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Guide pédagogique
Dans la collection «Équipement motorisé.
Équipe IST-UQAC
1990 Presses de l’Université du Québec
Case postale 250, Sillery, Québec G1T 2R1
Guide pédagogique
ÉQUIPE IST-UQAC
Jean-Claude Vachon*, Ph.D. psychopédagogie, UQAC Michel Suquet, Docteur en physique, UQAC Rodrigue St-Laurent, Docteur en physique, UQAC Marc Fortin*, Docteur en physique, UQAC Pierre Gagné, Bachelier, professeur en équipement motorisé
à la Commission scolaire de Chicoutimi
* Marc Fortin et Jean-Claude Vachon ont agi en qualité de directeurs du projet relatif à l’équipement motorisé.
ISBN 2-7605-0577-4 Tous droits de reproduction, de traduction
et d’adaptation réservés © 1990 Presses de l’Université du Québec
Dépôt légal - 2e trimestre 1990 Bibliothèque nationale du Québec Bibliothèque nationale du Canada
Imprimé au Canada
Table des matières
1 Introduction ....................................................................................................... 1
1.1. Objet du présent guide ............................................................................ 1
1.2. Cahier technologique ............................................................................. 1
1.3. Tutoriel ................................................................................................... 1
1.4. Cahier de laboratoire .............................................................................. 2
1.5. Clientèle visée ........................................................................................ 2
1.6. Contenu du guide ................................................................................... 2
2 Objectifs ............................................................................................................ 5
2.1. Introduction ............................................................................................ 5
2.2. Objectif terminal .................................................................................... 5
2.3. Objectifs intermédiaires ......................................................................... 5
3 Comment utiliser le tutoriel Injection électronique ........................................... 7
3.1. Introduction ............................................................................................ 7
3.2. Équipements et accessoires à se procurer ............................................... 7
3.3. Accès aux contenus ................................................................................ 9
3.4. Boutons et fonctions ............................................................................. 12
3.5. Principales caractéristiques techniques du tutoriel ............................... 13
3.6. En cas de difficultés ............................................................................. 13
4 Stratégie d’enseignement ................................................................................ 15
4.1. Introduction à l’injection ...................................................................... 15
4.2. Module d’injection ............................................................................... 16
4.3. Capteurs ............................................................................................... 19
4.4. Actionneurs .......................................................................................... 22
4.5. Mesure des signaux .............................................................................. 22
4.5.1. Signaux des capteurs ........................................................... 22
4.5.2. Signaux du module d’injection ........................................... 23
Annexe 1. Liste du matériel didactique .................................................................... 25
Annexe 2. Corrigé des exercices du cahier de laboratoire ....................................... 27
VII
INTRODUCTION
1.1. Objet du présent guide Ce document suggère une démarche d’enseignement portant sur l’injection électronique. Le contenu détaillé fait l’objet du document intitulé Injection électronique, mécanique automobile : Cahier technologique, ainsi que d’un tutoriel ayant également pour titre Injection électronique. La démarche proposée prend en considération les exercices présentés dans un troisième document : Injection électronique, mécanique automobile : Cahier de laboratoire. Il est donc indispensable d’avoir en main ces trois documents pour être en mesure de suivre adéquatement la démarche proposée.
Tout d’abord, voici une brève présentation de ces documents, qui ont été préparés par l’équipe de recherche IST (Intégration de la Science à la Technique) de l’Université du Québec à Chicoutimi, en collaboration avec l’école Dominique-Racine de la Commission scolaire de Chicoutimi, grâce à une aide financière accordée par le ministère de l’Enseignement supérieur et de la Science, dans le cadre du programme Recherche-développement pour les formateurs (RDF).
1.2. Cahier technologique
Le cahier technologique présente le contenu notionnel relatif à l’injection électronique, et s’adresse autant à l’élève qu’à l’enseignant. Pour l’élève, il constitue un document d’apprentissage privilégié, puisqu’il permet de revoir toutes les données préalablement enseignées en classe à l’aide du tutoriel. En effet, le contenu présenté dans ce document reprend presque textuellement toutes les connaissances et les nombreuses illustrations que contient le tutoriel. Pour l’enseignant, il est un document de référence qui lui permet à tout moment de vérifier rapidement des données relatives au système d’injection électronique.
1.3. Tutoriel
Le tutoriel présente donc pratiquement le même contenu relatif à l’injection électronique que le cahier technologique. Cependant, son utilisation constitue un moyen d’enseignement plus souple et sans doute plus performant.
La souplesse de ce tutoriel permet à l’enseignant de sélectionner un sujet d’enseignement, sans avoir à suivre une longue démarche préalablement déterminée par le concepteur. De plus, l’enseignant peut facilement décider de
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faire un retour en arrière, de se référer à un glossaire ou à des explications détaillées, ou encore d’animer une image illustrant un principe de fonctionnement. En d’autres mots, la sélection des sujets d’enseignement à l’intérieur du thème injection électronique, et l’orientation de la leçon à l’intérieur du tutoriel, relèvent exclusivement de l’enseignant.
Outre cette souplesse, le tutoriel permet de réaliser ce que de nombreux moyens didactiques ne peuvent faire, soit d’animer à volonté une illustration, un dessin ou un schéma. En effet, le tutoriel permet, à l’occasion, de mettre en mouvement, quand on le désire et autant de fois qu’on le veut, certaines illustrations. Cette animation facilite l’enseignement et l’apprentissage d’un concept, d’un principe ou d’une règle parce que, d’une part, elle tend à reproduire ce qui se passe dans la réalité et, d’autre part, elle permet, dans certains cas, d’illustrer des notions entraînant un déplacement, pour en expliquer le principe comme c’est le cas avec la notion de courant électrique.
L’utilisation du tutoriel comme moyen d’enseignement en classe se fait à l’aide d’un micro-ordinateur Macintosh, d’une tablette de projection à cristaux liquides et d’un rétroprojecteur. Les spécifications de ces appareils ainsi que les détails relatifs à leur utilisation font l’objet d’une description dans le présent guide.
1.4. Cahier de laboratoire
Le cahier de laboratoire s’adresse à l’élève. Il comporte plusieurs exercices généralement orientés vers la pratique. Chaque exercice comprend une énumération du matériel nécessaire et une description des actions à poser, ce qui facilite sa réalisation au laboratoire. Les moments les plus propices à leur accomplissement sont spécifiés à l’intérieur des stratégies d’enseignement proposées pour l’atteinte de chacun des objectifs intermédiaires.
1.5. Clientèle visée
Le contenu de ces trois documents s’adresse particulièrement aux élèves du DEP qui sont inscrits au programme de mécanique automobile. Pour en faciliter l’assimilation, les élèves devraient avoir préalablement suivi et réussi un cours portant sur les notions d’électronique et d’électricité de base, comportant notamment les notions de résistance, de courant, de tension, etc. En somme, un cours leur ayant permis d’apprendre toutes les notions relatives à l’électricité, qui sont enseignées en sciences au niveau secondaire.
1.6. Contenu du guide
Le présent guide contient les informations suivantes : d’abord, on y décrit globalement l’objectif terminal et les objectifs intermédiaires à atteindre. Ensuite, on proposeune procédure d’utilisation du tutoriel Injection électronique. Enfin, on présente la démarche à adopter pour chacune des parties du contenu à enseigner. Une description du matériel pédagogique nécessaire y est annexée, de même qu’un corrigé des exercices du cahier de laboratoire.
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Les objectifs formulés ici sont ceux que visent habituellement les enseignants
avec leurs élèves lorsqu’ils abordent l’étude du système d’injection électronique. Ces objectifs sont décrits en termes opérationnels, de manière à en faciliter l’atteinte par les élèves.
La démarche ou la stratégie d’enseignement proposée pour atteindre chacun des objectifs terminaux respecte les principes de la méthode IST (Intégration de la Science à la Technique). Cette méthode propose une démarche inductive d’enseignement, c’est-à-dire qu’elle part du concret pour s’acheminer vers l’abstrait. Ainsi, on décrit en quoi consiste et à quoi sert l’objet technique, puis on explique son fonctionnement en faisant intervenir les notions et principes scientifiques nécessaires à sa compréhension. Appliquée au contenu traitant du système d’injection, cette méthode s’illustre par la feuille cible présentée à la section suivante sur les objectifs.
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OBJECTIFS
2.1. Introduction
Dans cette partie, nous présentons les objectifs visés par l’utilisation du tutoriel ainsi que par celle des documents (cahier technologique et cahier de laboratoire) qui l’accompagnent.
Nous commençons par présenter l’objectif terminal. Par la suite, nous présentons les objectifs intermédiaires qui, une fois atteints, assurent l’accomplissement de l’objectif terminal.
2.2. Objectif terminal
À la fin de ce cours, l’élève devra être capable d’expliquer le fonctionnement d’un système d’injection d’essence à commande électronique d’une automobile.
2.3. Objectifs intermédiaires
L’objectif terminal sera atteint dans la mesure où les élèves auront atteint, pendant le déroulement du cours, chacun des objectifs intermédiaires suivants :
1. Être capable d’identifier les différentes parties constitutives d’un système d’injection d’essence à commande électronique ;
2. Être capable d’expliquer les principes de fonctionnement de chacune des pièces du système d’injection, grâce à la connaissance des principes de base en électricité et en électronique ;
3. Être capable de mesurer les différents signaux fournis par les capteurs au module d’injection ;
4. Être capable de mesurer les signaux émis par le module d’injection aux actionneurs.
Pour faciliter l’atteinte de ces objectifs nous suggérons, dans les pages qui suivent, des stratégies d’enseignement et l’emploi de matériel didactique.
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COMMENT UTILISER LE TUTORIEL
INJECTION ÉLECTRONIQUE
3.1. Introduction
Cette procédure vise à faciliter l’utilisation du tutoriel Injection électronique. Nous conseillons de la lire attentivement, afin d’éviter des erreurs qui pourraient conduire à l’effacement du contenu de la disquette. Cette procédure fait d’abord état de ce qu’il est nécessaire d’avoir en main pour utiliser adéquatement le tutoriel avec un groupe d’élèves en classe. Par la suite, elle renseigne sur la façon d’accéder aux divers contenus.
3.2. Équipements et accessoires à se procurer
Le tutoriel Injection électronique exige l’emploi d’équipements et d’accessoires particuliers. En effet, il fonctionne à l’aide d’une disquette et d’un micro-ordinateur de marque Macintosh. En outre, il est préférable d’en faire usage en classe en se servant d’une tablette de projection.
Micro-ordinateur. Le tutoriel Injection électronique ne fonctionne qu’avec un micro-ordinateur Macintosh. Aussi, ce dernier doit posséder une mémoire vive minimale d’un méga-octet (1Mo). On retrouve généralement cette caractéristique sur les micro-ordinateurs Macintosh plus, Macintosh SE, ou encore Macintosh II. Ce micro-ordinateur doit être accompagné d’un lecteur externe d’au moins 800 kilo-octets (K).
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Disquette de lancement. Le tutoriel Injection électronique exige l’emploi du logiciel HyperCard, version 1.01 de Macintosh. Sans ce dernier, le tutoriel ne peut être «lancé». HyperCard est disponible auprès de la compagnie Apple ou de l’un de ses distributeurs. Tablette de projection et rétroprojecteur. Le tutoriel Injection électronique est avant tout un moyen d’enseignement. Il consiste, en quelque sorte, en un ensemble de transparents dont la manipulation est simple : ces derniers sont toujours en ordre et en bonne position. L’animation de certaines images constitue un atout supplémentaire quand on compare le tutoriel aux transparents ordinaires.
Comme il serait impensable de présenter le contenu du tutoriel à tout un groupe réuni dans une classe en n’utilisant que l’écran du micro-ordinateur, nous suggérons de joindre au micro-ordinateur une tablette de projection qui s’utilise avec un rétroprojecteur (voir figure 3.2).
Utilisé avec un rétroprojecteur, une telle tablette permet de projeter, sur un écran plus grand ou sur un mur, le contenu apparaissant à l’écran du micro-ordinateur. De cette façon, les élèves sont en mesure de suivre sans difficulté les explications données par le professeur, relativement au contenu projeté.
Lorsque le professeur utilise une tablette de projection pour enseignerle contenu du tutoriel Injection électronique, il a avantage à s’asseoir à un bureau placé face à la classe, bureau sur lequel il aura pris soin d’installer le micro-ordinateur et le rétroprojecteur accompagné de la tablette de projection. De cette manière, il peut être attentif aux besoins des élèves, tout en contrôlant la projection à l’écran situé derrière lui. En effet, ce qui est projeté est l’image de ce qui apparaît à l’écran du micro-ordinateur. L’utilisation d’une tablette de projection exige au préalable qu’une modification soit apportée au micro-ordinateur Macintosh. En fait, ce dernier doit être muni d’une carte ou d’une interface spécialement conçue à cette fin. Pour plus de détails, nous conseillons de
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consulter un technicien compétent en la matière. Il pourra effectuer l’installation de cet élément essentiel à l’utilisation de la tablette de projection. Enfin, en ce qui concerne les opérations relatives au raccordement et à l’utilisation de la tablette de projection, nous conseillons de lire attentivement le manuel du fabriquant. 3.3. Accès aux contenus
L’accès aux divers contenus du tutoriel Injection électronique est facilement réalisable en suivant les indications suivantes :
Positionner les interrupteurs du micro-ordinateur, du rétroprojecteur et de la tablette de projection à «ON». Insérer la disquette HyperCard, version 1.01 dans le lecteur interne, situé sous l’écran du micro-ordinateur. Par la suite, glisser la disquette Injection électronique dans le lecteur externe (voir figure 3.3).
À la suite des deux interventions précédentes, on verra apparaître deux icônes à la droite de l’écran. La plus haute se nomme HyperCard et la plus basse Injection (voir figure 3.4).
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4. Glisser la flèche sur la pile intitulée Injection et cliquer à deux reprises. On verra apparaître une fenêtre dans laquelle on devra inscrire un mot de passe, en se servant des lettres majuscules ou minuscules du clavier (voir figure 3.7). Lorsque le mot est correctement inscrit, cliquer dans la case OK.
On apercevra alors à l’écran le symbole apparaissant à la figure 3.6. Ce symbole représente la pile de documents que contient la disquette Injection.
3. Placer, à l’aide de la souris, la flèche sur l’icône Injection et cliquer à deux reprises, de manière à provoquer l’ouverture (voir figure 3.5).
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Après avoir cliqué dans la case OK, on assistera au défilement des cartes de présentation, notamment le nom des auteurs et des indications relatives aux commandes ou boutons à activer pour «naviguer» à l’intérieur du tutoriel. En fait, un bouton est une commande pouvant exécuter une procédure, lorsqu’il est activé au moyen de la souris. Certains de ces boutons sont montrés à la figure 3.8. Pour en faciliter l’utilisation, ils sont tous présentés dans ce guide à la suite de la figure 3.8, au point 3.4.
Il est à noter qu’on n’a pas besoin de tous les connaître pour commencer à utiliser adéquatement le tutoriel. Il s’agit d’en connaître les principaux, notamment ceux qui sont montrés à la figure 3.8, et de savoir qu’il suffit de cliquer directement sur un bouton pour qu’il accomplisse une fonction précise. NE PAS CHERCHER D’AUTRES MOYENS POUR NAVIGUER À L’INTÉRIEUR DU TUTORIEL, IL N’Y EN A PAS.
Chaque copie du tutoriel possède son propre mot de passe. Il a été vraisemblablement communiqué à tous les utilisateurs du tutoriel. Si ce n’est pas le cas, communiquez avec l’une des personnes dont le nom apparaît au point 3.6.
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3.4. Boutons et fonctions
Voici la liste des boutons utilisés dans ce tutoriel, ainsi que leur fonction respective :
Ce bouton renvoie au début du tutoriel, c’est-à-dire au menu principal.
Ce bouton renvoie à la page précédente.
Ce bouton renvoie à une carte contenant de l’information supplémentaire.
Ce bouton renvoie à la page suivante.
Ce bouton renvoie à une démonstration animée.
Ce bouton renvoie à une carte où sont indiqués les principes de base.
Ce bouton renvoie à une carte contenant des définitions utiles.
Ce bouton renvoie à une carte contenant des explications relatives à ce qui apparaît sur la page-écran.
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3.5. Principales caractéristiques techniques du tutoriel
Voici les principales caractéristiques techniques du tutoriel Injection électronique :
Nombre de cartes : 157
Nombre de fonds : 13
Format de pile : 677K
Nombre d’animations : 8
Mémoire requise : 1 000 K
Auteurs : Les personnes dont les noms apparaissent plus bas.
3.6. En cas de difficultés
En cas de difficultés lors de l’utilisation du tutoriel, ne pas hésiter à communiquer avec l’une ou l’autre des personnes suivantes :
Marc Fortin, UQAC Tél. : (418) 545-5385
Jean-Claude Vachon, UQAC Tél. : (418) 545-5208
Rodrigue St-Laurent, UQAC Tél. : (418) 545-5059
Michel Suquet, UQAC Tél. : (418) 545-5081
Pierre Gagné, C.S.C. Tél. : (418) 549-1931 (dept Mécanique diesel)
STRATÉGIE D’ENSEIGNEMENT
Après vous être assuré que les élèves possèdent une base suffisante en électricité, en magnétisme et en électronique, nous vous conseillons d’utiliser le tutoriel Injection électronique en suivant la démarche suivante :
4.1. Introduction à l’injection
Présentez la partie «Introduction» du tutoriel en cliquant, dans le menu principal, sur le bouton qui se trouve devant Introduction à l’injection (voir figure 4.1).
Cette partie traite de l’évolution des systèmes d’injection et présente globalement les parties constituantes d’un système d’injection, ainsi que leurs fonctions respectives. En d’autres mots, le contenu présenté dans cette introduction correspond aux informations disponibles au premier chapitre du cahier technologique intitulé Notions générales.
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Au cours de cette présentation, il serait souhaitable de poser aux étudiants des questions portant sur l’évolution du système d’injection, sur les parties qui le composent et sur les fonctions de chacune d’elles.
Le contenu présenté dans cette introduction n’est pas d’une importance capitale pour les étudiants. Néanmoins, il leur permet de se rendre compte du développement et de la composition générale des systèmes d’injection d’essence, ce qui, à notre avis, n’est pas négligeable lorsqu’on considère l’importance de connaître la provenance et l’évolution d’un objet et de le situer correctement dans sa globalité, avant d’aborder la spécificité de chacun de ses éléments.
4.2. Module d’injection
À la suite de la présentation de la partie «Introduction à l’injection», nous vous suggérons d’aborder la partie intitulée «Module d’injection». Vous avez accès à cette partie en cliquant, dans le menu principal, sur le bouton qui se trouve devant «Module d’injection» (voir figure 4.2), ou encore en vous référant au chapitre 2 du cahier technologique.
Après avoir cliqué sur ce bouton, vous apercevrez à l’écran l’illustrationd’une automobile indiquant les localisations possibles du module d’injection (voir figure 4.3).
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II s’agit maintenant d’identifier correctement chacune d’elles. Nous vous suggérons la démarche suivante. D’abord, pointez à l’écran une pièce du module d’injection. Par la suite, rappelez son nom, spécifiez ses principales caractéristiques et décrivez sa fonction. Enfin, faites circuler une pièce réelle, de manière à ce que les élèves perçoivent directement ses attributs.
Une fois que toutes les parties constitutives du module d’injection ont été correctement identifiées, pointez l’une après l’autre à l’écran, les parties du module de contrôle et demandez aux élèves de les nommer et de spécifier leurs principales caractéristiques et leurs fonctions respectives. La qualité des réponses données vous permettra d’évaluer l’apprentissage réalisé et, au besoin, d’apporter les correctifs nécessaires.
Cliquez maintenant sur une des composantes, par exemple Résistances. On verra apparaître le contenu suivant (voir figure 4.5).
Si vous cliquez sur une autre composante, la vue détaillée des pièces apparaîtra. Outre la vue détaillée des pièces, ces illustrations comprennent généralement un
ou deux boutons, l’un s’intitule «Principe», l’autre «Démonstration». On peut voir «Principe» à la figure 4.5. Cliquez sur celui-ci, et une illustration du principe sur lequel s’appuie le fonctionnement de la pièce apparaîtra à l’écran (voir figure 4.6). Poursuivez en cliquant sur «Suite».
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Si une figure contient le bouton «Démonstration» et que vous cliquez sur celui-ci, une animation aura lieu, facilitant la compréhension du principe de fonctionnement de la pièce ou du système étudié.
Une fois réalisée l’étude détaillée de toutes les parties constitutives du module d’injection, demandez aux élèves de compléter les exercices 1.1. à 1.5. qui se trouvent dans le cahier de laboratoire. La qualité des réponses données vous permettra d’évaluer les apprentissages réalisés et, au besoin, d’apporter les correctifs nécessaires.
4.3. Capteurs
Avec la souris, effectuez les opérations vous permettant d’obtenir à nouveau le menu principal à l’écran. Par la suite, cliquez sur le bouton «Capteurs», de manière à avoir accès à ce contenu (voir figure 4.7). Vous trouverez également ce contenu au chapitre 3 du cahier technologique.
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Après avoir cliqué sur ce bouton, vous obtiendrez à l’écran une vue globale de tous les capteurs, de leurs noms respectifs ainsi que de l’endroit où ils se situent habituellement (voir figure 4.8).
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Cliquez sur un de ces boutons, par exemple sur le 2e bouton correspondant à «Capteurs de position et/ou de rotation», et une partie seulement des capteurs de la figure 4.8 apparaîtra (voir figure 4.10).
Il s’agit de procéder à l’identification de chaque capteur. Pour atteindre cet objectif, nous vous suggérons de procéder de la façon suivante : d’abord, pointez- en un à l’écran en vous servant de la souris. Par la suite, rappelez son nom, spécifiez ses principales caractéristiques, l’endroit où il se situe dans l’automobile et décrivez sa fonction. Enfin, faites circuler un vrai capteur, semblable à celui qui est illustré, de manière à ce que les élèves perçoivent directement ses attributs.
Une fois que tous les capteurs ont été correctement identifiés, pointez-les l’un après l’autre à l’écran ; demandez alors aux élèves de les nommer, de spécifier leurs principales caractéristiques et de décrire leurs fonctions respectives. La qualité des réponses données vous permettra d’évaluer les apprentissages réalisés et, au besoin, d’apporter les correctifs nécessaires.
Il s’agit maintenant d’expliquer le fonctionnement de chaque capteur, en procédant d’une façon semblable à celle que vous avez utilisée pour expliquer le fonctionnement des composantes du module d’injection.
Une fois réalisée l’étude détaillée de tous les capteurs, demandez aux élèves de compléter les exercices 2.1. à 2.8. qui se trouvent dans le cahier de laboratoire. La qualité des réponses données vous permettra d’évaluer les apprentissages acquis et, au besoin, d’apporter les correctifs nécessaires.
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4.4. Actionneurs
Pour l’étude des actionneurs, on procédera d’une manière analogue à celle suivie pour le module d’injection et pour les capteurs.
Une fois réalisée l’étude détaillée de tous les actionneurs, demandez aux élèves de compléter les exercices 3.1. à 3.4. qui se trouvent dans le cahier de laboratoire. La qualité des réponses données vous permettra d’évaluer les apprentissages acquis et, au besoin, d’apporter les correctifs nécessaires.
La réalisation correcte des exercices est un indice significatif de l’atteinte du deuxième objectif visé. Vous pouvez alors entreprendre la réalisation du troisième objectif intermédiaire proposé dans le présent guide.
4.5. Mesure des signaux
4.5.1. Signaux des capteurs
À la fin de cette activité, l’élève sera capable de mesurer les différents signaux fournis par les capteurs au module d’injection.
• Matériel didactique
− Un tableau avec craie et brosse ;
− Des multimètres numériques ;
− Un outil spécial (Rotunda) pour la vérification des capteurs de pression du collecteur Ford ;
− Un démonstrateur d’injection monopoint (fabricant : Rod Desnoyé) ;
− Un démonstrateur d’injection multipoint (fabricant : Rod Desnoyé) ;
− Des autos de différentes marques et avec différents systèmes d’injection.
• Stratégie d’enseignement
Sur un démonstrateur d’injection (monopoint TBI) effectuer, avec un multimètre numérique, une démonstration de la mesure des différentes résistances et tensions de sortie des capteurs.
Sur un démonstrateur d’injection (multipoint PFI) effectuer, avec un multimètre numérique, une démonstration de la mesure des différentes résistances et tensions de sortie des capteurs.
Sur une auto munie d’un système d’injection effectuer, avec un multimètre numérique, une démonstration de la mesure des différentes résistances et tensions de sortie des capteurs.
À l’aide des démonstrateurs d’injection, faire mesurer par les élèves les différentes résistances et tensions de sortie des capteurs.
Avec des automobiles différentes possédant un système d’injection, faire mesurer par les élèves les résistances des capteurs et les tensions des différents signaux qu’ils émettent.
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4.5.2. Signaux du module d’injection
À la fin de cette activité, l’élève sera capable de mesurer les signaux des messages envoyés par le module d’injection aux actionneurs.
• Matériel didactique
− Un tableau avec craie et brosse ;
− Des multimètres numériques ;
− Deux démonstrateurs d’injection monopoint et multipoint ;
− Une lampe spéciale pour la vérification des signaux destinés aux injecteurs ;
− Un outil spécial pour la vérification des temps d’injection ;
− Des autos de différentes marques, munies d’un système d’injection.
• Stratégie d’enseignement
Sur un démonstrateur d’injection (monopoint TBI), effectuer une démonstration avec un multimètre numérique et faire visualiser les différentes opérations réalisées par les actionneurs.
Sur un démonstrateur d’injection (multipoint PFI), effectuer une démonstration avec un multimètre numérique et faire visualiser les différentes opérations réalisées par les actionneurs.
Sur une auto munie d’un système d’injection effectuer, avec un multimètre numérique, une démonstration sur les différentes résistances et faire visualiser les différentes opérations réalisées par les actionneurs.
Sur des démonstrateurs d’injection, faire mesurer par les élèves les différents signaux transmis aux actionneurs.
Sur des automobiles de différents modèles possédant un système d’injection à commande électronique, faire mesurer par les élèves les différents signaux envoyés aux actionneurs.
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Annexe 1
Liste du matériel didactique
- Le cahier technologique.
− Un tableau avec craie et brosse.
− Un ordinateur Apple de 1 méga-octet (1Mo) de mémoire avec deux lecteurs.
− Une tablette de projection avec un rétroprojecteur.
− Le logiciel HyperCard avec le tutoriel Injection électronique.
− Le cahier technologique et le cahier de laboratoire.
− Un film sur un système d’injection (General Motors, 1988, Quad 4).
− Le document édité par la compagnie Ford intitulé Automobile de l’an 2000.
− Des modules d’injection de différentes marques, des modules de voitures américaines et importées.
− Une source de courant variable.
− Des résistances de différentes valeurs, des condensateurs divers, des transistors, des diodes, des circuits intégrés, des plaquettes de connexion, des fils électriques.
− Divers capteurs : un capteur magnétique, un capteur de volume d’air, un capteur de rapport de vitesse, un capteur de température de l’air, un capteur de cliquetis, un capteur de servodirection, un capteur de position du volet des gaz, un capteur de position de l’air conditionné, un capteur de position du levier de changement de vitesse, un capteur de la pédale d’embrayage, un capteur de la pédale de frein. Un injecteur multipoint et un injecteur monopoint.
− Diverses composantes de l’automobile, dont un module d’allumage contrôlé par ordinateur, un solénoïde de purge du filtre à charbon actif, un relais de pompe à essence, un embrayage de climatiseur, un relais de ventilateur, une soupape de recirculation des gaz (modèle contrôlé par ordinateur), un solénoïde d’embrayage de convertisseur de couple, une soupape de commande de ralenti, un indicateur de codes de service, un indicateur de changement de vitesse.
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Annexe 2 Corrigé des exercices
du cahier de laboratoire Exercice 1.1.
a) 100 Ω à 5% b) 20 kΩ à 2 % c) 4 300 Ω à 10 % d) 240 Ω à 5% e) 3,0 Ω à 2 % f) 710 kΩ à 10 % g) 200 kΩ à 5 % h) 150 kΩ à 10 %
Exercice 1.4.
Question 2
La valeur de la résistance détermine la grandeur du courant de décharge. Dans ces deux situations, c’est dans le circuit où la résistance est la plus élevée (440 kΩ) que le courant sera le plus petit. Il en résulte que la décharge du condensateur s’effectue plus lentement.
Question 3
Le condensateur dont la capacité est la plus élevée accumule une charge plus grande. Comme la résistance est la même dans les deux cas, le courant de décharge sera du même ordre dans les deux circuits. Le condensateur dont la capacité est la plus faible se déchargera plus rapidement.
Exercice 1.5.
Question 1
Lorsque deux condensateurs sont branchés en parallèle, les capacités des condensateurs s’additionnent, la charge totale accumulée est plus grande et par conséquent le courant qui alimente la lampe dure plus longtemps.
Question 2
La tension de l’alimentation est divisée entre chaque condensateur branché en série. Dans le cas d’un branchement parallèle, toute la tension de l’alimentation est appliquée à chaque condensateur. L’incidence sur la charge accumulée dans les condensateurs est importante, puisque celle-ci est proportionnelle au carré de la tension appliquée.
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Question 3
La charge totale étant plus grande, le courant va durer plus longtemps.
Exercice 1.6.
Circuit A : Le courant ne passe pas. Circuit B : Le courant passe. Circuit C : Le courant ne passe pas. Circuit D : Le courant passe.
Question 1
Les différences résident essentiellement dans le sens de branchement des diodes. Les diodes laissent passer le courant dans un sens seulement. Selon la convention, c’est le sens indiqué par la direction de la flèche dans le symbole de la diode.
Exercice 1.7.
Question 1
Le type de diodes et le sens de branchement des diodes.
Question 2
Généralement en polarisation inverse, puisqu’on désire que la diode Zener conduise lorsque la tension atteint une valeur déterminée, par exemple 5 V ou9 V.
Exercice 1.8.
Question 3
La diode d’affichage, comme toute autre diode, conduit le courant en polarisation directe seulement.
Exercice 1.10.
Question 1
VBE = 0,694 V environ. VBC = 0,006 V environ.
Question 2
À. cause de la décharge du condensateur dans la résistance de 100 Ω.
Question 3
Pour limiter le courant à la base du transistor lorsque le circuit est fermé.
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Exercice 1.11.
Question 1
Il sert à inverser la polarité et à distribuer le courant dans les divers segments de la diode d’affichage.
Question 2
VC = 1,62 V. IC = 10 mA environ.
Question 3
La diode d’affichage exige une polarité positive pour l’alimentation d’un segment. En inversant la polarité de l’alimentation, on inverse toutes les polarités et il s’ensuit que les segments de diode sont alors en polarité inverse.
Exercice 2.1.
Question 1
Avec E = 12 V et R = 3 000 Ω
on a R, = 750 Ω et R2 = 2 250 Ω.
Question 2
Il suffit de fixer la commande du potentiomètre au dispositif dont on veut connaître la position pour en faire un capteur de position. On fait un étalonnage du capteur en mesurant la tension E1 à la sortie, en fonction des différentes positions du dispositif.
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Question 1
La tension augmente continuellement. Entre 40 et 80 %, la courbe est linéaire.
Question 2
Par la valeur de la tension fournie par le capteur de position. Cette tension est reliée à la position du volet, comme le montre le graphique ci-dessus.
Exercice 2.3.
Question 1
La thermistance est immergée dans le liquide et sa résistance électrique varie selon la température du liquide. Le module de contrôle envoie un courant de référence dans la thermistance et lit la tension fournie. Cette tension varie en fonction de la température selon la courbe d’étalonnage.
Exercice 2.4.
Question 2
La sonde détecte le taux d’oxygène dans les gaz d’échappement par com-paraison avec le taux d’oxygène de l’air. Le signal fourni est proportionnel à la différence des concentrations. Une combustion parfaite correspond à un signal compris entre 450 et 600 mV. Un signal inférieur à 450 mV indique un mélange pauvre en essence. Si le signal est supérieur à 600 mV, le mélange est trop riche en essence.
Exercice 2.5.
Question 3
Le capteur de pression fournit un signal de tension électrique au module de contrôle proportionnel à la dépression du collecteur. Le principe selon lequel le signal est généré peut varier selon le type de capteur. (Voir le cahier technologique selon le cas étudié.)
Exercice 2.6.
Question 1
Le capteur de pression étudié ici fournit au module de contrôle un signal alternatif dont la fréquence est proportionnelle à la pression. L’appareil spécial (Rotunda n˚ 105-00001), utilisé dans cet exercice, transforme le signal à fréquence variable du capteur de pression en un signal à tension variable qu’on peut lire sur un voltmètre.
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Exercice 2.7.
Question 3
Le capteur contrôle l’ouverture de la soupape de recirculation des gaz d’échappement selon la valeur de la dépression au collecteur. La recirculation d’une partie des gaz d’échappement a pour but d’abaisser la température dans la chambre de combustion pour empêcher la formation de gaz très polluants comme les oxydes d’azote.
Exercice 2.8.
Question 1
L’élément Hall est fait d’un matériau semi-conducteur qui fournit un signal de tension électrique lorsqu’il est traversé par un champ magnétique. Dans le capteur à effet Hall, le champ magnétique est produit par un aimant permanent, placé dans le circuit qui contient l’élément Hall. Le circuit comprend aussi un entrefer dans lequel l’introduction d’une plaquette métallique court-circuite le champ magnétique, l’empêchant de traverser l’élément Hall.
Exercice 2.9.
Question 3
Le capteur de cliquetis est basé sur le principe de la piézo-électricité. Certains cristaux comme le quartz, soumis à l’action d’une pression, génèrent une tension électrique entre les faces sous pression.
Question 4
Le capteur est sensible aux vibrations du moteur. Celles-ci se traduisent par une pression oscillatoire sur le capteur. Le capteur peut détecter les vibrations anormales comme le cliquetis du moteur.
Exercice 2.10.
Question 1
Le capteur de vitesse produit un courant alternatif dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse.
Question 2
La fréquence du signal.
Question 3
Le module d’allumage, les injecteurs.
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Exercice 3.3.
Question 3
Ce moteur est appelé pas-à-pas, parce qu’il fait avancer ou reculer le plongeur d’une distance fixe correspondant à un demi-tour à chaque impulsion.
Question 4
Le moteur pas-à-pas est un moteur à courant continu qui tourne sous l’action des champs produits par les enroulements. Un enroulement le fait tourner dans un sens, l’autre en sens contraire. En tournant, le moteur fait avancer ou reculer le plongeur par l’intermédiaire d’une vis.
Exercice 3.4.
Question 1
Pour actionner la pompe.
Question 2
N. O. : Normalement ouvert. N. F. : Normalement fermé.
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