Réalisation d'un contrôleur de richesse

Avant propos:

L'électronicien que je suis, est toujours en quête de montages "utiles" à effectuer, le "contrôleur de richesse" en est un !
La suite des réalisations proposées serait similaire, mais avec en plus un PIC (microcontrôleur).

Les informations qui sont données içi ont été trouvées sur internet sur des sites Français, Américain, Anglais ou Allemand, les schémas
sont fournis ainsi que les typons nécessaires à leurs fabrication. Le coût est trois fois moindre que ce qui se fait sur le marché,
et on a le plaisir de faire par soi-même.

Introduction:

La première fonction du carburateur de la RENAULT Super 5 GT Turbo, est de fournir un mélange air carburant correct, mais il rencontre quelques
soucis pour y parvenir:

• Le mélange idéal ou "lambda", est difficile à obtenir pour une bonne économie de carburant et un maximum puissance sur toute la plage de régime, 

• Un carburateur n'est pas vraiment adapté pour satisfaire à ces critères, c'est pourquoi "l'injection électronique" le remplace avantageusement,

• Le mélange varie au delà de la plage de fonctionnement du carburateur, donc les performances et le rendement diminuent,

• La consommation de la GTT est plutôt élevée en utilisation "sportive", vu la proportion importante de mélange imbrûlé !

Pour un meilleur rendement:

• On peut améliorer l'entrée d'air d'admission au carburateur et "rééquilibrer" avec de gros gicleurs,

• On peut régler les culbuteurs très précisement pour un rapport AOA/RFA nominal, ou augmenter les levées de soupapes en montant un AAC spécial,

• On peut changer les bougies pour des modèles haute performance et obtenir une meilleure combustion ,

• Etc...

Important:

Avec un moteur en bon état, bien entretenu et correctement révisé, on obtient de meilleurs résultats.

Méthodes:

1/ - On peut vérifier la couleur des bougies d'allumage comme indication approximative de la qualité du mélange carburé,

2/ - On peut installer un contrôleur ou "indicateur de richesse" pour montrer visuellement la qualité du mélange pendant la conduite,

3/- On peut emmener sa voiture pour un contrôle CO/CO² chez le garagiste.

Une fois qu'on connais l'état du mélange, on doit pouvoir accorder au mieux la carburation et ensuite savoir si le réglage est optimal.

Constat:

Un contrôle CO/CO² coûte une quinzaine d'Euros, et si on y va plusieurs fois çà finit par revenir cher...
Les instruments de contrôle sont disponibles, mais coûtent souvent plus que la voiture ne vaut...
Un contrôleur de richesse est moins cher, mais couterait dix fois plus qu'un contrôle CO/CO².

Contrôle de la richesse:

• Ces montages utilisent une sonde lambda installée sur le système d'échappement et permettra de connaitre à tout moment le mélange air-essence du moteur.
• La sonde lambda fournit une tension variant de 0V à 1V, 1V étant la mélange le plus riche en essence et 0V le plus pauvre.
• Le rapport idéal pour une utilisation routière est lambda égal à 1 soit 0,5V, par contre avec une GTT préparée on aura plus souvent lambda égal à 0,86.
• Pour trouver le voltage qui correspond à la valeur lambda souhaitée, il suffit de consulter les courbes et tableaux ci-dessous.

Courbes:

Tableau des valeurs moyennes de référence:

Le "Facteur Lambda" est le rapport entre la masse d'air effectivement admise et la masse nécessaire pour avoir une combustion stoechiométrique.
Le "Ratio" est de 14,7 kg d'air pour 1 kg de carburant, soit environ 10000 litres d'air par litre de carburant.
La "Puissance maxi" est obtenue pour un lambda compris entre 0.85 et 0.95, soit un mélange riche.
On peut descendre jusqu'à lambda 0.4 pour un démarrage à froid, en revanche, la conso mini est obtenue pour lambda compris entre 1.05 et 1.25.
Plus lambda augmente, plus la température du moteur augmente car la combustion ralentit.
Au-delà de la valeur de 1.25, mélange trop pauvre, le moteur ne fonctionne plus car la combustion ne se produit pas.

LED	Voltage sonde à 315ºC (600°F)	Facteur Lambda	Air/Essence (Ratio)	CO à l'échappement	Couple moteur	Observations
	>945mV	<0.80	<12	7.0%	<98%	Trop riche, perte de puissance
	900-945 mV	~0.85	~12.5	5.2%	100%	Pmax = lambda 0.86
	855-900 mV	~0.90	~13.2	3.7%	99%	Augmentation du rendement
	810-855 mV	~0.93	13.8	2.3%	98%	Mélange correct
	540-810 mV	~0.97	14.3	1.5%	98%	Mélange optimal
	225-540 mV	~0.98	14.4	1.1%	97%	Bonne économie de carburant
	180-225 mV	~1.0	14.7	0.9%	97%	Fonctionnement mixte
	135-180 mV	~1.02	~15	0.6%	96%	Réglage routier
	90-135 mV	~1.04	~15.3	0.28%	95%	Mélange moyen
	45-90 mV	1.05-1.25	15.4-18	0.24%	74-94%	Mélange pauvre
	<45 mV	>1.25	>18	?	?	Trop pauvre, pas de combustion !

1) Un contrôleur à millivoltmètre numérique:

• On utilise un simple millivoltmètre numérique de panneau modifié (voir liste des composants) pour la gamme de 0 à 2 volts.

• Ce montage ne pose aucune difficulté, un petit "Module Digital" PM-128, peu de composants, quelques "bouts de fil", et çà marche !

• La précision est au rendez vous, on lit en mV, et il suffit de se reporter au tableau ci-dessus.

• Le montage est alimenté par une pile 9 volts, mais peut être facilement adapté au 12 à 14, 3 Volts de bord.
  Il suffit de rajouter une résistance 220 Ohms 1/4 W et une diode Zener 8,2volts 1/4 W...
  Prévoir une diode de protection contre les inversions de polarité, en entrée du montage, avant la résistance de 220 Ohms, sur le fil rouge (+).

• On peut placer un "shunt" sur P1 pour avoir la lecture en Volts, si Ue >= 1 Volt (cas extrème, si on a un excès d'essence, et si lambda <0.75).

Photos du montage:

Notices:

Télécharger la notice constructeur (sous Winzip, et en format *.pdf)

Liste des composants:

2) Un contrôleur à 10 LED:

• Ce montage est assez simple, la lecture se fait au moyen de 10 LED et chacune s'allume quand la tension augmente de 0,1V.
  On peux constater que l'allumage des LED n'est pas linéaire, ceci est dû au signal de la sonde lambda qui ne l'est pas non plus,
  le basculement autour de 0,5V se fait très rapidement.

Avec 10 LED:

Le schéma du montage à 10 LED:

Liste des composants:

Les typons:

Le fait d'avoir une plaque séparée, permet d'avoir les LED sur la planche de bord avec le reste du circuit caché derrière dans un boitier.
Les 2 circuits sont reliés par une nappe de fils.

3) Un contrôleur à 20 LED:

• Ce montage est beaucoup plus précis que celui à 10 LED, une seule LED est allumée à la fois et l'allumage des LED suivantes se fait tous les 0.05v.
  Le montage dispose de 4 potentiomètres qui permettent de régler très précisement le montage.
  Le potentiomètre Aj1 permet le reglage des LED de 20 à 14, Aj2 de 13 à 10, Aj3 de 9 à 4 et Aj4 de 3 à 1.

Avec 20 LED:

Le schéma du montage à 20 LED:

Liste des composants:

Les typons:

Le fait d'avoir une plaque séparée, permet d'avoir les LED sur la planche de bord avec le reste du circuit caché derrière dans un boitier.
Les 2 circuits sont reliés par une nappe de fils.

Installer une sonde lambda sur la RENAULT Super 5 GT Turbo:

Montage de le sonde:

• Souder un écrou M18 x 150 sur le dispositif d'échappement (cf. photos ci-dessous),

• Monter la sonde à la graisse graphitée "haute température",

• Serrer au couple recommandé (pas trop fort !).

Positions possibles pour la sonde:

• Sur le coude après le turbo (en rouge), la montée en température de la sonde est très rapide, à cet endroit les gaz sont très chauds.

• Sur le coude avant l'intermédiaire (en bleu), la montée en température de la sonde est plus lente, mais il y a moins de risques de détruire la sonde.

La sonde lambda ou capteur d'oxygène (O2):

O2 est le symbole pour l'oxygène, la forme primitive d'oxygène de l'air dans l'atmosphère. O est l'atome d'oxygène et 2 veut dire deux atomes par molécule.  

Actuellement les sondes lambda que l'on trouve le plus souvent sont à 1 fil (sonde basique), 3 ou 4 fils (sondes réchauffées).

Pour les sondes à 1 fil, le fil noir pour l'info va se connecter au montage.
Pour les sondes à 3 fils, les 2 fils blanc sont pour la résistance chauffante et le fil noir pour l'info va se connecter au montage.
Pour les sondes à 4 fils, les 2 fils blancs sont pour la résistance chauffante, le fil noir pour l'info va se connecter au montage et le fil gris est connecté à la masse.

Sonde basique:

Sonde réchauffée universelle NTK:

Il est judicieux de connecter la résistance chauffante, car la sonde se mettra plus rapidement en action et sera plus précise dès le démarrage du véhicule.
Si elle n'est pas branchée, il faudra attendre longtemps pour que la sonde se réchauffe jusqu'à 315°C (600 degrés Fahrenheit) grâce aux gaz d'échappement et que le montage soit enfin opérationnel. En fait sur la GTT, les gaz d'échappement manquent de température "moteur au ralenti", il faut "rouler" !

Liens:

Sources:

http://vassistance.free.fr/2002/controleur_richesse.html

Montages similaires:

http://www.markvanderkwaak.com/dbbp/tech-tips/mm.html

Sondes lambda:

http://www.lambdasensor.com/main/index.htm

Composants:

http://www.national.com/pf/LM/LM3914.html

Produits similaires et Kits:

KIT INDICATEUR TENSION chez CONRAD - Code: 115363-22

Il peut être adapté et modifié pour faire un INDICATEUR DE RICHESSE.

Mise à jour le 22 mai 2016