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Electrovane en générale

 
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Jegue
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MessagePosté le: Mer 2 Fév - 12:35 (2011) Répondre en citant

Nous vous proposons aujourd’hui la présentation d’une électrovanne telle qu’il est possible d’en voir chez de nombreux constructeurs automobiles.
Fabriquées par des équipementiers tels que BOSCH ou PIERBURG, elles sont la cause de très nombreux troubles mécaniques dans les véhicules du groupe VAG et en particulier dans la chaîne liée à la suralimentation.

Il nous paraissait donc intéressant de se pencher dessus afin de comprendre le fonctionnement et la place qu’elles occupent dans le dispositif de gestion moteur mais également pouvoir diagnostiquer les avaries éventuelles.
Ayant une Audi à disposition équipée d’une électrovanne Bosch et d’un Turbo à Géométrie Variable, voici donc la fameuse « N75 » de chez VAG.
    1 - Généralités
Une électrovanne est un dispositif qui va transformer un signal électrique en une action mécanique. A ce titre, il est donc considéré comme un actionneur ou actuateur. Le seul maître à bord demeurant le calculateur.

En l’absence de schéma ou de vue en coupe à proposer, nous n’entrerons pas dans les détails des pièces qui la composent mais sachons simplement qu’elle contient un système électromagnétique qui, sous effet d’une intensité électrique + ou - élevée, va faire déplacer en conséquence un noyau ferreux.
Suivant l’intensité, le noyau va ainsi + ou – obturer une canalisation dans laquelle circule un flux d’air généré par la pompe à vide.

Une mise à l’air libre est également présente afin de permettre une décompression du système pneumatique lorsque cela s’avère nécessaire (moteur éteint ou en position de sécurité).



Nous sommes donc en présence d’un flux d’air aspiré.
    2 - Fonctionnement de l’électrovanne N75
2.1 - L’aspect électrique

Il est proposé ci-après une explication très complète du système électrique composant une électrovanne.
Pour des raisons complètement indépendantes de notre volonté
, nous sommes malheureusement dans l’incapacité de diffuser l’intégralité du texte traitant de cet actuateur et encore moins de citer l’auteur. Qu’il en soit néanmoins chaleureusement remercié.

Début de citation :
uncited a écrit:

« Dans la plupart des cas, les actionneurs sont des électro-aimants qui sont continuellement alimentés du côté positif (12 V). L’appareil de commande intervient du côté de la masse et connecte le fil de commande de l’actuateur avec la masse.
Etant donné que les ordinateurs peuvent seulement fonctionner en mode binaire (ON/OFF), les actuateurs dont la commande doit être progressive sont successivement connectés et déconnectés plusieurs fois par seconde, ce qui permet par exemple une ouverture partielle d’une vanne de ralenti.
Grâce à une modification de la durée de mise en circuit, dénommée aussi largeur d’impulsion, il est possible de faire varier l’ouverture de la vanne. Cette méthode de commande s’appelle modulation de largeur d’impulsions.
La modulation de largeur d’impulsion (duty-cycle) représente une méthode simple pour permettre à l’ordinateur de moduler une commande. En effet, la tension moyenne varie en fonction de la largeur de l’impulsion haute (durée de mise en circuit). […]






uncited a écrit:

[…]La figure suivante représente un signal électrique ayant toujours la même fréquence mais dont la tension est connectée et déconnectée : […]





uncited a écrit:

[…]Ici, l’impulsion haute s’élève à 75 % et l’impulsion basse à 25 %. Le pourcentage de la durée de fonctionnement correspond à un taux d’impulsion de 75 %. Par conséquent, la tension moyenne s’élève à 75 % de 12 V soit 9 V. »


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MessagePosté le: Mer 2 Fév - 12:35 (2011)

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Jegue
Invité

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MessagePosté le: Mer 2 Fév - 12:36 (2011) Répondre en citant

Forts de ces explications, il devient à présent beaucoup plus aisé de comprendre certaines données apparaissant lors d’un test dynamique effectué avec le logiciel de diagnostique Vag-Com.

NB : Un dossier sera prochainement publié pour expliquer en détail les modalités pratiques de mise en œuvre du logiciel Vag-Com, les possibilités qu’il offre et l’interprétation des résultats fournis.

Le test s’effectue de la manière suivante : Sur le 3° rapport, à 1500 trs/mn, on écrase à fond la pédale d’accélérateur (important pour la validité du test) jusqu’à que le véhicule atteigne au moins les 3000 trs/mn.



Que lit-on d’essentiel ?
- Le % de cycle de travail de l’électrovanne N75 augmente proportionnellement avec la charge moteur (trs/mn) sans qu’il ne dépasse cependant une certaine limite (70 % dans le cas de référence).

On pourrait donc aisément conclure sur le fait que, lorsque le calculateur demande de la pression (de la puissance donc), il augmente le cycle de travail de la N75 pour que cette dernière laisse aspirer l’air et que, par conséquent, il soit permis aux aubes du turbo d’être positionnées selon l’angle où la pression d’air fournie est maximale (angle fermé des aubes).
Oui…MAIS, car il y un mais. A la lecture des indications fournies par le biais du test de l’actionneur N75 également effectué avec Vag-Com, il apparaît ceci :




La représentation du test sous forme graphique :



Et là, que lit-on ? Que le % de cycle de travail de la N75 est inversement proportionnel à la pression enregistrée. En d’autres termes : Plus la N75 travaille, moins il y a de pression d’air admis. Le tableau issu du test dynamique semblait bien démontrer le contraire pourtant.

Il apparaît donc nécessaire de raisonner différemment en considérant la chose suivante :
A bas régime, les aubes sont placées selon un angle très fermé afin qu’à la moindre sollicitation de puissance, le gavage soit le plus immédiat possible. Ceci afin de compenser le manque de vitesse de rotation du turbo.
La situation est donc la suivante : Flux d’air concentré = angle des aubes étroit = tige de commande rentrée dans vanne de régulation = aspiration maximale d’air (ON) = faible travail de la N75 pour obturer le conduit d’air.




Dès que le régime moteur s’élève –et donc la vitesse de rotation du turbo-, la pression s’élève encore davantage. Si les aubes demeurent ainsi, il va y avoir très rapidement une surpression.
Le calculateur va donc intervenir pour « calmer le jeu ». Comment ? En inversant le mode de fonctionnement.
Travail important de la N75 pour obturer le conduit d'air = aspiration minimale d’air (OFF) = tige de commande de vanne de régulation sortie = angle des aubes large = flux d’air dispersé.



En regard du % de cycle de travail, la position ON ou OFF peut paraître déroutante. Cette situation ON-OFF ne doit pas être considérée comme étant une position électrique mais comme une position mécanique du noyau obturateur de l’électrovanne.

Conclusion finale sur le % de travail (duty-cycle) de la N75 :

Un fort % de travail n’est pas synonyme de demande de pression (ou de puissance) mais au contraire le signe d’une activité intense visant à limiter la pression d’air admis pour la maintenir au niveau de celui requis.


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Jegue
Invité

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MessagePosté le: Mer 2 Fév - 12:37 (2011) Répondre en citant

2.2 - L’aspect mécanique

    Il est très simple.
    L’électrovanne N75 est traversée par de l’air aspiré par la pompe à vide. Cette dépression d’air a pour objectif de pouvoir faire actionner la vanne de régulation du turbo qui nous le rappelons, permet la variabilité de l’angle des aubes.

    Le déplacement du noyau effectué suivant la valeur d’intensité reçue (de 0 V à 12 V) permet quant à lui d’obturer la canalisation dans laquelle transite l’air aspiré. Suivant de degré d’obturation, la dépression d’air –et par conséquent le mouvement de la vanne de régulation- devient variable.
    3 - Le contrôle de la N75
      3.1 - Contrôle électrique


        Contact mis, la tension mesurée entre la borne 2 de la fiche de connexion et la masse doit correspondre à 12 V.
        Connecteur débranché, la résistance entre les bornes 1 et 2 de l’électrovanne doit se situer suivant les moteurs entre 14 et 20 Ohms et 25 à 45 Ohms (voir données précises pour chaque véhicule dans la RTA correspondante au véhicule).


      3.2 - Test actuateur avec Vag-Com (cf  2.1)

        Par ce processus, il est également permis de confirmer le bon fonctionnement électrique de la N75. En effet, le % de travail est de facto le reflet de l’intensité électrique qu’elle reçoit.

        En observant quant à elle la pression d’air, il est également possible de déterminer si l’action de la N75 est réellement traduite dans les faits.
        Mais ce contrôle a ses limites : En relevant une pression anormalement haute ou basse, il est impossible de déterminer avec exactitude si la N75 est défaillante. Peuvent très bien être en cause la sonde de pression d’air admis (G71), une mauvaise étanchéité du circuit pneumatique, une obstruction quelconque, un blocage au niveau du mécanisme de géométrie variable ou de la Waste Gate, etc…


      3.3 - Le test dynamique avec Vag-Com

        Celui-ci est à nos yeux le plus parlant car l’éventail du contrôle est plus large.
        A partir des données chiffrées figurant dans le tableau ( 2-1) il est possible d’obtenir la représentation graphique suivante :



        Il est ici permis une lecture immédiate d’un problème éventuel sur toute l’étendue de la plage d’utilisation moteur. Et donc du turbo en particulier.

        Dans le cas présent, on voit parfaitement que la pression enregistrée par la sonde G71 (courbe verte) est conforme à celle requise par le calculateur J248 (courbe bleue).
        Notre véhicule de référence ne semble donc souffrir d’aucun problème lié à la pression de suralimentation. On en conclut que les appareils intervenant dans la chaîne liée à la limitation de pression d’air admis dans le moteur (turbo, système pneumatique, contacts électriques, actuateur) sont en bon état de fonctionnement.


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