Version 1.1 du 14/11/03 INITIATION AU DOMAINE AUTOMOBILE. Introduction. Cedocumentregroupedenombreux renseignementssurlautomobile.Son objectifest de prsenter lenvironnementautomobile,dinformerlelecteursurlefonctionnementdecertainesfonctionsetde transmettrelespremiresbasesentermedevocabulaireoudetechnologiepourpouvoirentreret voluer dans le milieu automobile. Soncontenuestloindtrecompletetpeuttreamenvoluerenfonctiondesremarques,des besoins, des nouvelles technologies Les sujets abords nont pas t dvelopps techniquement 100% car ce document est une introduction gnrale lautomobile et chaque lecteur dveloppera par la suite dune manire plus pointue les connaissances propres son mtier. Nanmoins,tousleslmentsabordsontunliendirectouindirectaveclaspectlectriquede lautomobile. Ilsadresseauxjeunesembauchsouauxplusanciens,detousmtier(tude,documentation, qualit), dsirant sinformer sur les sujets proposs travers les diffrents chapitres en vue de leur intgration chez un constructeur, quipementier ou en bureau dtude automobile. Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 2/104 SOMMAIRE INTRODUCTION................................................................................................................................................. 1 SOMMAIRE.......................................................................................................................................................... 2 1GENERALITES ET CARACTERISTIQUES AUTOMOBILES........................................................... 3 1.1CONVERSIONS....................................................................................................................................... 3 1.2CARACTERISTIQUES MOTEUR................................................................................................................ 3 1.2.1Puissance fiscale. ............................................................................................................................ 3 1.2.2Puissance DIN ou KW..................................................................................................................... 3 1.2.3Rapport masse/puissance. ............................................................................................................... 3 1.2.4Couple. ............................................................................................................................................ 3 1.2.5Cvlindree. ........................................................................................................................................ 3 1.2.6Jitesse maximum. ............................................................................................................................ 3 1.2.7Consommations. .............................................................................................................................. 3 1.2.8Acceleration. ................................................................................................................................... 3 1.2.9Pollution CO2. ................................................................................................................................ 3 1.3CARACTERISTIQUES VEHICULES. .......................................................................................................... 3 1.3.1Classification et carrosseries des vehicules. ................................................................................... 3 1.3.2Segment. .......................................................................................................................................... 3 1.3.3Capacite du coffre. .......................................................................................................................... 3 1.3.4Capacite du reservoir...................................................................................................................... 3 1.3.5Pneumatique.................................................................................................................................... 3 1.3.6Cx (SCx) et C:. ................................................................................................................................ 3 1.4LE CONTROLE TECHNIQUE. ................................................................................................................... 3 2MOTEURS................................................................................................................................................... 3 2.1COUPLE ET PUISSANCE. ........................................................................................................................ 3 2.1.1Le couple. ........................................................................................................................................ 3 2.1.2La puissance.................................................................................................................................... 3 2.1.3Le regime moteur. ........................................................................................................................... 3 2.2FONCTIONNEMENT D'UN MOTEUR THERMIQUE...................................................................................... 3 2.2.1Generalites sur les moteurs............................................................................................................. 3 2.2.2Les moteurs diesel. .......................................................................................................................... 3 2.2.3Les moteurs essence. ....................................................................................................................... 3 2.3LES DIESELS.......................................................................................................................................... 3 2.3.1Infection directe et indirecte. .......................................................................................................... 3 2.3.2Infection directe. ............................................................................................................................. 3 2.3.3Infection a rampe commune (common rail). ................................................................................... 3 2.3.4Infection tvpe infecteurs pompes. .................................................................................................... 3 2.4LES MOTEURS GPL ET GNV. ................................................................................................................ 3 2.4.1Le GPL. ........................................................................................................................................... 3 2.4.2Le GNJ............................................................................................................................................ 3 2.5LA GESTION ELECTRONIQUE DES MOTEURS........................................................................................... 3 2.5.1Quelques definitions. ....................................................................................................................... 3 2.5.2Infection electronique...................................................................................................................... 3 2.5.3Le boitier papillon electrique. ......................................................................................................... 3 2.6LE FILTRE A PARTICULES ET LE POT CATALYTIQUE. ............................................................................. 3 2.6.1Problematiques des particules. ....................................................................................................... 3 2.6.2Le F.A.P. avec additifs. ................................................................................................................... 3 2.6.3Le F.A.P. sans maintenance. ........................................................................................................... 3 2.6.4Le pot catalvtique. ........................................................................................................................... 3 2.6.5La sonde Lambda. ........................................................................................................................... 3 Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 3/104 2.7RECYCLAGE DES GAZ............................................................................................................................ 3 2.7.1Principe de recvclage...................................................................................................................... 3 2.7.2Svsteme EGR. .................................................................................................................................. 3 2.8POLLUTION AUTOMOBILE..................................................................................................................... 3 2.8.1Les refets polluants automobiles. .................................................................................................... 3 2.8.2Les consequences de la pollution. ................................................................................................... 3 2.8.3Les solutions face a la pollution...................................................................................................... 3 2.8.4Les conseils contre la pollution....................................................................................................... 3 2.9LES LUBRIFIANTS. ................................................................................................................................ 3 2.9.1Le role du lubrifiant moteur. ........................................................................................................... 3 2.9.2Les differentes huiles. ...................................................................................................................... 3 2.9.3Les notations normalisees. .............................................................................................................. 3 2.9.4Conseils. .......................................................................................................................................... 3 3ELECTRICITE AUTOMOBILE............................................................................................................... 3 3.1LES NOTIONS DE BASE, LES APPAREILS ET LES METHODES. ................................................................... 3 3.1.1La tension. ....................................................................................................................................... 3 3.1.2Le courant. ...................................................................................................................................... 3 3.1.3La resistance. .................................................................................................................................. 3 3.1.4Relation entre tension, courant et resistance. ................................................................................. 3 3.1.5Le multimetre et ses applications. ................................................................................................... 3 3.2LES ELEMENTS ELECTRIQUES D`UN VEHICULE. ..................................................................................... 3 3.2.1La batterie. ...................................................................................................................................... 3 3.2.2Lalternateur. .................................................................................................................................. 3 3.2.3Le demarreur................................................................................................................................... 3 3.2.4Lalterno-demarreur. ...................................................................................................................... 3 3.3LES FILS ET FAISCEAUX......................................................................................................................... 3 3.3.1Generalites sur les faisceaux........................................................................................................... 3 3.3.2La section des cables....................................................................................................................... 3 3.3.3La couleur des cables. ..................................................................................................................... 3 3.3.4Les fusibles. ..................................................................................................................................... 3 3.3.5Les relais. ........................................................................................................................................ 3 3.3.6Les masses....................................................................................................................................... 3 4LE MULTIPLEXAGE. ............................................................................................................................... 3 4.1ORIGINE DU MULTIPLEXAGE. ................................................................................................................ 3 4.2PRINCIPE DU MULTIPLEXAGE. ............................................................................................................... 3 4.3LES DIFFERENTS BUS............................................................................................................................. 3 4.3.1Le bus CAN. .................................................................................................................................... 3 4.3.2Le bus JAN...................................................................................................................................... 3 4.3.3Le bus MOST................................................................................................................................... 3 4.3.4Le bus LIN. ...................................................................................................................................... 3 4.3.5Le bus TTA. ..................................................................................................................................... 3 4.3.6Le bus TTP. ..................................................................................................................................... 3 4.4LES AVANTAGES DU MULTIPLEXAGE. ................................................................................................... 3 5LES FONCTIONS ELECTRIQUES ET ELECTRONIQUES. .............................................................. 3 5.1L'ECLAIRAGE. ....................................................................................................................................... 3 5.1.1Les feux avant.................................................................................................................................. 3 5.1.2Les differentes ampoules. ................................................................................................................ 3 5.1.3Leclairage a LED (Light Emitting Diode). .................................................................................... 3 5.1.4Les svstemes particuliers................................................................................................................. 3 5.2L'AUTORADIO. ...................................................................................................................................... 3 5.2.1Definitions des termes lies a lautoradio......................................................................................... 3 5.2.2Installation. ..................................................................................................................................... 3 5.2.3La plage arriere. ............................................................................................................................. 3 5.3LA NAVIGATION.................................................................................................................................... 3 5.4LA CLIMATISATION. .............................................................................................................................. 3 5.4.1Principes de fonctionnement de la climatisation............................................................................. 3 5.4.2Conseils. .......................................................................................................................................... 3 Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 4/104 5.5DRIVE BY WIRE. .................................................................................................................................... 3 6SECURITE ACTIVE. ................................................................................................................................. 3 6.1PNEUMATIQUES. ................................................................................................................................... 3 6.1.1Definitions concernant les pneumatiques........................................................................................ 3 6.1.2Notation P-Metrique. ...................................................................................................................... 3 6.1.3Controle et entretien........................................................................................................................ 3 6.1.4Reglage du train. ............................................................................................................................. 3 6.1.5Choix de pneumatiques equivalents. ............................................................................................... 3 6.2LE FREINAGE ABS................................................................................................................................ 3 6.2.1Fonctionnement de lABS................................................................................................................ 3 6.2.2Utilisation de lABS......................................................................................................................... 3 6.2.3Assistance de freinage durgence (AFU). ....................................................................................... 3 6.2.4Avantages et inconvenients de lABS. ............................................................................................. 3 7SECURITE PASSIVE................................................................................................................................. 3 7.1LES COUSSINS GONFLABLES DE SECURITE (AIRBAGS)........................................................................... 3 7.1.1Generalites sur les coussins gonflables de securite. ....................................................................... 3 7.1.2Fonctionnement des airbags. .......................................................................................................... 3 7.1.3Avantages et inconvenients de lairbag........................................................................................... 3 7.2LA CEINTURE DE SECURITE. .................................................................................................................. 3 7.2.1Fonctionnement de la ceinture de securite...................................................................................... 3 7.2.2Les ceintures avec pretensionneur. ................................................................................................. 3 ANNEXE 1 : DIAGNOSTIC SUR LES VEHICULES MULTIPLEXES. ....................................................... 3 ANNEXE 2 : LES ABREVIATIONS DES CONSTRUCTEURS. .................................................................... 3 ANNEXE 3 : LEXIQUE D`INGENIERIE.......................................................................................................... 3 Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 5/104 1Gnralits et caractristiques automobiles. Pourtravaillersurunvhicule,lacomprhensiondeladocumentationtechniquepeuts'avrer intressante. Voici un rsum des informations le plus souvent utilises. 1.1Conversions. Calculs de conversion : 1 ch DIN = 735 Watt 1 kW = 1.360 ch DIN1 HP = 746 Watt 1 kW = 1.341 HP1 Km = 0.621 miles1 mile = 1.609 Km 1 litre = 0.220 gallon imprial1 gallon imprial = 4.546 litres 1 litre = 0.264 gallon1 gallon = 3.785 litres 1 cm = 0.394 inch1 inch = 2.540 cm Attention : 1 Horse Power (US) n'est pas gal 1 cheval DIN (EUR). 1.2Caractristiques moteur. 1.2.1Puissance fiscale. Cettepuissanceestcalculeenfonctiondelapuissancedumoteuretdelapollution.Elleest exprime en chevaux fiscaux (CV) et dtermine le prix de la carte grise. Voici la formule : oPUISSANCE FISCALE = (CO2/45) + (PUISSANCE/40)1,6 (Avec CO2 en g/Km et puissance en kW). 1.2.2Puissance DIN ou KW. Cest la puissance du moteur, exprime en chevaux DIN (unit germanique) ou en kilowatts. Plus un moteurestpuissant,pluslavoitureestrapideetnerveusemais...lepoidsdelavoitureainsiquela boite de vitesse jouent sur le comportement de celle-ci. A noter, la puissance donne est la puissance maximumdumoteur(lergimemoteurcorrespondantestindiqu).Engnral,lapuissance maximumestatteinteauxalentoursde4000tr/mnsurunmoteurdiesel(prochedelazonerouge). Les moteurs essence supportent des rgimes de rotation plus leves et leur puissance maximale se trouve au alentour de 6000 7000 tr/mn. 1.2.3Rapport masse/puissance. Le calcul est simple, il faut diviser la masse de la voiture par la puissance du moteur. Cela donne une ide des capacits de la voiture mme si la boite de vitesse peut encore influer sur ce rsultat, mais l, il faudrait connatre les dmultiplications, c'est plus difficile... rmp < 11.511.5 < rmp < 12.5rmp > 12.5 voiture tendance sport voiture moyenne voiture tendance molleInformations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 6/104 1.2.4Couple. Lecouple(exprimenNewtonxmtre(Nm)ouenkilogrammexmtre(kgm))indiquelaforcedu moteur. De par la technologie employe, un moteur diesel a un meilleur couple qu'un moteur essence. Toutefois, le couple maximum est obtenu bas rgime (autour de 1600 2200 tr/mn sur un diesel). Exemple de courbes puissance/couple d'un moteur HDI 110 ch. 1.2.5Cylindre. La cylindre est exprime en cm3, il s'agit du volume dplac par un piston lors d'un aller-retour dans lecylindre(sachantquelaplupartdesmoteursont4cylindres).Pluslacylindreestimportanteet moins le rgime moteur sera lev pour rouler une vitesse importante. Les petites voitures essences ont des moteurs de 1,1 litres (~1100 cm3) qui sont parfaits pour la conduite en ville. La cylindre dtermine un peu le domaine d'utilisation. 1.1 litres essence1.8 litres essence1.9 litres diesel2.7 litres diesel villeroute/autorouteroute/autoroute4 x 4 Cesparamtressonttrsutilissencourseetilfautsavoirquesurlesmoteursdieselinjection directe, la surface du piston doit tre la plus grande pour amliorer le fonctionnement. 2 valeurs dterminent la cylindre d'un moteur : ol'alsage et la course (ci-contre). Ils sont lis par la formule : oCylindre = [PI x (alsage/2) x Course] x nombre de cylindres Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 7/104 1.2.6Vitesse maximum. La vitesse exprime en Km/h est la vitesse maximum mesure par le constructeur dans les conditions optimales (sans accessoires comme la climatisation, sans passagers, etc.). Sans mettre en doute ces affirmations, les magazines indpendants re-calculent sur circuits la vitesse relle. 1.2.7Consommations. La consommation est exprime en litres pour 100 km. Cela signifie que pour parcourir 100 Km, il faut un certain nombre de litre de carburant. Cette consommation dpend essentiellement du conducteur. Cellesdonnesparles constructeurssemblentoptimistes carellesontenfaitralises surunbanc de test (la voiture est place sur des rouleaux) des vitesses stabilises. Selonquevousfaitesplusderouteoudeville(surtoutlesembouteillages)lesconsommations varient,c'estpourquoilesconstructeursdonnentplusieursconsommations.Lencore,lesjournaux peuventdonnerdesrenseignementspluspratiquespourcomparerd'unemarqueuneautre.De plus, un moteur ne parcourant aucune distance aurait une consommation infinie, il faudrait donc parler dans ce cas l de consommation par heure, par exemple (cas dans les embouteillages). AuxEtats-Unisonnoteleursconsommationsenmilespargallons(mpg).Pluslenombreestgrand, plus la voiture est conome (1 mile = 1.6 km, 1 gallon = 3.8 litres). 1.2.8Acclration. Mathmatiquement, il s'agit de la "prise de vitesse" d'un objet. Elle s'exprime en m/s : A=dv/dt. Enpratiquepourunevoiture,c'estletempsmispouracqurirunevitesse.Pourcela,onluifait atteindre une vitesse (de 0 100 Km/h) ou bien parcourir une distance (en gnral 1000 m). Ces tests sontfaitdansdesconditionsdifficilespourlemoteuretlatransmissionpuisqu'onmontelergime moteurauplushautpourobtenirdebonschiffres.Onparleparfoisdereprisepourmesurer l'acclration entre 80 et 120 km/h. 306 diesel 72ch306 HDI 90ch de 0 100 km/h17.2 s12.8 s 1000 m dpart arrt38.334.7 1.2.9Pollution CO2. Elleestmesureengrammeparkilomtre,elleindiquelerejetdeCO2parlemoteur.LeCO2 participel'effetdeserre.Lesmoteursdieselseplacemieuxsurcedomainequelesmoteurs essences car ils en rejettent moins. Cette mesure entre dans le calcul de la puissance fiscale. Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 8/104 1.3Caractristiques vhicules. 1.3.1Classification et carrosseries des vhicules. Quelques exemples avec des carrosseries diffrentes : Ludospace. Carrosserie bi-corps. Exemple : Peugeot Partner. Berline 4 portes. Berline 3 volumes. Carrosserie tri-corps. Exemple : Mercedes classe E. Anglais : Sedan (Saloon). Berline 5 portes. Berline 2 volumes. Carrosserie bi-corps. Exemple : Renault Laguna. Anglais : Hatchback. Break. Carrosserie bi-corps drive d'une berline, offrant un grand volume intrieur, accessible par une ouverture situe l'arrire du vhicule (hayon). Exemple : Volvo V70. Anglais : Station wagon, Estate. Coup. Exemple : Mercedes CLK. Anglais : Coupe. Roadster. Carrosseries dcapotables et bi-places. Exemple : Opel Speester. Anglais : Roadster. Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 9/104 Il existe de nombreuses autres catgories telles que les citadines, les vhicules utilitaires Mais les exemples ci-dessus donnent un bon aperu de ce quon peut trouver sur le march. Nombreuxsontlesvhiculesquisedclinentenplusieursversions,ellesaussioffrantdiverses motorisations pour lesquelles on aura le choix entre diffrentes options Et chacun de ces vhicules auradesspcificitspropressazonedecommercialisation(parexemple :directiondroiteou gauche, position de la plaque de police, ski sous caisse renforc). Toutes ces diversits vont devoir tre tudies et l encore, selon le pays de production, la logique de conception ne sera pas la mme. Monospace (MPV). Carrosserie monocorps disposant d'un espace modulable. Exemple : Renault Espace. Anglais : Multi Purpose Vehicle (MPV), Van. Tout-terrain, 4x4. Exemple : Nissan Terrano. Anglais : All-road, Off-road. SUV - Vhicule de loisirs. Concept amricain, de conception plus proche du vhicule poids lourd. Exemple : Volkswagen Touareg. Anglais : Sport Utility Vehicle (SUV). Pick-up. Vhicule compos d'une cabine (une ou deux ranges de siges) pour les passagers et d'une zone de charge dcouverte l'arrire. Exemple : Nissan Pick-up. Anglais : Pick-up. SAV - Vhicule la fois break, monospace et tout terrain. A ne pas confondre avec le SUV. Exemple : BMW X5. Anglais : Sport Activity Vehicle (SAV). Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 10/104 1.3.2Segment. Il y a 4 segments principaux qui correspondent la gamme de la voiture, gamme au sens "taille" : oSegment B (Bas) pour les Clio, 106, punto, etc... oSegment M1 (Moyen infrieur) comme les Ibiza par exemple, oSegment M2 (Moyen suprieur) oSegment H (Haut) Cette classification n'est plus trs adapte car les voitures sont de plus en plus particulires (Twingo, Smart, ...) 1.3.3Capacit du coffre. Elleestcalculeendm3maisdpendunpeudelamthode.Certainsconstructeursutilisentdes cubesde10cmdecot,d'autresdessphres,destriangles,....Lesrsultatspeuventvarier.Le mieux est de juger par soi-mme. Pourcertainsmodles,commelesvhiculeutilitaires,cettecapacitestunargumentcommerciale mis en avant par les diffrents constructeur. 1.3.4Capacit du rservoir. Elleestcalculeenlitres.Elleestimportantepourl'autonomieduvhicule.Uneconsommation moyenne de 5 litres aux 100 Kms et un rservoir de 50 litres permettront de parcourir 1000 Kms. 1.3.5Pneumatique. La norme actuelle exprime la forme du pneu par trois paramtres inscrits comme suit : o185/60 R 14 : Largeur (mm) / Ratio (%) R diamtre de jante (en pouces). Plus le flanc du pneu est faible, plus la voiture est type sport. Toutefois, les pneus sont plus chers et usent un peu plus de carburant (~0.1 litres de plus). Les pneus plus larges offrent plus de surface de contact avec la route mais l'inconvnient est un frottement suprieur. De plus, les sculptures doivent vacuer plus d'eau pour viter l'aquaplaning. 1.3.6Cx (SCx) et Cz. C'estunenotiond'arodynamique(Citronl'autilispournommerunedecesvoitures).Enroulant, une voiture dplace de l'air. Le Cx est une mesure de ce dplacement. Plus le chiffre est bas, moins il y a d'air dplac et moins le moteur force pour rouler une vitesse lev Le Cx correspond au coefficient de pntration dans l'air. Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 11/104 LeSCxindiquelapntrationdansl'airparunesurface(CxxS).Rsultatmathmatiquedela surface frontale (S) et du coefficient arodynamique dpendant de la forme de la voiture (Cx). Aussi appel "Matre-couple".Il indique l'arodynamisme de la voiture. Cette valeur, multiplie par la vitesse donne la force de rsistance arodynamique l'avancement du vhicule.Exemple:lesPeugeot206et406ontlemmeCx(0,32),maisladeuximeaunmatre couple plus lev (2,07 m2) qui lui donne une rsistance arodynamique suprieure. Il existe galement un Cz qui reprsente la portance au vent de la voiture. Il dtermine la stabilit de la voiture vitesse leve. Sur une voiture il y a 2 Cz, un pour l'avant et un pour l'arrire. Uneportancepositivesignifiequ'hautevitesse,la voitureatendancesesoulever.Une portance ngativeindiquequelavoitures'crasecontrelaroute(pourunavion,ilvautmieuxavoirune portance positive, en revanche c'est le contraire pour une voiture). Cz < 0 Cz = 0 Cz > 0portance ngative neutre portance positive 1.4Le contrle technique. Un contrle obligatoire par la loi et qui a pour but d'avoir des vhicules fiables, doit tre effectu dans les 6 mois avant le 4me anniversaire de la date de 1re mise en circulation figurant sur la carte grise puis tout les 2 ans. Si le vhicule a plus de 4 ans et doit tre vendu, le contrle technique est obligatoire ( la charge du vendeur). Le procs-verbal doit tre dat de moins de six mois. Les points contrls dans un contrle technique sont les suivants : Le tableau qui suit reprend chaque lment contrl par fonction.Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 12/104 EQUIPEMENTSIDENTIFICATIONDIRECTIONFREINAGEORGANES MECANIQUES Siges, ceintures, avertisseur sonores, batterie, support de roues, dispositif d'attelage. Plaques d'immatriculation, plaques constructeur, numro de chassis, nergie moteur, compteur kilomtrique, poids et nombre de places. Volant, crmaillre et botier de direction, biellettes, timonerie, rotules, articulations, relais de direction, colonne de direction, antivol, pompe, vrin d'assistance, colonne, durites et rservoir d'assistance. Frein de service et de stationnement, rservoir, disques, triers, cylindres, tambours, plaquettes, matre-cylindre, cbles, tringlerie, canalisation, rpartiteur / correcteur de freinage, pdale et commande de frein, pompe, anti-blocage, frein de secours, assistance. Pompe carburant, carburateur, systme d'injection, circuit de carburant, rservoir, collecteur et silencieux d'chappement, groupe motopropulseur, pont, transmission, moteur, accouplement relais de transmission. LIAISONS AU SOL VISIBILITEECLAIRAGE SIGNALISATION STRUCTURE CARROSSERIE POLLUTION Trains, barre de torsion, rotules, ressorts, barre stabilisatrice, amortisseurs, jantes, pneus, traverses d'essieu, triangles, suspensions, sphres, coussins d'amortisseurs, silent bloc, pivots, fuses de roues, moyeux, roulements, roues. Pare-brise, rtroviseur intrieur, rtroviseur extrieur, essuie-glace avant, lave-glace, commandes de rtroviseurs, autres vitrages. Mesure feu de croisement, clairage, feu de croisement, feu de route, feu de plaque arrire, catadioptre arrire, feu de position, clignotant, signal de dtresse, feu stop et 3me feu stop, feu anti-brouillard, feu de recul, tmoins lumineux, commandes d'clairage e tsignalisation Portes, capot, pare-chocs, ailes, bas de caisse et lments amovibles, longeron, traverses, berceau, passage de roue, pare-boue, coque, caisse, cabine, plate-forme, chassis, infrastructure, soubassement. Teneur en CO, mesure du lambda, opacit des fumes, bruit du moteur. Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 13/104 2MOTEURS. 2.1Couple et Puissance. Pourqualifierunmoteur,lesconstructeurstablissentdescourbesdepuissanceetdecouple.Ces deux donnes dfinissent comment le moteur ragit en fonction de sa vitesse de rotation. 2.1.1Le couple. Engnral,pluslacylindredumoteurestgrandeetpluslemoteuraducouple.Uncouplelev permet une acclration plus forte (La sensation d'tre plaqu au sige est plus grande). D'autre part, un couple leve permet de faire dplacer un poids plus important, c'est pour cela que les vhicules diesels sont souvent utiliss pour tracter une caravane, une remorque ou une grosse charge. Sur les moteurs diesel, le couple s'obtient bas rgime (entre 1300 et 2400 tr/mn selon les vhicules, les moteurs modernes se rapprochant de 1300 tr/mn). La force transmise aux roues est la plus grande ce moment l. Un fort couple entrane une bonne reprise (il n'est pas ncessaire de rtrograder) et une bonne acclration. Laformuleducoupleestuneforceenfonctiond'unedistance.Onpeutcomparerlecoupleun haltrophilequisoulveunpoidsnormejusqu'lahauteurdesatte.Pluslepoidssoulevest norme, plus l'haltrophile a de la force. COUPLE = FORCE x DISTANCE (Ici, la force est exprime en Newton, la distance en mtre.) La courbe de couple ayant son maximum dans la zone basse du compte-tour, elle dcrot rapidement dans la zone haute du compte-tour. Un autre paramtre prend alors le relais. 2.1.2La puissance. La puissance est un travail effectu dans un certain temps. Elle dpend donc du couple mais aussi de la vitesse de rotation du moteur. Plus le moteur tourne vite, plus la puissance augmente jusqu' une limite qui, sur les moteurs diesels, commence entre 4000 et 4500 tr/mn. La puissance du moteur influe sur la vitesse du vhicule. On trouve la puissance en multipliant le couple par vitesse du moteur. On peut comparer la puissance avecdeuxsportifsdontlepremiersoulve120kgen1minuteetlesecondsoulve120kgen30 secondes. En une minute, le second athlte aura soulev 240 kg, il est donc plus puissant. PUISSANCE = COUPLE / TEMPS ou PUISSANCE = FORCE x VITESSE La puissance est exprime en Watt (W) ou en chevaux DIN (ch). Le couple est exprim en mtre par Newton et la vitesse en radians par seconde (1 ch DIN = 735 W). Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 14/104 2.1.3Le rgime moteur. Lemoteurestleplusagrableetplussoupleentrelazonedecouplemaximumetlazonede puissance maximum. En dehors de cette zone, le moteur n'est pas performant. La meilleure zone se situe donc entre 1500 et 4000 tr/mn. Dans cette plage, le moteur consomme le moins. Le graphique ci-dessus montre la vitesse en fonction du rgime moteur et du rapport de boite. En 2nde 3000 tr/mn la voiture va aussi vite qu'en 3me 1800 tr/mn (50 km/h). Toutefois, il vaut mieux tre en 3me pour continuer acclrer. En effet, 1800 tr/mn correspond la zone o le couple est maximum sur un HDI. Ce paramtre varie en fonction du type de vhicule. En bleu, les lignes horizontales reprsentent les plages d'utilisation optimales du moteur pour chaque rapport. En sous rgime le moteur consomme peu mais ne peut pas fournir l'effort demand. Il vibre, grogne et mme en appuyant fond sur la pdale d'acclrateur, l'aiguille du compte-tour ne monte pas. En gnral, c'est que le couple ou la puissance ne sont pas suffisants. Ensurrgime,lemoteurconsommebeaucoupplusqu'iln'arellementbesoinets'useplus rapidement. Il faut passer le rapport de vitesse suprieur ou ralentir (en gnral, au dessus de 3500 tr/mn en 5me les vhicules diesel de tourisme roulent plus de 140 Km/h). La zone 3500 4000 tr/mn devrait tre considre sur un diesel comme zone de rserve (lors d'un dpassement par exemple). Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 15/104 Pour mieux comprendre le sous rgime et sur rgime, voici les courbes de couple et de puissance de trois moteurs, tel que donnes dans certaines documentations des constructeurs (ici les moteurs 1.6 litresessencede110chet1.9litresdTide100chduconstructeurRenaultainsiquelescourbesdu moteur HDI 2.0 110ch de PSA). Lesmoteurs dieseldonnentplusdepuissancejusqu'4200tr/mnpuis c'estlachute.Leurscouples ne sont plus intressant ds 3500 tr/mn. Le moteur essence donne une puissance plus linaire mais surtout jusqu' 5500 tr/mn (les courbes ne sont pas tout fait juste), cela fait tout de mme 1000 tr/mn deplusquelediesel.Lecouplen'estpasintressantendessousde2000tr/mn,contrairementau moteur diesel qui permet une meilleure reprise bas rgime. Pour un moteur diesel en priode de rodage, il est conseill de rouler dans la plage de 1800 3000 tr/mn.Lesmoteursactuelstantusinsau100imedemicrons,iln'yaplusderodageobligatoire mais cette prcaution permet aux diffrentes pices en mouvements de "trouver" leur place. 2.2Fonctionnement d'un moteur thermique Lesmoteursthermiquessontlesmoteurslesplusutilissenautomobile.Leurfonctionnementest matris, le principe est simple et l'autonomie de tels moteurs est suprieure aux moteurs lectriques. Ce chapitre explique comment ils fonctionnent. 2.2.1Gnralits sur les moteurs. Unmoteurestgnralementconstitude4pistonsquimontentetdescendentdansleurcylindre respectif. La bielle relie le piston au vilebrequin pour permettre le mouvement rotatif. Le vilebrequin est un arbre commun aux 4 pistons qui permet de transmettre un mouvement rotatif la boite de vitesse et aux roues motrices. Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 16/104 ENCHAINEMENT DES PHASES Chaque piston est dans une phase, dcal d'un demi-tour.Ci-dessus parexemple,pendant quelepremier estenfindephased'admission,ledeuximeesten dbutd'explosion(fincompression),letroisimeen fin de phase d'chappement et le quatrime en fin de phase d'explosion (dbut chappement). Chaque piston assure la rotation d'un demi tour de cet arbre et il faut 2 rotations du vilebrequin pour avoir un cycle complet. Le mouvement rotatif ainsi obtenu permet de faire avancer la voiture mais aussi d'entraner l'arbre cames.L'arbrecamescommandelessoupapesd'admissionsetd'chappements.Ces soupapespermettentdelaisserentrerl'airncessairelacombustion(etventuellementle carburant) et aussi de le laisser s'chapper vers le pot d'chappement, aprs la combustion. Le reste du temps, elles sont fermes pour assurer l'tanchit du cylindre lors de l'explosion. Lescamessontdespoussoirsquisontdcalsd'uncertainanglesurl'arbrecamespour permettre aux soupapes d'tre chacune dans un moment du cycle diffrent. En gnral, il y a 2 cames par piston (soit 8 cames) pour un moteur 4 cylindres, soit 8 soupapes : une pour l'chappement et une pour l'admission. Toutefois, certains constructeurs adoptent des solutions plus pointues comme les moteurs 16 soupapes. Il peut y avoir deux arbres cames, etc. 2.2.2Les moteurs diesel. Lediesel(ougasoil)estuncarburantparticulier:ilnes'enflammepasl'aided'unetincellemais mlang l'air, sous haute pression (et une temprature minimum). C'est un moteur 4 temps car il y a 4phasesncessairespourpermettreunaxe(appelvilebrequin)defaire2tours.Ilfautdonc4 ensembles piston cylindre pour permettre au moteur de tourner rond. Ces ensembles sont dcals de 180(2x360divis par 4). Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 17/104 Ci-dessous, les 4 tapes effectues par un seul ensemble. Grce au dcalage, chaque piston fournit un effort lors de son explosion d'un demi-tour, ce qui entrane le vilebrequin. ADMISSION : Le piston descend et la soupape d'admission s'ouvre. L'air frais s'engouffre dans le cylindre. Pour le moment il n'y a pas de carburant. Le vilebrequin fait un demi-tour. COMPRESSION:Lasoupaped'admissionsefermeetlepistonremonte.L'airestcomprimet s'chauffefortement.Lorsquelepistonatteintles9/10medesacourseenviron,oninjecteune quantit dfinie de carburant ( une pression de 400 bars pour un moteur diesel classique, 1350 bars pour un moteur injection directe rampe commune et plus de 1700 bars pour un moteur injection directe injecteur pompe). EXPLOSION:Lessoupapessontfermes.L'airetlecarburantcontenusdanslecylindresont souspression.Latemprature(400600C)estsuffisammentlevepourquecemlange explose crant une surpression qui pousse le piston vers le bas et fait tourner le vilebrequin d'un demi-tour. CHAPPEMENT:Enfin,lasoupaped'chappements'ouvreetlepistonremontechassantl'air brl qui est ject vers le pot d'chappement. Quelques appellations commerciales des moteurs diesel par les constructeurs : CDI CRD CRDi CRDI CTDi D-4D dCi Di DI-D DiTD DTi HDi i-CTDi JTD TD TD4 TDCi TDi TiD VDi Mercedes Chrysler Hyundai Kia Honda Toyota Renault Nissan Mitsubishi Mazda Opel Groupe PSA Honda Groupe Fiat Groupe Fiat Land Rover Ford Groupe VW Saab NissanCommon rail Diesel Injection Common Rail Diesel Common Rail Diesel direct injection Common Rail Diesel direct Injection Common rail Turbo Diesel direct injection Diesel - 4 valve Direct injection diesel Common rail injection directe Direct injection Direct Injection Diesel Direct injection Turbo Diesel Diesel Turbo Direct Injection Hight Pressure Diesel direct Injection Intelligent Common rail Turbo Diesel direct injection Jet Turbo Diesel Turbo Diesel Turbo Diesel 4 valve Turbo Diesel Common rail direct Injection Turbo Diesel direct Injection Turbo direct Injection Diesel Variable intake Diesel direct injection Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 18/104 2.2.3Les moteurs essence. Contrairementaugasoil,l'essenceestuncarburantquis'enflammeaucontactd'unetincelle.La difficultdansunmoteurestdesynchronisercorrectementl'tincelle.L'ordred'allumageleplus rpandu dans un moteur essence est 1-3-4-2. FORD a toutefois utilis (dans le pass, pour les FORD 1100) un ordre diffrent : 1-2-4-3. ADMISSION : Comme sur le moteur diesel, la phase d'admission permet l'air d'entrer. Toutefois, l'essence est injecte en mme temps. Le cylindre se remplit du mlange. COMPRESSION:Lepistonremonteetcomprimel'aircarlesdeuxsoupapessontfermes.La compressionn'estpastropfortecarsinonlemlangepourraitexploseravant,cequipourrait abmer le moteur. En fait, l'essence contient un produit retardant le point d'ignition. EXPLOSION:Les soupapes sontfermes. Unetincelleestalorsproduite, lemlangeexplose crantunesurpressionquipousselepistonverslebasetfaittournerlevilebrequin.La temprature instantane des gaz peut atteindre 2000 3000C. CHAPPEMENT:Lepistonremonteetlasoupaped'chappements'ouvre(enfonceparla came correspondante). L'air brl prcdemment est ject vers le pot d'chappement. Quelques appellations commerciales des moteurs essence par les constructeurs : GDI HPi JTS Sci VVC VVT-i VVTL-I Mitsubishi Groupe PSA Groupe Fiat FORD Rover Toyota Toyota Gasoline Direct Injection Hight Pressure Petrol direct Injection Jet Thrust Stoichiometric Smart Charge Injection Variable Valve Control Variable Valve Timing-Inteligent Variable Valve Timing and Lift with Intelligence 2.3Les diesels. Depuis quelques annes, les abrviations sur les voitures sont devenues plus nombreuses. Du simple TDquisignifiaitTurbo-Diesellesconstructeursontinventdenombreuxtermes.Derrirechaque sigle, se cache une technologie diffrente. Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 19/104 2.3.1Injection directe et indirecte. Lorsque l'injection est indirecte, le carburant est inject dans une prchambre et non pas directement dans le cylindre. La pression d'injection varie de quelques centaines de bars plus de 2000 bars en fonction du rgimemoteur.Eneffet,lapompeestrelieparunecourroieau moteur.Plus lergime s'lve et plus la pompe tourne vite. Dansl'injectiondirecte,lecarburantestpulvrisdirectementdanslecylindreetlemlange air/dieselestmeilleur.Lecontrleparlectroniquedecetteinjectionpermetdesconomiesde carburantpourunepuissancesuprieure.LemoteurTDIdeV.A.G.atlepremierutilisercette technologie sur une voiture. 2.3.2Injection directe. L'injectionestcontrleparunepompegrelectroniquement.Lapompeenvoielecarburant chaque injecteur. Le groupe V.A.G. utilise cette technologie sur les moteurs TDI et TDI (I en rouge, 110ch). Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 20/104 2.3.3Injection rampe commune (common rail). L'injectionestcontrleparunepompegrelectroniquementmaiscettefois,lapompeinjectele carburantdansunerampecommunetouslesinjecteurs.Surchaqueinjecteurilyaune lectrovanne contrle par le botier lectronique qui commande le temps d'ouverture de celui-ci. La pression dans la rampe atteint 1350 bars, quelque soit le rgime moteur. Grce ce systme, le moteur devient plus souple et surtout pollue moins. Plus la pression est forte, plusl'injecteurvaporiselecarburantetmeilleurestlerendement.Ledieselestainsipulvrissous forme de trs fines gouttelettes. Aprs l'explosion, il ne reste que trs peu d'impurets imbrles. De plus, il est possible de contrler une post-combustion qui permet de brler les particules qui n'ont pas brles lors de l'explosion. LesmoteursutilisantcettetechnologiesontHDI,JTD...Unautreavantageestqueletempsde prchauffage est quasiment rduit nant. Leschmaci-dessuspermetdecomprendrecommentlebotierlectroniquegretoutesles informations. Document PSA Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 21/104 2.3.4Injection type injecteurs pompes. Mmeprincipequepourlarampecommune.Ilsagitdaugmenterlapression.Lacomparaison s'arrtel.L'injecteurpompepermetunepressiond'injectionde2000barsmaisncessiteune modificationimportantedumoteur(etparticulirementdelaculasse).Chaqueinjecteurayantsa propre pompe, la gestion en apport de carburant est donc plus prcise (le but tant d'injecter la bonne quantit de carburant au moment optimum). Le contrle lectronique intervient donc sur les pompes et sur les injecteurs. Le groupe V.A.G. utilise ce principe sur les voitures TDI (DI en rouge, 115ch) et TDI (150 ch) 2.4Les moteurs GPL et GNV. 2.4.1Le GPL. LeGPLouGazdePtroleLiqufi(LPGenanglais)estlecarburantdesvoituresbicarburation (essence et gaz) compos dun mlange de deux gaz : environ 50% de butane et 50% de propane. Le GPL est conditionn sous forme liquide en raffinerie en diminuant sa temprature et en le comprimant. Il ne contient pas de plomb, ni de soufre et ni de benzne. Un vhicule GPL met 2 fois moins de monoxyde de carbone (NO) (responsable, avec le dioxyde de carbone,deleffetdeserre)queledieselet5foismoinsqueleSupersansplomb.Ilmet9fois moins doxyde dazote (NOx) que le diesel. Il ne contient presque pas de particules, dangereuses pour le systme respiratoire. Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 22/104 LepouvoircalorifiqueduGPLestparcontreplusfaiblequeceluidelessence.Cequiexpliquesa consommation suprieure de 10 20% par rapport un fonctionnement essence. 2.4.2Le GNV. Gaz Naturel pour Vhicule ou gaz naturel compress ou de langlais CNG, Compressed Natural Gas. Cest un concurent direct du GPL. 2.5La gestion lectronique des moteurs. Depuisl'arrivesurlemarchdecomposantsrobustes,fiablesetpeuencombrants,lesmoteurs bnficientd'unegestionlectronique.L'lectroniquegretout:injection,puissance,pollutionet mmelesdfauts.Elleestcapabledes'autodiagnostiquer,derapidementtrouverl'origined'une panne et surtout de grer le moteur pour lui assurer une bonne longvit. 2.5.1Quelques dfinitions. ACTIONNEURS:Laplupartdutemps,ils'agitdecomposantslectromagntiquesou lectromcaniques.Enfonctiond'uncourant,ilsmodulentdesactionsmcaniques(ouvertureet fermeture de vanne, augmentation ou diminution de vitesse, etc.). CAPTEURS:Basssurdescomposantslectroniques,ilstransmettentdesvaleursl'ECU (temprature, dbit, vitesse, ...). ECU : Electronic Control Unit. C'est l'unit de contrle du moteur qui centralise toutes les donnes et dcide des quantits et des valeurs appliquer. EGR : Exhaust Gaz Recycler. C'est une fonction gre par l'lectronique qui permet la rinjection d'une partie des gaz d'chappements. Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 23/104 2.5.2Injection lectronique. Si les moteurs injection directe semblent similaires, il existe une diffrence notable. Les moteurs TDI deV.A.G.(90chet110ch)ontdesinjecteursmcaniques.Pourlereste,touslesmoteursdiesel actuels (et mme les moteurs essence) utilisent des botiers lectroniques. Injection lectronique sur moteur common rail ( rampe commune) Lesmoteursrampecommuneutilisentdesinjecteurslectromcaniquesquisontcommand lectriquement et aliments par une rampe commune de gas-oil. Le schma suivant est un synoptique des actions entre les divers lments. Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 24/104 L'ECU (Electronic Control Unit) : orcupre les valeurs des diffrents capteurs (temprature eau et air, flux d'air, vitesse de rotation du moteur, phase, oxygne aprs combustion...). oIlcorrigelesdiffrentsparamtresenfonctiondecourbespr-tablies(cartographie): quantit de carburant injecter, vitesse de la pompe carburant, etc.oAumomentopportun,ilcommandelesactionneurspourinjecterlecarburant,rinjecter des gaz d'chappements dans le moteur, etc. Surchaqueinjecteurontrouveunelectrovannequiestcommandeparl'ECU.Lafortepression danslarampecommunepermetaugasoild'trevaporissouslaformed'unnuagegazeux.La quantitdtermineparlecalculateurdoittreinjecteaubonmomentafinquel'explosionsoitla meilleure. En ralit, il y a une pr injection de carburant et une injection principale. Il peut y avoir une post-injection, particulirement pour lutter contre la pollution NOx... Laprinjectionintervientpendantquelquesdizainesdemicrosecondesetestinfrieure1 milligrammedecarburant.Ellepermetd'augmenterprogressivementlatempraturedanslecylindre avant l'injection principale. La combustion est ainsi plus douce et progressive. La forme de l'admission d'air favorise un mlange air carburant homogne afin d'viter une combustion incomplte. Un autre avantage de la pr injection est une rduction des bruits mis par les moteurs. Les systmes les plus rcents sont capables de 5 injections par cycle (injections pilotes et principales et post-injection), rduisant ainsi la consommation et les missions de gaz polluants. Remarque : L'ordre d'injection sur un moteur n'est jamais 1 - 2 - 3 - 4 mais plutt 1 - 2 - 4 - 3. 2.5.3Le botier papillon lectrique. Lepapillondecommandedesmoteursessenceestaujourd'huideplusenplussouvent commande lectrique. Un capteur surl'acclrateur donnel'informationdesapositionun botier lectronique. Cedernier commande le papillon pour le contrle de la puissance du moteur. Le botier lectronique peut aussi modifier, au passage, l'information pour intervenir sur le rgime de ralenti,surlergulateurdevitesse,lare-circulationdesgazoupourobteniruncomportement diffrent du moteur (souple ou nerveux). L'informationestaussireprisepard'autressystmestelsquel'ESPoulabotedevitesses automatique. Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 25/104 2.6Le Filtre Particules et le pot catalytique. Lesmoteursdieselfontd'normesprogrs.Ilssontplussouple,pluspuissant,moinsbruyant, dmarrageimmdiat(plusdeprchauffageaudessusde0C)etleurpollutionCO2,COetHCest infrieure aux moteurs essence mais les rejets de NOx et de particules rendent cette motorisation peu sympathique,particulirementcausedelafumenoirequiencrasselesmursdesvilles.Les constructeurssesontdoncpenchssurceproblmeetapportentaujourd'huidesrponses concrtes. 2.6.1Problmatiques des particules. Lesparticulessontconstituesd'hydrocarbures,d'eau,desulfatesetde"microsphrulesde carbone".Lemoteuravalanttoujourslammequantitd'air(principedudiesel),lapuissanceest fonctiondelaquantitdecarburant.Toutefois,s'ilyatropdecarburantparrapportl'oxygne prsent dans le piston, une partie ne sera pas brle et il se forme alors des particules. L'injection directe et le contrle lectronique des moteurs ont permis de diminuer les rejets polluants. Toutefois, les moteurs rejettent toujours des particules (plus fines). Comme pour le pot catalytique, il est possible d'ajouter un pige particules mais pour viter qu'il ne se bouche et devienne inoprant, il faut liminer les particules ainsi retenues. Celles-ci ont une taille de moins de 0.1 microns. Voici donc les diffrents Filtre Particules, appels FAP. 2.6.2Le F.A.P. avec additifs. Le premier constructeur a avoir annonc qu'il avait une solution est PSA. Document PSA Lasolutionretenuepourrgnrerlefiltreparticulesestuncontrlelectroniquedel'injectionde carburanten3phases(prinjection,injectionetpost-injection)quipermetdefairemonterla temprature des gaz d'chappements. Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 26/104 En effet, en fonctionnement normal un moteur HDI gnre une temprature de 150 200C en sortie d'chappement.Hors,lesparticulesdoiventtresoumisesunetempraturede550Cpourbrler naturellement. Avec le principe de gestion de l'injection, la temprature peut monter jusqu' 450C... il ne manque plus que 100C. LadeuximeastucedePSAestd'injecterdanslecarburantuncomposbasedeCrine,appel Eolys(R)etquipermetd'abaisserlatempraturedecombustiondesparticules450C.La rgnration du filtre ne ncessite que 2 3 minutes et s'effectue tout les 400 500 Kms (un capteur gre l'intervalle de temps en fonction du colmatage du filtre). Le seul inconvnient est un entretien 80 000 Kms pour nettoyer le filtre ( l'eau sous pression pour liminer le dpt de Cerine) et recharger la rserve d'additif. 2.6.3Le F.A.P. sans maintenance. Les concurrents du groupe PSA Peugeot Citron, l'inventeur du filtre particules autonettoyant pour moteur Diesel, commencent rattraper leur retard. AprsRenaultetToyota,OpeletMercedesviennentd'annoncerlaprochainedisponibilitdecet quipement, sur les Vectra et Signum 1,9 CDTI partir du dbut de l'anne 2004 pour le premier et sur les moteurs 4 cylindres des Classe C et E ds octobre 2003 pour le second. Le filtre permet d'atteindre un niveau d'mission de particules trs largement infrieur celui impos partirdejanvier2005(normeEuro4).EnAllemagne,lesystmeserafactur580eurospar Mercedes. Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 27/104 Commepourfairemieuxqueceluiquilesadevancs,cesconstructeurs,toutcommeRenault, n'oublientpasdeprciserqueleursystmeestsansmaintenance.Lefiltrefonctionnedoncsans additifdanslegazoleet n'impose pasledmontage120 000Kmpour un nettoyage.Comparau systme commercialis depuis 2000 par PSA, les particules sont brles une temprature de 600C au lieu de 450C. Document Renault 2.6.4Le pot catalytique. Le pot catalytique est quivalent au filtre particules pour les moteurs essence. En conduite normale, le pot catalytique transforme jusqu' 99% des composants chimiques nocifs contenus dans les rejets d'chappement en composants normaux de l'atmosphre (gaz non nocif). Il contient un noyau en nid d'abeille recouvert de platine et de certains autres mtaux rares. Iltransformeenpartielemonoxydedecarbone(CO),l'oxyded'azote(NO)etlecarburantimbrl (C2H6) en gaz carbonique (CO2), azote (N2) et eau (H2O). Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 28/104 Lepotcatalytiquedieselsediffrenciedel'essencepardeplusgrossesalvolespourviter l'encrassement Lecatalyseurestchauffparlesgazd'chappementetfonctionnedestempraturesde300 800C. Le pot catalytique DeNOx a la particularit de traiter l'excs de NOx des gaz d'chappement form par une combustion en mlange pauvre (souvent en charge stratifie). 2.6.5La sonde Lambda. LefacteurLambdaestlarelationentrelaquantitd'airpourlacombustionetlaquantit thoriquement idale. LasondeLambda(capteurgalementappeloxygensensor)estintgrdanslesystme d'chappementservantmesurerlerapportair/essence.Cerapportestgnralementde14,7 grammes d'air pour 1 gramme d'essence. Cette information est utilise par les botiers de gestion moteur pour un fonctionnement optimal du pot catalytique. Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 29/104 Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 30/104 2.7Recyclage des gaz. 2.7.1Principe de recyclage. Afindediminuerlesrejetspolluants,ilestpossiblependantcertainesphasesdefonctionnementdu moteur,derinjecterunepetitepartiedesgazd'chappementssurl'entred'airalimentantles cylindres.Lesynoptiquesuivantmontrecommentlecontrleesteffectuparl'unitdecalculdu moteur. Apleinecharge,lorsqueleconducteurdemandetoutelapuissancedumoteur,aucungaz d'chappement n'est rinject. En revanche, lorsque le calculateur dcide que l'air en entre contient trop d'oxygne pour la charge demande, il peut ajouter un peu de gaz d'chappement. Cela permet derduirelesmissionsdeNOx(favorisesparl'excdantd'oxygne)maispeutentranerune augmentation des HC et des particules. Le calculateur tente en permanence de diminuer les pollutions afin de passer les normes anti-pollution EURO II et EURO III. 2.7.2Systme EGR. LesystmeEGR(ExhaustGazRecirculation/Recyclagedesgazd'chappement)rcupreune partie des gaz d'chappement pour les rintroduire l'admission du moteur. Systme EGR d'un moteur de la Nissan primera Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 31/104 2.8Pollution Automobile. Les voitures polluent. Les pollutions sont chimiques et sonores mais seule la premire est aborde ici. 2.8.1Les rejets polluants automobiles. Ces graphiques n'ont rien d'officiels car les calculs sont bass sur des chiffres non officiels. Toutefois, ils permettent de mieux connatre les diffrences entre les diffrents types de moteurs. (en gr/km) CO2(Dioxydedecarbone):avantageDIESEL.Unmoteurdieselenmetmoinsqu'unmoteur essence, un moteur injection directe en met encore moins. CO (Oxyde de carbone) : avantage DIESEL, cause de son mode de fonctionnement (meilleur rendement). HC(Hydrocarburesimbrls):avantageDIESEL,causedesonmodedefonctionnement (meilleur rendement). Particules:avantageESSENCE.Toutefois,lanouvellegnrationdemoteurdieselamliore nettement la situation. NOX (Oxyde d'azote) : avantage ESSENCE. Il est difficile d'liminer cette pollution cause de la trs haute temprature ncessaire pour le faire. Entre le diesel et l'essence, le dbat sur la pollution fait rage. Les nouveaux moteurs diesel (comme le HDI du groupe PSA ou le TDI du groupe VAG ou JTD, dCi, ...) sont moins polluants que les moteurs dieselstandard.Malheureusement,lespolluantsnesontpaslesmmespourchaquetypede carburant et le dbat est plutt partisans. Il faut galement noter qu' cylindre gale, un moteur diesel consomme moins de carburant et donc, pollue globalement moins ( vrifier). Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 32/104 2.8.2Les consquences de la pollution. Lesdiffrentespollutionsgnresparlesmoteursthermiques(diesel,essence,GPL)agissentsur l'environnement diffrents niveaux : OxydedeCarbone(CO2):LerayonnementsolairerchauffelaTerreetcettechaleurest rmiseenpartieversl'espace.GrceauxgazeffetdeSerre,unepartiedelachaleurreste dans l'atmosphre ce qui favorise la vie. Toutefois, la production en excs de ces gaz risque de bouleverser le climat terrestre (scheresses,...). Le CO2 est un gaz effet de Serre. Oxyded'Azote(NOx):Combinsl'eau,l'oxyded'azote(NOx)etledioxydedesoufre(SO2) deviennentdel'acidenitriqueetsulfurique.Mmesil'acidesulfuriqueestleplusdangereux,la vgtation et la faune sont menaces par ces pluies acides. CFC:Lacouched'ozonenousprotgedesrayonsultraviolets.LesgazCFCsontsespires ennemis car ils contiennent du chlore et du brome. On trouve (de moins en moins) des CFC dans lesclimatisations(avant1996),lespulvrisateurs,lesarosols,...maintenant,lesentreprises utilisent plutt des HEC. Les CFC sont donc dangereux car ils attaquent la couche d'ozone. Lesparticules:Ilyadeuxsortesdeparticules.LesHAP(HydrocarburesAromatiques Polycycliques)sontproduitsprincipalementparlesmoteursdiesel,sonttoxiquespourles organismes aquatiques et probablement cancrignes pour l'homme. Les particules transportent des mtaux lourds, des lments chimiques et irritent les poumons. Lebenzne:Ilamliorel'indiced'octanedescarburants(essence)pourviterl'inflammation prmature du carburant dans le moteur. Il est cancrigne. Le "super sans plomb" contient plus de benzne que le "super plomb". Le monoxyde de carbone (CO) : Ce gaz est inodore, incolore et insipide. Il est produit lors de la combustion incomplte d'un carburant. Il est dangereux (voire mortel en milieu clos) car il rduit le pouvoir oxphorique du sang (capacit transporter de l'oxygne). 2.8.3Les solutions face la pollution. Il y a plusieurs solutions courts, moyens ou longs termes pour amliorer notre environnement : Lespuitsdecarbone:Ils'agitenfaitdereplanterdesarbres.Ceux-ciabsorbentleCO2de l'atmosphre et ont pour objectif de r quilibrer nos rejets. Peugeot est le premier constructeur employer65millionsdefrancspourreplanter10millionsd'arbresauBrsil.Leprincipeest d'utiliser la photosynthse qui convertie le gaz carbonique en oxygne. Lesbiocarburants:Le plus connuestlediester, uncarburantdieselauquelonajoute 30%de colza (une plante olagineuse). La difficult est de produire au prix le plus bas possible ce type de carburant, tout en ne polluant pas les champs avec des engrais polluants. Lagestiondel'environnementdslaconception :Lesconstructeursautomobilesamliorent l'efficacitetlerendementdeleursmoteurs.Gestionlectronique,potcatalytique,injection directe... les moteurs TDI, HDI, JTD, etc. passent les normes EURO-II et probablement EURO-III. Les plastiques utiliss dans les vhicules sont recyclables et les peintures sont l'eau. Peugeot et Renault prsentent des pots d'chappements avec filtres particules (FAP). LesnormesEuropennes:Cesnormesdfinissentdeslimitesdepollutionquisontimposes auxconstructeurs.Lesnormesactuellessont:EURO-1(1993),EURO-2(1996)etEURO-3 (2000).LanormeEURO-4estprvuepour2005.Anotergalement,le"superplomb"n'existe plus depuis le dbut de l'an 2000 (remplac par un driv du Potassium). Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 33/104 2.8.4Les conseils contre la pollution. Ilestrelativementdifficiledenepaspolluer,d'unemanireoud'uneautre:enrevanche,un comportement collectif permettrait de diminuer un peu les pollutions : Lechoixducarburantestimportant:LeSupersansplombpolluemoinsqueleSuper.Le gazole vendu par les grandes socits (ELF, ESSO, Total, ...) contient moins de soufre (SO) que celuivenduparlessupermarchs.D'autrepart,lesnouveauxmoteurs(PSA,VAG)peuvent fonctionner avec des carburants plus cologiques (Diester) mme si les compagnies n'en vendent pas aux particuliers. Lestyledeconduiteinfluesurlaconsommation:Plusunmoteurtournevite,plusil consommeetplusilpollue.Ilfautviterlessurrgimes.Eneffet,unevoiture130Km/hsur autoroute (dernier pignon de boite et vitesse stabilise) pollue moins qu'une voiture 50 Km/h en ville (arrt/re-dmarrage, etc.). Le rglage du moteur : Un moteur bien rgl pollue moins. Un moteur qui fume est souvent mal rgl. 2.9Les Lubrifiants. 2.9.1Le rle du lubrifiant moteur. Pour que le moteur fonctionne bien, il faut viter son usure prmature. L'huileagitcommelubrifiantetnettoyant.Ellecirculedansleblocmoteur,graisselespicesen mouvement,rcuprelessaletsduesauxfrictions.Grceaufiltrehuile,cesimpuretsne retournent pas dans le moteur (elles y seraient abrasives). D'autrepart,l'huileassureunrlemoinsconnude"caloriporteur".Elleaidelecircuitde refroidissement car elle est au contact des pices les plus chaudes. En circulant dans le moteur, elle permet de diminuer les pointes de chaleur aux endroits stratgiques. Enfin,ellepermetunecertainetanchitauniveaudessegmentsracleur(quifontpartitdes pistons). Lorsqu'une voiture fume bleu, c'est en fait de l'huile qui est brle... 2.9.2Les diffrentes huiles. Pourbienassumersonrle,ilfautquelescaractristiquesdel'huilesoientconstantescequin'est pas le cas. Il existe donc diffrentes huiles : Monogrades : Elles sont de plus en plus rares et n'ont qu'un domaine de fonctionnement troit. Multigrades : Ce sont les plus rpandues et ont plusieurs caractristiques en fonction de la vitesse. Semi synthtiques : C'est un mlange d'huiles multigrades et d'huiles synthtiques. Elle est trs adapte pour les moteurs turbo diesels ( injection indirecte comme injection directe). Synthtiques : Ce sont les huiles les plus performantes mais aussi les plus chres. Bien adapte pour des moteurs pointues, une conduite sportive ou une utilisation dans des conditions difficiles. Les caractristiques importantes d'une huile sont sa fluidit et sa viscosit. A froid une huile doit tre fluide et chaud elle doit tre visqueuse (pour continuer son rle de lubrifiant). Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 34/104 2.9.3Les notations normalises. Ilexistedesnormespourquel'utilisateurpuissechoisircorrectementsonhuile.C'estsouventle constructeurquiprconisel'huilelaplusefficacepoursonmoteur.Cesnormesgarantissentle fonctionnement de l'huile dans une plage de temprature prcise. APE xxWyy. La norme de l'APE (Association of Petroleum Engineers) est la plus connue. Cette reprsentation est simple : oxxWreprsentelafluiditdel'huilefroid.Plusilestpetit,mieuxl'huilelubrifierale moteur ds les premiers tours. W signifie Winter (Hiver en anglais). oyyreprsentelaviscositdel'huilechaud.Plusilestlev,plusl'huileconservesa capacit lubrifier le moteur. Pour une viscosit voulue, cette valeur indique la plage de temprature d'utilisation. Ilestnoterquelaplaged'utilisationd'unehuilesynthtiqueestplusgrandequelesautres.Elle supporte ainsi de plus grandes variations de tempratures sans perdre ses proprits. API gk. CettenormeinventeparlaSAE(SocietyofAutomobileEngineer)dcritlaqualitdel'huile.Elle signifie Americam Petroleum Institute. Elle est compose de deux lettres : og est la rfrence pour les moteurs diesel ou essence : 'C' (Commercial) pour les moteurs DIESEL. 'S' (Service) pour les moteurs ESSENCE. 'E' (economic) pour les moteurs conomiques en carburant. ok dsignait la qualit de l'huile : 'A' tant une huile de mauvaise qualit. 'D' une huile moyenne. 'F' de trs bonne qualit. (Toutefois, la catgorie A D est devenue obsolte. Dsormais, l'indice monte jusqu' 'H' pour les moteurs diesels et J' pour les moteurs essences.) ANoter:Pourl'essence,laqualit'I'n'existepas(lesymbole'SI'signifiantgnralement"Systme International"). C-30-25-20-15-1001020253040455055 utilisation0W5W10W15W20W2030405060 20W50MINERALE 15W40 10W40 10W30 10W50SEMI-SYNTH 10W40 5W50SYNTHETIQUE 10W60 0W40 0W50 Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 35/104 ESSENCE (S)DIESEL (C) SA - SHObsolteCA - CDObsolteObsolte SJ1996CF1994standard CF-219942 temps CF-419944 temps (1) CG-419954 temps (2) CH-419984 temps (3) (1) Remplace les indices CD & CE. Pour les moteurs normaux et turbo. (2) Remplace les indices CD, CE & CF-4. Pour les moteurs utilisant du carburant contenant moins de 0.5% de Soufre. (3) Remplace tous les indices. Pour les moteurs utilisant du carburant contenant plus de 0.5% de Soufre. ACEAZx-yy. Cette norme appartient l'ACEA (Association des Constructeurs Europens de l'Automobile). Elle est compose d'une lettre et de deux chiffres : oZ indique le type de moteur : A = moteur essence. B = moteur diesel. E = moteur diesel en rgime svre (utilitaires & camions). ox est une indication sur la qualit de l'huile (de 1 pour une qualit mdiocre 4 pour une huile de bonne qualit) : 1 = huile de qualit mdiocre. 2 = huile de qualit standard (quivalent API-CD). 3 = huile de bonne qualit (quivalent API-CF). 4 = huile aux normes actuelles. oyy dsigne l'anne de conception de la norme. 2.9.4Conseils. Ilnefautpasjeterl'huileuseparlemoteur.C'estunematirepolluante.Elleestrcuprepour recyclage (l'nergie est rcupre lors de la combustion des huiles usages, les matires polluantes sont neutralises). NE PAS JETER LES HUILES USAGEES DANS LA NATURE Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 36/104 3Electricit Automobile. Les voitures ayant de plus en plus d'quipements lectriques et lectroniques, voici quelques notions lmentaires pour pouvoir analyser les problmes les plus frquents. 3.1Les notions de base, les appareils et les mthodes. L'lectricit est un phnomne atomique. Les lectrons d'une pile ou d'une batterie circulent du ple moins vers le ple plus. En mettant une ampoule dans le circuit, les lectrons chauffent le filament et celui-ci met de la lumire. Grce cette nergie, on peut faire tourner un moteur lectrique, allumer des lampes et l'lectronique permet maintenant de nombreuses applications. De manire gnrale, il y a toujours un fil pour l'aller et un fil pour le retour. 3.1.1La tension. C'est la diffrence de potentiel entre un point et un autre. Cette dfinition est comparable une chute d'eau.Plusilyadehauteurentreledpartdel'eauetl'arrive,plusl'eauaccumuledelaforce (principe des barrages). En lectricit, on appelle cela la tension. Elle est mesure en Volt (l'inventeur de la pile tait un Italien du nom de Volta) et est note V. 3.1.2Le courant. C'est l'intensit circulant dans le circuit entre le ple + et le ple -. On peut la comparer avec un fleuve. Ledbitd'eaucorrespondl'intensit.Uneparticularitestquelesschmaslectriquenotent toujours le courant positif comme allant du + au - mais dans la ralit, les lectrons se dplacent du - vers le +. L'intensit est mesure en Ampre (c'est lui qui a dcouvert ce phnomne) et est note A. 3.1.3La rsistance. Le courant et la tension sont lis par une rgle simple qui fait intervenir la rsistance. La rsistance est la facult d'un objet ou d'un composant laisser passer ou pas le courant au travers de lui-mme (un fil lectrique rsiste au courant en fonction de sa longueur, de sa section, de sa constitution et de la temprature). On mesure cette rsistance en ohm le symbole est (omga - ). 3.1.4Relation entre tension, courant et rsistance. U = R x I U : tension en volt. R : rsistance en ohm. I : intensit en ampre. Ilexistegalementunedernirevaleurquirsultedesparamtresprcdents.Les2formulesci-dessousmesurentlaPUISSANCE.L'lectricitesttransformeenchaleur,enlumireouen mouvement.Pourtant,toutesleslampesn'clairentpasdelammefaonettouslesmoteursn'ont pas la mme puissance. Les quipements lectriques sont donc tous caractriss par leur puissance. Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 37/104 La puissance est une notion de travail fournit dans un temps donn. En lectricit, c'est une relation entre le courant et la rsistance ou le courant et la tension. La puissance est exprim en Watt (W). P = U x I P = R x I2 Ces relations sont valables pour des sources de tensions continues, donc adaptes lautomobile. 3.1.5Le multimtre et ses applications. Le MULTIMETRE permet mesurer ces valeurs. Il faut toutefois le brancher correctement, sous peine de dtruire l'appareil ou de modifier le fonctionnement du circuit. En mode "voltmtre" la rsistance du multimtreestinfinie(enfaitelleestdelordrede10100Mohms).Enmode"ampremtre",la rsistance de l'appareil est nulle (en ralit, quelques ohms). Mesure dune tension : Sans dbrancher les fils, on met le multimtre en mode "voltmtre", "tension continue" puis on place les pointes de touches du multimtre en parallle de la tension mesurer. Mesure dun courant : Il faut insrer le multimtre dans le circuit. Mettre le multimtre en mode "ampremtre", sur le calibre le plus grand d'abord, puis brancher les fils du multimtre en srie dans le circuit tester. Attention car la plupart des multimtres ont une valeur de courant limite ne pas dpasser. Mesure dune rsistance : Pourmesurerlarsistance,ilfautmettrelemultimtreenmode"ohmmtre",choisirleplusgros calibred'abord.Ilfauts'assurerquel'objetmesurersoithorstension.Pourviterdemesurerles autresobjets,ilsuffitdedbrancheruneextrmitducircuit(lemieux,c'estdedbrancher compltement l'objet). Ensuite il faut mettre les pointes de touches sur les 2 ples de l'objet mesurer comme indiqu ci-dessous. Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 38/104 3.2Les lments lectriques dun vhicule. 3.2.1La batterie. Labatterieduneautomobileestsollicitependantuncourtlapsdetemps:ledmarrage.Dsque lautomobilistetournelacl,lecircuitlectriqueestferm.Labatteriedchargealorsuntrsgrand courant.Cecourantsertmettrelemoteurenmarche.Unefoislautomobiledmarre,cest principalementlalternateurquisoccupedefournirlnergiencessaireaufonctionnementde lappareillagelectriqueetaussiderechargerlabatterie.Labatteriedautomobiledoitdoncgnrer un courant trs fort pendant une courte priode. Lorsquelemoteuresttournant,ellejouelerlederservednergieetpeutpalierdesbesoins lectriquessuprieursauxcapacitsdelalternateur(dversbatterie).Cetypedebatterienedoit jamais se dcharger plus de 75% de sa capacit maximale, sans quoi, l'efficacit de la batterie est diminue de faon permanente. La batterie est recharge presque instantanment par lalternateur. Structure de la batterie. Une batterie normale, capable de fournir une tension de 12 V est forme de 6 lments monts dans un rcipient spcial en bonite, en terre, ou en plastique : le bac. Cercipientnepeutpastreenmtal,causedel'aciditdelasolutionlectrolytiquequien provoqueraitlacorrosion.Chaquelmentestcontenudansuncompartimentimpermableetest isol par des sparateurs, galement inattaquables par l'acide. Les lments sont relis en srie l'aide barrettes en alliage de plomb, qui runissent, par soudure au plomb, les bornes d'lments contigus. Le tout est recouvert d'une substance rsistant aux acides, qui spare parfaitement les lments en les isolant entre eux. Cette substance est forme habituellement d'un mlange de goudron et de matriaux bitumineux, traits de manire rester l'tat solide, mme aux tempratures les plus leves, tout en rsistant la fissuration aux tempratures les plus basses. Chaquelmentd'unebatterieestremplid'unesolutionlectrolytiquebased'acidesulfuriqueet d'eau. Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 39/104 Caractristiques. Les principales caractristiques utilises pour dfinir une batterie sont les suivantes : oLa tension maximale susceptible d'tre fournie est gale 2.2 V multiplis par le nombre d'lments de la batterie. oLacapacitenampresheure(Ah),c'estdirelaquantitd'lectricitquelabatterie peut restituer. oLes dimensions maximales. oLe poids. La capacit, exprime en ampres heure, reprsente un moyen thorique d'valuation du rendement d'une batterie. Elle exprime, en thorie l'intensit maximale du courant qu'une batterie est capable de dbiter durant une heure. Unebatteriede80Ahpourra,parexemple,fournir80Adurantuneheureou4Apendantvingt heures. Lacapacitestunevaleurthorique.Eneffet,aprsunepremiredchargedeforteintensit,la tensionfournieparchaquelmentdiminueet,parconsquent,l'intensitducourantdbitbaisse. En pratique, on utilise un temps de dcharge de vingt heures. Lacapacitdesbatteriesutilisessurlesvoituresautomobilesvaried'unminimumde32Ahun maximumde80-100Ah.Signalonsici,queleprixetlepoidsd'unebatterieaugmententavecla capacit. Lepoidsspcifiquedelasolutionestunmoyentrspratiquepourexprimerl'tatdecharged'une batterie. Il indique le rapport entre le poids de la solution et le poids d'un gal volume d'eau. On sait que, par contention, le poids spcifique de l'eau distille est gal 1. L'acidesulfuriquetantpluslourdquel'eau,pluslepourcentageseraimportant,pluslepoids spcifique de la solution sera lev. Ainsi, dans une batterie parfaitement charge, la valeur du poids spcifique est habituellement comprise entre 1,27 et 1,10. 3.2.2Lalternateur. C'estunmoteurlectriquequiestentranparlemoteurthermique(essence,diesel,gpl)viala courroie dalternateur. Le courant est alternatif, il faut donc des diodes pour redresser le courant. Ce pont de diode et son rgulateur son gnralement fix lalternateur. Aprs le dmarrage du vhicule, lalternateur alimente les fonctions lectriques et recharge la batterie. Un peu d'histoire. Sur une voiture, l'alimentation des circuits d'allumage, de dmarrage et d'clairage est ralise par un gnrateurdecourant.Cetappareilpeuttreunepile,unemagnto,unebatteried'accumulateurs, une dynamo ou un alternateur fournissant du courant alternatif. L'adoption du dmarreur sur les automobiles a gnralis la batterie. Cette dernire ne pouvant tre rechargequ'avecuncourantcontinu,ilafallu,durantcinquanteans,recourirladynamo. L'alternateur, construit dj depuis le sicle dernier pour des usages industriels, ne pouvait tre utilis que sur les motos. Les difficults d'application de l'alternateur l'automobile provenaient de la faible fiabilitdesredresseursoxydedecuivre,puisoxydedeslnium,utilisspourtransformerle courant alternatif en courant continu. Danslesannessoixante,l'apparitiondenouveauxappareilslectriquesmontreleslimitesdela dynamo.Ilsuffitdeconsidrerladiffusiondesdoublesphares,lapuissancemajoredesmoteurs d'essuie-glaces (vitesse de fonctionnement accrue ; plus grande surface balaye ; rayon de courbure dupare-brise;autantd'lmentsdemandantuneffortplusgranddumoteurlectrique),les ventilateurs,climatiseurs,appareilsradio,lecteursdecassette,lve-vitreslectriquesettousles accessoires habituellement proposs aujourd'hui en option. Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 40/104 Onamajorlapuissancedeladynamojusqu'aumaximumde400watts.Au-del,lescollecteurs lamelles ne permettent plus le passage du courant. Lapuissancefournieaugmenteaveclepoidsdel'appareil,etsonencombrementetsacomplexit deviennent considrables. La dynamo ne fournit du courant que pour un rgime de rotation d'environ 1500 tr/mn, ce qui n'est pas compatible avec les arrts frquents d'une circulation urbaine. Le moteur tournant ces moments au ralenti (c'est--dire un rgime d'environ 500 700 tr/mn), la dynamonedbitepasetlabatterieestsollicite.Lasolutionduproblmepouvaitconsisterenune augmentation de la capacit de la batterie. Elle a t adopte par de nombreux constructeurs mais elle entrane une augmentation du poids et du prix de revient et ne se montre pas satisfaisante. On pouvait aussi augmenter la vitesse de rotation de la dynamo en changeant le rapport de poulie, mais les forces centrifuges en jeu et la scintillation plus forte au collecteur ainsi que l'usure des balais ont fait abandonner cette solution Le perfectionnement dans la technique des semi-conducteurs a permis l'utilisation de l'alternateur en automobile.Lesredresseurssontauslnium,augermaniumetausilicium.Ilspossdentdes dimensions rduites, sont peu coteux et leur fiabilit est satisfaisante. Toutescesconditionspermettentlamiseaupointd'alternateurspuissantsetlgersquiservlent d'emble trs efficaces. En1961,Chryslerestlepremierconstructeurmonterensriel'alternateursursesmodles (ChryslerValiant).L'exempleestbienttsuivienEuropeparquelquesfabricantsd'accessoires lectriques (Bosch et Ducati). En 1963, Fiat prsente la 2300 Luxe, dote d'un alternateur Fiat de 420 watts. Cette mme anne, la Mercedes 600, prsente au Salon de Francfort possde un alternateur Bosch. Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 41/104 L'alternateur connat un grand succs en tant qu'accessoire en comptition et en rallye, mais il faudra attendre quelques annes pour qu'il soit mont en srie sur les voitures de tourisme. Pour dcrire son fonctionnement, on peut le comparer un aimant (inducteur) tournant l'intrieur d'une bobine de fils decuivre(induit).Larotationdel'inducteurprovoquedanslabobinefixeunevariationdufluxet l'apparition d'une force lectromotrice alternative (changeant de sens chaque demi-tour). Lecircuittantferm,lecourantalternatifproduitvaalimenterlesappareilsconsommateurs.Le gnrateurlmentairedcritprcdemment,quinecomportequ'uneseulebobineetdeuxbornes d'utilisation,estappelalternateurmonophas,Danslapratique,onutiliseplusfrquemmentdes alternateurs triphass, c'est--dire comportant une bobine tous les 120. Le courant produit par l'alternateur ne peut tre utilis pour recharger la batterie et doit tre redress. On emploie donc cet effet des lments redresseurs qui, fonctionnant comme une soupape simple effet, ne laissent passer le courant que dans un seul sens. En plaant une diode dans le circuit, on obtient un courant pulsatoire. En disposant quatre diodes en pont, on redresse le courant monophas, et avec six diodes, le courant alternatif triphas. 3.2.3Le dmarreur. C'estunmoteurlectriqueauxiliairealimentparlabatteried'accumulateursetdestinlancerun moteur combustion interne pour lui permettre de dmarrer. Cederniernepouvantdmarrerparlui-mmecommelemoteurvapeur,unrgimederotation suffisantdoitluitreimprimpouralimenterlescylindres.Lecoupletransmettreparledmarreur dpend des forces de frottement, du rapport volumtrique du moteur, du nombre de cylindres et de la temprature ambiante. Pour les diesels fortement compresss, le dmarreur fonctionne sur 24 volts. En gnral, un moteur comptant un faible nombre de cylindres (deux par exemple) dmarrera moins bien qu'un 8 ou un 12 cylindres.Eneffet,pourunpluricylindre,oncompteplusd'unallumagepartourdevilebrequin(un seul pour un bicylindre). Enfin,ilfautaussiconsidrerlecycledumoteur.Undeux-tempsavecuncyclecompletpartourde vilebrequinestfavorisaudpart.Unmoteurcarburateurdoitpossderunsystme d'enrichissementdumlange,lestarter.Audmarrage,eneffet,lavitessedumlangeadmisn'est pas suffisante pour assurer un remplissage correct. D'autrepart,dufaitdelatemprature,lavaporisationnes'effectuepastoujoursdansdebonnes conditions. Surlespremiresautomobiles,lelancementdumoteurs'effectuaitgrceunemanivellecaleen permanence sur le vilebrequin et que l'on actionnait la main. Longtemps, le dmarrage des voitures de course, prives de dmarreur lectrique s'effectua grce unappareilauxiliairepneumatiqueoulectrique.Pourledmarragedesgrosdieselsquipantles enginsdeterrassement,onutiliseunpetitmoteurexplosionlanclamainouavecunmoteur lectrique.Lamiseenroutes'opreainsisansaucunedifficult,quellequesoitlatempratureou l'humidit. Sur les voitures modernes le dmarreur lectrique universellement adopt est courant continu et deuxphases.Ilestconucommeladynamo(lemoteurcourantcontinuaunfonctionnement rversible : il est gnrateur lorsqu'on lui fournit de l'nergie mcanique ou moteur lectrique quand il en reoit). La seule diffrence est dans le type d'excitation qui est en srie. Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 42/104 3.2.4Lalterno-dmarreur. Systmeremplaantledmarreurtraditionnel.Dotd'unefonction"stop&go"pourcouperpuis relancer le moteur en fonction de la circulation, il rduit la consommation de carburant. On en distingue 2 types, celui entran par courroie et celui intgr au moteur. L'alterno-dmarreur entran par courroie. L'alterno-dmarreur entranement par courroie de Valeo allie les fonctions de dmarrage celles de l'alternateur en une seule unit. La fonction " Start-Stop " limite la consommation de carburant dans la mesure o elle permet de couper le moteur automatiquement lorsque le vhicule est l'arrt (au feu rouge, par exemple) et de le redmarrer instantanment et en silence lorsque le conducteur engage une vitesse ou relche le frein. Utilisantlesfixationsd'origined'alternateur,cesystmeconstitueunesolutionflexible,facile installer,n'affectantpasl'architecturedugroupemotopropulseur,contrairementauxalterno-dmarreursintgrs,situsentrelemoteuretl'embrayage,quincessitentunerevuecompltede l'architecture du groupe motopropulseur. PSAPeugeotCitrenaannoncqueValeoquiperaen2004undesesmodles,noncit,d'un alterno-dmarreurentranementparcourroiesous14Volts.L'utilisationdecetyped'quipement sera une premire mondiale. L'alterno-dmarreur intgr au moteur. Cest un systme plac entre le moteur et la bote de vitesses. L'avantage du systme est la rduction du poids, de l'encombrement et la suppression des courroies et des pices annexes. La tension fournie sera de 42 V, ce qui sera la tension des vhicules des annes 2015-2020. Le dmarreur est sans contact mcanique, donc sans usure. Il s'effectue en 0,2 seconde au lieu de 2 3 secondes pour un dmarreur classique, sans bruit et avec une consommation lectrique moindre. La fabrication du courant est d'une puissance suprieure un rgime plus faible. Le systme a aussi la capacit de fournir une plage de tension de 0 300 volts, ce qui rpond la demande du passage au futur systme 42 volts. Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 43/104 Systme StARS / ISA de Valo Il peut assurer aussi la fonction stop & go de dbrayage pour annuler frein moteur ou fonctionner temporairement en supplment de puissance. Citron a dj prsent ce systme sur un vhicule sous le nom de ADIVI. Il est aussi intgr dans la plupart des vhicules hybrides Avantages et inconvnients. Les avantages pour les usagers sont une conomie de carburant allant jusqu' 10 %, une diminution des nuisances sonores au dmarrage, une absence totale de bruit et d'missions polluantes lorsque le vhicule est l'arrt, ainsi qu'une plus grande autonomie du vhicule. Les missions de CO2 tant nulles l'arrt, l'environnement est d'autant plus prserv. En circulation urbaine dense, les vhicules peuvent tre l'arrt plus de 30 % du temps de conduite. Lesinconvnientssontuneusurerapidedelabatteriecausedescyclages(dcharge/recharge) subit lors de larrt et trs nfastes pour une batterie de dmarrage. En effet on ne peut pas couper certaines fonctions lectriques (clairage) lors de larrt moteur. Sans production dnergie, cest la batterie qui se dcharge en alimentant ces fonctions. De la mme manire, certains organes sollicits audmarragesubissentuneusureacclre.Lecotcologiquenestpasnonplussivident.La rduction des missions de CO2 est compense par celles plus nombreuses au dmarrage. L'alterno-dmarreur peut tre dnomm Dynalto (Citron), STARS (Valeo), Energen (Delphi) ou ADIVI (Renault). 3.3Les fils et faisceaux. Ce chapitre prsente succinctement le monde du cblage et na pas valeur de rfrence technique par rapportaumtier.Chaqueconstructeurpossdesesrglesmtierpourlaconceptionetle dimensionnement des cblages. 3.3.1Gnralits sur les faisceaux. Enlectricitautomobile,lesintensitsmisesenjeus'tendentsuruneplageallantd'environ0,5A pour une ampoule de tableau de bord et jusqu' plusieurs centaines d'ampres pour un dmarreur. Latensionutiliseenlectricitautomobileestgnralement12volts(voir24Voltssurlesgros utilitairesetlesvhiculesmilitaires).Surlesanciensmodlesonpouvaittrouverdu6Voltsetles vhicules venir commencent introduire le 42V. Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 44/104 Ces tensions ne sont pas dangereuses ( la chaleur prs dgage par un court-circuit). On peut poser lamainsurtouslescontactssoustension.Seulelapartieallumageutilisantdelahautetension (plusieurs milliers de volts) est dangereuse et peut provoquer un choc lectrique. Par contre, le moindre court-circuit met en jeu des courants trs importants et peut facilement mettre le feu au vhicule et provoquer de graves brlures par simple contact des lments en court-circuit. Lescbleslesplusutilissenlectricitautomobilesontencuivre(certainsvieuxmontagestaient en aluminium, mais ce type de cble n'existe plus). On utilise exclusivement du cble multibrin. Le cble "1,5 ou 2,5 carr" utilis dans nos maisons est proscrire (il cassera immanquablement et ne tiendra pas sur le sertissage des cosses). 3.3.2La section des cbles. Influence de la tension dalimentation. Les organes lectriques d'un vhicule possdent une rsistance et une puissance spcifique. Pourunemmepuissance,ilsconsommentuncourantinversementproportionnellatensionetla section des cbles est galement inversement proportionnelle la tension. Plus la tension est leve, moins la section est importante. Ainsi pour une tension 2 fois plus leve : Le courant sera 2 fois moindre. Lespertesdanslescblesetlesconnecteurs(dpendanteducourant)serontmoins importantes. Lasectiondescbleslectriquesestdirectementproportionnellel'intensitexprimeenAmpres que ceux-ci peuvent vhiculer sans s'chauffer. SectionIntensit max Puissance max en 12V 1,5 mm2 6A72 W 2,5 mm2 10A120 W 4 mm216A192 W Exemple dabaque. Dans le tableau ci-dessus, pour une tension de 24V, Les puissances seraient double. La puissance lectrique transporte dtermine le diamtre. Calcul de la section de cble ncessaire. Pour calculer le diamtre d'un cble (exprim en section) il faut connatre la puissance de l'lment alimenterpuisdiviserparlatension(formuleI=P/U)Onobtientl'intensitmaximalepassantdansle cble. On applique un coefficient de scurit multiplicateur d'un facteur 2 par exemple, puis on dtermine la section du cble qui convient l'aide du tableau (abaque). Informations compiles par P. Barchnicki Version 1.0 du 10/10/03 45/104 Exemple de calcul : On veut alimenter une ampoule de phare de 50 watts (attention il faudra tenir compte qu'il y a 2 phares sauf si l'on utilise un cble par phare). En12Volts,l'intensitserade50W/12Vsoit4,2ampres.Ondoublepourlascurit (approche 8 A). Il faut donc un cble de 2,5 mm2. Onprocdeainsipourtouslesorganesle