Combustion, analyse des gaz et gestion des ratés dans les moteurs essence modernes.

  Comprendre le rôle du catalyseur, de la régulation Lambda et du diagnostic OBD

    

 Combustion optimale dans un moteur essence.

Dans un moteur essence, une combustion idéale consomme l’intégralité de l’oxygène présent dans les cylindres ainsi que tout le carburant injecté. Les gaz principaux issus de cette réaction sont :

• du dioxyde de carbone (CO₂),

• de la vapeur d’eau (H₂O).

L’azote contenu dans l’air n’intervient pas dans la combustion.

 Traitement des polluants et normes environnementales

De faibles quantités de polluants résiduels peuvent apparaître :

• NOx (oxydes d’azote),

• CO (monoxyde de carbone),

• HC (hydrocarbures imbrûlés).

Ces émissions sont traitées par le catalyseur trifonctionnel, chargé de réduire NOx, oxydiser CO et éliminer HC.

Sur les moteurs essence actuels, les niveaux de particules (PM) sont inférieurs aux exigences de la norme Euro 6b, sans post-traitement supplémentaire.

Analyseur de gaz et contrôle du catalyseur.

L’analyseur de gaz permet de valider :

• la qualité de la combustion,

• l’efficacité du catalyseur.

Les valeurs caractéristiques d’un fonctionnement optimal sont :

• CO₂ ≈ 15 %,

• CO ≈ 0 %,

• HC ≈ 0 ppm,

• O₂ ≈ 0 %,

• Lambda ≈ 1 (dosage stœchiométrique).

Pour garantir la fiabilité des mesures, l’état de la ligne d’échappement doit être irréprochable.

 Régulation Lambda en boucle fermée

Le système d’injection maintient Lambda à 1 grâce à des corrections continues :

• Mélange pauvre (Lambda > 1)
  ➜ augmentation légère du temps d’injection.

• Mélange riche (Lambda < 1)
  ➜ réduction légère du temps d’injection.

Cette régulation n’est active que :

• au ralenti stabilisé,

• à régime constant.

La corrélation HC = 0 et O₂ = 0 confirme que carburant et oxygène ont été entièrement consommés.

Cylindre défaillant : effets sur les gaz mesurés.

Lorsqu’un cylindre n’assure plus la combustion :

• il brasse de l’air sans brûlage,

• le taux d’O₂ augmente,

• le CO₂ diminue,

• Lambda indique un excès d’air (mélange pauvre).

Dans ce cas, la boucle fermée est désactivée car atteindre Lambda = 1 devient impossible.

 Détection des ratés de combustion

Le vilebrequin subit en permanence de légères variations de vitesse entre compression (ralentissement) et détente (accélération). Le calculateur analyse ces variations en continu. Un raté de combustion est identifié lorsque aucune accélération ne suit la commande d’allumage. Plusieurs occurrences sont nécessaires avant l’enregistrement d’un défaut, selon :

• le régime moteur,

• la charge moteur.

• 
  

Codes défauts OBD normalisés (P03xx)

Ratés de combustion (appelés “ratés d’allumage”) :

• P0300 : ratés sur cylindres multiples,

• P0301 : raté sur cylindre n°1,

• P030x : raté sur cylindre x.

Important : la cause peut provenir de l’allumage, de l’injection, de l’étanchéité du cylindre, etc.

Protection du catalyseur et coupure d’injection

Dès qu’un raté est détecté sur un cylindre, le calculateur interrompt l’injection sur celui-ci afin d’éviter l’envoi d’hydrocarbures imbrûlés dans le catalyseur.

Risques encourus en cas d’injection maintenue :

• emballement thermique du catalyseur,

• fusion ou casse interne,

• risque d’incendie,

• dilution de l’huile par hydrocarbures,

• pollution HC excessive.

L’injection reprendra généralement après un nouveau démarrage ou après endormissement réseau.

 Conclusion

Le contrôle des gaz d’échappement, la régulation Lambda et la détection des ratés de combustion jouent un rôle essentiel pour :

• protéger le catalyseur,

• réduire les polluants,

• garantir la conformité antipollution,

• assurer la longévité du moteur.