Les systèmes "TwinAir" et "MultiAir"

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Description détaillée

Ces 2 systèmes ont été développés par le constructeur Fiat et l'équipementier Magneti Marelli. Ils sont implantés sur certaines motorisations essence des véhicules de marque Alfa Roméo, Chrysler et Fiat. Il s'agit de 2 systèmes de levée de soupapes variable intervenant sur l'ouverture des soupapes d'admission. Ils permettent de moduler avec précision la durée et la hauteur de levée des soupapes.

L'intérêt d'un système de levée de soupapes variable est de réduire le phénomène de pompage pénalisant le rendement du moteur essence notamment lors des faibles charges. La gestion du remplissage en air du moteur n'est plus obtenue par l'ouverture du papillon des gaz mais par une ouverture variable des soupapes.

Cette technologie présente également l'avantage de réduire, lors des faibles charges, les efforts liés à l'ouverture des soupapes d'admission (les ressorts de soupape ne sont que faiblement comprimés).

• Le système « Twinair » équipe les moteurs turbo essence de 900 cm³ à 2 cylindres (version 85 et 105 ch.).
• Le système « MultiAir » équipe les moteurs essence de 1400 cm³ à 4 cylindres (version 105 ch. atmosphérique, version  135 et 170 ch. turbo).

Les systèmes « TwinAir » et « MultiAir » reprennent la même technologie mais adaptée à un moteur à 2 ou 4 cylindres. Dans les 2 cas les moteurs sont dotés de 4 soupapes par cylindre et d'un seul arbre à cames. L'ouverture des soupapes d'échappement est « classique », elle est obtenue par une liaison mécanique (une came par soupape d'échappement). L'ouverture des soupapes d'admission est obtenue par une liaison électrohydraulique. La hauteur de levée de soupape est modulée par une électrovanne pilotée par gestion électronique. L'arbre à cames est doté d'une seule came pour les 2 soupapes d'admission d'un même cylindre.

Ci-dessous un schéma simplifié du système "MultAir" :

1.   Piston (pompage supérieur)

2.   Chambre hydraulique

3.   Poussoirs hydrauliques

4.   Soupapes d'admission

5.   Piston de soupape

6.   Accumulateur

7.   Électrovanne

8.   Came d'admission

9. Arbre à cames

Les systèmes « TwinAir » et « Multi Air » sont similaires. Les principes de fonctionnement décris ci-après s'appliquent à un moteur 4 cylindres.

La liaison hydraulique entre l'arbre à cames et les soupapes d'admission est assurée par l'huile du moteur. C'est donc la pompe à huile principale qui réalise le renouvellement en huile du système. Pour obtenir un fonctionnement optimal du dispositif, il est indispensable que l'huile présente dans les chambres haute pression soit entièrement dépourvue de gaz dès le démarrage du moteur. Un système de dégazage comportant plusieurs silos a donc été mis en place en amont des chambres haute pression.

Le volume d'huile de la chambre haute pression est contrôlé par une électrovanne « tout ou rien » (une par cylindre). Cette électrovanne est pilotée par le calculateur de gestion moteur sous tension batterie une fois par cycle moteur (2 commandes dans le cas du mode « multi-lift ».

• Si l'électrovanne est fermée, l'huile de la chambre hydraulique se comporte comme un corps solide et transmet la loi de levée imposée par la came.
• Si l'électrovanne est ouverte, une fuite est créée vers le circuit basse pression composé d'un accumulateur de pression : de ce fait les soupapes d'admission ne suivent plus le profil de la came.
• Lorsque la came se trouve sur son rayon de base, l'huile est réinjectée vers la chambre haute pression sous l'impulsion de l'accumulateur. De ce fait le dispositif est prêt pour une nouvelle phase d'admission.

Afin d'obtenir un fonctionnement optimum dans toutes les phases de fonctionnement la température de l'huile est contrôlée par un capteur.

Ci-dessous un schéma détaillé du système "MultAir" :

  

1.   Canal d'alimentation du bloc « Multiair »

2.   Clapet antiretour général

3.   Silo de dégazage général

4.   Orifice calibré de dégazage général

5.   Clapet de dégazage général (permet le remplissage du bloc en cas de remplacement)

6.   Clapet antiretour Individuel (1 par cylindre)

7.   Silo de dégazage Individuel (1 par cylindre)

8.   Orifice supérieur (1 par cylindre)

9.   Membrane

10.       Orifice calibré de dégazage (2 par cylindre)

11.       Volume d'accumulation (1 par cylindre)

12.       Accumulateur de pression (1 par cylindre)

13.       Électrovanne ouverte au repos (1 par cylindre)

14.       Piston récepteur (2 par cylindre)

15.       Poussoir de soupape (2 par cylindre)

16.   Chambre Haute Pression (1 par cylindre)

17.   Piston émetteur (1 par cylindre)

18.   Culbuteur à rouleau (1 par cylindre)

19.   Rotule de culbuteur (1 par cylindre)

En fonction des conditions de fonctionnement du moteur, différentes levées de soupape peuvent être recherchées.

A : L'électrovanne est commandée durant toute la phase d'admission (puissance maximum, régime élevé).

B : Commande tardive de l'électrovanne (faible charge, régime élevé).

C : Commande de l'électrovanne, fin de commande anticipée (faible charge, bas régime, favorise l'I.G.R.).

D : Commande de l'électrovanne, fin de commande anticipée (forte charge, bas régime, évite de refouler l'air admis).

E : Commande de l'électrovanne, interruption de la commande, puis nouvelle commande (charge partielle, bas régime, favorise l'I.G.R.). On parle de mode « MultiLift » permettant de créer une turbulence élevée à l'intérieur des cylindres.

 

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Méthodes et pratiques

Avant de remplacer un bloc "MultiAir" il faudra procéder à un diagnostic complet du système de gestion moteur. Le remplacement du bloc consiste à déposer le bloc hors service et à reposer un bloc neuf. Les éléments qui composent le bloc « MultiAir » ne sont pas détaillés, à l'exception de la sonde de température d'huile. En cas de défaillance d'un élément, il faudra donc procéder au remplacement du bloc « MultiAir » complet. Attention, après repose d'un bloc "MultiAir" neuf, il faut procéder à son réamorçage ! L'opération consiste à remplir le bloc avec de l'huile moteur.

Une défaillance du bloc « MultiAir » peut engendrer différents symptômes :

-      Le moteur a des difficultés à démarrer, notamment à froid.

-      Le moteur démarre, mais l'un des cylindres du moteur ne fonctionne pas.

Exemple de pannes connues dans le réseau Fiat sur les systèmes « MuliAir » :

•      La plaque de maintien (A) se déforme : le culbuteur sort de son logement. Le moteur démarre mais tourne sur 3 cylindres : il faut remplacer le bloc « Multiair ».

•      La pression dans la chambre HP a du mal à s'établir. Le moteur est très long à démarrer, notamment à froid. Il faut contrôler  la pression d'huile du moteur à froid.

-  Si la pression d'huile est correcte : Il faut remplacer le bloc « Multiair ».

-  Si la pression d'huile est trop faible : il faut remplacer la pompe à huile.

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Impact sur les compétences en atelier

Le technicien qui intervient sur un système MultiAir doit :

• Connaitre le fonctionnement des systèmes de gestion moteur essence.
• Connaitre le fonctionnement des systèmes de suralimentation essence (mettre lien fiche suralimentation essence).
• Connaitre le fonctionnement du circuit de lubrification des moteurs essence.
• Savoir appliquer une méthode de diagnostic.
• Savoir utiliser un outil de diagnostic dans ses fonctions : lecture des paramètres, lecture et effacement des défauts, test des actionneurs...
• Savoir utiliser un manomètre, un multimètre.

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Exemple d’outillage approprié

• Manomètre de pression d'huile,
• Multimètre,
• Outil de diagnostic.