3400 HEUI

TECHNOLOGIE DU SYSTEME D'INJECTION DES MOTEURS 3408/3412E "H.E.U.I."

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TECHNOLOGIE DU SYSTEME D'INJECTION DES MOTEURS DIESEL 3408/3412 E HEUI

TABLE DES MATIERES

PRESENTATION GENERALE ...................................................................................................................................................... 2

Préface ..................................................................................................................................................................... 2 Particularités de l'injection HEUI............................................................................................................................... 3 Information - spécification......................................................................................................................................... 4 Contrôle démarrage.................................................................................................................................................. 5 Organisation du système .......................................................................................................................................... 6 Circuit de principe ..................................................................................................................................................... 7 Composants majeurs................................................................................................................................................ 8 Localisation des composants ................................................................................................................................... 9 LUBRIFICATION ......................................................................................................................................................................... 19

Circuit de principe ................................................................................................................................................... 19 Pompe à huile......................................................................................................................................................... 20 POMPE HYDRAULIQUE ............................................................................................................................................................. 21

Descriptif de la pompe............................................................................................................................................ 21 Réservoir de gavage............................................................................................................................................... 22 Clapets de refoulement .......................................................................................................................................... 23 Tiroir de régulation.................................................................................................................................................. 24 CIRCUIT HYDRAULIQUE ........................................................................................................................................................... 25

Gavage de la pompe basse pression ..................................................................................................................... 25 Refoulement haute pression................................................................................................................................... 26 Valve d'activation proportionnelle ........................................................................................................................... 27 Fonctionnement ...................................................................................................................................................... 29 CIRCUIT D'ALIMENTATION ....................................................................................................................................................... 33

Pompe de transfert ................................................................................................................................................. 33 Principe du circuit ................................................................................................................................................... 34 Filtration .................................................................................................................................................................. 35 Alimentation des injecteurs..................................................................................................................................... 36 ALIMENTATION DES INJECTEURS .......................................................................................................................................... 37

Descriptif................................................................................................................................................................. 37 Collecteur d'alimentation..................................................................................................................................... 38 "Pont d'alimentation hydraulique"........................................................................................................................ 40 INJECTEURS .............................................................................................................................................................................. 41

Pièces constitutives ................................................................................................................................................ 41 Pièces constitutives de l'injecteur ....................................................................................................................... 41 Elément majeur ...................................................................................................................................................... 42 Détail d'assemblage ............................................................................................................................................... 43 Courant d'excitation du solénoïde de commande .................................................................................................. 44 Fonctionnement du solénoïde de commande ........................................................................................................ 45 Phase d'injection : activation................................................................................................................................... 46 Injection .................................................................................................................................................................. 47 Remplissage de l'élément de pompage ................................................................................................................. 48 Temps d'injection.................................................................................................................................................... 49 Les différentes phases d'injection........................................................................................................................... 50 Clapets anti-retour .................................................................................................................................................. 51 Diagramme d'injection ............................................................................................................................................ 52 Pression dynamique d'injection .............................................................................................................................. 53 Récapitulatif des phases d'injection........................................................................................................................ 54 FONCTIONNEMENT GESTION ELECTRONIQUE ..................................................................................................................... 55

Présentation............................................................................................................................................................ 55 ECM et PM ............................................................................................................................................................. 56 Contrôle des injecteurs ........................................................................................................................................... 58 Avance/détection de l'injection................................................................................................................................ 61 Limite et diminution d'injection................................................................................................................................ 67 Limite et diminution d'injection................................................................................................................................ 68 Capteur de calage / vitesse .................................................................................................................................... 71 Calibrage électro de l'avance.................................................................................................................................. 72 Capteurs analogiques............................................................................................................................................. 74 Capteur de pression hydraulique ........................................................................................................................ 75 Capteur de temperature du liquide de refroidissement....................................................................................... 76 Capteur de pression atmospherique................................................................................................................... 77

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TABLE DES MATIERES

Capteur de pression entree turbo ....................................................................................................................... 79 Capteur de pression sortie turbo......................................................................................................................... 81 Capteur de pression d'huile (moteur).................................................................................................................. 82 Capteur de temperature d'huile (hydraulique)..................................................................................................... 84 Capteur de température carburant...................................................................................................................... 85 Indicateur de circulation d'eau ............................................................................................................................ 87 Capteurs digitaux.................................................................................................................................................... 88 Capteur de position de l'accelerateur.................................................................................................................. 89 Valve d'activation proportionnelle........................................................................................................................ 91 Notes ............................................................................................................................... Erreur! Signet non défini. ALIMENTATION ELECTRIQUE .................................................................................................................................................. 92

Tension des systèmes HEUI .................................................................................................................................. 92 Tension d'alimentation de l'ECM ............................................................................................................................ 93 Tension des capteurs calage de vitesses............................................................................................................... 94 Tension des injecteurs............................................................................................................................................ 95 Tension digitale....................................................................................................................................................... 97 Aide au démarrage ................................................................................................................................................. 98 Applications spécifiques ......................................................................................................................................... 99 Capteur de position ralentisseur ........................................................................................................................... 100 Capteur de position décélérateur.......................................................................................................................... 101 Interrupteur d'accélération .................................................................................................................................... 102 Bouchon de coupure d'injection............................................................................................................................ 103 Ventilateur mécanique .......................................................................................................................................... 104 Interrupteur de contrôle du régime ....................................................................................................................... 105 Ventilateur hydraulique ......................................................................................................................................... 106 Notes ............................................................................................................................... Erreur! Signet non défini.

Rédigé par : Marc de TAEVERNIER CPFM

Vérifié par : Jean Claude Veysset Référence document : 130

Approuvé par : Marc VENANT Version : Page : 1.0 1

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PRESENTATION GENERALE Préface

MOTEUR 3408/3412E (référence au STMG 672) 1 7 2 1. Turbocompresseur 2. Rotateurs de soupapes 3. Soupapes stellitées 4. Coussinets sur coquille d'acier avec liaison en cuivre 5. Refroidisseur d'huile 6. Vilebrequin forgé 7. Refroidisseur d'admission 8. Pompe à huile haute pression 9. Injecteurs de carburant 10. Pistons en alliage d'aluminium 11. Chemises de cylindre

8

9 3 10 4 5

11

6

Préface L'évolution des moteurs Diesel à pistons que nous connaissons actuellement, semblait assez restreinte, pourtant, les progrès techniques réalisés dans différents domaines permettent encore d'améliorer considérablement le rendement du moteur. Le mode de fabrication, la nature des métaux, l'évolution des huiles, la maîtrise de la combustion ainsi que la gestion électronique de l'injection contribuent aux améliorations apportées. Pour augmenter les performances, et mieux répondre aux nouvelles exigences de consommation et de pollution, le constructeur Américain Caterpillar, a équipé en 1990 des moteurs avec une injection électronique MEUI (Méchanical, Electronic, Unit, Injector). En 1996 ce système évolue pour devenir l'injection HEUI (Hydraulic, Electronic, Unit, Injector) Les moteurs 3408/3412E, ont été commercialisés en 1995 sur quelques applications industrielles. En 1996, des machines, telles que : des camions rigides, des chargeuses, des bouteurs, des pelles, et des décapeuses reçoivent cette nouvelle motorisation.

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PRESENTATION GENERALE Particularités de l'injection HEUI

AVANTAGES Moins d'émissions de fumées Comparé à une injection mécanique, un moteur à injection électronique émet un niveau de fumée noire nettement inférieur lors des démarrages et des accélérations. Il adapte automatiquement la puissance en fonction de l'altitude. Les fumées blanches seront considérablement réduites durant le fonctionnement à froid du moteur. Meilleur contrôle de l'avance à l'injection Avec les injecteurs pompes mécaniques, l'avance à l'injection est fixe ; elle ne varie donc pas, quelle que soit la charge ou le régime du moteur - les fumées noires et blanches en étaient la conséquence. Avec l'injection électronique, il est maintenant possible de régler l'avance à l'injection selon : - la température du moteur - le régime du moteur - la charge du moteur L'avance variable permet au moteur de développer toute sa puissance dans les meilleures conditions selon la situation, d'ou un meilleur RENDEMENT.

COMPARAISON ENTRE L'INJECTION MEUI et HEUI L'injection HEUI a un mode de gestion identique à celui de l'injection MEUI, tout en comportant d'autres avantages. Absence de poussoir mécanique Il n'y a plus de réglage mécanique, l'activation des injecteurs pompe est effectuée par une pression hydraulique. La valeur de pression est gérée par une valve de pression proportionnelle pilotée électroniquement par l'ECM (Electronic, Control, Module) (pression variant de 50 à 210 bar). Maîtrise de la pression d'injection. En fonction de l'ordre d'allumage l'ECM excite successivement les solénoïdes des injecteurs pour que l'huile sous pression active chaque élément de pompage. Le débit injecté est déterminé par la course du piston de l'injecteur pompe. Deux paramètres gèrent la course du piston : - premièrement, le facteur temps (durée d'ouverture du solénoïde de l'injecteur) - deuxièmement, la valeur de pression hydraulique (entre 50 et 210 bar)

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PRESENTATION GENERALE Information - spécification

Les injecteurs pompe hydrauliques et électroniques éliminent plusieurs composants mécaniques. La gestion électronique optimise l'avance à l'injection et maintient en permanence l'équilibre entre le carburant et l'air. L'avance est déterminée avec précision sur chaque injecteur, le régime est contrôlé et ajusté par la durée d'injection. Une roue crantée donne les informations nécessaires au module électronique pour que celui-ci détecte l'ordre d'injection. L'ECM du moteur dispose d'une fonction d'auto diagnostic lui permettant de contrôler tous les composants du système. En cas d'anomalies les défauts présents ou intermittents sont stockés en mémoire et l'opérateur est prévenu par un témoin d'alerte. Un interrupteur situé dans la cabine de même qu'un outillage électronique peut être utilisé pour lire les codes numériques de défaut des composants. CARACTERISTIQUE 3408E

3412E

7

8

5

6

3

4

Soupapes d'admission

11

1

2

12

10

7

9

8

5

6

3

4

1

2

Soupapes d'échappement

Angle du V................................................... 65 degrés Nombre de cylindres.................................. 8

/

12

Nombres de soupapes par cylindre .................... 4 Alésage ....................................................... 137,2 mm Course......................................................... 152,4 mm Type de combustion ...............................injection directe Sens de rotation (face au volant) ................ anti-horaire Ordre d'injection ...................... 1-8-4-3-6-5-7-2

1-4-9-8-5-2-11-10-3-6-7-12

Le cylindre n°1 est celui qui est le plus éloigné du volant moteur.

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PRESENTATION GENERALE Contrôle démarrage

SYSTEME DE CONTROLE ELECTRONIQUE Le système de contrôle électronique comporte deux composants principaux : l'ECM et le PM (Personality module ) Le PM ou module personnalisé est situé à l'intérieur de l'ECM. L'ECM est un ordinateur. Le (PM) module personnalisé est un "EPROM" contenant un logiciel. Le logiciel comporte les bases de données de l'ordinateur ainsi que le programme régissant la puissance, le couple, les régimes etc. Les deux travaillent ensemble pour contrôler le moteur. L'un ne peut pas fonctionner sans l'autre. DEMARRAGE DU MOTEUR L'ECM contrôle automatiquement la quantité de carburant et commande éventuellement l'injection d'éther pour faciliter le démarrage du moteur. DEMARRAGE PAR TEMPS FROID (COLD MODE) : Lorsque la température d'eau ou d'huile est en dessous de 60°C, l'ECM gère le moteur sur le mode de démarrage à froid. Ce mode déclenche l'injection d'éther, élève le régime de ralenti à 1000 tr/min. et réduit éventuellement la puissance du moteur. L'ECM réduira le régime de ralenti, dès que la température atteint 60°C ou après quatorze minutes de fonctionnement. La fonction mode froid sera interrompue lors du desserrage du frein de stationnement ou lors de l'engagement de la boîte de vitesses. Le mode de démarrage à froid fait varier l'avance et la quantité de carburant afin de réduire les émissions de fumée blanche. Note : Toutes les applications ne disposent pas de l'élévation du régime de ralenti. IMPORTANT Ne pas mettre en charge les moteurs lorsque le mode "froid" est activé. Si non, une réduction de puissance sera perceptible. L'ECM reçoit les informations des contacteurs, capteurs et autres contrôles électroniques de la machine par la liaison de données CAT (Data Link). Il traite toutes ces informations et active diverses sorties. Les signaux d'entrée informent l'ECM, soit par une variation de courant ou de fréquence, ou soit par une variation de longueur d'impulsion, en fonction des conditions d'opération de la machine (exemples: capteur d'avance/vitesse, capteur de température d'eau, capteur de débit d'eau etc.). Le système de contrôle de l'ECM compare et analyse les signaux d'entrée avant de restituer des signaux de sortie vers les différents composants du système (tels que : solénoïdes d'injecteurs, solénoïde de la valve d'activation et du système de surveillance).

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INJECTEURS

PRESENTATION GENERALE Organisation du système

ADEM II MODULE DE CONTROLE ELECTRONIQUE (ECM)

VIS DE MASSE

COUPE BATTERIE

24V RELAIS PRINCIPAL DIJONCTEUR 15 AMP.

CLE DE CONTACT

FAISCEAU MOTEUR CONNEXION MACHINE VALVE D'ACTIVATION PROPORTIONNELLE

CAPTEUR DE PRESSION HYDRAULIQUE

CAPTEUR DE POSITION DE LA PEDALE D'ACCELERATEUR

TDC CONNEXION CALIBRATION

INTERRUPTEUR D'ELEVATION DE REGIME INTERRUPTEUR D'ARRET MOTEUR DU SOL (si équipé)

CAPTEUR PRIMAIRE DE CALAGE/VITESSE

CAPTEUR DE PRESSION ENTREE TURBO

CAPTEUR SECONDAIRE DE CALAGE/VITESSE CAPTEUR DE TEMPERATURE D'EAU

VALVE PROPORTIONNELLE DE COMMANDE DU VENTILATEUR

CAPTEUR DE PRESSION SORTIE TURBO

CAPTEUR DE VITESSE DU VENTILATEUR

CAPTEUR DE PRESSION ATMOSPHERIQUE

}

CONNEXION OUTILLAGE (ET)

CAPTEUR DE PRESSION D'HUILE

CABLES DE COMMUNICATION (DATA LINK)

CAPTEUR DE TEMPERATURE HYDRAULIQUE

1 12 5 X2 0 3

CAPTEUR DE TEMPERATURE DE CARBURANT

TABLEAU DE BORD

CAPTEUR DE CIRCULATION D'EAU

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PRESENTATION GENERALE Circuit de principe

Systeme d'injection moteur 3408E VERS LA LUBRIFICATION CAPTEUR DE TEMPERATURE HULE MOTEUR

CAPTEUR DE PRESSION DE LUBRIFICATION

CANALISATION DE COMPENSATION

HEUI

CULASSE COLLECTEUR D'ALIMENTATION

RESERVOIR DE GAVAGE

CAPTEUR DE TEMPERATURE DE FUEL

GROUPE DE POMPE FILTRE A HUILE

POMPE "HYDRAULIQUE" POMPE DE TRANSFERT

CAPTEUR DE PRESSION HP "D'ACTIVATION"

CULASSE COLLECTEUR D'ALIMENTATION

ECM

REFRIGERANT D'HUILE POMPE DE LUBRIFICATION

VALVE D'ACTIVATION PROPORTIONNELLE

HEUI

POMPE DE TRANSFERT FILTRE A FUEL DEUX MICRONS

SEPARATEUR D'EAU

CARTER D'HUILE

REGULATEUR DE PRESSION

RESERVOIR A CARBURANT

Sur les moteurs HEUI, Il n'y a plus de réglage mécanique, l'activation des injecteurs pompe est effectuée par pression hydraulique. La valeur de pression est gérée par une valve de pression proportionnelle, pilotée électroniquement par l'ECM. L'ECM excite successivement les solénoïdes des injecteurs, en fonction de l'ordre d'injection pour que l'huile sous pression active chaque élément. Le débit injecté est déterminé par la course du piston de l’injecteur pompe.

Des explications plus complètes seront abordées au fur et à mesure dans ce module.

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PRESENTATION GENERALE Composants majeurs

Les principaux composants du système, incluent les pièces suivantes :

1. Le groupe de pompe qui comporte : - La pompe hydraulique haute pression - Le système de régulation - La pompe de transfert 2. L'ECM (Module de Contrôle Electronique) 3. Capteur de position de l'accélérateur 4. Capteur d'avance/vitesse 5. Injecteur pompe 6. Capteur de température 7. Capteur de pression

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PRESENTATION GENERALE Localisation des composants

(3412E)

(1). Vis de masse de la machine. (2). Prise de connexion machine (40 broches). (3). Valve de pression proportionnelle d'activation des injecteurs. (4). Capteur de température d'huile. (5). Capteur de pression d'huile. (6). Capteur de pression atmosphérique. (7). Capteur supplémentaire calage/vitesse. (8). Capteur de température de carburant. (9). Capteur principal calage/vitesse. (10). Capteur de température d'eau. (11). Prise d'accès TC (Top Center). (12). Module de contrôle électronique. (13). Capteur de débit d'eau. (14). Capteur de pression d'activation des injecteurs. (15) Capteur de pression turbo.

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PRESENTATION GENERALE Localisation des composants

ECM - pompe hydraulique

2

1

. Vue de la partie supérieure du moteur HEUI

(1). ECM - le cerveau du système

Sur la culasse droite du moteur se trouve placé le module de contrôle électronique (ECM), c'est le principal composant du système HEUI. L'ECM gère les performances du moteur en contrôlant l'avance à l'injection et le débit de carburant. Il détecte les informations des capteurs et communique avec les instruments de bord par la liaison de données CAT (data link).

(2). Groupe de Pompe La pompe "hydraulique" H.P. est montée dans le Vé du moteur, à la place de la pompe d'injection, (ancienne génération). Elle fournit l'huile pour actionner les injecteurs. La pompe transfert est située en bout de la pompe hydraulique. . Faisceau Une prise à 40 broches relie le faisceau à l'ECM.

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PRESENTATION GENERALE Localisation des composants

Capteurs 1

4

2

3

. Composants identifiés

Le capteur de pression atmosphérique est fixé sur le carter d'entraînement de la pompe "hydraulique", il est soumis à la pression extérieure.

(1) Capteur de pression atmosphérique

Il mesure la pression ambiante pour gérer la compensation altimétrique et mesurer la restriction du filtre à air. Il mesure la pression absolue pour le contrôle de l'équilibre air/fuel et il informe les systèmes ( ET, CMS, ou VIMS).

(2). Capteur de température de fuel

(3). Capteur primaire d'avance/vitesse (4).Capteur secondaire d'avance/vitesse

Le capteur de température de fuel est utilisé pour compenser le changement de densité du fuel occasionné par les variations de température. Le capteur primaire et le capteur secondaire d'avance/vitesse sont localisés de chaque côté de la pompe. Ils sont en face du pignon cranté qui sert à l'entraînement de celle-ci.

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PRESENTATION GENERALE Localisation des composants

Capteurs

4

3

2

(2). Capteur de température d'huile moteur

Le capteur de température d'huile est placé sur la pompe hydraulique à côté du capteur de pression de lubrification.

(3). Prise de l'interface machine

La prise (à 40 broches) assure la liaison avec le connecteur de la machine. Elle est située à côté de la pompe.

(4). Vis de masse

La vis de masse relie les différents fils de masse du système, (c'est une pièce maîtresse du faisceau).

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PRESENTATION GENERALE Localisation des composants

Capteurs

2

(1). Prise de connexion de calibration

La prise de connexion permet la calibration du capteur d'avance/vitesse, elle est située à proximité de l'ECM.

(2). Capteur de pression hydraulique

Le capteur de pression "hydraulique" capte la pression de commande des injecteurs, il est vissé sur la culasse.

. Module personnalisé

Le module personnalisé situé dans l'ECM, contient le programme, c'est lui qui gère tous les paramètres de puissance du moteur en fonction des applications spécifiques. Il peut être remplacé, ou bien reprogrammé à l'aide d'un PC.

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PRESENTATION GENERALE Localisation des composants

Capteurs

. Capteur de température d'eau

Le capteur de température d'eau est situé sur la culasse avant droite du moteur. Il est utilisé avec l'ECM pour contrôler différentes fonctions : Indication de la température d'eau sur le tableau de bord, VIMS (Vital Information Management System), ou sur le CMS (Computerized Monitoring System), par la liaison de données CAT (data link), Lorsque la température est trop élevée, il allume une "led" d'alerte, du système de surveillance du CMS, ou du VIMS. Gestion de la vitesse du ventilateur en fonction de la température (si le moteur est équipé d'un ventilateur à vitesse variable). Valeur de température accessible avec l'outillage électronique (ET). Contrôle le mode de démarrage du moteur (élévation du régime de ralenti et modification de l'avance, lorsque le moteur est "froid"). Le détecteur de débit d'eau (pas montré) est situé sur l'entrée du réfrigérant d'huile.

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PRESENTATION GENERALE Localisation des composants

Roue de calage de l'avance

Repère dans le tour (50/50)

. Roue de calage et de vitesse

La roue de calage comporte 24 dentures axiales disposées judicieusement.

La roue fait partie d'un pignon d’entraînement intermédiaire de la pompe "hydraulique"

La roue tourne à demi vitesse du moteur. Elle fait partie du pignon de distribution qui entraîne le transfert de la pompe "hydraulique". La surface relative des espaces et des dentures est répartie de la façon suivante : une seule dent : 50/50 (repère dans le tour) 23 dents : 80/20

. Transfert

Le transfert de la pompe hydraulique a un rapport d'entraînement multiplicateur de 1,167. Il comprend : - un pion de centrage (2) - un orifice pour recevoir le capteur de pression atmosphérique (3) - l'entraînement cannelé (1).

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PRESENTATION GENERALE Localisation des composants

Capteur de pression entrée turbo

. Capteur de pression d'entrée turbo

Le capteur de pression d'entrée turbo est situé sur la durite d'aspiration. Ce capteur est utilisé avec le capteur de pression atmosphérique pour mesurer la différence de pression entre l'entrée et la sortie du filtre à air. L'ECM calcule la restriction du filtre à air. En fonction des valeurs, il adapte les réglages d'injection, afin de protéger le moteur.

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PRESENTATION GENERALE Localisation des composants

Capteur de pression sortie turbo

Détail B

. Capteur de pression sortie turbo

Le capteur de pression sortie turbo est situé sur la culasse avant droite du moteur. Il est utilisé par l'ECM pour contrôler les émissions de fumées en assurant un parfait équilibre entre l'air et le carburant. Ce capteur, permet aussi de mesurer la valeur de pression turbo, avec l'outillage électronique(ET)

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PRESENTATION GENERALE Localisation des composants

Capteurs

4

3

3

2

1

2 1

(1). Capteur de pression d'huile moteur

Le capteur de pression d'huile moteur est fixé sur la ligne d'alimentation du réservoir de la pompe "hydraulique".

(2). Capteur de température d'huile moteur (3). Connecteur machine

Le capteur de température d'huile moteur, permet à l'ECM de compenser la viscosité de l'huile. L'ECM maintient les réglages d'injection et d'avance quelles que soient les variations de température de l'huile (compensation effectuée en modifiant la valeur de pression de commande des injecteurs).

(4). Vis de masse

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LUBRIFICATION Circuit de principe

Circuit schématique de lubrification (1) Pompe "hydraulique". (2) Limiteur haute pression. (3) "Pont hydraulique". (4) Orifice de lubrification (culbuteurs). (5) Canalisation haute pression. (6) Valve proportionnelle de pression "d’activation". (7) Collecteur haute pression. (8) Galerie de lubrification. (9) Orifice de lubrification (poussoir). (10) Canalisation d’aspiration de la pompe "hydraulique". (11) Jet d’huile. (12) Paliers d’arbre à came. (13) Canalisation. (14) Retour d’huile. (15) Tourillon. (16) Orifice de lubrification (distribution). (17) Galerie principale. (18) (Pignon intermédiaire). (19) Orifice de lubrification (Turbo). (20) Bipasse du filtre. (21) Conduit de refoulement. (22) Filtre à huile. (23) Bipasse réfrigérant. (24) Réfrigérant. (25) Pompe à huile. (26) Limiteur de pression d’huile. (27) Filtre auxiliaire (si équipé). (28) Carter.

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LUBRIFICATION Pompe à huile

. Lubrification du moteur

La pompe à huile des moteurs HEUI, est montée dans le carter, inférieur, elle lubrifie les organes du moteur sous une pression de 400 kPa environ

. Alimentation en huile du système du système de commande d'injection

L'huile de la pompe est aussi utilisée pour gaver la pompe "hydraulique" de commande d'injection . C'est la raison pour laquelle son débit est supérieur aux autres moteurs. Note : Pour éviter toutes confusions entre l'huile de lubrification et l'huile de commande des injecteurs, nous préférons comparer le circuit d'huile de la pompe H.P. à un circuit hydraulique car il présente les mêmes caractéristiques.

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. Groupe de pompe

. Caractéristiques :

POMPE HYDRAULIQUE Descriptif de la pompe

La pompe hydraulique est commune à celle des circuits d'équipements de certaines machines . C'est une pompe à cylindrée variable à 9 pistons munie d'une régulation "load-sensing". Entraînée à 1,167 fois la vitesse du moteur, son débit est de 58,6 l/min. au régime de pleine charge. Elle comporte : - un petit réservoir interne, - une valve d'activation proportionnelle, - un capteur de pression d'huile moteur, - un capteur de température d'huile moteur, - une pompe de transfert à engrenages, (rapporté) - deux clapets de refoulement, - un tiroir de régulation de débit (LS), - un tiroir de régulation de pression (coupure).

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POMPE HYDRAULIQUE Réservoir de gavage

Démarrage à froid

. Réservoir de Démarrage à froid

Le carter de la pompe hydraulique dispose d'un réservoir "tampon" Ce réservoir assure une réserve d'huile constante pour faciliter et adoucir les démarrages du moteur. L'orifice calibré de 0,5 mm de diamètre sur le "trop plein" assure une purge permanente. Un clapet anti-retour placé entre le réservoir et les orifices de refoulement permet de compenser le manque d'huile occasionné par le refroidissement de celle-ci, après l'arrêt du moteur.

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VERS LES INJECTEURS

POMPE HYDRAULIQUE Clapets de refoulement

SORTIE POMPE

. Clapets de refoulement

La pompe dispose de deux clapets anti-retour intégré aux raccords de refoulement.

. Stabilisation et blocage de la pression "d'activation"

La commande successive des injecteurs provoque l'instabilité de la pression. Les clapets oscillent à grande fréquence pour isoler la pompe des pointes de pression.

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POMPE HYDRAULIQUE Tiroir de régulation

Coupe de la pompe hydraulique

TIROIR DE COUPURE TIROIR "LS" VALVE D'ACTIVATION

ORIFICE CLAPET ANTIRETOUR

DRAIN ORIFICE

DU VERIN D'INCLINAISON

TO CASE DRAIN

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CIRCUIT HYDRAULIQUE Gavage de la pompe basse pression

VERS LA LUBRIFICATION

RESERVOIR DE GAVAGE GROUPE DE POMPE FILTRE A HUILE

POMPE "HYDAULIQUE" POMPE DE TRANSFERT

REFRIGERANT D'HUILE

ECM

POMPE DE LUBRIFICATION

CARTERD'HUILE

. Alimentation du système hydraulique

Sur le moteurs HEUI la pompe à huile du moteur a deux fonctions : - elle fournit l'huile pour lubrifier le moteur de façon traditionnelle. - elle gave en permanence le réservoir d'alimentation de la pompe "hydraulique" H.P. C'est pour cette raison que son débit a été augmenté. Le réservoir de la pompe H.P., appelé réservoir de démarrage à froid, fournit l'huile nécessaire au démarrage. Ensuite la pompe de lubrification assure le gavage sous pression. Deux capteurs sont placés sur le réservoir, l'un capte la pression de lubrification et l'autre la température de l'huile.

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CAPTEUR DE TEMPERATURE D4HUILE MOTEUR

CAPTEUR DE PRESSION DE LUBRIFICATION

CANALISATION DE COMPENSATION

CIRCUIT HYDRAULIQUE Refoulement haute pression

HEUI

CULASSE COLLECTEUR D'ALIMENTATION

RESERVOIR DE GAVAGE

CAPTEUR DE PRESSION "D'ACTIVATION"

GROUPE DE POMPE POMPE "HYDRAULIQUE" POMPE DE TRANSFERT

CULASSE COLLECTEUR D'ALIMENTATION

ECM VALVE D'ACTIVATION PROPORTIONNELLE

. Pression hydraulique 50 à 230 bar

HEUI

La pression d’huile supportée par la pompe hydraulique, peut varier entre 50 et 230 bar. La vitesse de déplacement du piston des injecteurs peut être ainsi contrôlée pour faire varier la pression d'injection. La pression "d’activation" est contrôlée par l’ECM. Celui-ci gère la fermeture plus ou moins grande de la valve d’activation proportionnelle. Lorsque le moteur tourne : l’huile sous pression parvient simultanément aux injecteurs par les collecteurs des culasses. Afin d’éviter toutes interférences entre chaque collecteur, les conduites d’alimentation sont équipées de clapet anti-retour. En fin d’injection l’huile se dépressurise sur les culbuteurs, avant de retourner par gravité dans le carter moteur. Un clapet anti-retour sur la canalisation de compensation assure un complément d'huile dans les collecteurs lorsque l'huile refroidit.

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CIRCUIT HYDRAULIQUE Valve d'activation proportionnelle

Repos

RACCORDEM BOBINE

ARRETO

BOISSE

ADAPTEU JOIN SIEG FOURRE

STATO

REFFOULEM POMP

FILTRE A PAROIS

RESSORT DE

MAINTIE ARMATUR SOLENOI POINTEA CARCASS SEGME

. La pression signal est contrôlée par la fermeture de la valve d'activation

ORIFICE DE RETOUR

CORPS DE VALVE

Lorsque la valve "d'activation" n'est pas excitée la ligne signal du tiroir LS est reliée à la vidange par l'ouverture du pointeau.

Pour vérifier la pression d'attente, il est possible de déconnecter la valve "d'activation" avant la mise en marche du moteur. . Pression d'attente Moteur tournant, la pression relevée dans le circuit correspond à la force du ressort du tiroir LS, soit, 50 bar environ. Cette valeur de pression est appelée pression d'attente (standby).

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CIRCUIT HYDRAULIQUE

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Valve d'activation proportionnelle

Excitation

RACCORDEME BOBIN

ARRETOI

BOISSEA

ADAPTEU JOIN SIEG FOURRE

REFFOULEME POMP

STATO

ARMATUR SOLENOI POINTEA CARCASS

. Courant élevé égal pression élevée

SEGMEN

CORPS DE

ORIFICE DE

L'ECM excite la valve d'activation pour ajuster la pression, en fonction de son programme et des informations envoyées par les capteurs (température, pression etc.). La valeur du courant envoyée sur le solénoïde génère une force électromagnétique. Cette force déplace le pointeau contre son siège pour couper la mise à la vidange de la ligne signal. Sous l'action d'une plus grande pression signal le tiroir LS se referme, ce qui aura pour effet d'augmenter la pression de refoulement de la pompe. Dès que la pression signal atteint une force suffisante pour contrer la force électromagnétique, le pointeau s'efface. Son ouverture limite la pression signal et par conséquent limite aussi la pression de refoulement. Le plateau maintient une position d'équilibre pour fournir le débit sous la pression désirée du moment.

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CIRCUIT HYDRAULIQUE Fonctionnement

Régulation au démarrage

VERS LA LUBRIFICATION RESERVOIR DE GAVAGE

TIROIR DE PRESSION (COUPURE)

VERIN D'INCLINAISON

TIROIR DE DEBIT (LS) GALERIE DROITE GALERIE GAUCHE

CARTER MOTEUR

. Variation de la Cylindrée

SOLENOIDE EXCITE

DRAINAGE DE LA POMPE

VALVE D'ACTIVATION PROPORTIONNELLE

La cylindrée de la pompe est contrôlée pour maintenir le débit d'huile nécessaire à l'action des injecteurs, en fonction de la quantité à injectée. Le débit sous pression fourni par la pompe, dépend de la pression signal ajustée par la valve de pression proportionnelle . L'inclinaison du plateau varie entre 0 et 15,5 degrés. A l'arrêt la pompe est en cylindrée maximum.

. Débit d'huile au démarrage

Dès les premiers tours de démarreur, la pompe alimente les collecteurs sous une pression de 50 bar, environ (force du ressort du tiroir LS). Ensuite, lorsque l'ECM a détecté l'ordre d'injection, celui-ci pilote la fermeture complète de la valve de pression proportionnelle. Durant le lancement du moteur, la pression d'huile est au maximum, afin de favoriser le démarrage.

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CIRCUIT HYDRAULIQUE Fonctionnement

Diminution de la pression

VERS LA LUBRIFICATION RESERVOIR DE GAVAGE

VERIN D'INCLINAISON

TIROIR DE PRESSION (COUPURE)

TIROIR DE DEBIT (LS) GALERIE DROITE SOLENOIDE

GALERIE GAUCHE

CARTER MOTEUR

DIMINUTION DE COURANT

DRAINAGE DE LA POMPE

VALVE D'ACTIVATION PROPORTIONNELLE

Après le démarrage, l'ECM diminue et ajuste le courant sur la valve proportionnelle de façon à ajuster la pression en fonction des paramètres établis dans son programme. . Contrôle de la valve proportionnelle par l'ECM

La valeur de courant appliquée sur la valve proportionnelle détermine une valeur de pression signal sur le tiroir "LS"

. Contrôle de l'inclinaison de pompe par la valve

La pression de refoulement équilibre la valeur de pression signal plus le ressort. Lorsque l'équilibre est rompu le tiroir "LS" s'ouvre,. l'huile alimente le piston d'inclinaison, le plateau se déplace pour réduire la cylindrée de la pompe. Le plateau trouve une position d'équilibre, afin de maintenir la pression désirée par l'ECM. La pompe fonctionne alors à pression constante.

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CIRCUIT HYDRAULIQUE Fonctionnement

Augmentation de pression

VERS LA LUBRIFICATION RESERVOIR DE GAVAGE

TIROIR DE PRESSION (COUPURE)

VERIN D'INCLINAISON

TIROIR DE DEBIT (LS) GALERIE DROITE SOLENOIDE

GALERIE GAUCHE

CARTER MOTEUR

DIMINUTION DE COURANT

DRAINAGE DE LA POMPE

VALVE D'ACTIVATION PROPORTIONNELLE

En fonction de la charge appliquée au moteur, ou des variations de régime ou de température de l'huile, l'ECM peut augmenter la pression "d'activation". Pour cela il envoi un courant plus élevé au solénoïde de la valve proportionnelle. . L'ECM augmente la pression en envoyant plus de courant sur la valve proportionnelle

L'augmentation de courant sur la valve élève son seuil d'ouverture et crée ainsi l'augmentation de la pression signal. La pression de refoulement augmente car elle doit lutter contre le ressort et la pression signal plus élevée. Le plateau de la pompe se maintient dans une position adaptée, pour fournir le débit sous pression désiré par l'ECM. A pression constante, le débit sera constant.

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CIRCUIT HYDRAULIQUE Fonctionnement

Protection du circuit

VERS LA LUBRIFICATION RESERVOIR DE GAVAGE

TIROIR DE PRESSION (COUPURE)

VERIN D'INCLINAISON

TIROIR DE DEBIT (LS) GALERIE DROITE SOLENOIDE

GALERIE GAUCHE

CARTER MOTEUR

DIMINUTION DE COURANT

DRAINAGE DE LA POMPE

VALVE D'ACTIVATION PROPORTIONNELLE

. Pression maximum à 26000 kPa

Normalement le tiroir de coupure du système de régulation n'est pas utilisé. Il assure la protection du circuit seulement si un mauvais fonctionnement du tiroir "LS" ou de la valve proportionnelle survient. Le tiroir de coupure réduit la cylindrée de la pompe, si la pression excède 260 bar.

. Si la pression n'est plus contrôlée par l'ECM, l'indicateur de défaut s’allume

En cas d'avaries, si la pression est comprise entre 250 et 260 bar, un voyant d'alarme va s'allumer au tableau de bord. Avec "ET" il est possible de vérifier la valeur de pression et d'effectuer un test de balayage qui consiste à élever ou à baisser la pression pour permettre d'évaluer les conditions du système hydraulique. L'écart entre la pression désirée et la pression lue ne doit pas être supérieur à 20 bar durant l'essai.

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Pompe de transfert

CIRCUIT D'ALIMENTATION Pompe de transfert

La pompe de transfert est entraînée par l'arbre de la pompe H.P. C'est une pompe à engrenage qui comporte un limiteur de sécurité réglé entre 6,20 et 7,60 bar. La pression de fuel n'est pas contrôlée par ce limiteur. C'est le régulateur situé sur le retour des galeries d'alimentation qui stabilise la pression entre 3,15 et 4,15 bar. Le fuel en sortie de la pompe, traverse l'ECM, un filtre 2µ et les galeries du collecteur, pour alimenter les injecteurs.

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CIRCUIT D'ALIMENTATION Principe du circuit

HEUI

CULASSE COLLECTEUR D'ALIMENTATION

RESERVOIR DE GAVAGE

CAPTEUR DE TEMPERATURE DE FUEL

GROUPE DE POMPE POMPE HYDRAULIQUE" POMPE DE TRANSFERT

CULASSE COLLECTEUR D'ALIMENTATION

ECM HEUI POMPE DE TRANSFERT FILTRE A FUEL DEUX MICRONS

SEPARATEUR D'EAU

REGULATEUR DE PRESSION PRESSION

RESERVOIR A CARBURANT

. Circuit basse pression

Le circuit d'alimentation des "HEUI", présente les mêmes caractéristiques que les circuits des moteurs de la série 3100. Du réservoir, le carburant est aspiré à travers un décanteur (filtre primaire), par une pompe à engrenage. Refoulé ensuite par la pompe, le fuel circule dans une conduite interne à l'ECM, (pour refroidir les composants), et passe à travers un filtre de 2 µ, avant d'entrer dans les galeries d'alimentation des injecteurs. Comme le débit est supérieur aux besoins des injecteurs, la pression s'élève dans le circuit. Dès que la pression atteint le tarage du régulateur de pression, celui-ci s'ouvre pour envoyer le débit excédentaire au réservoir. En pleine charge le rapport entre le volume consommé et le débit fourni est de 1 pour 3. La plus grande partie du volume qui n'est pas utilisée pour l'injection assure le refroidissement des injecteurs. Le capteur de température situé sur l'alimentation, permet à l'ECM de compenser une baisse de puissance pouvant être occasionnée par le changement de densité du carburant, due à la variation de température de celui-ci.

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. Séparateur d'eau et filtre primaire (1)

. Filtre secondaire de 2 microns (2)

CIRCUIT D'ALIMENTATION Filtration

Le séparateur d'eau fait office de filtre primaire, c'est une pièce vitale pour les composants du système d'injection. Avec une pression d'injection pouvant atteindre 1500 bar, la qualité du carburant est très importante. L'eau par exemple, peut corroder les plongeurs ou les barillets des injecteurs. De même que des impuretés dans le fuel peuvent user prématurément ces mêmes composants. C'est pour ces raisons qu'un filtre secondaire de 2 µ est monté sur le circuit d'alimentation. La pression d'injection mentionnée dans ce texte est fixée pour convenir aux exigences de pollution et de consommation actuelle. Avec le système HEUI il est possible de s'adapter et de dépasser ces exigences.

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CIRCUIT D'ALIMENTATION Alimentation des injecteurs

ADAPTE BRIDE DE FIXATION PONT D'ALIMENTATION

INJECTE

EMBASE DES CONDUITE DE

COLLECTEUR D'ALIMENTATION GALERIE D'ALIMENTATION D'HUILE HYDRAULIQUE

PUITS

CULASSE

ALIMENTATION FUEL BASSE PRESSION

LIQUIDE DE REFROIDISSEM RONDELLE METALLIQU

. Alimentation des injecteurs pompes

BLOC MOTEUR

Fuel et huile : 1. L'huile sous haute pression distribuée dans les collecteurs est dirigée vers chaque injecteur par un "pont d'alimentation". 2. Le carburant sous pression de transfert alimente les injecteurs à travers des galeries usinées dans le collecteur. 3. Les puits d'injecteurs sont serrés contre une bague en acier, pour éviter les passages de gaz dans le circuit de refroidissement. Note : les "ponts hydrauliques" sont équipés de joints spéciaux en Viton.

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ALIMENTATION DES INJECTEURS Descriptif

INJECTEUR JOINT SUPERIEUR DU PUITS

JOINT SUPERIEUR D'INJECTEUR

PUITS D'INJECTEUR

COLLECTEUR D'ALIMENTATION

JOINT INFERIEUR DU PUITS

ALIMENTATION FUEL BASSE PRESSION

EAU CULASSE

CONTACT METAL CONTRE METAL

JOINT INFERIEUR D'INJECTEUR

. Circuit d'alimentation basse pression des injecteurs

Le carburant sous pression de transfert alimente les injecteurs au travers d'une galerie usinée dans les collecteurs d'alimentation. L'espace entre le puits et l'injecteur est remplit par le fuel. Les étanchéités supérieures et inférieures sont assurées par des joints toriques. Les puits sont vissés dans la culasse, une rondelle métallique assure l'étanchéité entre la chambre de combustion et la galerie de refroidissement.

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ALIMENTATION DES INJECTEURS Descriptif

Collecteur d'alimentation

. Galerie D'alimentation

Le collecteur est monté sur la culasse, il distribue l’huile sous pression vers chaque injecteur au travers des "ponts d'alimentation". Il canalise l’huile de lubrification ainsi que le carburant pour alimenter les injecteurs. Les galeries internes au collecteur sont les suivantes : galerie d'alimentation d'huile H.P. (1) galerie de lubrification des culbuteurs. (2) galerie d'alimentation fuel.(3)

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ALIMENTATION DES INJECTEURS Descriptif

Collecteur d'alimentation

JOINTS

EMBASE DES CULBUTEURS

PUITS

ORIFICE D'ALIMENTATION DE FUEL BASSE PRESSION

Collecteur

RAINURAGE D'EXTRACTION

ORIFICE DE LUBRIFICATION

GALERIE D'ALIMENTATION D'HUILE HAUTE SS O

Cette vue en coupe montre les passages cités précédemment. Le fuel entre par l'avant du collecteur pour en ressortir par l'arrière. Le refroidissement des injecteurs est réalisé par le débit de carburant. La gorge circulaire du collecteur alimente les injecteurs au travers des puits, deux joints toriques assurent l'étanchéité inférieure et supérieure.

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ALIMENTATION DES INJECTEURS Descriptif

"Pont d'alimentation hydraulique"

. Pont hydraulique "Jumper block"

Le "pont" d'alimentation (1) transmet l'huile sous haute pression du collecteur vers l'injecteur. La procédure de serrage des 6 vis de fixation déterminée dans le manuel d'atelier, doit être respectée. Note : si le serrage n'est pas effectué correctement, cela entraînera des fuites qui pourront réduire la puissance du moteur.

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INJECTEURS Pièces constitutives

Pièces constitutives de l'injecteur ENTRETOIS BAGU

ARMATURE

CLAPET DE DISTRIBUTION SOLENOIDE

COMMANDE CORPS DE

CALE

BARRILL

ADAPTEUR

POUSSOIR

RONDELLE

JOIN

PISTON

CLAPET DE RETOUR

CLAPET ANTI-RETOUR ENTREE DE FUEL

CLAPET ANTI-RETOUR DE REFOULEMENT

AIGUIL BAGUE

RONDEL

JOINT

NEZ D'INJECTEUR

Les injecteurs sophistiqués.

. Injecteur

pompes

des

moteurs

3408E/3412E,

sont

Ils réunissent plusieurs pièces, fabriquées avec une grande précision. La fonction des éléments constitutifs sera étudiée au cours de ce chapitre.

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INJECTEURS Elément majeur

CORPS DE COMMANDE

ELEMENT DE POMPAGE

NEZ D'INJECTEUR

. Trois groupes principaux

Les injecteurs sont munis de trois organes principaux qui seront traités en détail. Le corps de commande L'élément de pompage Le nez d'injecteur Les injecteurs sont fabriqués avec beaucoup de soin, seulement 0,09% d'anomalies recensées. Note : La procédure de montage des injecteurs spécifiée dans le manuel doit être respectée. Un mauvais serrage peut entraîner la déformation des ensembles.

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INJECTEURS Détail d'assemblage

CORPS DE COMMANDE

BODY

ADAPTER

POPPET

BOLT

SPACER

SPRING SLEEVE SHIM SEAL

SOLENOID ASSEMBLY

ARMATUR

SCREW

SCREW

SEAL INTENSIFIER PISTON RETAINER RING

ELEMENT DE POMPAGE

WASHER

NEZ D'INJECTEUR DOWEL

PLUNGER

SPRING

SEAL

BARREL

. Pièces constitutives d'un injecteur

BALL

BALL

DOWEL

STOP CHECK STOP PLATE PLATE

LIFT SPACER DOWEL

TIP

CASE

STOP SPRING SLEEVE CHECK PIN

L'injecteur pompe est composé de 35 pièces assemblées avec précision, (démontage déconseillé). Le corps de commande : contient le solénoïde, l'armature et le clapet de distribution d'huile qui commande l'élément de pompage. L'élément de pompage : contient le poussoir amplificateur, le barillet et le piston. Le nez d'injecteur : contient l'aiguille, le diffuseur de carburant et trois clapets anti-retour.

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INJECTEURS Courant d'excitation du solénoïde de commande

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TEMPS D'UN CYCLE

E X I T A T I O N

COURANT D'APPEL

COURANT DE MAINTIEN

0

1

2

3

4

5

TEMPS (MILLISECONDES)

. Caractéristique et forme du courant d'excitation

La quantité de carburant est contrôlée par la variation du temps d'excitation du solénoïde d'injecteur. Cette durée est calculée par l'ECM pour fournir la quantité appropriée de carburant. La pression de commande intervient aussi pour déterminer le débit injecté. En effet pour un débit injecté constant, la pression de commande peut être différente, en fonction des variations de température de l'huile. Pour adapter le débit d'injection, la durée et la pression sont liées, mais elles sont gérées indépendamment par l'ECM, afin de compenser les changements de viscosité de l'huile due à la température. Deux niveaux de courant apparaissent sur cette courbe : 1. Le courant d'appel est d'une plus grande intensité, car il faut vaincre le déplacement de l'armature contre son ressort pour ouvrir le clapet. 2. Le courant (de maintien) diminue lorsque le clapet de commande est ouvert, cela réduit la chaleur et augmente la durée de vie du solénoïde. Toutes les valeurs permettant d'établir les performances d'injection en fonction de la durée, de la pression et de la température sont stockées dans la mémoire de ECM.

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INJECTEURS Fonctionnement du solénoïde de commande

SOLENOIDE AU

SOLENOIDE EXCITE

CLAPET FERME

CLAPET OUVERT 110

CLAPET DE COMMANDE

SOLENOIDE

ARMATURE

SIEGE INFERIEUR

SIEGE SUPERIEUR

VERS LE POUSSOIR

VERS LE POUSSOIR

AMPLIFICATEUR

AMPLIFICATEUR

. Repos ou fin d'injection

Au repos le clapet de commande est maintenu sur son siège inférieur par son ressort, dans cette position : l'huile de commande est bloquée et la chambre du poussoir est reliée à la vidange par le siège supérieur.

. Excitation et distribution d'huile

l'excitation du solénoïde provoque le déplacement du clapet de commande. Lorsque le clapet est en contact sur le siège supérieur, le retour est fermé et l'huile sous pression d'alimentation déplace le poussoir.

. Pression d'activation

Avec les informations des capteurs, l'ECM calcule l'avance et la quantité de carburant qu'il doit injecter. L'ECM détermine pour cela le début et la durée d'excitation du solénoïde, ainsi que la pression d'activation à fournir. La fin d'injection intervient lorsque l'ECM coupe l'alimentation électrique du solénoïde. Le clapet repoussé par son ressort revient au repos sur son siège inférieur. L'huile de commande est bloquée et la chambre d'alimentation du poussoir est reliée au retour par l'ouverture du siège supérieur. Remarque : en fin d'injection le retour d'huile s'effectue directement dans le cache-culbuteur, attention aux projections d'huile si le cache-culbuteur est déposé moteur tournant.

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INJECTEURS Phase d'injection : activation

ALIMENTATION D'HUILE

POUSSOI R JOINT

BARRILLET

PISTON

CLAPET ANTI-RETOUR D'ALIMENTATION DE FUEL CLAPET ANTI-RETOUR DE REFOULEMENT

FUEL VENANT DE LA POMPE DE TRANSFERT

VERS LE NEZ D'INJECTEUR

. Déplacement du plongeur

Lorsque l'ECM pilote l'injecteur, le clapet de commande s'ouvre pour laisser passer l'huile vers le poussoir.

. Pressurisation du fuel

Le déplacement du poussoir et du piston pressurise le carburant d'une valeur égale à 7 fois la pression d'huile de commande. Cette amplification de pression est obtenue par la différence de surface existante entre le plongeur et le poussoir, (7/1).

. Amplification de la pression

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INJECTEURS Injection

Nez d'injecteur

CLAPET ANTI-RETOUR DE REFOULEMENT

VUE DE L'EMBASE DES CLAPETS ANTI-RETOUR

AIGUILLE D'INJECTEUR

PULVERISATION

. Pulvérisation du fuel

Dès que la pression de fuel atteint 315 bar l'aiguille d'injecteur se soulève. Le fuel est pulvérisé dans la chambre de combustion au travers des 6 trous de diamètre 0,252 mm, répartis à 140°. La fin d'injection intervient dès que la pression chute en dessous de 210 bar. Le clapet anti-retour de refoulement évite le passage des gaz de compression et maintient une pression résiduelle de 210 bar dans le nez d'injecteur.

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INJECTEURS Remplissage de l'élément de pompage

Fin d'injection et remplissage de l'élément de pompage

FILTRE A PAROI

. Fin d'injection

En fin d'injection, le poussoir remonte sous l'action de son ressort, en chassant l'huile.

. Remplissage

La cavité sous le piston reçoit le carburant sous pression de transfert au travers d'un filtre de 130 microns. Ce filtre est réalisé par deux surfaces parallèles, proches l'une de l'autre. Ce système retient les particules susceptibles de boucher les trous de l'injecteur.

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INJECTEURS Temps d'injection

COURBE D'INJECTION E X I T A T I O N

FIN PRE-INJECTION

FIN D'INJECTION DEBUT D'INJECTION

0

1

DUREE D'INJECTION

2

3

4

5

TEMPS (MILLISECONDES)

. Débit en deux temps L'injection réalisée en deux temps dans les moteurs 3408E/3412E, permet d'obtenir une meilleure combustion. La petite quantité pré-injectée, déclenche l'inflammation et réduit considérablement les imbrûlés. . Moins de pollution

Cette solution est obtenue par le contrôle du recouvrement de l'orifice de retour et s'effectue sur 25% de la course du piston. La pré-injection permet de réaliser une propagation du front de flamme plus progressive. Cela atténue le "cognement" et diminue les émissions polluantes (NOX) et l'usure du moteur.

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DEBUT D'INJECTION

INJECTEURS Les différentes phases d'injection

FIN PRE-INJECTION

INJECTION FINALE

CANAL DE DECOMPRESSION

ORIFICE RADIALE

SECTION DU PISTON . Injection séquencée - Début d'injection - Fin de la pré-injection

- Réalisation finale de l'injection

Il y a trois stades dans le déroulement de l'injection : La descente du piston provoque l'injection. Dés que l'orifice radial du plongeur est en liaison avec l'orifice de retour du barillet, la pression chute, l'injecteur se referme et l'injection s'interrompt momentanément. En continuant sa descente le plongeur occasionne la fermeture de l'orifice radial, le retour étant fermé, l'injection continue tant que le poussoir est activé.. Durant le cycle normal d'injection, l'huile sous pression s'exerce sur le, un joint autour du poussoir assure l'étanchéité.

. Fuite interne

Quelques fuites d'huile nécessaire à la lubrification peuvent passer dans la chambre du ressort du poussoir. De même que des fuites de fuel provoquées par le piston peuvent aussi remplir la chambre du ressort.

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INJECTEUR Clapets anti-retour

NEZ D'INJECTEUR

BARRILLE

Clapet de retour de fuite

Clapet de refoulement Clapet d'alimentation

Siege d'aiguille

Pulvérisation

Clapets d'injecteur

Il y a quatre clapets sur l'injecteur (en comptant l'aiguille d'injecteur).

Clapet d'alimentation de fuel

Le clapet d'alimentation est ouvert lors du remplissage de la chambre du barillet, il est refermé lors de l'injection.

Clapet de retour de fuite du barillet

Le clapet de retour de fuite, dépressurise la chambre du ressort du poussoir

Clapet de refoulement

Le clapet de refoulement empêche le passage des gaz de combustion dans le circuit de fuel. Il maintient aussi une pression résiduelle dans l'injecteur.

Aiguille d'injecteur

La pression d'injection au ralenti correspond approximativement au tarage de l'aiguille d'injecteur.

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INJECTEUR Diagramme d'injection

OUVERTURE DU CLAPET

COURBE D'INJECTION

E X I T A T I O N FIN D'INJECTION DEBUT D'INJECTION

0

1

DUREE D'INJECTION

2

3

4

5

TEMPS (MILLISECONDES)

. Courbe d’injection

Sur ces courbes, nous pouvons remarquer que l'ECM excite le solénoïde. Le clapet de distribution se déplace ensuite et l'injection débute, elle s'arrête lorsque la pression chute à zéro. La courbe d'injection nous montre que le débit, est injecté en deux temps. (précombustion). La quantité de fuel injectée est liée à la durée d'injection. Celle-ci est déterminée par le temps d'ouverture du clapet et la pression hydraulique du moment.

(Aucune valeur n'est indiquée sur ces courbes, il faut simplement visualiser leurs relations géométriques).

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P R E S S I D O ' N I N J E C T I O N

INJECTEUR Pression dynamique d'injection

HEUI

SYSTEME MECANIQUE

REGIME NOMINAL

REGIME NOMINAL

REGIME NOMINAL

REGIME MOTEUR CONSTANT - CHARGE PROGRESSIVE

. Pression hydraulique "d'activation"

La pression hydraulique peut être contrôlée indépendamment du régime moteur. Pour gérer la quantité de fuel injectée, de nombreuses combinaisons entre la durée et la pression sont possibles. Elles sont caractérisées en fonction des spécifications du moteur pour optimiser et satisfaire les performances : la nervosité, les émissions et autres paramètres. Grâce à ces possibilités le système HEUI est très performant. La pression d'injection peut être maximum quel que soit le régime ou la charge imposée au moteur. Un moteur équipé d'une pompe d'injection mécanique, la pression d'injection est proportionnelle au régime et à la charge imposée au moteur.

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INJECTEUR Récapitulatif des phases d'injection

. courant d'appel (excitation)

L'ECM excite le solénoïde avec un intensité de grande valeur, afin d'obtenir un champ magnétique nécessaire à l'attraction du clapet de distribution d'huile.

. Déplacement du clapet de commande

Le clapet se déplace et l'ECM fournit un courant de maintien inférieur au courant d'appel.

. Début d'injection

. Temps d'Injection

. Fin d'injection

L'injection commence, lorsque le clapet s'ouvre et que le poussoir amplificateur se déplace. Le mouvement du poussoir entraîne le piston et pressurise le fuel jusqu'à la valeur d'ouverture de l'aiguille d'injecteur, soit 315 bar environ. La quantité de carburant injectée est contrôlée par la durée d'ouverture du clapet est aussi par la pression hydraulique de commande. Si la pression hydraulique est élevée, le poussoir et le piston seront déplacés plus rapidement, donc le débit injecté sera supérieur. En fin d'injection l'ECM coupe l'excitation. Le clapet repoussé par le ressort referme l'alimentation d'huile et ouvre la vidange de la chambre du poussoir. Sous l'action du ressort, le poussoir remonte et le barillet est de nouveau remplit pour une nouvelle injection. L'aiguille de l'injecteur se referme, dès que la pression chute à 210 bar environ, cette pression est retenue comme pression résiduelle, pour le prochain cycle.

.................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................................

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FONCTIONNEMENT GESTION ELECTRONIQUE Présentation

CONTROLE ELECTRONIQUE DES MOTEURS 3408E/3412E SYSTEME DE CONTROLE ELECTRONIQUE (ECM)

. Gestion électronique

La présentation du système HEUI comporte les composants suivants: ECM Le module personnalisé Les injecteurs pompes (hydraulique/électronique) La roue de calage Les paramètres relatifs à ces composants sont les suivants : Contrôle de l'avance Contrôle de la quantité de fuel Contrôle de l'équilibre air/fuel Calibration de l'avance

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FONCTIONNEMENT GESTION ELECTRONIQUE ECM et PM

couvercle d'accés du PM

PM (Personality Module)

. L'ECM : - Régule

Le module de contrôle électronique est le cerveau du système. Il englobe les fonctions d'un régulateur et d'un calculateur. Il reçoit les signaux d'informations des capteurs et il commande les injecteurs ainsi que la valve proportionnelle "d'activation".

- Calcule - Contrôle la pression - Contrôle l'avance

L'ECM est complètement scellé, sauf pour l'accès au logiciel qui est contenu dans le module personnalisé, (pas montré). "Adem II" (Advanced. Diesel. Engine. Management. Systems) est la deuxième génération élaborée pour commander le moteur diesel. Note : L'ECM est très fiable. Les problèmes rencontrés viennent principalement des connections et des faisceaux. L'ECM doit être le dernier organe incriminé en cas de pannes.

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FONCTIONNEMENT GESTION ELECTRONIQUE ECM et PM

PM (Personality Module) . Le PM (module personnalisé) contient le programme

Le PM (module personnalisé) contient le programme qui comporte les réglages du moteur (tels que, la puissance, l'augmentation de couple et l'équilibre entre l'air et le fuel). Le programme détermine les performances du moteur. Le module personnalisé est installé derrière l'ECM (sous le panneau d'accès). En ce moment il y a deux façons de remplacer le programme : soit, par le remplacement du PM, soit, par la reprogrammation du PM à l'aide du programme "flash" de l'outil électronique "ET". L'échange d'un module personnalisé doit être effectué avec le contact coupé et la prise de l'ECM d'ébranchée. Ensuite avant de démarrer le moteur, il faut attendre 1 min. avec le contact établi pour que le transfert des données s'effectue. Le remplacement du PM efface le compteur horaire et les configurations personnalisées.

. L'ECM est scellé sauf le module personnalisé

Note : L'ECM est scellé et ne nécessite pas d'opération de maintenance de réglage ou d'entretien. Le module personnalisé est incorporé dans l'ECM. L'installation d'un module personnalisé est la seule raison d'ouvrir l'ECM. Cette opération peut être normalement exécutée durant l'installation d'un ECM ou d'une mise à jour du programme. Le module personnalisé contient des paramètres d'usine dont certains peuvent être configurés, tels que : le ralenti le régime maxi la vitesse maxi du véhicule (camion routier)

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FONCTIONNEMENT GESTION ELECTRONIQUE Contrôle des injecteurs

TECHNOLOGIE DU SYSTEME D'INJECTION DES MOTEURS DIESEL 3408/3412 E HEUI Injecteur pompe

. Injecteur à commande électrique et à action hydraulique

injecteurs des moteurs 3500 EUI. L'injecteur est commandé électriquement par l'ECM pour être actionné hydrauliquement. Pendant l'injection : l'ECM commande l'injecteur et la valve "d'activation". Le débit injecté varie en fonction du temps d'ouverture de l'injecteur et de la pression "d'activation". L'ECM contrôle en permanence, la quantité de carburant, l'avance et la pression d'injection.

ATTENTION Les solénoïdes d'injecteurs fonctionnent en courant continu de 105 volts. Lors des essais éviter tous contacts avec l’injecteur afin de ne pas subir une décharge électrique ou de provoquer un court-circuit. Les injecteurs des moteurs 3400 HEUI sont très similaires aux

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FONCTIONNEMENT GESTION ELECTRONIQUE Contrôle des injecteurs

METHODES DE CONTROLES DES INJECTEURS HEUI CONTROLES DES SOLENOIDES COUPURE D'UN INJECTEUR SEQUENCE DE COUPURE AUTOMATIQUE

. Contrôle des injecteurs ou des cylindres

Trois contrôles peuvent être utilisés pour déterminer dysfonctionnement sur un cylindre ou sur un injecteur.

un

Contrôle des solénoïdes Ce contrôle est réalisé, moteur à l'arrêt. Les solénoïdes peuvent être testés automatiquement avec l'outillage électronique "ET ou ECAP", par la fonction (Solénoïd Test) du menu "diagnostic test". Cette fonction permet de contrôler le circuit électrique et l'injecteur par l’excitation successive des solénoïdes. Lorsqu'un solénoïde est alimenté, un claquement devient perceptible. Coupure d'un injecteur Ce contrôle est réalisé, moteur tournant avec l'outillage électronique ET ou ECAP, par la fonction (cutout - change) du menu "diagnostic test". L'opérateur peut couper un ou plusieurs injecteurs de son choix pour déceler un problème sur l'injection ou sur un cylindre. Coupure automatique des injecteurs Ce Contrôle est réalisé, moteur tournant, avec l'outillage électronique "ET ou ECAP", par la fonction (cutout - start), du menu "diagnostic test".Durant l'essai un chiffre numérique s'affiche sur chaque cylindre "coupé". Toutes les valeurs doivent être semblables et supérieures à celle inscrit dans la fenêtre "injection duration". Si un cylindre ne "donne pas", la valeur sera identique à celle donnée en "injection duration". Ex 1 : cyl. 6 et 8 défectueux. En l'absence de messages, de différence ou de problèmes diagnostiqués, la cause sera probablement due à un défaut mécanique.

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FONCTIONNEMENT GESTION ELECTRONIQUE Contrôle des injecteurs

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1er Exemple : File

Cat Electronic Technician -Injector Solenoid Cutout Information Service Utilities Data Link Setting

Diagnostic Status

Actives Codes

Cylinder

Mode

Logged Codes

Configuration

Injection Duration

Cylinder 1

Powered

1755,41

Cylinder 2 Cylinder 3 Cylinder 4 Cylinder 5 Cylinder 6 Cylinder 7 Cylinder 8

Powered Powered Powered Powered Powered Powered Powered

1770,82 1786,35 1812,24 1748,78 1560,52 1731,98 1549,42

Help Exit

Engine speed 849 RPM Injection Duration 1568 Fuel position 41

Cold Mode Change

Power All

Start

Print

Stop

Engine : 3408E/3412E - MWL er

2 Exemple :

Cat Electronic Technician Cylinder Cutout 02 / 04 / 97 14 : 00 Page : 1

3408E 769 / 771 (99C00851) Parameter Equipement ID Engine Serial Number ECM Serial Number Personality Module Part Number Personality Module Release Date Personality Module Description Cylinder Cylinder 1 Cylinder 2 Cylinder 3 Cylinder 4 Cylinder 5 Cylinder 6 Cylinder 7 Cylinder 8

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Value 5TR00250 99C00851 08660094CF 135323 - 00 Mars96 769D - 771D 3408 Injection Duration 2039,11 2052,22 2048,56 2070,56 2041,44 2036,82 2004,00 2032,22

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FONCTIONNEMENT GESTION ELECTRONIQUE Avance/détection de l'injection

Logique de l'avance a l'injection

CONTROLE DU CALAGE REGIME MOTEUR QUANTITE DE CARBURANT

CALAGE CARBURANT

DEGRE au.P.M.H.

AVANCE DESIREE au P.M.H.

AVANCE SELECTIONNEE TEMPERATURE D’HUILE HYDRAULIQUE

AVANCE CONVERTIE

CORRECTION DEMARRAGE A FROID

Le diagramme montre la logique de contrôle du calage de l'avance gérée par l'ECM. . Entrée pour le contrôle de l'avance à l'injection

La vitesse du moteur, la quantité de carburant (relatif à la charge du moteur), et la température de l'huile "hydraulique" sont des entrées perçues par l'unité de contrôle de l'avance. La température de l'huile "hydraulique", détermine le régime de ralenti (démarrage à froid). Toutes les entrées réunies déterminent le début d'injection, donc l'avance.

Le contrôle du calage optimise l'avance à l'injection dans toutes les conditions. Les avantages d'un "bon" calage de l'avance sont : . Avantages d'un "bon" calage de l'avance

Réduction des émissions polluantes. Amélioration de la consommation tout en conservant les performances. Augmentation de la durée de vie du moteur. Meilleur démarrage par temps froid.

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FONCTIONNEMENT GESTION ELECTRONIQUE Avance/détection de l'injection

Capteur de calage/vitesse CAPTEUR SECONDAIRE D'AVANCE/VITESSE

P44

P2 J2

< A< < B < C < <

OR BK WT CAPTEUR PRIMAIRE D'AVANCE/VITESSE

J44

P20 OR BK WT

J20

< A< < B < C < <

GROUPE DE CONTROLE (3408/3412E) 732-PK 996-GN 998-BR 999-WH F723-PK F724 PU

P26 CONNEXION POUR LA CALIBRATION

< 39 < 32 < 29 < 38 < 18 < 12

3 > > 4 > J53/P53 > 1 > > 2 > > 3 > > 4 > J57/P57 > 1 > > 2 > > 3 > > 4 > J54/P54 > 1 > > 2 > > 3 > > 4 > J58/P58 > 1 > > 2 > > 3 > > 4 >

. Alimentation des injecteurs Prise J2

ALIMENTATION ELECTRIQUE Tension des injecteurs P2 J2

ECM(3408/12E)

A701-GY F726-YL A703-BR F726-YL

< 16 < < 05< < 32

ALIMENTATION DU SOLENOIDE (N°1) RETOUR DES SOLENOIDES (N°1 ET 3) ALIMENTATION DU SOLENOIDE (N°3)

A702-PU F727-BU A704-GN F727-BU

< 40 < < 11< < 34<

ALIMENTATION DU SOLENOIDE (N°1) RETOUR DES SOLENOIDES (N°1 ET 3) ALIMENTATION DU SOLENOIDE (N°3)

A705-BU F728-BR A707PU F728-BR

< 32 < < 17< < 38<

ALIMENTATION DU SOLENOIDE (N°1) RETOUR DES SOLENOIDES (N°1 ET 3) ALIMENTATION DU SOLENOIDE (N°3)

A706-GY F729-GN A708-BR F729-GN

< 28 < < 21< < 22<

A709-OR F730-GY A711-PU F730-GY

< 37 < < 27< < 31<

A710-GY F731-OR A712-BR F731-OR

< 18< < 33< < 12<

ALIMENTATION DU SOLENOIDE (N°1) RETOUR DES SOLENOIDES (N°1 ET 3) ALIMENTATION DU SOLENOIDE (N°3)

ALIMENTATION DU SOLENOIDE (N°1) RETOUR DES SOLENOIDES (N°1 ET 3) ALIMENTATION DU SOLENOIDE (N°3)

ALIMENTATION DU SOLENOIDE (N°1) RETOUR DES SOLENOIDES (N°1 ET 3) ALIMENTATION DU SOLENOIDE (N°3)

Les injecteurs sont alimentés avec une tension de 105V. Pour cette raison il est impératif de prendre des précautions lors des interventions. L'ECM fournit une masse commune à deux injecteurs L'injecteur est alimenté avec un courant de 5A. pour ouvrir rapidement le clapet de commande. Il est maintenu ouvert avec un courant haché* de 3A. (*micros coupures pour éviter un échauffement excessif de l'enroulement du solénoïde). Si l'ECM détecte une anomalie sur le solénoïde, ou sur le faisceau d'alimentation d'un injecteur (ouvert ou court circuit), il coupe son alimentation et affiche un code défaut. Par contre il le remettra régulièrement en service pour analyser si le défaut est toujours présent. Avec le logiciel ET deux procédures sont disponibles pour diagnostiquer les injecteurs : - à l'arrêt excitation successive des injecteurs (claquement audible) - moteur tournant coupure individuelle pour localiser un cylindre défaillant, ce test revient à dévisser un tuyau d'injecteur sur une injection mécanique.

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CAPTEUR DE TEMPERATURE D'EAU

(+) ALIMENTATION (-) RETOUR SIGNAL

J56/P56 < A< < B< < C<

CAPTEUR DE PRESSION D'HUILE MOTEUR

(+) ALIMENTATION (-) RETOUR SIGNAL

J56/P56 < A< < B< < C<

CAPTEUR DE PRESSION SORTIE TURBO

(+) ALIMENTATION (-) RETOUR SIGNAL

J56/P56 < A< < B< < C<

CAPTEUR DE PRESSION ENTREE TURBO

(+) ALIMENTATION (-) RETOUR SIGNAL

J56/P56 < A< < B< < C<

CAPTEUR DE PRESSION ATMOSPHERIQUE

(+) ALIMENTATION (-) RETOUR SIGNAL

J56/P56 < A< < B< < C<

CAPTEUR DE PRESSION HYDRAULIQUE

(+) ALIMENTATION (-) RETOUR SIGNAL

CAPTEUR DE TEMPERATURE FUEL

(+) ALIMENTATION (-) RETOUR SIGNAL

J56/P56 < A< < B< < C< J56/P56 < A< < B< < C<

(+) ALIMENTATION (-) RETOUR SIGNAL

J56/P56 < A< < B< < C<

CAPTEUR DE TEMPERATURE D'HUILE

. Alimentation des capteurs prise J1

ALIMENTATION ELECTRIQUE Tension des capteurs analogiques

ECM 3408E/3412E

J1 P1 >36 < (+) ALIMENTATION >30 < (-) RETOUR

ALIMENTATION ANALOGUE 5± ± 0,2 VOLTS

L'ECM fournit une tension de 5 ± 0,2 Volts aux capteurs par la borne (36). Le retour de masse est donné par la borne (30). Le signal généré par les capteurs est individuel. L'ECM est protégé en cas de court-circuit sur l'alimentation des capteurs. Si une défaillance est décelée (capteurs ou faisceau) un code défaut sera présent.

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1.0

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TECHNOLOGIE DU SYSTEME D'INJECTION DES MOTEURS DIESEL 3408/3412 E HEUI

ALIMENTATION ELECTRIQUE Tension digitale

TENSION D'ALIMENTATION DIGITALE CAPTEURS ET VALVE D'ACTIVATION

(+) ALIMENTATION (-) RETOUR SIGNAL

J35/P35 < A< < B< < C<

(+) ALIMENTATION CAPTEUR DE VITESSE DU VENTILATEUR (si équipé) (-) RETOUR SIGNAL

J84/P84 < A< < B< < C<

CAPTEUR DE POSITION D'ACCELERATEUR

CAPTEUR DE TEMPERATURE (+) ALIMENTATION D'ECHAPPEMENT(si équipé) (-) RETOUR SIGNAL

VALVE D'ACTIVATION PROPORTIONNELLE

(+) ALIMENTATION (-) RETOUR SIGNAL

. Alimentation (PWM) prise J1

< A< < B< < C<

J46/P46 < A< < B< < C<

ECM 3408E/3412E

J1 P1 >29 < (+ 8V) ALIMENTATION >35 < (-) RETOUR J2 P2 >29 < >35 <

ALIMENTATION DIGITALE 8± ± 0,5 VOLTS

COURANT VALVE D'ACTIVATION 0 à 800 mAmps.

L'ECM fournit une tension référence (8 ± 0,5 Volts) aux capteurs par la borne (29). Le retour de masse est donné par la borne (35). Le signal généré est individuel. L'ECM est protégé en cas de court-circuit sur l'alimentation des capteurs. Si une défaillance est décelée (capteurs ou faisceau) un code défaut sera présent. La valve d'activation proportionnelle I.A.P.C.V. (Injection Actuation Pressure Control Valve) reçoit une tension variable de 0 à 8 Volts et un courant variable compris entre 0 et 800 mAmps. Note : Si la tension d'alimentation de la valve d'activation est contrôlée avec un oscilloscope, les pointes de tension varies entre 0 et 24 Volts.

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CONTACTEUR

P3

J3

< 23 < 9 < 39 < 21

>− − >− − >− − >− −

ALIMENTATION ELECTRIQUE Aide au démarrage

F708-YL 998-BR 721-GY 710-BR

P2

J2

P1

J1