Stœchiométrie et régulation lambda
Un moteur à combustion interne fonctionne comme une grande pompe à air, utilisant du carburant pour assurer son fonctionnement et générer de la puissance pour le déplacement. Le facteur clé de ce processus est le mélange air-carburant. Pour maximiser le rendement et minimiser les émissions, l’ECU vise un rapport air-carburant stœchiométrique (14,7:1 pour l'essence) - lorsque le carburant est entièrement brûlé et qu'il ne reste pas d'oxygène en excès. Cet état idéal est représenté par Lambda = 1,0. La sonde d'oxygène des gaz d'échappement (sonde Lambda) mesure en permanence les niveaux d'oxygène dans les gaz d'échappement, ce qui permet à l’ECU d'ajuster dynamiquement l'alimentation en carburant, assurant ainsi un équilibre optimal dans des conditions variables.
Gestion précise du carburant avec les ECUs
Les moteurs modernes exigent un contrôle précis du carburant et de l'allumage pour répondre aux exigences en matière de performances, de consommation de carburant et d'émissions. L'ECU surveille plusieurs variables pour calculer le rapport air-carburant idéal, notamment
- la demande de charge moteur
- la température du moteur, de l'air et du carburant
- la qualité et la pression du carburant
- La pression de suralimentation ou pression du collecteur d'admission
À l'accélération, l'ECU ajuste l'injection de carburant pour maintenir une bonne combustion. Des capteurs tels que le capteur de débit d'air (MAF) et le capteur de pression de suralimentation (si le moteur est suralimenté) mesurent l'air entrant et le taux de remplissage des cylindres, ce qui permet d'ajuster en temps réel l'alimentation en carburant. Ce contrôle dynamique permet d'obtenir une puissance maximale en cas de besoin, tout en maintenant l'efficacité du moteur en régime de croisière.
Dans les moteurs diesel, la régulation du mélange air-carburant est particulièrement importante, car c'est la principale façon de contrôler la puissance de sortie d'un moteur diesel. Plutôt que de contrôler la charge du moteur à l'aide d'un papillon, comme dans les moteurs à essence, les moteurs diesel sont régulés par la quantité injectée. Bien que le moteur diesel ait techniquement un rapport air-carburant stœchiométrique, celui-ci n'est jamais atteint, puisque le moteur diesel est contrôlé par des rapports air-carburant variables. Ceux-ci peuvent être compris entre 100:1 au ralenti et 16:1 à plein régime avec de l'air d'admission turbocompressé.
Un équilibre délicat
Les réglementations actuelles en matière d'émissions étant très strictes, les moteurs fonctionnent la plupart du temps à lambda = 1,0. Certains moteurs parviennent même à fonctionner avec des mélanges air-carburant pauvres (lambda > 1,0), ce qui est très efficace mais peut avoir des effets secondaires indésirables. L'un d'entre eux est la production plus importante de gaz NOx en raison de la température de combustion très élevée. Ces gaz sont environ 300 fois plus nocifs que le CO₂ en tant que gaz à effet de serre. C'est pourquoi la dernière réglementation EU6e interdit les émissions de NOx supérieures à 60 mg/km pour les moteurs à essence et à 100 mg/km pour les moteurs diesel basés sur la norme WLTP.
Dans les situations de faible et moyenne charge, les moteurs sont réglés pour fonctionner aussi efficacement que possible, mais dans les situations de forte charge et à plein régime, lambda = 1,0 n'est plus viable. Avec un risque plus élevé de cliquetis ou de ratés d'allumage et une augmentation de la température des cylindres et du système d'échappement, l'utilisation d'un mélange air-carburant riche (lambda < 1,0) peut atténuer ces effets. Le fait d’injecter un excès de carburant dans les cylindres, qui ne sera pas brûlé, absorbe en fait la chaleur et refroidit les cylindres et les gaz d'échappement. Le carburant supplémentaire crée également un mélange plus résistant aux cliquetis dans la chambre de combustion, ce qui est très bénéfique en cas de charge et de performances élevées. Le rapport air-carburant pour des performances optimales peut être calculé comme étant de 12,6:1, soit lambda = 0,86.
AutoTuner : libérer le potentiel de l’ECU
Chez AutoTuner, nous comprenons que le bon rapport air-carburant est un équilibre délicat, mais aussi l'un des paramètres les plus importants pour un réglage de moteur efficace et axé sur les performances. Grâce à des outils comme AutoTuner, il n'a jamais été aussi facile d'accéder aux données de vos calculateurs et d'écrire les paramètres modifiés dans le calculateur, ce qui permet à n'importe qui d'entrer dans le monde tuning et de la reprogrammation.
