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Carto et combustion

Démarré par Framy, 30 Mars 2012 à 12:09:58

0 Membres et 1 Invité sur ce sujet

Framy

Pour aborder les principes d'une cartographie, on doit maitriser les principes de combustion, et pour cela il faut bien connaitre ses partenaires, ses contraintes.

En partenaire nous avons l'air, un carburant.
En contraintes nous avons la mécanique, une attention particuliere aux rejets.
En resultat nous attendons un certain rendement.

Je vais parler E10, E5 (SP95-SP98), E85, GPL.
Ca va etre long, au départ beaucoup de clhimie et mathématique, c'est pourtant un minimum pour etre 'capable' d'aborder une cartographie.
Vers la fin, on appliquera tout cela a la mecanique de la mustang.
Mes explications vont se faire sur la longueur, y a tellement de choses a dire ...
Vous pourrez je pense comprendre les différences entre les différents carburants, vous pourrez vous faire une idée sur  le E85.

Attention au début c'est bcp de maths et de chimie, (volontairement je vais plus-que simplifier les calculs).

1) Les carburants courants utilisé dans nos voitures sont des Carburants Composés.
- Le GPL est un melange de Butane et Propane dans des proportion variant de 40/60 et 60/40 en fonction du lieu et des saisons.

- Le SP est un mélange complexe globalement composé de 3 carburants Simples dans des proportions d'un 1/3 chacuns
----> 1/3 d'alcanes formule : CnH2n+2
----> 1/3 d'alcènes formule : CnH2n
----> 1/3 de benzène aromatiques formule : CnHn
----> Soit une formule finale suivante ( CnHn + CnH2n + CnH2n+2) / 3, en simplifiant on obtient CnH1,67n

- Le SP95 est un composé de SP et 5% de composés oxygénés (ETBE à base d'éthanol) l'ETBE est un carburant simple sa formule est C6H14O.
la formule finale donne CnH1,80n (contre CnH1,67n pour du SP de base)

- Le SP95-E10 est un composé de SP et 10% de composés oxygénés, ce n'est pas un mauvais carburant loin de la, il a une formulation chimique et surtout energétique trés proche de celle recherché du 98, sans parler de son indice d'octane trés proche (voir equivalent) de celui du 98, rouler avec du E10 correspond en fait a rouler avec du 98.

- Le SP98 n'existe pas vraiment et oui, c'est une dénomination commerciale, l'industrie pétroliere pose juste une garantie d'un indice RON strictement supérieur a 95 (98 d'aprés les pub sur les pompes), en aucun cas il s'agit d'une norme, le SP95 comme le SP98 repondent tout les deux a la norme EN228.

- L'E85 est composé de 85% d'Ethanol et de 15% de SP. les proportions sont en réalité l'été 80/20% et l'hivers 70/30%

2) L'indice d'octane
C'est la résistance d'un carburant à l'auto-allumage. Un carburant d'indice d'octane 90 doit se comporter comme un mélange de 90% d'iso-octane et de 10% de n-heptane. L'iso-octane ne s'auto-inflamme pas (ou trés difficilement), au contraire le n-heptane qui s'auto-inflamme trés facilement.
- RON (Research Octane Number) 95 veut dire que le melange se comporte comme 95% d'iso-octane et de 5% de n-heptane, comme le terme RON indique, il s'agit d'un taux recherché, la realité donne un taux moyen de 95.
- Pour augmenter le taux d'Octane on ajoute desormais des composés dits oxygénés, comme l'ETBE a base d'éthanol (d'ou le nom SUPER-CARBURANT).
- Plus l'indice est élévé plus on pourra augmenter l'avance à l'allumage.

3) La combustion
La combustion d'un carburant de type CxHyOz génère
- du CO2
- le l'eau.
- De la chaleur.
Selon la formule suivante CxHyOz  +  (x + y/4 - z/2)O2, en simplifiant xCO2 + y/2 H2O + Chaleur
Je passe les détails mais ca donne pour du SP: CH1,8 + 1,45 O2 = CO2 + 0,9H2O + Chaleur, on se contentera du resultat pour la suite.

On va calculer grace a cette formule le rejet de CO2 (les valeurs seront simplifiés).
La masse molaire du carbone est 12
La masse molaire de l'hydrogène est 1
La masse molaire de l'Oxygène est 16
comme on sait que (12x+1y+16z) = générent 44gr de CO2 on va pouvoir en retournant cette formule calculer la production de CO2 du SP.
En simplifiant les calculs on a en resultat pour obtenir 44gr de CO2 il faut 13.8gr de SP (12+1.8).
Pour une voiture prise au hazar absorbant 11 littres de SP au 100km, sachant que 1 litre de SP pèse 735gr
11 * 735/100 = 80,85 gr de carburant/km
80.85*44/13.8 = 257,78 gr de CO2 par km

Pour l'eau, les masses molaires n'ont pas changée, on sait que (12x+1y+16z) = générent 9gr d'eau
avec notre même voiture et le même carburant avec ses 11 litres au 100 va generer 95gr d'eau,
une trés grande partie de cette eau va etre recombinée avec le CO pour donner du CO2 grace au catalyseur.

4) le top, la combustion parfaite.
On va calculer le nombre de gramme d'air nécessaire pour un gramme de carburant
if faut (x + y/4 - z/2) grammes de dioxygène pour un carburant de type CxHyOz
les masse molaire n'ont toujours pas changés, l'oxygène = 20.9% du volume de l'air et 23.1% de la masse d'air.
la formule finale donne :
Oxygène/Carburant =  32(x + y/4 - z/2) / (12x + y + 16z)
carburant/air = 32(x + y/4 - z/2) / ((12x + y + 16z) * 0,231)
----> le SP  = 32 (1+0,45)//((12+1,8)*0,231) = 14,7
----> Le E10 = 10% (9) + 90% (14,7) = 14.13
----> Le E85 = 85% (9) + 15% (14,7) = 10.30
Avec 14.7gr d'air pour 1gr de SP on peu esperer avoir une combustion parfaite, la realité peut bien sur changer en fonction d'élements exterieurs, chose que nous verrons plus tard.

Le resultat de ce calcul est interressant, il permet de voir qu'il faut moins d'air pour du E85 qu'avec de SP, pourtant avec un taux d'octane supérieur on pourrait penser que c'est tout benef, a priori plus économique, il n'en est rien voila pourquoi :

La carto du calculateur est concue pour travailler avec du SP, aussi ses tables travaillent avec un rapport autour de 14,7/1. Il s'adapte tant bien que mal, et s'il y a une chose qu'il maitrise plus que d'autres c'est la qt de carburant a injecter, c'est donc ce qu'il fait, du moins il essai, on ne lui a pas appris a jouer avec le papillon face a un carburant trop pauvre ou trop riche, on arrive de plus rapidement a ses limites.

Resultat on consomme plus,  comme la rapport de combustion est mauvais, on ne 'profite' pas des aventages du carburant, désolé pour le ressenti par nos pilotes a peu prés equivalente au carburant naturel (pas de puissance en plus).

Pour l'instant j'arrete la, la suite bientôt ....

SwissCoco

[off-topic]Moi je dis que tu mets Framy, Romu et Afm1972 sur un projet de mumu diabolique et là j'ose même pas imaginer le résultat  LOL LOL LOL  [/off-topic]
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->->->-> Mustang Addict  <-<-<

rvrsra

Citation de: SwissCoco le 30 Mars 2012 à 12:14:10
[off-topic]Moi je dis que tu mets Framy, Romu et Afm1972 sur un projet de mumu diabolique et là j'ose même pas imaginer le résultat  LOL LOL LOL  [/off-topic]
+1

Hawkmoon

Moi j'ai pas compris à partir de combien de masse molaire il faut aller chez le dentiste  ???  bley

Manu

Citation de: Hawkmoon le 30 Mars 2012 à 14:16:51
Moi j'ai pas compris à partir de combien de masse molaire il faut aller chez le dentiste  ???  bley

Si tes quenottes sont de la même couleur que ta Mustang, n'attend pas, vas y tout de suite  smk

Blague à part, je kiffe vraiment ta Mustang   :v:

MarcoV8

J'ai mal au crane  sbhy
Bravo et merci pour tes connaissance, j'ai hâte de lire la suite.
Mustang GT Premium 4,6l V8
CAI Ford Racing, SCT Custom tune by Johnny's motorsports, exhaust Flowmaster American Thunder

afm1972

 ap:lo ap:lo ap:lo ap:lo
merci pour tes explications simplifiées d'une trés grande clarté lol lol lol lol lol lol lol
non sans rire, c'est super de ta part et je vais attendre avec impatience la suite
rnr rnr

cincinatty

Super tes explications, j attend la suite impatiement, maintenant j'aimerais savoir comment on peut faire pour faire 100km à une vitesse de 130km/h avec 1L d'eau stp  hr0
Born to Pete ta gueule ...

vq37vhr

Citation de: framy le 30 Mars 2012 à 12:09:58
fait, du moins il essai, on ne lui a pas appris a jouer avec le papillon face a un carburant trop pauvre ou trop riche, on arrive de plus rapidement a ses limites.

Resultat on consomme plus,  comme la rapport de combustion est mauvais, on ne 'profite' pas des aventages du carburant, désolé pour le ressenti par nos pilotes a peu prés equivalente au carburant naturel (pas de puissance en plus).


+1

Framy

C'est un peu complexe j'avoue.

Il faut juste retenir le rapport air/carburant pour une combustion parfaite.
----> le SP  = 14,7
----> le E100 = 9,00
----> le E5 (SP95/SP98) = 5%de E100 + 95% de SP = 14,41
----> Le E10 = 10% de E100  + 90% de SP = 14,13
----> Le E85  = 85% de E100 + 15% de SP = 10,30

Il faut 14,41 gramme d'air pour bruler complètement 1 gr de SP95.
Le calculateur va passer son temps a ajuster la qt de carburant afin de coller au plus prés la valeur pour lequel le véhicule a été conçu.

Il s'appui principalement sur le retour des sondes a oxygène placées en sortie moteur (les fameuses sondes lambda) ainsi que le capteur d'air en entrée (pression et température). on verra plus tard le rôle du capteur de cliquetis

----------------------
Note pour vincent, le capteur d'air se trouve AVANT le papillon (TB), c'est pour cette raison qu'une carto est nécessaire si on change les règles au niveau de la pression/quantité/qualité/température d'air. 
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Vu le prix des carburants, on ma posé des question sur le E85.
- on a vu que le E85 nécessite 10,30gr d'air pour 1 gr de carburant, en lui fournissant 14gr d'air on étouffe le mélange, résultat ça marche pas.
- Grace aux retours des sondes lambda, le calculateur va faire sont possible en injectant + de carburant mais en basant toujours ses calculs sur un rapport de 14,70.
- une sonde lambda 'classique' a une limite de déviance de 15% maximum, ce qui est largement insuffisant pour le E85, il faudrai une sonde ayant une déviance proche de 25%, ça existe, c'est pour cette raison (entre autre) qu'il y a des véhicules FLEX-FUEL.

----> Solution simple prise par les véhicules ethanol
- Installer des sondes lambdas a large déviance (30%).
- Ajuster la carto afin que les calculs se base sur le rapport 10,30

----> Solution simple prise par les véhicules flex-fuel
- Installer des sondes lambdas a large déviance (30%).
- une carto profondément remaniée, afin de passer d'un mode a l'autre (concrètement, des tables et lois plus fines)

----> Solution prise par les kits
- Modifier le temps d'ouverture des injecteurs afin d'augmenter la qt de carburant.

---> le résultat des courses :
- Le E85 comporte une molécule d'oxygène supplémentaire, sa combustion va donc oxygéner les gaz d'échappement diminuant le rapport CO/CO2 (un net + pour le CT)
- Le E85 de par sa composition a un pouvoir décapant, changer le filtre a essence régulièrement n'est pas luxe au contraire.
- La corrosion, il y a longtemps que les moteurs n'ont plus de magnésium, de caoutchouc ni de liège au contact du carburant, de plus les conduites de carburant sont polycarburant.
- Le risque de casse moteur, rien ne justifie a mes yeux une casse quelconque.
- Le risque d'usure moteur, oui car  le pouvoir calorifique de l'éthanol est inférieur de 40% de celui du SP (26900 kj/kg contre 42500  kj/kg), une température inférieur de 50° est noté en sortie de combustion (échappement), si c'est un plus pour le mécanique, cela risque d'être un problème pour la lubrification, l'indice de fluidité a chaud et a froid prends ici toute son importance, toutefois avec une huile adaptée il n'y a aucun soucis a se faire.
- Le risque de casse de la pompe a carburant, est lui par contre bien réel, du en grande partie au pouvoir décapant de l'ethanol.
- Une augmentation de conso, vrai, sans carto spécifique.
- Une puissance supérieur, faux sans carto spécifique.
- Un démarrage difficile, vrai sans cargo spécifique, car les sondes O2 (lambda sont inefficace a froid).

----------------------------------------------
Note :
Les sondes lambda sont totalement inefficace a froid.
Certaine sondes possédent une résistance chauffante afin d'êtres opérationnelles plus tôt.
Tant qu'elles sont inefficaces le calculateur injecte au taquet, il est en ralenti accéléré (le fameux starter de l'époque), il s'appui sur la température du liquide de refroidissement, pour 'décider' de s'en occuper, ce n'est a partir de ce moment que le moteur tourne avec une combustion proche du rapport idéal.

afm1972

 ;)
salut Framy
vu que tu connais super bien le sujet,j'ai une question pour toi
je cherche à savoir si tu connais la plage de réglage possible de nos calculateur sur nos mustang
je m'explique.
des que le voyant moteur s'alume pour x ou y raison si tu continue à rouler comme ça le moteur se mais en mode dégrader (perte de puissance)
ou se mais le calculateur (au milieu,a la fin ,au début ?????)
tu parle de 15% max sur les sonde,c'est également ce que le calculateur supporte ou pas ?????????
il corrige en fonction de plusieur paramètre alors je me demande jusqu'ou il va avant de se mettre en mode dégradé(en %)
si tu connais la réponce merci à toi, sinon c'est pas grave,on ajustera au mieux sans  tros d'excés
ap:lo ap:lo ap:lo ap:lo ap:lo ap:lo

Framy

On va aborder la notion de paramètres adaptés a la mustang un peu plus tard, il faut avant cela maitriser la chaine de fonctionnement de A a Z. On est pour l'instant qu'a la partie combustion.

Jouer a l'apprenti sorcier peu a terme être assez nocif a ta mécanique, ce qui peut sembler être correcte a l'oreille ou de visu,  peut se montrer totalement inadapté.

Je suis désolé mais comprendre une carto ou modifier passe une phase de comprèhension, calcul, création/modification, puis injection dans la calculo, et ensuite normalement passage au banc, changer tel ou tel paramètres dans le vide sans comprendre ne sert pas a grand chose.

Si on ne dispose pas de banc, il faut essayer sa carto en surveillant plusieurs paramètres, c'est ce que je propose dans ce sujet, au passage on discutera DIAG/surveillance dans paramètres.

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Il n'y a pas de réponse a ta question, parceque ça ne marche pas tout a fait comme ça, il n'y a pas de réponse générique, pas de valeurs maxi ou mini, chaque carto a ses propres limites.

Concernant les sondes lambda dites 'classique', elles ont une résolution supportant environ 15% de déviance, elle fournissent une tension comprise entre 0.1 et 0.9 volts, une sonde a large bande fournie une tension entre 0.1 et 5.0 volts donc une résolution plus grandes.

Une sonde classique va saturer la ou une sonde a large bande continuera a évoluer dans ses plages.

Si la sonde sature (qu'elle soit a large bande ou pas), le calculateur va se retrancher vers une valeur moyenne tout en allumant le MIL au tableau de bord.

Pour gérer une sonde a large bande, le programme doit être adapté, l'un ne va pas sans l'autre.

Si la gestion de valeur moyenne ne suffit pas a assurer un fonctionnement correct au moteur, le calculateur passera en mode dégradé, pour cela il 'écoute' l'ensemble des autres capteurs.


fleau-fox

Merci en tout cas pour tes explications avisées...

Framy

Le MIL (Malfunction Indicator Lamp), le voyant défaut.

Son Fonctionnement est régie par la directive 98/69/EC.
Cette directive donne les règles de fonctionnement du voyant suivantes  lorsque le moteur tourne.

-Le comportement du voyant a la mise sous contact est laissé libre au constructeur.

- Le voyant s'éteint sans intervention.
Le défaut constaté n'a pas été reproduit durant au moins 3 cycles de démarrage consécutifs.
----> le défaut est considéré comme furtif.

- Le voyant reste allumé.
-Le défaut constaté est présent durant au moins 3 cycles de démarrage consécutifs.
----> Le défaut est considéré permanent,
----> Le calculateur arrive a contourner le problème (ça ne veut pas dire que le risque de casse n'existe pas sur la durée).
----> Même si on connait la raison, il ne faut pas rouler comme ça, en effet si un autre problème survient, vous ne pourrez pas le savoir.
----> Avoir ce voyant allumé avec la présence d'un kit ethanol n'est absolument pas normal (le rapport air/carburant est MAUVAIS).

- Le voyant clignote.
Le calculateur n'arrive pas garder un fonctionnement correct du moteur, on arrive a ses limites ou le défaut fait courir un risque important, il y a un risque d'endommagement important, le calculateur va passer en "Limp-mode" en français dégradé, il est conseillé de s'arrêter le plus tôt possible,.
Il est fortement déconseillé d'éffacer les code erreurs sans dépannage lorsque ce comportement est rencontré, car il faudra attendre 3 cycle de démarrage AVANT que le calculateur juge le problème comme critique, le risque de casse est grand.

*********************
Un cycle de démarrage est défini de cette façon :
- Température d'eau du liquide de  refroidissement qui doit augmenter d'au moins 22°c a partir de la température de démarrage.
- Température d'eau du liquide de  refroidissement au minimum de 70°C.
*********************

Framy

l'ECU, Engine Control Unit, Le calculateur.

Son rôle est maintenir le ratio correspondant a une combustion parfaite.

Pour un véhicule SP, ce ratio est comme on la dit plus haut 14,7 volume d'air pour 1 volume d'essence.

Concretement il s'agit pour le concepteur, de programmer différentes réactions face a un mélange riche ou pauvre, il va aussi créer des points de references.

A partir de ces points l'ECU va extrapoler, il va adapter la durée d'ouverture des injecteurs en fonction des retours des différents capteurs, sur un moteur comme celui de la mustang, il va aussi pouvoir jouer sur la rotation des arbres a came, sur une BVA il pourra demander un changement de rapport.

La mémoire de l'ECU contient donc 3 éléments.
- Le ou les point de references.
- Un logiciel d'extrapolation permettant de s'adapter.
- Un logiciel de diagnostique.

Framy

Les 5 types de capteurs.

1) Capteur de positions
Son rôle est de connaitre la position précise d'un élément.
- TPS (Throttle Position Sensor ), capteur d'angle du papillon de gaz.
- APP (Accelerator Pedal Position) : Capteur de position de pédale d'accélérateur.
il s'agit concretement de potentiomètres

2) Capteurs de température
- ECT (Engine Coolant Temperature)  Température du liquide de refroidissement (elle permet de connaitre la température de moteur).
- IAT (Intake Air Temperature )         Température à l'admission d'air
- EGR (Exhaust Gas Recirculation)     Température sur re-circulation des gaz d'échappement

3) Capteur inductif
Ce sont des capteurs de position sans contact.
- Capteur d'arbre à cames
- Capteur de vilebrequin
Contrairement au capteur de position classique, on dit d'eux qu'ils sont numérique, il ferme un circuit électrique lorsqu'il sont en face d'un déclencheur, il fournisse non pas un courant variant, mais un train d'impulsion.

4) Débimètre
- MAF (Mass Air Flow) : Débitmètre massique
il converti la quantité d'air admise dans le moteur en une tension électrique.

5) Sonde lambda.
- Son rolé est de mesurer la qualité de la combustion.

Il est courant de travailler avec des tension inférieur a 5 volts pour les capteurs, sans être une règle.

Les plages de travail sont toujours supérieur a 0 et toujours inférieur a la tension maxi, les valeurs mini et maxi est utilisé a la détection de capteur malade, s'il fourni une tension maximal ou au contraire nulle, l'ECU considère le capteur non fonctionnel. c'est pour cette raison qu'une sonde lambda travail entre 0,1 et 0,9 volt et non entre 0 et 1 volt.

****************
l'ECU utilise les capteurs pour :
- Capteur d'arbre à cames
-----> piloter les injecteurs
-----> l'allumage des bougies
-----> jouer avec la distribution variable

- Capteur de vilebrequin
-----> Mesurer la vitesse moteur
-----> Connaitre la position de l'arbre a came
-----> Identifier un cylindre éventuellement malade

- ECT
-----> Connaitre la quantité de carburant injectée
-----> Regler l'avance a l'allumage

- MAF
------> permet de connaitre la facteur de charge du moteur.

*****************
quelques mot sur certains capteurs.
- Le capteur MAF a un fonctionnement particulier, pour connaitre le débit, on utilise la capacité a un courant d'air a refroidir un composant. il y a 2 élément dans un capteur MAF, une resitance chauffante (température connu), puis une thermistance placé juste devant, le courant d'air aspiré va refroidir la seconde, comme on connait la température d'air extérieur, on peu en déduire le débit, c'est tordu, mais d'une efficacité redoutable.
- pour mesurer la position de l'accélérateur on utilise 2 capteurs 1 sur la pédale elle même et un autre au niveau du papillon de GAZ, il doit y avoir une cohérence , un discordance entre les deux genere une erreur P0123.

****************
Le calculateur n'intervient pas sur la position sur papillon.
Le papillon fonctionne comme s'il était relié en direct a l'accélérateur, le fait de l'ouvrir rend le mélange pauvre, l'ECU réagit immédiatement en injectant plus de carburant.
Ce n'est donc pas l'accélérateur qui demande plus de carburant, c'est une conséquence de la pauvreté du mélange.

Framy

Pour en finir avec cette histoire de réponse de l'ECU/combustion parfaite. voici un petit graph reprennant tout cela.

- En vertical nous avons la tension fournie par les sondes mésurant la richesse (sonde oxygene en sortie moteur),
- les zones rouge clair correspondent a des valeurs en dehors du fonctionnement possible (sonde malade, ou probleme de regulation).
- En horizontal le temps qui passe.
- La courbe bleu represente la tension fournie par les sondes
- La ligne rouge a 0.5 volts est la ligne de combustion parfaite
- La ligne brisée marron correspond aux réponses de l'ECU (plus ou moins de carburant).
- La ligne violette correspond a la moyenne dite 'court terme' de la réponse, c'est une moyenne calculé en live au fur et a mesure que le temps passe.
- La ligne verte correspond a la moyenne dite 'long terme', elle correspond a la moyenne prise lors de basculement des sondes (pic de chaques courbes).


Les erreurs courantes :
- P0171 / P0174 : Mélange trop pauvre = Moyenne long terme > 25% et court terme > 5% de la ligne de combustion parfaite.
- P0172 / P0175 : Mélange trop riche = Moyenne long terme < 25% et court terme < 10% de la ligne de combustion parfaite.
- P0153 / p0159 : Sonde trop lente, la sonde n'a pas basculé dans le temps donnée (environ 0.4 seconde)
- P0134 / P0140 : Pas d'activité, la sonde fournie un signal rectiligne (fixe)
- P0151 / P0151 : signal bas = valeur < 0.1 volt
- P0132 / P0152 : signal haut = valeur > 0.9 volt

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rvrsra

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Faudrait que tu me conseille un soft pour windows, j'ai reçu mon dongle dentsbleues  smk

Framy

Citation de: Vincent le 04 Avril 2012 à 10:38:03
Faudrait que tu me conseille un soft pour windows, j'ai reçu mon dongle dentsbleues  smk

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