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Auteur(s)
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Henri MAZET : Ingénieur motoriste de l’École nationale supérieure du pétrole et des moteurs Magneti Marelli
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le contrôle moteur au sens large du terme peut être réalisé par des moyens mécaniques ou hydrauliques, c’est par exemple ce qui a été fait, dans les années 1950, lorsque l’on a généralisé l’emploi d’un dispositif agissant, au moyen d’un élément dilatable, sur le débit du liquide de refroidissement pour réguler la température du moteur de façon à la rendre indépendante des conditions de fonctionnement. La régulation de température a amélioré le comportement du moteur en maîtrisant mieux les échanges thermiques, en améliorant la combustion et en réduisant la durée de l’enrichissement du mélange qui est nécessaire à froid, elle a permis également une augmentation de sa durée de vie par une meilleure stabilisation des jeux mécaniques.
Mais, par contrôle moteur, on s’intéressera plus particulièrement dans cet article au contrôle dit numérique tel qu’il est réalisé au moyen d’actionneurs dédiés, pilotés électriquement par une unité électronique, en fonction d’informations issues de capteurs sensibles aux paramètres de fonctionnement du moteur. En effet, la grande nouveauté des dernières décennies a été l’apparition de processeurs numériques compatibles avec l’environnement automobile en terme de robustesse et de coût, et suffisamment rapides pour réaliser un contrôle que l’on qualifie de « temps réel ». Ces processeurs sont capables de calculer et de rafraîchir la commande des divers actionneurs en un temps suffisamment court vis-à-vis de la vitesse d’évolution des conditions de marche et des besoins du moteur.
Par exemple, la valeur de l’avance à l’allumage était autrefois déterminée mécaniquement et sa variation en fonction de la vitesse et de la charge du moteur était obtenue au moyen de corrections centrifuge et pneumatique. Elle est désormais le résultat d’un algorithme qui s’appuie sur une recherche cartographique et un certain nombre de corrections. La performance des processeurs actuels permet d’exécuter l’algorithme en question avant chaque commande d’allumage.
On se positionnera dans cet article uniquement au niveau de l’ aspect fonctionnel du contrôle moteur et plus particulièrement du moteur à allumage commandé.
L’étude complète du sujet comprend les articles :
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BM 2 970 – Moteur à allumage commandé. Composants et stratégie de contrôle (le présent article) ;
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BM 2 971 – Moteur à allumage commandé. Fonctionnalités du contrôle.
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3. Composants électriques et électroniques
3.1 Capteurs
3.1.1 Position angulaire du vilebrequin ou d’un arbre à cames
On rencontre généralement deux familles de capteur de position : les capteurs inductifs et les capteurs à effet Hall.
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Capteur inductif
Il est constitué d’un solénoïde soumis à l’action d’un aimant permanent. Tout passage d’une masse ferromagnétique à proximité de l’aimant crée une variation du champ magnétique auquel est soumis le solénoïde lequel génère une tension proportionnelle à la dérivée du flux par rapport au temps. Ce type de capteur est associé à une cible solidaire en rotation de l’axe du moteur. La cible comporte des dents qui génèrent un entrefer variable au cours de la rotation du moteur. Le passage des dents provoque une tension d’allure sinusoïdale dont la fréquence est égale à celle du passage des dents et d’amplitude croissante avec la vitesse de rotation du moteur et avec le diamètre de la cible.
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Capteur à effet Hall
L’effet Hall se traduit par le fait qu’un conducteur, traversé par un courant électrique et soumis à un champ magnétique perpendiculaire à celui-ci, génère une tension perpendiculaire au champ et au courant (figure 6). Le niveau de cette tension dépend de l’intensité du courant et du champ magnétique. Ce type de capteur nécessite donc une alimentation électrique, le champ magnétique est créé par un aimant permanent, son intensité est modifiée par le passage des dents de la cible dont on veut connaître la position angulaire. Il détecte la proximité d’une masse ferromagnétique indépendamment de sa vitesse, il est en particulier utilisé lorsque les contraintes d’encombrement ne permettent pas de loger une cible de grand diamètre autorisant une grande vitesse périphérique des dents devant l’élément sensible.
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