La régulation électronique des pompes distributrices VP Bosch

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Description détaillée

La pompe VP Bosch est une pompe d'injection rotative à régulation électronique (calculateur de gestion moteur).
Le but de cette « évolution » (fin des années 1980) est d'améliorer l'agrément de conduite, d'optimiser les performances moteur et réduire les émissions polluantes.
Les normes antipollution de plus en plus sévères ont contraints les constructeurs à développer de nouvelles technologies faisant appel à des pressions d'injections plus élevées.
A la fin des années 90 cette innovation a été progressivement remplacée par le common-rail.
Introduction
La pompe VP est une pompe distributrice, l'ordre d'injection est déterminé par l'implantation des tuyaux entre la pompe et chaque cylindre. La pompe est entrainée par la distribution, une synchronisation entre pompe et vilebrequin est indispensable au bon fonctionnement du moteur.

Le dosage du carburant est assuré par un moteur électrique (actionneur) dont la commande est réalisée par un calculateur. La partie supérieure de la pompe reçoit un capteur solidaire de l'axe du moteur électrique qui informe le calculateur.
Le moment d'injection varie en fonction du pilotage de l'Electrovanne d'avance située en partie inférieure de la pompe (sous la tête hydraulique).

Vue en coupe d'une pompe VP Bosch

 


La gestion du débit de carburant

Le capteur régime (1) : Il informe le calculateur moteur de la vitesse et de la position réelle du moteur.
Le débitmètre d'air (2) : Il informe le calculateur moteur du débit d'air entrant dans le moteur.
Capteur T° moteur (3) : Il informe le calculateur de la T° du moteur.
Contacteurs de frein (4) et d'embrayage (5) : Ils informent de la position de la pédale (pédale relâchée ou enfoncée).
Capteur pédale d'accélérateur (6) : Il transmet au calculateur la volonté du conducteur
Capteur position Bague de débit (7) : Il permet au calculateur de vérifier la réalisation de la commande de l'actionneur de débit.
 
Capteur T° Carburant (8) : Il informe le calculateur moteur de la T° de carburant dans la pompe.
Le calculateur (9) : Il reçoit les informations des capteurs et pilote les différents actionneurs.
L'actionneur de débit (10) : Commandé par le calculateur, il permet la variation de débit.
La prise diagnostic : Elle permet le dialogue entre le calculateur et la valise de diagnostic.

• La gestion du moment d'injection (avance à l'injection)
Rappel sur l'avance :
Entre le moment du refoulement du carburant de la pompe et l'ouverture de l'injecteur il s'écoule un certain temps, c'est le délai d'injection.
Lorsqu'on injecte du carburant dans la chambre de combustion, celui-ci ne s'enflamme pas spontanément, c'est le délai d'inflammation.
Pour permettre à la combustion de débuter toujours à proximité du Point Mort Haut, il est nécessaire que la pompe refoule le carburant avant le Point Mort Haut. Pour tenir compte de ces délais quelque soit le régime, il faut faire varier cette avance.
Sur une pompe mécanique la pression de transfert exerce une poussée sur un vérin d'avance, cette pression est croissante avec le régime.

1. Pression de transfert
2. Retour au circuit d'alimentation

1. Carter de pompe
2. Bague porte galet
3. Galet
4. Vérin d'avance
5. Boisseau d'avance

Sur une pompe VP une Electrovanne est implanté sur le circuit de pression de transfert afin de gérer au mieux l'avance à l'injection quelque soit les conditions de charge, régime, T°…. Cette Electrovanne est commandée par le calculateur de gestion moteur.

La régulation de l'avance à l'injection :
 

L'injecteur instrumenté (1) : Il permet de vérifier l'avance moteur.
Le capteur régime (2) : Il informe le calculateur moteur de la vitesse et de la position réelle du moteur. Il indique le point mort Haut moteur pour le calcul de l'avance.
Capteur T° moteur (3) : Il informe le calculateur de la T° du moteur.
Capteur T° d'air (4) : Il informe le calculateur moteur de la T° de l'air admis dans le moteur.
Le calculateur (5) : Il reçoit les informations des capteurs et pilote les différents actionneurs.
L'électrovanne d'avance (6) : Pilotée par le calculateur, elle permet la variation de l'avance à l'injection.
Le Débit calculé (masse de carburant (7), position accélerateur (8), régime moteur (9))  : Le calculateur utilise comme information le débit calculé pour déterminer l'avance.
La prise diagnostic : Elle permet le dialogue entre le calculateur et la valise de diagnostic.
Rappel sur la variation de débit d'une pompe Bosch

La course du piston distributeur étant constante, la variation de débit dépend de la course utile. La course utile (cote a) est la course pendant laquelle la bague de débit recouvre les orifices de fin d'injection (refoulement du carburant)

Sur une pompe VP (régulation électronique du débit) c'est l'actionneur qui positionne la bague de débit. Un ressort assure le retour de la bague en position débit nul.
 

La régulation de débit en boucle fermée :
 

Le calculateur reçoit des capteurs les informations nécessaires au calcul du débit (cartographies), il en détermine une valeur de consigne. Il pilote l'actionneur de débit (commande RCO%) afin de positionner la bague de débit. Le capteur de position en liaison directe avec l'actionneur, informe le calculateur de la position réelle de la bague, celui-ci la compare avec la valeur demandée et réajuste si nécessaire. Ce contrôle permanent en boucle fermée permet une précision accrue du débit.
Le capteur de position de bague de débit :

Ce capteur de type inductif (monté sur les pompes VP36 et VP37) est composé de 2 bobines. Le calculateur envoie une tension alternée dans chaque bobine, l'amplitude des alternances varie en fonction de la proximité des bagues. L'une des bagues étant fixe, l'amplitude du signal de la bobine correspondante sera fixe (signal de référence). L'autre bague est sur l'axe de commande de débit, sa position évoluera en fonction de la variation de débit, l'amplitude du signal sera comparée par le calculateur au signal de référence.
Ce type de capteur est apparu en 1994 en remplacement d'un capteur potentiomètrique (pompe de type VP15 et  VP34) pour fiabiliser le système.

L'Electrovanne de Stop est commandée par le calculateur, elle sert de sécurité en cas de défaillance du système (grippage de l'axe de commande, coupure signal régime…)

Principe hydraulique de la régulation d'avance:

La Régulation d'avance en boucle fermée :

En fonctions des informations reçues (Régime, Température, Débit calculé) , le calculateur détermine l'avance appropriée.  Une commande est envoyée à l'Electrovanne d'avance qui fait varier la Pression agissant sur le vérin. Le moment d'attaque de came sur les galets modifie le début de refoulement.
Par le biais de l'injecteur instrumenté et du Top PMH, le calculateur mesure l'avance réelle moteur et la compare avec l'avance demandée. Ce contrôle permanent en boucle fermée permet entre autre une diminution des oxydes d'azote.

L'injecteur instrumenté (ou capteur de levée d'aiguille) :

 
Sur le moteur, seul un porte injecteur est équipé d'un capteur de type inductif.
Le capteur est alimenté par le calculateur, ce qui engendre un champ magnétique dans la bobine.
le déplacement d'un noyau solidaire de l'aiguille de l'injecteur crée dans le bobinage une
Variation du champ magnétique. cela induit une tension dont l'amplitude dépend de sa
vitesse de déplacement.
ce signal permet au calculateur de déterminer avec précision le début d'injection. (par
rapport au top PMH)


Signal du capteur de levée d'aiguille :

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Méthodes et pratiques

- Remplacement du filtre à carburant : C'est le seul élément pour lequel le constructeur indique une périodicité. Cette opération doit être réalisée avec le plus grand soin afin de préserver le système.
- Contrôles électriques : contrôle des alimentations, commandes, signaux, résistances, isolement des capteurs et actionneurs, contrôle de continuité du faisceau.
- Contrôles des boucles de régulation de débit et d'avance avec valise de diagnostic, oscilloscope, multimètre…
En fonction du résultat du diagnostic, les capteurs et actionneurs externes à la pompe pourront être remplacés, ainsi que les électrovannes d'avance et de stop. Dans le cas ou le diagnostic révèle un dysfonctionnement interne à la pompe, seul un atelier spécialisé est habilité à intervenir pour la réparation.
- Contrôles visuels : Lors du contrôle visuel il peut y avoir présence de limaille révélant une usure de la pompe. La limaille est perceptible à différents endroits : filtre à carburant, Vis de retour gazole, électrovanne d'avance, électrovanne de stop. La présence de rouille sera plus facilement perceptible sur l'électrovanne d'avance située en partie inférieure de la pompe. Dans les 2 cas la pompe devra être réparée ou remplacée. Les fuites externes pouvant être solutionnées sur le véhicule sont celles localisées sur les électrovannes d'avance et de stop.
- Réparation pompe à régulation électronique : La pompe est entièrement démontée, les pièces défectueuses sont remplacées ainsi que tous les joints, puis la pompe est contrôlée et réglée sur banc d'essai. Ces opérations sont réalisés en station electrodiesel.

- Contrôle et réparations des portes injecteurs :
Dans le cas d'injecteur avec un seul ressort (simple levée) la réparation est permise en atelier automobile.
Dans le cas d'injecteur double ressort (double levée) la réparation et le contrôle ne sont possible qu'en atelier spécialisé.
Dans le cas de portes injecteurs instrumentés le constructeur n'autorise pas la réparation.

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Impact sur les compétences en atelier

Les RA1, RA2, MRA, spécialistes et véhicules industriels doivent :
• être en mesure de lire le schéma électrique et la documentation technique correspondante au système étudié,
• être en mesure d'utiliser une valise de diagnostic,
• être en mesure d'effectuer des contrôles électriques avec un multimètre et un oscilloscope,
• être en mesure de remplacer une pompe à régulation électronique Bosch en respectant la méthode du constructeur.
Pour les spécialistes (diésélistes) il faut, en plus, être en mesure de réparer les pompes à régulation électroniques Bosch, et d'effectuer leurs contrôles sur des bancs spécifiques.

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Exemple d’outillage approprié

Pour les Spécialistes, RA1, RA2 et véhicules industriels :

• Une valise de diagnostic
• De la documentation technique
• Multimètre
• Oscilloscope
• Manomètre de pression
• Comparateur et un support de comparateur.

Pour les spécialistes :

• Panneau d'outils spécifiques pour le démontage des pompes
• Banc de contrôle avec le module de commande électrique.