Régulation de la pression de suralimentation du turbocompresseur
Contrôle du régulateur de la pression de suralimentation
Des connaissances utiles et de précieux conseils et astuces sur le dispositif de régulation électromécanique pour turbocompresseurs réglables.
De nos jours, un turbocompresseur est installé sur pratiquement tous les moteurs thermiques actuels, diesel ou à essence, et dont le rôle est d'augmenter la puissance du moteur et son rendement. Afin que la pression de suralimentation optimale soit toujours disponible, celle-ci doit être adaptée en fonction de l’état de charge. Dans les véhicules modernes, cela se fait par la régulation électronique de la pression de suralimentation.
Consigne de sécurité importante
Les informations techniques, les conseils et astuces pratiques compilés ci-après ont été rédigés par HELLA afin de fournir une aide professionnelle aux ateliers de réparation automobile dans le cadre de leurs activités. Toutes les informations mises à disposition sur ce site sont destinées à être exploitées uniquement par des professionnels dûment qualifiés.
SOMMAIRE
Régulation de la pression de suralimentation du turbocompresseur: Principes
Le turbocompresseur utilise l'énergie des gaz d'échappement pour aspirer et comprimer l'air frais pour la combustion. Un plus grand volume d'air et donc plus d'oxygène peuvent ainsi pénétrer dans la chambre de combustion. La puissance et le couple du moteur en sont augmentés. Pour simplifier, le turbocompresseur de gaz d'échappement comporte une turbine d'échappement et une turbine de compresseur, reliées entre elles via un arbre. Le flux des gaz d'échappement sortant du moteur entraîne la turbine d'échappement et donc aussi la turbine de compresseur.
Pour adapter la pression de suralimentation à chaque situation de charge et à des fins de protection du moteur et du turbocompresseur, une régulation de la pression de suralimentation est nécessaire. Selon le type de turbocompresseur, un dispositif de régulation mécano-pneumatique ou électromécanique peut être utilisé ici. Dans la suite de ce chapitre, nous traiterons principalement de la régulation électromécanique.
Dispositif de régulation électromécanique pour turbocompresseur d'échappement
L'actionneur de turbocompresseur, également appelé boîtier de commande ou régulateur de pression de suralimentation, est un dispositif de régulation électronique pour turbocompresseurs à géométrie variable. Il est principalement utilisé pour les turbocompresseurs à buses variables (VNT) et pour les turbocompresseurs à géométrie variable (VTG).
Sur les turbocompresseurs à géométrie variable, l'actionneur commande de manière fiable et précise la rotation des ailettes directrices. La rotation des ailettes directrices a pour effet que le flux de gaz d'échappement agit sur la roue de turbine, modifiant ainsi la pression de suralimentation, ce qui permet d’adapter la pression de façon optimale sur toute la plage de régime. La pression de suralimentation nécessaire est régulée en fonction d’une cartographie de réglages enregistrée dans le calculateur moteur. Le calculateur moteur transmet à l'actionneur du turbocompresseur la pression de suralimentation souhaitée sous la forme d'un signal via une connexion par bus de données. L'actionneur ajuste alors la position des ailettes directrices à l’angle souhaité en fonction du signal reçu.
Avantages d'un dispositif de régulation électronique :
- Réactivité plus dynamique du turbocompresseur, même à bas régimes
- Réglage précis des ailettes directrices sur toute la plage de régime
- Amélioration des valeurs d'émission à l’échappement
Ajustement des ailettes directrices
Dans le carter de la turbine, des ailettes directrices mobiles sont positionnées en cercle sur un anneau de retenue et reliées à la bague de réglage par leurs arbres via des broches de guidage. La bague de réglage est à son tour reliée à l'actionneur du turbocompresseur par une tringlerie.
Dès que l’actionneur agit sur la bague de réglage en la déplaçant, toutes les ailettes directrices se règlent de manière synchrone, ce qui a pour effet de réduire ou d’agrandir l’ouverture de la turbine côté admission. Ceci à son tour impacte le comportement du flux des gaz d'échappement et donc le régime de la turbine. La pression de suralimentation peut être ainsi augmentée ou réduite de manière ciblée.
VTG ouvert : ouverture maximale des ailettes directrices. Débit de flux réduit
VTG fermé : ouverture minimale des ailettes directrices. Débit de flux accru
L'actionneur de turbocompresseur: Structure et fonctionnement
Le rôle principal de l'actionneur est de déplacer l'arbre à la position spécifiée par le calculateur ou calculée à partir de la cartographie de réglages.
À l'aide du capteur de position inductif sans contact (capteur CIPOS), la position de l'arbre est déterminée en permanence et confirmée activement. Les angles sont ainsi déterminés de manière inductive par un processus sans contact, et par conséquent sans usure, ce qui garantit une précision de mesure élevée pendant tout le cycle de vie de l'équipement. La résistance aux champs magnétiques et la haute stabilité à la température, en particulier, caractérisent la technologie CIPOS utilisée pour cela.
En plus du capteur CIPOS pour la détermination précise de la position, l'électronique intégrée comprend également la commande du moteur électrique et un diagnostic des défauts. De cette manière, les défauts peuvent être détectés, signalés et les réactions appropriées peuvent en être automatiquement déduites. L'actionneur a une plage d'angle de travail flexible et effectue un mouvement contrôlé jusqu'à la butée.
Selon la version, la communication dans le véhicule est possible à la fois via le bus CAN et via un signal modulé en largeur d'impulsion (PWM).
Structure de l'actionneur de turbocompresseur HELLA :
(1) Couvercle supérieur du boîtier
(2) Circuit imprimé
(3) Joint d'étanchéité
(4) Pince de maintien du moteur
(5) Réducteur à vis sans fin
(6) Moteur électrique
(7) Carter de boîte de vitesses
(8) Élément de fixation/levier
(9) Pince
(10) Arbre
(11) Segment d'entraînement
(12) Rotor
Dysfonctionnement du régulateur électronique de pression de suralimentation
Une panne de l'actionneur électromécanique de turbocompresseur peut se présenter comme suit :
- Perte de puissance
- Accélération faible ou insuffisante
- Allumage du voyant moteur
- Réduction de la vitesse du véhicule
- Le véhicule fonctionne en "mode dégradé"
Cause de dysfonctionnement du régulateur électronique de pression de suralimentation: Cause de panne
Causes de dysfonctionnement possibles de l'actionneur de turbocompresseur :
- Liaison du dispositif de régulation ou ailettes directrices grippées ou défectueuses
- Corrosion des composants électriques due aux influences environnementales (eau, sel, etc.)
- Dommages mécaniques dus à des influences extérieures
Un défaut de l'actionneur de turbocompresseur au niveau de la boîte de vitesses est généralement précédé d'un défaut au niveau du réglage des ailettes directrices du turbocompresseur. Avec le temps, le flux de gaz d'échappement crée une forte contamination à l'intérieur du turbocompresseur. Cela se caractérise par une formation de suie aggravant le fonctionnement des ailettes directrices. Il en résulte un besoin de couple plus élevé pour l'ensemble de l'actionneur et, au final, une défaillance de la boîte de vitesses au niveau de l'actionneur et un enregistrement de défauts dans le calculateur moteur.
Dépannage et réparation du régulateur électronique de pression de suralimentation: Consigne de réparation
Dans le cadre du dépannage et en fonction du diagnostic du calculateur, il est conseillé d'effectuer un contrôle visuel au niveau du turbocompresseur dans le compartiment moteur.
Le turbocompresseur et ses composants individuels doivent toujours être considérés et diagnostiqués ensemble. La plupart des constructeurs automobiles ne fournissent pas de pièces de rechange pour les turbocompresseurs VNT/VTG. Ce n'est pas parce qu'on ne fait pas confiance aux techniciens de l'atelier pour modifier les différents composants, mais parce que le turbocompresseur et l'actionneur électromécanique doivent être parfaitement synchronisés avant de pouvoir être embarqués dans le véhicule. Ce calibrage est effectué à l'état démonté sur un banc de flux (aussi appelé flow bench) pour turbocompresseurs. Sur ce banc d'essai spécial, le débit spécifique au véhicule (MIN/MAX flow) est déterminé et réglé dans le cadre d'un réglage de base. À cette fin, selon la conception, il peut être nécessaire que certains actionneurs soient d'abord activés à l'aide d'une cartographie de réglages spéciale en amont du calibrage, afin qu'ils puissent ensuite être reconnus dans le véhicule par le calculateur moteur.
Bien que nombre d’actionneurs de turbocompresseur se ressemblent extérieurement, leur structure et leur configuration diffèrent en matière de réalisation et d’adaptation selon le type de véhicule et le groupe turbocompresseur. Pour chacune des combinaisons avec le turbocompresseur selon les exigences du constructeur automobile, deux types d'actionneurs de turbocompresseur HELLA peuvent être installés. Une distinction est faite ici entre les versions "Smart" et "Simple". Grâce à un calculateur intégré, la version "Smart" régule de manière autonome le réglage des ailettes directrices, tandis que la version "Simple" est commandée par un calculateur moteur hiérarchiquement supérieur. Bien que d’apparence semblable, la structure technique de l'électronique, de la boîte de vitesses ou de la configuration du carter est fondamentalement différente.
Par conséquent, une réparation impliquant l’échange de divers composants, comme le réducteur ou l'électronique, provenant de différents actionneurs n'est pas possible.
Variantes de connecteur : Deux configurations de carter de conception différente sont présentées à titre d'exemple
Contrôle avec l'appareil de diagnostic à l'exemple d'une Mercedes-Benz E350: Diagnostic calculateur
Les informations suivantes sont illustrées à l'exemple d'une Mercedes-Benz E350 24 V CDI (212), année de fabrication 2014.
Le fonctionnement de l’actionneur de turbocompresseur est surveillé par le calculateur du système hiérarchiquement supérieur. Les éventuels défauts sont enregistrés dans la mémoire des défauts du calculateur moteur et peuvent être lus à l'aide d'un appareil de diagnostic approprié. Selon le véhicule et le système, des fonctions supplémentaires telles que des paramètres ou des tests d’actionneurs peuvent être sélectionnées et affichées dans l’appareil de diagnostic. Les données de la communication du calculateur sont la base pour le dépannage en situation réelle et pour la réussite d'une réparation.
Code défaut
Cette fonction permet de lire et d'effacer les codes défaut enregistrés dans la mémoire des défauts. Des informations sur le code défaut peuvent être également obtenues.
Dans notre exemple, le connecteur électrique sur l’actionneur de turbocompresseur a été débranché, ce qui a entraîné l'enregistrement d'un code défaut dans la mémoire des défauts.
P004500 / Clapet limiteur de pression
> défaut électrique ou coupure
Paramètres
Cette fonction permet de sélectionner et d'afficher les valeurs actuelles mesurées comme la pression atmosphérique et la pression de suralimentation.
Réglage de base
Dans cette fonction, les valeurs de butée du nouveau turbocompresseur peuvent être programmées dans le calculateur hiérarchiquement supérieur.
Test des actionneurs
Dans cette fonction, l'actionneur électromécanique du turbocompresseur peut être commandé par l’appareil de diagnostic. Ainsi, un contrôle fonctionnel de la périphérie et des composants correspondants du système peut être effectué sans démonter grand chose.
Schémas électriques
Pour faciliter le dépannage, des schémas électriques peuvent être tirés des informations fournies sur le véhicule. Ici, par exemple, l’affectation des broches sur l'actionneur du turbocompresseur peut être lue et utilisée pour un dépannage ultérieur.
Remarque !
Les différentes possibilités de diagnostic ont été représentées à titre d'exemple à l'aide de l'appareil de diagnostic mega macs 77. L'étendue des tests et la variété des fonctionnalités respectives peuvent être interprétées différemment selon le constructeur du véhicule et dépendent de la configuration système respective du calculateur.
Les illustrations schématiques, images et descriptions ne sont données qu'à titre d'explication et d'illustration du texte du document et ne peuvent en aucun cas être utilisées comme base pour les interventions spécifiques sur véhicule en matière de réparation et de maintenance.
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