Calculateur électronique à 128 broches
Le calculateur S3000 de marque SAGEM gère les systèmes d'injection et d'allumage et dispose d'une injection séquentielle multipoint (moteurs F4R, K4J).
L'arbre à cames ne comporte pas de capteur de PMH du piston du premier cylindre ; la synchronisation de la commande des éléments du système avec le cycle moteur est donc assurée par programme, à l'aide des signaux du capteur de PMH.
Le démarrage du moteur s'effectue en mode semi-séquentiel (pour synchroniser la commande des éléments du système avec le cycle moteur), puis passe en mode séquentiel synchronisé.
Les moteurs K4M sont équipés d'un capteur de PMH du piston du premier cylindre sur l'arbre à cames.
La synchronisation de la commande des éléments du système avec le cycle moteur (détermination de la PMH du piston du 1er cylindre) est assurée par le signal de ce capteur.
Le démarrage du moteur s'effectue en mode semi-séquentiel (pour synchroniser la commande des éléments du système avec le cycle moteur), puis passe en mode séquentiel synchronisé.
Fig. 1. Emplacement des éléments du système d'injection dans le compartiment moteur du Mégane 2 avec moteur K4J : 1 - électrovanne de recyclage des vapeurs de carburant ; 2 - capteur de pression absolue ; 3 - corps des gaz à servocommande ; 4 - bobine d'allumage ; 5 - calculateur d'injection ; 6 - boîtier de protection et de commutation ; 7 - capteur de température du liquide de refroidissement ; 8 - capteur de cliquetis ; 9 - capteur de température d'air ; 10 - rampe et injecteurs
Le voyant de défaut d'injection au tableau de bord est actif
Utilisation d'un voyant spécifique de défaut du système d'injection (voyant OBD « Système de diagnostic embarqué »).
Sa présence est due à l'installation du « système de diagnostic embarqué ».
Précautions particulières liées à la présence du système antivol électronique de démarrage
En raison de l'installation du système antivol électronique de démarrage de troisième génération, le remplacement du calculateur s'effectue selon une procédure spécifique.
Système d'alimentation en carburant sans retour de carburant au réservoir
Le régulateur de pression est intégré dans l'ensemble « pompe à carburant – jauge de niveau ». Régime de ralenti (moteur chaud).
Régime de ralenti nominal
Le régime de ralenti est corrigé en fonction de : – la température du liquide de refroidissement ; – la tension de la batterie ;
- l'état du climatiseur (marche/arrêt) ;
- la pression d'huile (véhicule avec moteur K4M) ;
- la position du levier sélecteur de la boîte automatique (véhicule avec moteur F4R).
Fig. 2. Emplacement des éléments du système d'injection dans le compartiment moteur du Mégane 2 avec moteur K4M : 1 - électrovanne de recyclage des vapeurs de carburant ; 2 - électrovanne du déphaseur d'arbre à cames ; 3 - capteur de pression absolue ; 4 - bobine d'allumage ; 5 - capteur de position d'arbre à cames ; 6 - corps des gaz à servocommande ; 7 - calculateur d'injection ; 8 - boîtier de protection et de commutation ; 9 - capteur de température du liquide de refroidissement ; 10 - capteur de cliquetis ; 11 - capteur de température d'air ; 12 - rampe et injecteurs
Régime maximal du vilebrequin
Protection contre le dépassement du régime maximal admissible du vilebrequin – moteur K4J à froid.
Si la température du liquide de refroidissement est inférieure à 60 °C, ou dans les 10 s suivant le démarrage du moteur, l'injection de carburant est coupée à 5800 min-1.
K4M
Si la température du liquide de refroidissement est inférieure à 75 °C, ou dans les 10 s suivant le démarrage du moteur, l'injection de carburant est coupée à 5800 min-1.
F4R
Si la température du liquide de refroidissement est inférieure à 75 °C, ou dans les 17 s suivant le démarrage du moteur, l'injection de carburant est coupée à 5900 min-1.
Protection contre le dépassement du régime maximal admissible du vilebrequin – moteur chaud
Lorsque le moteur est chaud, cette valeur reprend sa valeur normale.
K4J et K4M
L'injection de carburant est coupée à 6500 min-1, quel que soit le rapport engagé (boîte manuelle ou automatique).
F4R
L'injection de carburant est coupée à 6000 min-1 (boîte manuelle) et à 6300 min-1 (boîte automatique), quel que soit le rapport engagé.
Fig. 3. Emplacement des éléments du système d'injection dans le compartiment moteur du Mégane 2 avec moteur F4R : 1 - électrovanne de recyclage des vapeurs de carburant ; 2 - électrovanne du déphaseur d'arbre à cames ; 3 - capteur de pression absolue ; 4 - bobine d'allumage ; 5 - corps des gaz à servocommande ; 6 - calculateur d'injection ; 7 - boîtier de protection et de commutation ; 8 - capteur de température du liquide de refroidissement ; 9 - capteur de cliquetis ; 10 - capteur de température d'air ; 11 - rampe et injecteurs
Déphaseur d'arbre à cames K4M
La distribution variable est modifiée en continu de 0 à 43° d'angle de vilebrequin.
Le déphaseur est commandé par une électrovanne alimentée par un signal de rapport cyclique variable provenant du calculateur d'injection.
F4R
Le déphaseur est une électrovanne alimentée par le calculateur d'injection selon le principe « tout ou rien ».
Commande du motoventilateur du système de refroidissement et du voyant de température d'urgence du liquide de refroidissement.
La demande provient du calculateur d'injection via le réseau multiplexé (fonction de gestion centralisée de la température du liquide de refroidissement).
La tension d'alimentation du motoventilateur est fournie par le boîtier de protection et de commutation.
Commande du compresseur de climatisation
La demande provient du calculateur d'injection via le réseau multiplexé.
La demande est élaborée à partir des données de fonctionnement de la climatisation, ainsi que de la température du liquide de refroidissement.
Le compresseur de climatisation est alimenté via le boîtier de protection et de commutation.
Commande de la pompe à carburant
La demande provient du calculateur d'injection. La tension d'alimentation de la pompe à carburant est fournie par le boîtier de protection et de commutation.
Régulateur – limiteur
Le régulateur – limiteur de vitesse et le système de climatisation sont configurés automatiquement.
Capteur d'oxygène
Deux capteurs d'oxygène sont utilisés, montés en amont et en aval du catalyseur.
Corps des gaz
L'admission d'air et le régime de ralenti sont régulés par le corps des gaz à servocommande.
Boîtier de protection et de commutation
Le boîtier fournit la tension d'alimentation aux organes suivants :
- bobines d'allumage ;
- pompe à carburant ;
- compresseur de climatisation ;
- motoventilateur ;
- certains actionneurs du système d'injection (injecteurs, électrovanne de purge du canister, etc.).
Le boîtier de protection et de commutation est situé dans le compartiment moteur, à côté de la batterie.
Le boîtier assure la protection des circuits de certains équipements électriques.
Pour remplir cette fonction, le boîtier comprend des fusibles et plusieurs relais intégrés :
- relais « + » après le contact ;
- relais de la pompe à carburant ;
- relais du compresseur de climatisation ;
- relais du motoventilateur du système de refroidissement ;
- relais du démarreur (commande du relais d'enclenchement du démarreur).
Ces relais sont fixes.
Calculateur d'injection
Le calculateur reçoit en permanence via le réseau multiplexé des informations sur la puissance électrique délivrée par l'alternateur.
Cela est nécessaire pour que la consommation électrique du véhicule ne dépasse pas les capacités de l'alternateur.
L'objectif principal est d'assurer la charge de la batterie.
Pédale d'accélérateur
Le remplacement de la pédale d'accélérateur n'est pas compliqué.
Le calculateur prend comme valeur de référence de pédale relâchée la valeur lue à la mise du contact.
Le capteur, réalisé sous forme de potentiomètre à deux pistes, transmet au calculateur l'information sur la position de la pédale d'accélérateur.
La tension du signal du capteur présente deux pistes conductrices de résistances différentes.
La première piste délivre une tension (0–5 V) deux fois supérieure à celle de la seconde piste (0–2,5 V).
La comparaison des deux tensions permet de vérifier la cohérence du signal produit avec la valeur réelle.
Régime de ralenti
Le régime de ralenti est augmenté de 160 min-1 au maximum si la tension de la batterie est inférieure à 12,7 V.
En cas de défaut présent et mémorisé du capteur de pression absolue, le régime de ralenti est fixé à :
- 896 min-1 (moteurs K4J et K4M) ;
- 1024 min-1 (moteur F4R).
Le système d'injection S3000 commande l'allumage de trois voyants et l'affichage de messages en fonction de la gravité des défauts détectés, afin de déterminer le diagnostic nécessaire.
Le calculateur d'injection commande l'allumage des voyants et l'affichage des messages sur le tableau de bord.
Ces voyants s'allument pendant la phase de démarrage du moteur, ainsi qu'en cas de défaut du système d'injection ou de surchauffe du moteur.
Les ordres d'allumage des voyants sont transmis au tableau de bord via le réseau multiplexé.
Principe de fonctionnement des voyants
Lors du démarrage du moteur en appuyant sur le bouton « start ».
Le voyant du « système de diagnostic embarqué » s'allume pendant environ 3 s puis s'éteint.
En cas de défaut du système d'injection (gravité de niveau 1)
Un message « injection a controller » (vérifier l'injection) s'affiche, accompagné de l'allumage du voyant « service ».
Ceci indique une réduction du niveau de sécurité et la nécessité d'utiliser le moteur en mode dégradé.
Le propriétaire doit faire réparer le défaut dans les plus brefs délais.
Ces défauts peuvent être causés par :
- un défaut du corps des gaz à servocommande ;
- un défaut du capteur de position de la pédale d'accélérateur ;
- un défaut du capteur de pression absolue ;
- un défaut du calculateur ;
- des défauts dans les circuits d'alimentation des actionneurs ;
- des défauts dans le circuit d'alimentation du calculateur.
En cas de défaut grave du système d'injection (gravité de niveau 2)
Un symbole rouge représentant un moteur et le message « stop » (uniquement sur l'écran matriciel) s'affichent, accompagnés du message « injection defaillante » (injection défaillante), de l'allumage du voyant « stop » et d'un signal sonore.
En cas de surchauffe du moteur
Un symbole de température moteur critique (uniquement sur l'écran matriciel) apparaît avec le message « surchauffe moteur » (surchauffe moteur), accompagné de l'allumage du voyant « stop » et d'un signal sonore.
Dans ce cas, il convient d'arrêter immédiatement le véhicule.
En cas de détection d'un défaut entraînant le dépassement des normes d'émissions polluantes.
Le voyant du « système de diagnostic embarqué » avec le symbole moteur s'allume :
- en « clignotant » en cas de défaut pouvant endommager le catalyseur (ratés d'allumage de la combustion susceptibles de le détruire).
Dans ce cas, il convient d'arrêter immédiatement le véhicule.
- en « fixe » en cas de dépassement des normes d'émissions polluantes (ratés d'allumage entraînant une augmentation des émissions, défaut du catalyseur, défaut des capteurs d'oxygène, incohérence entre les signaux des capteurs d'oxygène, défaut du canister).
Communication entre le calculateur d'injection et le calculateur de climatisation
La climatisation est gérée par plusieurs calculateurs.
Les fonctions du calculateur d'injection incluent :
- la gestion de la puissance frigorifique en fonction des demandes de l'habitacle et de la valeur de pression dans le circuit ;
- la détermination de la puissance absorbée par le compresseur en fonction de la pression dans le circuit ;
- la délivrance d'autorisations de commande du motoventilateur de refroidissement en fonction de la vitesse du véhicule et de la pression dans le circuit ;
- l'autorisation ou l'interdiction de mise en route du compresseur.
Lorsque la climatisation est activée, le panneau de commande demande l'autorisation de mettre en route le compresseur.
Le calculateur d'injection autorise ou non :
- le fonctionnement du compresseur ;
- le fonctionnement du motoventilateur de refroidissement ;
- le passage du moteur au ralenti.
Les ordres de commande du motoventilateur de refroidissement et du compresseur sont émis par le calculateur d'injection via le réseau multiplexé.
Ces ordres sont élaborés à partir des informations de fonctionnement de la climatisation, ainsi que de la température du liquide de refroidissement et de la vitesse du véhicule.
La tension d'alimentation du motoventilateur et du compresseur est fournie par le boîtier de protection et de commutation.
Les informations utilisées par le calculateur de climatisation sont transmises via le réseau multiplexé :
- broche 4 AA – ligne du réseau multiplexé « CAN HIGH » ;
- broche 3 AA – ligne du réseau multiplexé « CAN LOW ».
Le calculateur d'injection reçoit les informations du capteur de pression de fluide frigorigène via les broches :
- J3 – signal du capteur de pression de fluide frigorigène ;
- J2 – alimentation « + » 5 V du capteur de pression ;
- K2 – masse du capteur de pression.
Algorithme de mise en route du compresseur
À certaines périodes de fonctionnement, le calculateur d'injection interdit le fonctionnement du compresseur.
Algorithme de maintien des performances dynamiques lors du démarrage en côte.
Pour faciliter le démarrage en côte, le compresseur est désactivé pendant 20 s.
Algorithme de protection contre le dépassement du régime moteur maximal.
Le compresseur est arrêté dans les cas suivants :
- le régime instantané du vilebrequin dépasse 6300 min-1 ;
- le régime du vilebrequin dépasse 5760 min-1 pendant plus de 10 s.
Algorithme de protection contre la surchauffe
Le compresseur ne fonctionne pas lorsque la température du liquide de refroidissement dépasse 115 °C à haut régime et forte charge moteur.
Conditions de mise en route :
- lorsque le régime moteur est supérieur à 4512 min-1 et la pression dans le collecteur d'admission inférieure à 700 mbar.
Conditions d'arrêt :
- après un délai de 10 s, la fonction de gestion centralisée de la température du liquide de refroidissement est activée.
Principe de fonctionnement du corps des gaz
Le corps des gaz assure la régulation du ralenti et le contrôle de la quantité d'air admise dans le moteur.
Il se compose d'un moteur électrique et d'un capteur potentiométrique de position du volet, à deux pistes conductrices.
Au ralenti, la position du volet est déterminée en fonction du régime de ralenti souhaité, lui-même dépendant du nombre de gros consommateurs électriques activés (climatisation) et des conditions de fonctionnement du moteur (températures d'air et de liquide de refroidissement).
Lorsque la pédale d'accélérateur est enfoncée, le volet s'ouvre de l'angle correspondant.
Cependant, pour améliorer l'agrément de conduite, l'ouverture du volet n'est pas directement proportionnelle à l'action du conducteur.
Afin d'éviter les à-coups, de faciliter les changements de rapport et d'assurer la sécurité, le corps des gaz permet de moduler le couple moteur.
Modes de repli du corps des gaz
Il existe quatre modes de repli du corps des gaz.
1. Mode de limitation des performances dynamiques
Ce mode est activé en cas de défaut dans les circuits électriques pour lesquels une solution dégradée est disponible (défaut d'une des deux pistes du capteur de position de la pédale d'accélérateur ou du corps des gaz).
Dans ce mode, les performances d'accélération et l'ouverture maximale du volet sont limitées (vitesse max. 90 km/h pour les boîtes manuelles, 100 km/h pour les boîtes automatiques).
2. Mode de perte de la commande conducteur
Ce mode est également appelé « position électrique de repli ».
Il est activé en l'absence totale d'information sur la position de la pédale d'accélérateur, le calculateur d'injection continuant toutefois à contrôler le remplissage en air des cylindres (la commande du volet reste active).
Dans ce mode, le calculateur d'injection fixe la position de la pédale pour chaque rapport et met le moteur au ralenti lorsque la pédale de frein est enfoncée.
Dans ce cas, le régime maximal du vilebrequin au point mort est limité à 2500 min-1.
3. Mode de position mécanique de repli
Ce mode est activé en cas de défaut entraînant une perte de contrôle du volet (la commande du volet est inopérante).
Le volet se trouve alors en position de repos mécanique ; le calculateur d'injection limite le régime du vilebrequin en coupant l'injection et le couple en désactivant des cylindres (coupure de l'allumage et de l'injection) en fonction de la position de la pédale d'accélérateur.
En conséquence, le régime maximal du vilebrequin en pleine charge ou au point mort reste limité à 2500 min-1.
4. Mode de suivi de la position de la pédale
En cas de perte d'information sur la pression dans le collecteur d'admission, l'ouverture du volet est directement proportionnelle à la position de la pédale d'accélérateur.
REMARQUE
En cas de passage à l'un de ces modes, le voyant de défaut d'injection s'allume au tableau de bord.
Correction du régime de ralenti en fonction de la température du liquide de refroidissement (moteur F4R)
Température du liquide de refroidissement, °C – Régime vilebrequin, min-1 :
- -20 – 1072 ;
- 20 – 976* ;
- 40 – 896 ;
- 80 – 752 ;
- 100 – 752 ;
- 120 – 848.
* Sauf lors du démarrage du moteur à une température de 15–30 °C.
Correction du régime de ralenti en fonction de la température du liquide de refroidissement (moteur K4J)
Température du liquide de refroidissement, °C – Régime vilebrequin, min-1 :
- -20 – 1052 ;
- 20 – 1008* ;
- 40 – 960 ;
- 80 – 752 ;
- 100 – 752 ;
- 120 – 896.
* Sauf lors du démarrage du moteur à une température de 15–30 °C.
Correction du régime de ralenti en fonction de la température du liquide de refroidissement (moteur K4M)
Température du liquide de refroidissement, °C – Régime vilebrequin, min-1 :
- -20 – 1150 ;
- 20 – 944* ;
- 40 – 850 ;
- 80 – 700 ;
- 100 – 700 ;
- 120 – 752.
* Sauf lors du démarrage du moteur à une température de 15–30 °C.
Correction du régime de ralenti en fonction de la tension de la batterie et de l'équilibre électrique
La correction du régime de ralenti compense la chute de tension lors de la mise en marche d'un consommateur électrique, lorsque la batterie est faiblement chargée.
La correction s'enclenche lorsque la tension devient inférieure à 12,7 V.
Le régime peut être augmenté de 160 min-1 au maximum, soit jusqu'à 910 min-1.
Correction du régime de ralenti en cas de défaut du capteur de pression absolue
En cas de défaut du capteur de pression absolue, le régime de ralenti est augmenté à 1024 min-1.
Si le moteur est démarré à une température de liquide de refroidissement de 15–30 °C et reste au ralenti, une diminution progressive du régime peut se produire.
Ceci est dû à la fonction de réduction des émissions polluantes au démarrage (activation du chauffage des capteurs d'oxygène).
