Contrôle du rapport air-carburantEdit
La plupart des moteurs modernes utilisent un certain type d’injection de carburant pour fournir du carburant aux cylindres. Le calculateur détermine la quantité de carburant à injecter en fonction de la lecture d’un certain nombre de capteurs. Les capteurs d’oxygène indiquent au calculateur si le moteur est riche (trop de carburant ou trop peu d’oxygène) ou pauvre (trop d’oxygène ou trop peu de carburant) par rapport aux conditions idéales (dites stœchiométriques). Le capteur de position du papillon des gaz indique au calculateur le degré d’ouverture du papillon des gaz lorsque l’on appuie sur l’accélérateur (pédale d’accélérateur). Le capteur de débit massique d’air mesure la quantité d’air qui entre dans le moteur par le papillon des gaz. Le capteur de température du liquide de refroidissement du moteur mesure si le moteur est chaud ou froid. Si le moteur est encore froid, du carburant supplémentaire sera injecté.
Le contrôle du mélange air-carburant des carburateurs avec ordinateur est conçu avec un principe similaire, mais un solénoïde de contrôle du mélange ou un moteur pas à pas est incorporé dans la cuvette à flotteur du carburateur.
Contrôle du régime de ralentiModification
La plupart des systèmes de moteur ont un contrôle du régime de ralenti intégré dans l’ECU. Le régime du moteur est surveillé par le capteur de position du vilebrequin qui joue un rôle primordial dans les fonctions de calage du moteur pour l’injection de carburant, les événements d’étincelles et le calage des soupapes. Le régime de ralenti est contrôlé par une butée d’accélérateur programmable ou un moteur pas à pas de commande de dérivation d’air de ralenti. Les premiers systèmes à carburateur utilisaient une butée de papillon programmable utilisant un moteur à courant continu bidirectionnel. Les premiers systèmes d’injection à corps de papillon (TBI) utilisaient un moteur pas à pas de commande d’air de ralenti. Un contrôle efficace du régime de ralenti doit anticiper la charge du moteur au ralenti.
Un système de contrôle de l’accélérateur à pleine autorité peut être utilisé pour contrôler le régime de ralenti, fournir des fonctions de régulateur de vitesse et limiter la vitesse maximale. Il surveille également la section du calculateur pour en assurer la fiabilité.
Commande du calage variable des soupapesModification
Certains moteurs ont un calage variable des soupapes. Dans un tel moteur, le calculateur contrôle le moment du cycle moteur auquel les soupapes s’ouvrent. Les soupapes sont généralement ouvertes plus tôt à un régime plus élevé qu’à un régime plus faible. Cela peut augmenter le flux d’air dans le cylindre, augmentant ainsi la puissance et l’économie de carburant.
Commande électronique des soupapesModification
On a fabriqué et testé des moteurs expérimentaux qui n’ont pas d’arbre à cames, mais qui ont une commande électronique complète de l’ouverture des soupapes d’admission et d’échappement, de la fermeture des soupapes et de la zone d’ouverture des soupapes. Ces moteurs peuvent être démarrés et fonctionner sans démarreur pour certains moteurs multicylindres équipés d’un allumage électronique et d’une injection de carburant à calage précis. Un tel moteur à démarrage statique apporterait les améliorations en matière d’efficacité et de réduction de la pollution d’un entraînement hybride-électrique léger, mais sans la dépense et la complexité d’un moteur de démarrage surdimensionné.
Le premier moteur de série de ce type a été inventé (en 2002) et introduit (en 2009) par le constructeur italien Fiat dans l’Alfa Romeo MiTo. Leurs moteurs Multiair utilisent un contrôle électronique des soupapes qui améliorent considérablement le couple et la puissance, tout en réduisant la consommation de carburant jusqu’à 15%. Fondamentalement, les soupapes sont ouvertes par des pompes hydrauliques, commandées par l’ECU. Les soupapes peuvent s’ouvrir plusieurs fois par course d’admission, en fonction de la charge du moteur. Le calculateur décide alors de la quantité de carburant à injecter pour optimiser la combustion.
En conditions de charge constante, la soupape s’ouvre, le carburant est injecté et la soupape se ferme. Sous l’effet d’une augmentation soudaine de l’accélérateur, la soupape s’ouvre dans la même course d’admission et une plus grande quantité de carburant est injectée. Cela permet une accélération immédiate. Pour la course suivante, le calculateur calcule la charge du moteur au nouveau régime, plus élevé, et décide de l’ouverture de la soupape : précoce ou tardive, grande ouverte ou semi-ouverte. L’ouverture et le calage optimaux sont toujours atteints et la combustion est aussi précise que possible. Ceci, bien sûr, est impossible avec un arbre à cames normal, qui ouvre la soupape pendant toute la période d’admission, et toujours à pleine levée.
L’élimination des cames, des poussoirs, des culbuteurs et du calage de la distribution réduit non seulement le poids et l’encombrement, mais aussi la friction. Une partie importante de la puissance qu’un moteur produit réellement est utilisée uniquement pour entraîner le train de soupapes, en comprimant tous ces ressorts de soupape des milliers de fois par minute.
Une fois plus développé, le fonctionnement électronique des soupapes apportera encore plus d’avantages. La désactivation des cylindres, par exemple, pourrait être rendue beaucoup plus économe en carburant si la soupape d’admission pouvait être ouverte à chaque course descendante et la soupape d’échappement ouverte à chaque course montante du cylindre désactivé ou « trou mort ». Un autre progrès encore plus significatif sera l’élimination de l’accélérateur conventionnel. Lorsqu’une voiture roule à mi-régime, cette interruption du flux d’air provoque une dépression excessive, ce qui oblige le moteur à dépenser une énergie précieuse en agissant comme une pompe à vide. BMW a tenté de contourner ce problème sur sa M5 à moteur V-10, qui disposait de papillons d’accélérateur individuels pour chaque cylindre, placés juste avant les soupapes d’admission. Grâce au fonctionnement électronique des soupapes, il sera possible de contrôler le régime moteur en régulant la levée des soupapes. À mi-régime, lorsque les besoins en air et en gaz sont moindres, la levée des soupapes ne sera pas aussi importante. Le plein gaz est atteint lorsque la pédale d’accélérateur est enfoncée, envoyant un signal électronique à l’ECU qui, à son tour, régule la levée de chaque événement de la soupape, et l’ouvre complètement.