Système d' Injection MEGASQUIRT

Le fonctionnement d'un moteur "moderne" implique le recours à l'électronique. Les systèmes récents intégrent, outre l'allumage des bougies et l'injection d'essence, tout un ensemble de gestion centralisée permettant un fonctionnement optimisé du moteur mais aussi de la transmission (boite de vitesse automatique, anti-patinage...etc) et de l'anti-démarrage.

Sur le seul bloc moteur  une quantité importante de capteurs fournissent au boitier d'origine l'ensemble des informations nécessaires au fonctionnement. On y trouve les classics capteurs de villebrequin et d'AAC, le potentiomètre de papillon d'accélérateur, le débimètre et les sondes lambda. Mon moteur BMW est aussi équipé d'un potentiomètre de décéllération, de 4 capteurs de cliquetis, d'un calosthat piloté, d'un capteur d'huile. Bref vous l'aurez compris, le faisceau moteur très complet est composé de 96 fils !!!!

Affranchi d'un certains nombre de contraintes, le fonctionnement doit être optimisé en terme de puissance mais simplifié au maximum. Le recours à une injection programmable est inévitable puisque le boitier d'origine BMW qui intègre un anti-demarrage sophistiqué par radio, communique avec les serrues du véhicules ainsi que la clé codée. De même que le système de controle de traction travaille avec la boite automatique et l'ABS. L'usine à gaz doit être épurée....

Une offre important de boitier d'injection programmables ou adaptables existe. Quelque soit la marque, le principe de fonctionnement de base de ces boitiers est toujours le même. Une bonne compréhension de ces mécanismes passent par de bonnes lectures.. Parmis les divers lecture de chevet, je vous conseille les deux livres suivants, certe uniquement en Anglais, mais dans lesquels la théorie et la mise en pratique sont bien détaillées.

Egalement sur internet ou l'on trouve pas mal de forums dédiés, forum en Anglais mais aussi en français...

Mon choix s'est arrèté sur la marque MEGASQUIRT pour un boitier MS III, car c'est un système dit "open source" très complet qui permet tout type de programmation pour tout type de moteur. S'agissant d'un calculateur informatique, le système Mégasquirt offre l'avantage de pouvoir évolué en terme de fonctions par ajout de modules électroniques complémentaire. De plus plusieurs logiciels de programmations sont disponibles pour ce système soit par prise USB  ou en Bluetooh  à partir d'une simple PC et même d'une table tactile.

Boitier Mégasquirt modèle MS3 avec carte d'extension MSX complet :

L'un des points fort de ce système étant la possibilité de faire fonctionner le moteur en mode de programmation "Alpha-N", en gros, ce mode de fonctionnement s'apparente au principe d'un carbu. Le système requière seulement 2 informations entrantes de base : Rotation moteur (capteur de villebrequin) et position accélérateur (potentiomètre sur l'axe du papillon de gaz). Le boitier gére l'allumage et l'injection d'essence en full groupe. Les autres capteurs ne sont pas nécessaire pour un fonctionnement basic. Des fonctionnalités complémentaires peuvent être ajoutées afin d'optimiser le moteur comme par exemple les demarrages à froid, les changements d'altitude, les variations de température d'air d'admission...etc

Avec le simple ajout d'un capteur d'ACC, le boitier permet de passer en gestion Semie-séquentielle ou Full séquentielle tant pour l'allumage que pour l'injection.  

Mon but étant d'avoir un fonctionnement "a minima", je réduit au maximum le nombre de capteurs ce qui potentiellement réduit le risque de panne a l'utilisation.

La programmation du boitier demande pour un néophite comme moi un "léger" effort de recherche....

Principes de fonctionnement d'un boitier de gestion électronique moteur

Un boitier de gestion est un calculateur informatique qui a partir de données reçues execute une action. Appliqué a la gestion d'un moteur essence, le boitier de base a pour mission de faire délivrer aux injecteurs la quantité d'essence utile. Les boitiers modernes gérent également l'allumages des bougies.

Pour travailler, le calculateur a besoin de différents capteurs lui permettant de connaitre "l'état" du moteur. Selon le niveau de complexité de la gestion, ce nombre de capteur varie car les boitiers peuvent avoir des fonctions d'auto correction.

Dans tous les cas, le boitier a besoin de connaitre :

- La position du villebrequin par rapport au PMH ainsi que la vitesse de rotation du moteur : C'est la capteur de villebrequin (CKP), généralement un capteur électromagnétique de type VR qui "lit" une ou des dents manques sur une couronne fixée soit sur le poulie damper soit sur le volant moteur. 

- La charge du moteur :  c'est l'aspiration d'air du moteur, on mesure la dépression dans le collecteur (MAP). A cette 1ere mesure on ajoute la position de l'accélérateur, information fournie par un potentiomètre fixée sur l'axe du papillon de gaz (TPS).  

Avec ces 3 informations de base le boitier est capable de faire tourner le moteur. Dans cette configuration le moteur tourne mais on ne peut pas encore parler de fonctionnement.

Pour obtenir un "fonctionnement" moteur souple et autonome dans tous les cas de figure, le boitier doit connaitre des informations supplémentaires pour modifier la quantité d'essence et/ou le taux d'avance de l'allumage :

- La température du moteur est nécessaire afin d'enrichir le mélange en essence pendant la montée en température. L'équivalent du Starter. C'est une sonde de température (ECT) qui va fournir l'information au boitier. L'enrichissement est dégressif au fur et a mesure que le moteur chauffe, jusqu'a être nulle a la température normale de fonctionnement.

Voilà les 4 informations de bases que mon boitier utilise pour gérer mon moteur de course :

- Lallumage

- l'injection

- le régime de ralenti via une moteur pas-à-pas .

Pour une utilisation routière, d'autres informations doivent êtres prise en comptes telle que la température de l'air d'admission (IAT), la pression atmosphérique (APS) ou le volume d'air admis  qui permettent de déterminer la densité de l'air admise, Ces informations sont mesurées soit par un débimètre (MAF) soit par des sondes séparées.

De même que pour passer les controles anti-pollution, les moteurs sont équipés de sondes lambda qui permettent au boitier de fonctionner en mode" "boucle fermée", c'est a dire que le boitier en plus d'une application de sa programmation, va corriger les valeurs d'essence en fonction du résultat de combustion du mélange indiqué par les sondes. La boitier va alors enrichir ou appauvrir pour obtenir des gazs d'échappement en permanence optimisées selon un AFR à 14.7. Ne conserrvant pas les sondes Lambda, mon boitier est programmé en boucle ouverte, c'est a dire qu'aucune correction n'est appliquée faute d'absence de mesure des gazs d'échappement. 

L'allumage peut être géré selon le même schéma, c'est a dire que le boitier va automatiquement réduire l'avance à l'allumage en cas de cliquetis. L'apparition de cliquetis est indiquée par des capteurs de cliquetis installés sur le bloc moteur.

Théorie mise en pratique !

Partant du faisceau moteur d'origine il faut, avant toute chose, identifier les éléments de captage et de mesure d'origine puis repérer dans le faisceau  leurs connections. Ce travail est long mais avec de la méthode, l'inventaire est réalisé et les caractéristiques de ces composants sont reconstituées grace au manuel d'atelier et au fabuleux outil de recherche qu'est internet. Google devient votre meilleur amis ! Les concessionnaires de la marque sont généralement avares d'informations faute de connaissance de ces éléments très techniques.

La seconde étape consiste à raccorder le boitier MEGASQUIRT aux éléments conservés du faisceau d'origine. Là encore, il faut être très méthodique car les risques d'erreur ne manque pas !

3ème étape : Nous arrivons à la programmation du boitier. 

Il existe plusieurs logiciels développés pour programmer les boitiers Megasquirt, j'ai choisi TunerStudio. Il semble être le plus complet et propose une interface en Français.  

Partant d'un boitier adaptable vierge, la programmation recouvre deux aspects distincts. Le premier, pour les informaticiens, correspond au "Hard". C'est la définition des constantes,  l'envirronement "matériel" du boitier. Il faut "décrire" et "caractériser" les informations entrantes en définissant les capteurs et les valeurs qu'ils indiquent. Si le travail d'identification matériel de la 1ere étape a été correctement effectué c'est presque une formalité.

Le second aspect de la programmation correspond aux paramètres de fonctionnement, c'est a dire les temps d'allumage, les quantités d'essence injectée...etc Cette partie se fait sur banc moteur tournant. J'ai donc réalisé un banc moteur statique permettant de faire demarrer et tourner le moteur à vide. Le permier demarrage, même si le fonctionnement est loin d'ëtre parfait, il permet au moins de valider tout le travail effectué en amont.

Ensuite il faut affiner les tables de programmations, les 2 principales sont la table d'allumage et la table d'essence dite "VE". Ces tables se présentent sous forme de tableau :

table-allumage

Table-VE

Sur cette table VE (essence), l'abcisse (horizontal) représente les régimes moteur , l'ordonnée (verticale) la charge moteur( indiquée par la valeur de dépression dans le collecteur d'admission expimée en KPa). Les valeurs indiquées dans les cases correspondent au temps d'ouverture des injecteurs en millisecondes. Le calculateur se contente pour un régime moteur donné à une charge moteur donnée de maintenir les injecteurs ouvert pendant le temps indiqué.

Par exemple au régime de 1900 Trs/m avec une dépression de 45 KPa dans le collecteur, les injecteurs sont ouverts pendant 83.2 millisecondes. Le calculateur extrapole automatiquement des valeurs moyennes intermédiaires entre chaque graduation des axes.

Après un certains nombres heures, les réglages s'affinent et le fonctionnement du moteur s'améliore grandement : P.S. : Le rupteur est fixé a 4500 Trs/m pour éviter les sur-régimes à vide.

L'ultime evolution et intérêt de boitier MEGASQUIRT est qu'il offre via une connexion Bluetooth, la possibilité de communiquer avec une tablette tactile ou une smartphone sous androîd. Poussée à l'extrême et utilisant le logiciel MS Shadow Dash, la tablette tactile équipée d'un GPS interne devient un tableau de bord complet ne nécessitant aucun branchement fillaire ormis une recharge de la batterie de la tablette.

 Une fois les principes de fonctionnement assimilés, la programmation devient un jeu (de grand) enfant. Les capacités de gestion d'un boitier comme le MEGASQUIRT MS3 sont presque illimitées, car grace a un dixaines d'entrées supplémentaires, le boitier peut tout gérer : Turbos, Distribution variable, Capteur de cliquetis, ....etc,etc . Je pense que pour le fonctionnement de mon moteur BMW, j'utilise à peine 20 % des capacités du boitier.