Les Zones d'une cartographie
Les Zones d'utilisation
Lors de l’utilisation d’un moteur, son état de fonctionnement est constamment changeant. Ralenti, accélération, vitesse de croisière, pleine charge, etc … Ainsi les cartographies comportent des zones qui correspondent aux différents états de fonctionnement du moteur.
Les cartographies principales possèdent souvent des axes de vitesse moteur (Tr/Min) x charge moteur (en %, mBar, KPa, etc). Les zones, avec ses axes, sont identiques que cela soit une cartographie de charge moteur, d’avance allumage, AFR, etc.
Une fois les cartographies identifiées, il est bon de savoir quelle zone est utilisée en fonction de l'état de fonctionnement du moteur.
Nous allons voir en détail chacune des zones. Attention, les zones décrites sont généralistes et ne sont pas absolues ! Elles peuvent se chevaucher, les limites peuvent être variables en fonction des types de moteurs.
Zone A
La zone A est la zone de ralentie, c’est une zone ou le moteur passe beaucoup de temps.
Le papillon des gaz est en position pied levé.
Une valeur cible de ralentie est programmée, pour maintenir le moteur au même régime en fonction des accessoires qui peuvent solliciter du couple moteur (direction assistée, compresseur de clim, etc). Le régime peut varier légèrement en fonction des consommateurs pour éviter le calage du moteur. Il est corrigé par la vanne de ralentie et l’ajustement d’avance.
Le rapport air/carburant (AFR) est généralement maintenu autour de lambda = 1,00 pour les émissions et l'économie de carburant.
Le calage de l'allumage est volontairement assez bas au ralenti dans le but de fournir une réserve de couple pour les changements soudains.
Zone B
La zone B est la zone de transition entre le ralenti et le reste des autres zones.
Le rapport air/carburant (AFR) doit rester à lambda = 1,00, même si cette zone est une zone transitoire.
Le calage de l'allumage dans ces cellules doit être réglé sur MBT (Maximum Brake Torque) pour fournir une réponse de couple maximale lorsque le conducteur utilise cette zone.
Zone C
C’est la zone de croisière (Cruise en anglais).
Les moteurs passent beaucoup de temps ici, lorsqu'ils sont utilisés sur route planes à vitesse stabilisée (autoroute, etc …).
A l'intérieur de cette zone, les cylindres ne sont généralement remplis qu'à environ 20 à 30 % de leur maximum en masse d’air, charge assez faible.
Cette zone devrait recevoir beaucoup d'attention pendant le processus d'étalonnage car elle a un impact important sur la « sensation » de la voiture ainsi que sur l'économie de carburant et les émissions.
Le rapport air/carburant (AFR) est réglé sur lambda = 1,00 dans toute cette région pour favoriser de bonnes émissions et une économie de carburant.
Le cliquetis n'est généralement pas un problème dans cette zone.
L’avance doit être soigneusement réglée sur le MBT à autant de ces points que possible pour améliorer l'efficacité mécanique du cycle. En calant l’avance allumage au MBT à chacun de ces points, le moteur fournit le plus de couple possible pour la même quantité d'air et de carburant brûlé.
Si ce couple est supérieur aux besoins du conducteur, il réduira instinctivement la position de la pédale, ce qui à son tour réduit la charge du cylindre et la consommation de carburant à un point inférieur.
Ce point inférieur devrait également être optimisé de la même manière pour le calage et le couple afin qu'à un moment donné, le conducteur ne brûle que la quantité minimale de carburant nécessaire pour générer le couple souhaité nécessaire pour déplacer le véhicule sur la route.
Cela contribue grandement à améliorer l'économie de carburant et devrait faire l'objet d'une attention appropriée pendant le mapping.
Zone D
La zone D correspond à une région d'accélération modérée sur des routes planes et à une conduite régulière sur une pente ou encore en traction d’une remorque.
La charge des cylindres et le couple délivré sont tous deux légèrement supérieurs à ceux de la zone C, mais pas encore assez élevés pour justifier une stratégie à pleine puissance.
Le rapport air/carburant (AFR) reste à un objectif de lambda = 1,00 et l’avance à l’allumage est toujours réglée sur MBT tant que le cliquetis n'est pas présent.
Avec un système de moteur correctement conçu, les températures des composants ne devraient pas être un problème.
Zone E
La zone E est atteinte chaque fois que le papillon des gaz est brusquement fermé (pied levé), la pression d'admission chute à son minimum. Cette zone est balayée rapidement.
Entrer dans cette zone nécessite que la commande des gaz soit presque complètement fermée.
En arrivant ici, le conducteur demande essentiellement une sortie de couple nulle ou négative. Il souhaite ralentir au plus vite.
Afin de produire un couple nul, aucun carburant n'est nécessaire.
De nombreux systèmes OEM ont des stratégies pour reconnaître cet ensemble de conditions et utilisent ce que l'on appelle la coupure de carburant de décélération (DFCO) pour aider au frein moteur.
La suppression de 100 % de la production de carburant et de couple moteur signifie que le frein moteur sera plus important.
Si la coupure de carburant de décélération n'est pas souhaitée, le moteur peut être réglé pour fonctionner à lambda = 1,00.
Même si les charges sont exceptionnellement faibles dans cette zone, l'avance à l'allumage n'a pas nécessairement besoin d'être aussi élevée. Les mêmes valeurs que celles indiquées dans la zone C ci-dessus peuvent être un bon point de départ.
Si l’on conserve une quantité injectée sur la zone 7 est que l’on programme une avance négative (après PMH) sur la cartographie d’avance, on obtient alors un effet “Pop&Bang”, de combustion dans l'échappement, lors de la décélération.
Zone F
La zone F se situe dans une zone où la plupart des conducteurs, espérons-le, ne passent pas beaucoup de temps.
Il s'agit d'un régime moteur élevé, mais avec uniquement des charges modérées telles que le fait de laisser volontairement le moteur à un rapport inférieur. La plupart des transmissions automatiques ne permettent pas au moteur de fonctionner ici à moins que le conducteur n'ait spécifiquement sélectionné le rapport inférieur.
Les pilotes peuvent passer du temps ici alors qu'ils rétrogradent en exécutant un "talon-point" ou qu'ils maintiennent une vitesse inférieure dans un long virage.
Dans cette condition, le régime moteur ajouté peut contribuer à des températures de composants plus élevées si le moteur tourne ici en continu à lambda = 1,00, donc un enrichissement est généralement ajouté pour aider à amener les températures de combustion et des gaz d'échappement, selon le système.
Le calage de l'allumage doit encore être considérablement avancé dans la zone F en respectant la limite du cliquetis.
La charge plus légère et la vitesse plus élevée indiquent toutes deux la nécessité des valeurs d'avance à l'allumage plus grandes. N'ayez pas peur d'utiliser ce qui ressemble à des valeurs de calage d'allumage très élevées ici tant qu'aucun cliquetis n'est présent.
Un calage d'allumage trop retardé dans cette zone entraînera la combustion d'une grande quantité de carburant tard dans la course d'échappement, libérant la chaleur vers les composants d'échappement sensibles.
Trop peu d’avance dans cette zone peut rapidement faire surchauffer et détruire les composants d'échappement.
Zone G
Un moteur atmosphérique traversera cette zone à WOT (Wide Open Throttle) ou pied au planché.
La pression du collecteur peut être légèrement inférieure à la pression atmosphérique s'il y a une certaine restriction dans la canalisation d’air et le filtre à air du système d'admission.
N'oubliez pas qu'à des altitudes plus élevées, cette zone peut inclure des valeurs de pression collecteur (MAP voir annexe) aussi basses que 70 kPa puisque c'est tout ce qui est disponible à partir de l'atmosphère à WOT.
L'objectif de cette zone est donc une puissance maximale. La réalisation de cet objectif est facilitée par une certaine quantité d'enrichissement du carburant, généralement jusqu'à lambda ≈ 0,87, de sorte que l'utilisation la plus efficace de l'oxygène d'admission est réalisée. L’alimentation de carburant supplémentaire aide également à contrôler les températures des composants d'échappement, comme indiqué dans la zone F.
L’avance est réglée aussi près que possible du MBT en évitant le cliquetis.
Les moteurs suralimentés traversent également la zone G à mi-régime en passant vers la pleine charge.
Dans cette zone, le moteur ne sait pas qu'il est suralimenté et peut être traité de la même manière que s'il s'agissait d'une version atmosphérique pour l’avance et le rapport air/carburant.
Zone H
Les moteurs suralimentés ont la capacité de générer des pressions d'admission plus élevées que leurs équivalents atmosphériques . Chaque fois que cela se produit, ils quittent la zone G et se déplacent verticalement en zone H.
Les charges des cylindres deviennent considérablement plus élevées dans cette zone car davantage de molécules d'air et de carburant sont introduites de force dans le même volume physique.
Cette augmentation de pression entraîne de la chaleur, qui est encore aggravée par la chaleur supplémentaire générée par la combustion de plus grandes quantités d'air et de carburant dans la même chambre.
Cette chaleur supplémentaire déverse plus d'énergie dans le système de refroidissement du moteur, car les températures des pistons, des soupapes et de la culasse augmentent toutes avec le dégagement de chaleur supplémentaire d'un événement de combustion plus important à chaque cycle.
L'augmentation de la chaleur signifie que les vitesses de flamme augmenteront généralement et que le seuil de cliquetis est considérablement réduit.
Afin de maintenir un fonctionnement sûr, du carburant supplémentaire est ajouté dans la zone H pour un effet de refroidissement ainsi qu'une marge de cliquetis accrue.
À des niveaux de suralimentation modérés, un rapport de lambda 0,80 peut être suffisant, mais certaines applications sans refroidissement intermédiaire peuvent bénéficier de rapports de fonctionnement plus proches de lambda 0,75 pour plus de sécurité.
Lorsque un pot catalytique est utilisé dans un moteur, les limites de température du pot peuvent nécessiter du carburant supplémentaire pour le refroidissement des gaz d'échappement. Dans certaines applications OEM (Original Equipment Manufacturer), cela peut l'emporter sur les rapports typiques souhaités pour une combustion propre, car des rapports aussi riches que lambda = 0,65 ont été utilisés pour éviter de faire fondre la céramique.
La stratégie d’avance à l'allumage pour la zone H suit de près les objectifs de la zone G. L'objectif est de fonctionner aussi près que possible de la synchronisation MBT en évitant le cliquetis.
La charge du cylindre et les températures supplémentaires de la zone H signifient souvent qu'il existe un écart important entre la limite de cliquetis et le MBT à la plupart des points. En tant que tel, l’avance fourni est presque toujours le reflet de la proximité de la limite de cliquetis que le mappeur est prêt à utiliser, ou de la confiance qu'il a dans la logique du capteur de cliquetis.
Il s'agit d'une condition dans laquelle les carburants à indice d'octane plus élevé avec leur résistance au cliquetis plus élevée peuvent permettre au metteur au point du moteur de débloquer plus de puissance à partir du même matériel de moteur si tout le reste est égal aux conditions de fonctionnement.
Avec la plupart des essences des stations service, la puissance est limitée dû au taux d’octane, le Mappeur réglera pour faire fonctionner le moteur de façon pérenne. La plupart des Mappeurs expérimentés choisiront de maintenir une marge de sécurité importante dans la zone H au lieu d'essayer de tirer le dernier gain de puissance.