Injecteur électromagnétique.

Sommaire :

1 / Modelisation de la commande des injecteurs. 2

1.1 Déterminez l’évolution du courant en fonction du temps. 2 1.2 Influence de la tension de commande U sur l’établissement de i(t). 3

2 / Signal de commande de l’injecteur. 4 3 / Type de commande des injecteurs. 4

3.1 Commande injecteur de type ON OFF. 5 3.2 Commande injecteur avec régulation de courant. 5

4 / Droite de débit de l’injecteur. 6 4.1 Temps mort. (offset) 6 4.2 Le débit statique ou gain. 6 4.3 Le débit dynamique. 6

5 / Plage d’utilisation de l’injecteur. 9 5.1 La zone de linéarité. 9 5.2 Plage de fonctionnement dynamique. 9

6 / adaptation au moteur. 10 6.1 Correction batterie (Batcor) 10 6.2 Garde mini à la période moteur. 10

7 / Exemple de caractéristiques constructeur. 11

Page 1

Injecteur électromagnétique.

1 / MODELISATION DE LA COMMANDE DES INJECTEURS. Injecteur électromagnétique Calculateur

UL

UR

Linj = L

Rinj = R

U

UR = R × i(t) = R × i UL = L × i’(t) = L × di/dt

1.1 Déterminez l’évolution du courant en fonction du temps.

A partir de la loi des mailles nous obtenons : U - UR -UL =(U - R i) - L × di/dt = 0 équation différentielle du premier ordre. (Il faut séparer les variables i et t )

di

Avec U : ten R : rés L : indu t : tem « mo

...(**)

...(*))(

)(

)(

0 0∫ ∫−

=−−

−=

−−

=−

−=×

i tdt

LRdi

RiUR

dtLRdi

RiUR

Ldt

RiUdi

RiUdt

L

ti

)1()( LRt

eRUti

−

−×=

LRt

LRt

eURi

eURi

LRt

URiU

LRtURiULRRiU

−

−

−=

=−

−=

−−=−−

−=−

1

1

ln

/ln)ln(]/[)][ln( 00

(*) On multiplie par –R les deux membres de l’égalité. (**) Rappel : Fonction = U' / U

Intégral = Ln U

Page 2

sion de commande de l’injecteur en V istance de l’injecteur en Ω ctance de l’injecteur en H

ps de commande en s (ou ms si L en mH) dèle mathématique »

Injecteur électromagnétique. Evolution de l’intensité de l’injecteur en fonction du temps et de la tension d’alimentation.

Résistance de l’injecteur (Ω) = 16 Ohms Inductance =

- indiquer les trois tensions au niveau des courbes : 12V, 14V, 16V

s

0.000.100.200.300.400.500.600.700.800.901.00

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00temps de commande (ms)

inte

nsité

( A)

1.2 Influence de la tension de commande U sur l’établissement de i(t). Pour cela nous allons étudier les variations de i(t). Il faut donc déterminer la dérivé de i(t) i’(t)

LRt

LRt

LRt

LRt

eLR

RUe

RUti

eRU

RUti

eRU

RUti

−−

−

−−

−×−=

−=

−

=

==

'

''

)('

)('

)(

[U/R]’=0 car constante

Ln a – ln b = ln a/b

LRt

eLUti

−

=)('

Etablissement de i(t) : Déterminez la tangente de i(t) à t = 0 Valeur de i’(t) pour t=0 -R.0/L =0 e(-R.0/L) = 1 donc i’(t) = U/L

ur les courbes si dessus : - Déterminer l’inductance de l’injecteur

Tracer la tangente à la courbe à t = 0. Déterminer la pente de la droite : vous avez alors i’(t) i’(t) = 1 / 0,5 = 2 Vous déterminez l’inductance avec la formule précédente.

Page 3

Injecteur électromagnétique.

Inductance de l’injecteur (mH) = U / i’(t) = 16/2=8mH car le temps et en ms

- Déterminer le temps nécessaire pour l’ouverture de l’injecteur en fonction de U bat. Le temps d’ouverture est fonction du champ magnétique produit par la bobine or ce champ magnétique et directement proportionnel à l’intensité, donc plus elle augmente plus le champ magnétique augmente. Pour un effort magnétique donnée on va vaincre l’effort du ressort + le poids de l’aiguille et l’injecteur s’ouvrira. Dans ce cas de figure 0,5 A son nécessaire pour ouvrir l’injecteur. Déterminer graphiquement le temps d’ouverture.

U bat 16 14 12

Temps nécessaire à l’ouverture (ms) 39 48 62

Conclusion : Plus la tension est importante plus l’intensité s’établit rapidement or, l’injecteur s’ouvre toujours pour la même valeur de courant. En conclusion quand la tension de commande augmente le temps nécessaire à l’ouverture diminue. Pour un injecteur donné le temps d’ouverture est uniquement fonction de U. Plus U augmente

plus le temps d’ouverture diminue.

2 / SIGNAL DE COMMANDE DE L’INJECTEUR. Ci dessous nous avons représenté le signal de commande de l’injecteur. Vous devez indiquer les

différentes grandeurs caractéristiques de ce signal de commande.

)

tpo

to tc

tc : temps de commande tpo : temps nécessaire pour l’ouverture to : temps d’ouverture tpf : temps nécessaire pour la fermeture I max : i maxi injecteur Io : i ouverture If : i fermeture

Imax

Io

If

3 / TYPE DE COMMANDE DES INJECTEUR Dans le document joint, Nous avons appris

- Etage de sortie à commande tou- Etage de sortie à régulation d’int

tp

I (A

S.

qu’il y at ou rienensité :

t (ms)

deux manières de commander les injecteurs. : Commande de type ON-OFF Commande de type : PEAK – HOLD

Page 4

Injecteur électromagnétique.

3.1 Commande injecteur de type ON OFF.

Signal de commande relevé sur une Safrane V6 avec l’aide d’une résistance additionnelle Tension : 0,2 V/ division Base de temps : 1 ms /division Conditions du relevé : N = 890 tr/min T° eau = 80°C P tub = 440 mb U bat = 12,20 V Autres données : Rinj = 14,8Ω , Rmesure = 1Ω E bat = 12.83V, T inj (XR 25) = 3.4ms

Le point de « rebroussement » est le fait que la bobine de l’injecteur n’ait pas la même inductance L injecteur fermé et injecteur ouvert.

Représentez sur le relevé et déterminez : Le temps nécessaire à l’ouverture en ms = 1,6 Le temps de commande en ms = 3,4 Le temps de fermeture en ms = mini 0,2 Le temps d’ouverture en ms = 1,8 L’intensité d’ouverture en A = 0,5 L’intensité maxi en A = 0,72 Commande de type : ON-OFF pour injecteurs de type « haute impédance ».

Avantage : - Faible coût - Simplicité de réalisation

Inconvénient : - Offset important - Puissance électrique consommée importante : transistors de

puissance en conséquence

3.2 Commande injecteur avec régulation de courant. Signal de commande relevé sur ZX à l’aide d’une pince ampèremétrique.

Tension : 0,1 V/ division Base de temps : 1 ms /division Conditions du relevé : N = 1440 tr/min T° eau = 80°C T° air = 20 °C P tub = 600 mb U bat = 11,70 V

Autre donnée : Rinj :1,7Ω, conversion de la pince ampèremétrique : 1A / 100 mV

Nota : le courant de maintien est obtenu par Page 5

Injecteur électromagnétique. hachage de la tension.

Représentez sur le relevé et déterminez : Le temps nécessaire à l’ouverture en ms = 1,3 Le temps de commande en ms = 2,6 Le temps d’ouverture en ms = 1,3 L’intensité de maintien en A = 1,3 L’intensité maxi en A = 3,4 L’intensité a l’ouverture en A = 2,3 Commande de type : PEAK – HOLD pour injecteurs de type « basse impédance Avantages : - Performance maxi de l’injecteur ( plage d’utilisation plus importante) - Offset réduit ( ouverture plus rapide )

- Puissance électrique réduite

Inconvénients : - Coût, - Tache supplémentaire pour le microprocesseur

4 / DROITE DE DEBIT DE L’INJECTEUR. Elle représente l’évolution de la quantité injectée en fonction du temps de commande de

l’injecteur. Qe (mm3 / coup) = Fct (temps de commande (ms)) Cette droite de débit se relève sur un banc d’injecteur : on fait varier le temps de commande et

mesure la quantité injectée par coup. Injecteur alimenté sous 16 V et sous 3 bars de pression. Cette caractéristique permet de déterminer :

- le temps mort - le débit statique (pente de la droite de débit ) - le débit dynamique - la zone de linéarité - le rapport volumétrique de l’injecteur ou plage dynamique de fonctionnement.

4.1 Temps mort. (offset) Cette valeur théorique fictive (exprimée en ms) est déterminée avec une tension de commande de

16 V. (On l’appelle aussi le Z inj dans la formule de calcul du Ti dans le boîtier de commande) Elle correspond au point de concourt de l’axe des abscisses et de la droite de régression (droite

des moindres carrés ou droite de Mayer) Le temps mort est spécifique à chaque injecteur : il correspond à la dissymétrie des débits

obtenus dans les phases d’ouverture ( électromagnétique ) et fermeture ( purement mécanique ).

4.2 Le débit statique ou gain. Débit statique : C’est le débit obtenu avec l’injecteur maintenu grand ouvert. Il dépend de la

section calibrante et de la différence de pression amont-aval de l’injecteur. Cette valeur correspond à la pente de la droite de débit

)()()/(

)/(3

3

msTmortmsTccoupsmmQdynamique

msmmQstatique −=

Le débit statique définit le débit maxi de l’injecteur en phase d’écoulement permanent.

4.3 Le débit dynamique. Débit dynamique : C’est la loi de débit de l’injecteur : Il correspond à la masse ou au volume de

combustible injecté par coup en fonction du temps de commande.

Page 6

Page 7

D R O IT E D E D E B IT D 'U N IN J E C T E U R

0

5

1 0

1 5

2 0

2 5

3 0

3 5

4 0

0

0.4 2

2.4

2.8

3.2

3.6 4

4.4

4.8

5.2

5.6 6

6.4

6.8

7.2

7.6 8

8.4

8.8

D u r é e d 'in je c t io n ( m s )

Déb

it dy

nam

ique

( m

m3/

coup

)

Injecteur électromagnétique.

Courbe de débit réel. (points de relevés)

Courbe de débit linéarisée. Droite de régression

Q dynamique pour le Tc de référence

Tc référence

0.8

1.2

1.6

Temps mort

Nota : on note une perte de linéarité sur les faibles Ti et les très fort Ti.

Injecteur électromagnétique.

5 / PLAGE D’UTILISATION DE L’INJECTEUR.

5.1 La zone de linéarité. Lorsque l’on a relevé par essais la caractéristique de débit dynamique de l’injecteur et déterminer

sa droite de régression, on calcul le pourcentage d’erreur entre la mesure et la valeur théorique par rapport à la valeur théorique :

1001 ×

−=

− Qreg

QregQdynQstatiqueQdynamique

La zone de linéarité de l’injecteur correspond à la zone ou cet écart est compris entre -5% et

+5%. On peut déterminer ainsi, le temps minimum d’ouverture et le temps maxi maximum d’ouverture. On peut vérifier ainsi si l’injecteur peut fournir en carburant les consommations mini et maxi du moteur. Sur la page suivante : tracer la zone de linéarité de l’injecteur. Correspondant à la zone d’utilisation de l’injecteur. --------

5.2 Plage de fonctionnement dynamique. Par rapport à la zone de linéarité on peut déterminer :

- un débit mini par rapport au temps mini de commande - un débit maxi par rapport au temps maxi de commande.

On peut donc déterminer le rapport volumétrique ou plage de fonctionnement dynamique « DFR » Il correspond au rapport du débit dynamique maxi sur le débit dynamique mini de la zone de linéarité (±5%) ----------

Débit maxi

Débit mini

Temps maxi de commande. Temps mini de commande. Zone de linéarité

modélisation

Erreur de linéarité

Q réel

16 volts ∆p=3 bars

Zone de linéarité

Page 9

Injecteur électromagnétique. 6 / ADAPTATION AU MOTEUR.

6.1 Correction batterie (Batcor) Le temps nécessaire à l’ouverture mécanique de l’injecteur augmente lorsque la tension batterie

diminue. Le Zinj représente le temps mort de l’injecteur sous 16V et Batcor assure sa correction jusqu’à 8 Volts.

L’évolution du temps mort correspond à la correction BATCOR apporté sur le Ti pour obtenir le même débit d’essence lors d’une chute de tension batterie.

Pour une richesse R donnée et un régime N fixé. Ti (8V) = Ti (16V) + Batcor (8V) Ti (14V) = Ti (16V) + Batcor (14V) Ti (10V) = Ti (16V) + Batcor (10V) Ti (16V) = Ti (16V) + Batcor (16V) Ti (12V) = Ti (16V) + Batcor (12V) A partir de la documentation page suivante déterminer : Batcor (10V) = (1250-357) = 893 ms Batcor (14V) = ( 500 –357) = 143 ms Batcor (12V) = ( 830 – 357 ) = 473 ms Batcor (16V) = (357-357) = 0 ms

T

d

te

DROITE D'INJECTEUR

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

16.00

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

5500

6000

6500

7000

7500

8000

Ti en micro sec.

QE

en k

g/h

16V14V12V10V

6.2 Garde mini à la période moteur. La « garde mini » représente la valeur pour laquelle la différence entre la période du moteur et le

i est la plus faible. Cette valeur correspond au temps accordé à l’injecteur pour se refermer. La valeur généralement préconisée est 1 ms pour un multipoints et de 0,5 ms pour un monopoint. Si le Ti est supérieur à la période, l’injecteur reste continuellement ouvert, d’où impossibilité

’augmenter plus la richesse. Définition du Ti maxi : c’est la valeur maxi atteinte pour respecter les conditions de richesse et de

mpérature moteur. On s’assure ainsi que l’injecteur travail dans sa zone de fonctionnement linéaire. Déterminer la période moteur puis la valeur du Ti maxi de 2000 à 6000 moteur.

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Injecteur électromagnétique.

7 / EXEMPLE DE CARACTERISTIQUES CONSTRUCTEUR. INJECTEUR B 280 705 112 B 280 705 207

Diamètre joint torique avant 4,6 mm 3,6 mm

Débit statique 189 cm3 / mn sous 3 bars

189 cm3 / mn sous 3 bars

Débit statique n- heptane 150 g / mn sous 3 bars

149.3 g / mn sous 3 bars

Débit dynamique n- heptane Ti : 2.0 ms

3,98 g / 1000 coups 3,1 g / 1000 coups

Résistance bobinage 2,4 ohms ± 0,1 2,4 ohms ± 0,1

Limite de linéarité ( limite pour laquelle delta Q/Q > 5%)

Débit mini n- heptane 2,08 mg / coup 1,73 mg / coup

Ti mini 1,3 ms 1,46 ms

Page 11

Injecteur électromagnétique. Exemple injecteur EV10.

Page 12

Injecteur électromagnétique.

Page 13

MODELISATION DE LA COMMANDE DES INJECTEURS.Déterminez l’évolution du courant en fonction duInfluence de la tension de commande U sur l’étab�

SIGNAL DE COMMANDE DE L’INJECTEUR.TYPE DE COMMANDE DES INJECTEURS.Commande injecteur de type ON OFF.Commande injecteur avec régulation de courant.

DROITE DE DEBIT DE L’INJECTEUR.Temps mort. (offset)Le débit statique ou gain.Le débit dynamique.

PLAGE D’UTILISATION DE L’INJECTEUR.La zone de linéarité.Plage de fonctionnement dynamique.

ADAPTATION AU MOTEUR.Correction batterie (Batcor)Garde mini à la période moteur.

EXEMPLE DE CARACTERISTIQUES CONSTRUCTEUR.