base du distributeur électromécanique pour distribuer le courant à haute tension aux cylindres. Les

composantes de base ont tout simplement été remplacées par un nouveau module d'allumage, un groupe

bobines de configuration rectangulaire appelé "Coil Pack", ainsi qu'un ensemble de capteurs de signaux

du vilebrequin et de l'arbre à cames, qui sont reliés aux circuit à régulation électronique du module de

commande.

Ce système a été introduit en premier lieu sur les moteurs Buick de 3.8 litres de cylindrées équipé d'un

turbo (fig. 1). La première version du module d'allumage et du groupe bobines sont illustrés dans la figure

suivante. Il se compose d'un ensemble module / groupes bobines et de deux capteurs, l'un pour le signal

du vilebrequin ( Crankshaft Sensor ), et l'autre pour le signal de l'arbre à cames ( Camshaft Sensor ).

La façon d'identifier la première version du système est que le capteur de l'arbre à cames est localisé dans

l'orifice du bloc moteur ou était installé le distributeur d'allumage des versions précédentes.

E L E C T R ON I C I GN I T I ON S Y S T E M S General Motors Corporation

5

L'illustration de la figure No:

2 nous montre de façon un

plus détaillé, les composantes

de base du système

d'allumage C3I de GM utilisé

sur la première version du

système. Comme on peut le

voir, le système comprend un

capteur de signaux du

vilebrequin ( Crankshaft

Sensor ), un capteur de

signaux de l'arbre à cames

( Camshaft Sensor ), ainsi

qu'un module d'allumage

comprenant le groupe bobines

localisé sur le module lui-

même (Ignition Coil

Package).

Le capteur électromagnétique de l'arbre à cames de la première version est entraîné directement par

l'engrenage de la came, de la même manière que les distributeurs d'allumage mécaniques des versions

précédentes. Il comprend un interrupteur à effet Hall ( Hall Effect Switch ), un aimant et un anneau

d'interruption métallique ( Interruptor Ring ), localisé dans le boîtier du dispositif.

Figure 2 - Composantes du système C3I de première génération.

Figure 3 - Circuit électrique du module d'allumage C3I de GM

E L E C T R ON I C I GN I T I ON S Y S T E M S General Motors Corporation

6

L'ensemble Module / Groupe Bobines remplace le distributeur et la bobine d'allumage utilisés sur les versions

précédentes des systèmes d'allumage électronique, tandis que les capteurs électromécaniques fournissent la

position du vilebrequin et celle de l'arbre à cames. Un microprocesseur localisé dans le module d'allumage

analyse les informations, et déclenchent de façon séquentielle, chacune des bobines interconnectées pour

fournir le courant à haute tension aux bougies aux moment appropriés (Fig. 3).

La distribution du courant à haute tension se produit de façon simultanée, par groupe de deux, dans

chacun des cylindres correspondant a la régularité cyclique du vilebrequin, lorsque les deux pistons sont

aux point mort haut simultanément. Il suffit en conséquence d'utiliser une bobine à deux sorties haute

tension alimentant chacune l'une des bougies correspondantes. La séquence numérique des cylindres qui

vont de paire dans l'ordre d'allumage reste la même, ce qui assure l'étincelle simultanée aux deux bougies

dans les 360o d'un tour complet.

Deux types de groupes bobines sont en

usage sur les moteurs à injection

d'essence électronique. L'ensemble du

module / groupe bobines du type I se

composent de trois bobines intégré dans

un seul boîtier et localisé sur le module

d'allumage, tandis que celle du type II

se composent de trois bobines séparés

l'une de l'autre et localisés elle aussi sur

le module d'allumage. Les bobines

utilisées sur les systèmes du type I ne

pourront pas être remplacés séparément,

mais devront être remplacés comme un

ensemble advenant une défaillance de

l'une d'elle. Par contre, les bobines du

type II pourront être remplacés

séparément de l'ensemble ( figure 4 ).

Sur les moteurs de 3.8 litres de cylindrées de versions antérieures, le harnais de connexion à 14 bornes

qui relie le module d'allumage à l'ordinateur est scellé et ne possède pas de connexions auxiliaires entre

les modules et les capteurs. Cependant, sur les moteurs de 3.0 litres, l'identification des bornes du

harnais de connexion diffère des applications 3.8 litres. Cependant la fonction des circuits électriques est

pratiquement identique ( fig. 5-8). Le circuit électrique qui comprend le fusible du module de commande

( ECM Fuse ) est utilisé pour fournir la source de courant aux capteurs et aux circuits internes, tandis

que le circuit séparé du module d'allumage ( C3I Fuse ) est utilisé pour fournir le voltage aux bobines

d'allumage. Une résistance de 0.7 ohms ( fig. 5-7 ) est utilisé pour limiter le courant. Il prévient la

surchauffe des bobines d'allumage lorsque la température ambiante est élevé, ou si le moteur est à l'arrêt

lorsque l'interrupteur a effet hall est en circuit, lorsque la clé de contact est en position de marche. La

borne D est utilisé pour fournir les signaux de révolutions du moteur a un tachymètre optionnel.

Figure 4 - Identification des bobines d'allumages

E L E C T R ON I C I GN I T I ON S Y S T E M S General Motors Corporation

7

Capteur du vilebrequin ( Crankshaft Sensor )

Le capteur de position du vilebrequin est

utilisé pour engendrer des signaux de

référence au module. Il est normalement

localisé dans un support aménagé à cet fin sur

l'avant du moteur entre l'amortisseur de

vibration ( harmonic balancer ) et le

couvercle de la chaîne de distribution ( Timing

Chain Cover ). L'amortisseur de vibration

utilisé sur les moteurs de 3.8 litres de

cylindrées à injection d'essence séquentiel

comporte un anneau d'interruption métallique

localisée sur la partie arrière qui se compose

de trois volets positionnés à 120° d'écart. A

chaque fois que l'un des volets passe dans le

champ magnétique du capteur, ce dernier

envoi un signal au module. Comme l'anneau

d'interruption comporte trois volets, trois

signaux sont engendrés par révolution du

moteur. Les signaux que le capteur produit sont de type à ondulation carré ( Square Wave Signal ), et se

produisent à tous les 120° de révolution. Ils sont utilisés pour déclencher les bobines du module

d'allumage pour synchroniser le calage de base du moteur et pour déterminer la révolution du vilebrequin.

Capteur combiné

Sur certains modèles de voitures équipés d'un moteur de 3.0 litres de

cylindrée, les signaux de référence du vilebrequin et le l'arbre à

cames sont produit que par un seul capteur. Sa fonction est la même

que ceux qui en utilisent deux. La raison de cette combinaison des

signaux est du au fait que le moteur de 3.0 litres de cylindrés est un

moteur à injection d'essence simultanée, qui ne nécessite pas un

signal de l'arbre à cames exacte comme dans le cas des moteurs à

injection séquentiel. Cependant, l'amortisseur de vibration comporte

un anneau d'interruption supplémentaire qui comprend seulement

qu'un volet d'ouverture ( windows Slot ) pour fournir le signale de

révolution du moteur et la position du piston no:1 au point mort haut

(fig.6)

Capteur de l'arbre à cames ( Camshaft Sensor )

Le capteur électromagnétique de l'arbre à cames de la première

version est entraîné directement par l'engrenage de la came, de la

même manière que les distributeurs d'allumage mécaniques des versions précédentes. Il comprend un

interrupteur à effet Hall ( Hall Effect Switch ), un aimant et un anneau d'interruption métallique

( Interruptor Ring ), localisé dans le boîtier du dispositif.

Figure 5 - Capteur du vilebrequin

Figure 6 - Armotisseur de

vibration du moteur 3.0 litres

E L E C T R ON I C I GN I T I ON S Y S T E M S General Motors Corporation

8

Le capteur de l'arbre à cames

de la deuxième génération,

utilisé sur les moteurs

séquentiels est localisé sur le

couvercle de la chaîne de

distribution ( Timing Cover ),

en arrière de la pompe à eau,

près du pignon de l'arbre à

cames. C'est un capteur du

type à effet hall ( Hall Effect

Switch ), avec un interrupteur

métallique ( Reluctor blade )

comportant seulement une

ouverture.

Lorsque le pignon de la came

tourne, un aimant localisé à

l'extrémité active le dispositif

à effet hall dans le capteur de

l'arbre à cames. L'intensité

du voltage est normalement

élevée ( environ 7 volts )

lorsque la lame du relucteur

bloque le champ magnétique,

et faible, moins de 0.50 volts,

lorsque l'ouverture de la lame

permet le passage du courant.

Le signale du cam se produit

habituellement lorsque la

position des pistons No: 1 &

4 atteignent environ 25° après

le point mort haut. Il est alors

utilisé par le module

d'allumage du système pour

déclencher la séquence

d'étincelles, en débutant par le groupe / bobine 3/6, étant donné que c'est le cylindre no: 6 qui est

maintenant à la position appropriée dans sa course de compression pour recevoir l'étincelle à la bougie. Il

est aussi utilisé pour synchroniser les impulsions aux injecteurs ( Injector Pulses ) juste avant le

déclenchement de l'allumage sur les moteurs à injections séquentiels.

La figure X.Y illustre de façon schématique, le signale obtenu du capteur de l'arbre à cames sur un

oscilloscope réglé sur l'échelle 0-25 volts. Le tracé horizontal supérieur indique une intensité de l'ordre de

7.25 volts lorsque la lame du relucteur se situe entre l'aimant et l'interrupteur magnétique. Lorsque

l'ouverture de la lame libère le champ magnétique, l'intensité du courant diminue à près de 0 volts.

Figure 7 Capteur de l'arbre à cames de deuxième génération

Figure 8 - Dispositif du capteur de l'arbre à cames (2e génération)

E L E C T R ON I C I GN I T I ON S Y S T E M S General Motors Corporation

9

Le déclenchement rapide du capteur donne une ligne de tracé clair sur un oscilloscope. Ce type de signale

ou tracé sont référés comme un signale ( Square Wave Signal ), bien que techniquement parlant, ceci ne

correspond pas à la réalité. On devrait plutôt dire un signale du type à ondulation rectangulaire. Si le

signal était réellement du type à ondulation carré, il devrait avoir le même tracé à 7.25 volts que lorsqu'il

est à zéro volts. Tous les signaux à ondulation carrés ont une durée de cycle de 50%, ou en terme plus

clair, la moitié du temps élevé et la moitié du temps faible.

Le capteur de l'arbre à cames est utilisé pour synchroniser qu'un seul groupe bobine, lequel a deux câbles

à haute tension branchés à deux cylindres. Il est aussi utilisé pour synchroniser les impulsions aux

injecteurs ( Injector Pulse ) juste avant le déclenchement de l'allumage sur les moteurs à injections

séquentiels. Il est à noter que les deux signaux produit par les deux capteurs, celui du cam et du

vilebrequin devront être reçu par le module pour que le moteur puisse démarrer.

Interférence dans le circuit du capteur de l'arbre à cames:

La figure 5-4 illustre un interférence dans le circuit du signale du cam. Cette défaillance est

habituellement le résultat d'un harnais de connexion du capteur trop près des câbles ayant un champ

magnétique élevé, tel que le câblage du circuit secondaires des bougies ou du système de charge. Il peut

aussi être dû à une défaillance physique du capteur qui entre en contact avec la lame métallique de

l'interrupteur magnétique ( Steel Interruptor Blade ).

Lorsque l'on présume qu'il existe une interférence sur l'un des circuits, il est préférable dans un tel cas

d'utiliser un oscilloscope sur l'échelle primaire pour déceler la cause. N'oubliez pas de vérifier le circuit

d'alimentation en courant et celui de la mise à la masse.

Dans le cas de la figure 5-5, la défaillance se situe au niveau du circuit 636, lequel est un circuit

d'alimentation en courant de 12 volts, du module d'allumage au capteur du cam dans le cas d'un système

d'allumage utilisé sur un moteur de 3.8 litres de cylindrées. Notez les ( ripples ) sur l'axe horizontal qui

devrait normalement être stable sur l'écran de l'oscilloscope.

Ajustement du capteur de l'arbre à cames ( 3.8 L - Turbo ):

1. Enlever la bougie du cylindre no: 1, et tourner le moteur jusqu'à ce que ce le piston no: 1 arrive au

point mort haut à la fin de sa course de compression.

2. Faite une marque sur la poulie ( Harmonic Balancer ), et tourner le moteur jusqu'à ce que ce dernier

atteigne 25° après le point mort haut ( 1-5/8" ).

3. Débrancher le terminal B du connecteur à 3 bornes - coté module, en utilisant l'outil approprié.

4. Sonder la borne B du connecteur à 3 bornes en insérant un câble volant ( Jumper Wire ) entre la

borne B et reconnecter le fil enlevé au fil volant.

5. Brancher un voltmètre entre le câble volant et une bonne masse métallique.

6. Clé de contact en position de marche - moteur à l'arrêt, tourner le capteur de l'arbre à cames dans le

sens des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que l'interrupteur du capteur se ferme. Ceci est indiqué lorsque

la lecture de l'intensité du voltage passe de 5-12 volts à 0-2 volts. Le faible voltage indique que le circuit

du capteur est fermé.

7. Serrer le boulon de retenu et réinstaller la bougie. Enlever le fil volant et réinstaller le connecteur.

E L E C T R ON I C I GN I T I ON S Y S T E M S General Motors Corporation

10

Circuit à régulation électronique de l'avance à l'allumage ( EST System )

Les systèmes d'allumages sans distributeur utilisent les signaux fournis pas le circuit à régulation

électronique de l'avance, de la même manière que dans le cas des systèmes à distributeurs électroniques

équipés d'un système à régulation ( EST System ). L'avance est contrôle en utilisant les informations

suivantes:

Position du vilebrequin

Révolution du moteur - RPM

Température du réfrigérant liquide

Quantité d'air entrant dans l'admission - MAP

MAT

Un circuit ouvert ou une mise à la masse accidentelle dans le circuit B du système à régulation

électronique ( EST System ) produit habituellement un code de défectuosité du type 42 dans la mémoire

du module de commande (ECM ), ce qui a pour conséquence de permuter le système à régulation

d'avance à l'allumage en mode de dérivation ou ( Limp Home Mode ) avec le calage fixé à 10° d'avance

avant le point mort haut (BTDC).

La borne A du circuit à régulation électronique déclenche le module d'allumage en fournissant un signale

de référence que le module de commande utilise pour avancer ou retarder l'avance en accord avec les

signaux d'entrer du capteur du vilebrequin. La borne E du signale du cam est utilisé par le module pour

déterminer quand le cylindre no: 1 est en course de compression par le signale provenant du capteur de

l'arbre à cames. Une perte du signale emmagasine un code 41 si le moteur est fonctionnel et une perte du

signale lors du lancement du moteur empêche ce dernier de démarrer.

Circuit à régulation électronique de l'avance à l'allumage ( ESC System )

La membrane à dépression ( Vacuum Chamber ) utilisée sur les versions précédentes a été remplacé par

un dispositif de contrôle électronique ( Electronic Spark Control System ) qui est incorporé dans le

module pour régler l'avance à l'allumage en accord avec la charge et la révolution du moteur. Il comprend

un capteur piézo-électrique qui transforme les vibrations de détonation du moteur en signaux électriques.

Le module utilise les informations fournis sur la révolution du moteur, la masse d'air à l'admission, la

température du moteur et celui du dispositif du convertisseur de couple à embrayage mécanique pour

régler l'avance à l'allumage, pour obtenir un rendement optimal du moteur, ce qui réduit les émanations

d'échappement. A cause de cette caractéristique, le réglage de l'allumage conventionnel n'est plus

nécessaire, ce qui réduit l'entretien au remplacement des bougies de façon périodique.

Par Sam Dennis