Contrôle de la bobine d’injecteur à l’aide d’un multimètre et du SIT-12

Pour beaucoup de gens, l’affirmation selon laquelle des mesures effectuées avec des instruments différents peuvent donner des résultats qui diffèrent de plusieurs dizaines de pour cent semble très étrange. Est-ce donc le résultat d’une mauvaise précision de l’instrument ? C’est peut-être le cas, mais c’est avant tout la méthode de mesure qui est déterminante. C’est pourquoi, dans le texte suivant, nous examinerons le contrôle des injecteurs modernes du point de vue électrique et nous répondrons également à la question de savoir s’il est possible de contrôler la bobine de l’injecteur à l’aide d’un multimètre.

Il est important de noter que de nombreux injecteurs disponibles, malgré leurs différentes désignations et numéros, peuvent être divisés en plusieurs groupes ayant des paramètres similaires. En d’autres termes, cette observation s’applique non seulement aux paramètres électriques, mais aussi aux paramètres de contrôle de ces injecteurs, par exemple la tension dite d’amplification et le courant de maintien. Ainsi, sur la base de ces informations, il est possible d’identifier plusieurs gammes de paramètres présents à la fois dans les injecteurs piézo-électriques et électromagnétiques. Toutefois, avant de présenter les plages de valeurs spécifiques, commençons par mettre en place les connaissances de base des mesures afin de faciliter les conclusions ultérieures.

Attention ! Lors du contrôle des injecteurs, n’oubliez surtout pas les règles de sécurité liées au système d’alimentation d’une voiture, qui contient du diesel ou de l’essence sous une pression considérable. En outre, soyez prudent en raison des tensions élevées des signaux de contrôle et de test appliqués aux injecteurs.

Comment fonctionne l’injecteur solénoïde ?

Ce type d’injecteur est actionné par un électro-aimant. Le contrôleur, en régulant le courant circulant dans la bobine d’injection, active le mécanisme de l’injecteur de manière à injecter le carburant, qui est ensuite brûlé dans le cylindre. Dans le cas des injecteurs d’essence des moteurs à injection indirecte, le solénoïde ouvre directement la soupape et le carburant pénètre dans le collecteur d’admission. Dans les systèmes d’injection à rampe commune, en revanche, le fonctionnement des injecteurs est plus complexe et, en outre, l’électronique du contrôleur fonctionne différemment. Dans ce cas, le signal envoyé par le contrôleur aux injecteurs est généralement généré à l’aide de deux niveaux de tension : un niveau plus élevé, dit « boost », pour raccourcir le temps d’ouverture et un niveau plus bas pour maintenir l’ouverture.

MESURES AU MULTIMÈTRE

Un multimètre, comme son nom l’indique, sert à mesurer un certain nombre de grandeurs électriques. Selon le fabricant et le prix, outre les mesures standard de tension, de courant et de résistance, des options sont également disponibles pour mesurer la capacité et l’inductance. Il est important de noter que, dans la plupart des instruments, le fabricant s’efforce de maintenir un compromis entre le prix et les capacités et gammes, de sorte que l’appareil gagne en polyvalence, mais ne permet pas pour autant de réaliser des mesures totalement précises aux extrémités des gammes.

Un exemple d’une telle limitation est la mesure de la résistance. En règle générale, un multimètre en mode ohmmètre effectue une mesure en alimentant le composant testé avec un courant d’une valeur connue, puis en lisant la tension présente sur ce composant. Ainsi, en utilisant la loi d’Ohm R = U/I, la résistance peut être calculée. Dans la pratique, l’alimentation et la mesure sont effectuées avec les mêmes fils, ce qui ajoute la résistance des fils au résultat total. Les appareils de mesure bon marché permettent des mesures dans la gamme la plus basse, souvent 200, 400 ou 600 Ω, avec une résolution de 0,1 Ω, tandis que les meilleurs modèles descendent jusqu’à 0,01 Ω. Seuls les appareils de qualité laboratoire ou les instruments spécialisés, tels que les milliohm-mètres, peuvent détecter des changements de 0,001 ou même 0,0001 Ω ou moins. Cela s’explique non seulement par le prix plus élevé, mais surtout par la plus grande complexité de la méthode de mesure elle-même.

COMMENT MESURER LA BOBINE DE L’INJECTEUR ?

Dans un multimètre censé mesurer la résistance avec une résolution de 0,01 Ω ou mieux, l ‘effet de la résistance des sondes elles-mêmes doit déjà être pris en compte. Pour les multimètres bon marché, la résistance des fils et des bornes se situe généralement entre 0,2 et 0,3 Ω, tandis que les meilleurs instruments la maintiennent en dessous de 0,1 Ω. En outre, comme nous l’avons déjà mentionné, la résistance des fils de cuivre varie en fonction de la température. C’est pourquoi de nombreux appareils de mesure offrent une fonction de compensation qui permet de prendre la résistance initiale des sondes comme point zéro, ce qui permet d’obtenir des mesures plus précises.

Cependant, afin de contourner ces limitations et d’augmenter encore la résolution de la mesure, une autre technique est utilisée, la mesure à quatre bornes connue sous le nom de circuit de Kelvin. En bref, il s’agit de fournir le courant de mesure par une paire de câbles et de mesurer simultanément la chute de tension sur le composant testé par une deuxième paire indépendante. De cette manière, la mesure donne des résultats reproductibles indépendamment des variations de température, de la longueur des câbles ou de la qualité des bornes. Cette méthode est utilisée par le SIT-12, ce qui permet en pratique d’obtenir un résultat distinguant une résistance aussi petite que 0,001 Ω, ou 1 mΩ.

VÉRIFICATION DE LA BOBINE DE L’INJECTEUR SIT-12

L’inductance est un exemple de mesure où la manière dont la valeur est mesurée influence fortement le résultat. De nombreuses méthodes de test de ce paramètre nécessitent l’application d’un signal d’une certaine fréquence à l’élément mesuré. Dans le SIT-12, deux fréquences sont sélectionnées automatiquement pour la gamme :

1. jusqu’à 60µH c’est 100kHz
2. de 60 à 800µH c’est 50kHz

Cela signifie que les résultats mesurés par le SIT-12 devraient être en rapport avec les résultats d’autres appareils mesurant à ces mêmes fréquences.

Certaines conclusions peuvent être tirées des plages d’inductances mesurées. La faible inductance suggère une bobine d’injecteur avec un faible nombre de tours. Cela indique déjà que la bobine sera de petite taille. Une faible inductance, en revanche, permet de communiquer les courants élevés requis, en particulier dans la phase d’ouverture où la vitesse est importante. La faible résistance de la bobine elle-même en découle également. Un exemple de ce type d’injecteur est, par exemple, le modèle de production DELPHI EMBR00002D, très répandu. L’ensemble mesuré SIT-12 a les paramètres suivants :

Mesures pour EMBR00203D

Notez que le cuivre a un coefficient de température positif de 0,0039. Par exemple, une variation de la température de la bobine de 70 °C, qui correspond typiquement à la différence entre 20 °C comme température ambiante conventionnelle et 90 °C comme température de fonctionnement du moteur, augmentera la résistance d’environ 27 %. Par conséquent, pour l’injecteur ci-dessus, cela signifie une augmentation d’environ 0,255 Ω. Une telle différence par rapport à 0,2 Ω à température ambiante montre clairement à quel point il est important d’effectuer les mesures dans les conditions les plus proches possibles. De plus, très souvent, les valeurs de référence sont données précisément pour des températures comprises entre 20 et 25 °C.

Le groupe suivant d’injecteurs populaires est le type étiqueté « CRI 1 » et l’exemple qui le représente est le modèle BOSCH 445110141:

Mesures pour « CRI 2-18 » BOSCH 445110369 :

Mesures pour « CRI 2-16 M2 » BOSCH 445110418 :

Exemples de valeurs pour DENSO 095000-613 :

Les exemples ci-dessus concernent des injecteurs électromagnétiques usagés mais en état de marche. Des conclusions générales peuvent être tirées de ces données :

1. La résistance des injecteurs common rail est, dans la grande majorité des cas, de l’ordre de 0,2 à 0,5 Ω (on trouve des injecteurs DENSO qui ont une résistance de bobine élevée de l’ordre de 1 Ω jusqu’à 6 Ω). Les injecteurs d’essence se caractérisent par une plus grande résistance.
2. L’inductance des bobines à faible résistance (0,2Ω) est d’un seul µH (3-4).
3. L’isolation mesurée à une tension d’essai de 250V est en dehors de la plage de mesure du SIT-12 (sur une plage de 500V, c’est également le cas dans la plupart des cas).
4. Les mesures des ensembles montrent une très grande similitude des résultats entre eux.

En général, l’essai de tous les injecteurs d’un moteur donné permet de mieux reconnaître les insuffisances d’un injecteur particulier sur la base d’une comparaison de chaque paramètre par rapport aux autres.

Effet de la température

La température de l’injecteur testé est un sujet distinct. Ces composants, comme on les appelle, fonctionnent dans une large gamme de températures – du démarrage à froid à la conduite rapide sur l’autoroute par temps chaud. De ce fait, certaines insuffisances deviennent apparentes lorsque le moteur est chaud et en marche. Ceci est particulièrement évident dans la mesure de l’isolation. Par exemple, les composants du bobinage changent de position sous l’effet des variations de température. Des milliers de cycles de ce type peuvent donc entraîner une abrasion de l’isolation et des problèmes de fonctionnement (notamment les symptômes associés au code d’erreur P0200). Il est donc conseillé de tester les injecteurs après le chauffage et de comparer les paramètres. Il est évident qu’il est difficile de contrôler la température de l’injecteur retiré (pendant qu’il est chauffé), mais il est possible, comme indiqué précédemment, de tirer parti de la variation de la résistance. Ainsi, une augmentation d’un facteur de 1,27 nous permettra d’estimer que la température du bobinage a augmenté d’environ 70ºC.

Pour résumer les dommages subis par les injecteurs électromagnétiques, on peut distinguer deux groupes de symptômes :

1. Interruption du circuit de la bobine – résistance hors plage ;
2. Court-circuit dans la bobine – réduction de la résistance et de l’inductance ;
3. Problèmes d’isolation entre le corps de l’injecteur et l’un des fils.

Injecteurs piézoélectriques

Tout d’abord, l’élément déclencheur d’un injecteur piézoélectrique est la pile piézoélectrique (parfois appelée à tort « bobine piézoélectrique »). Deuxièmement, l’application d’une tension entraîne une modification de la forme de la plaquette et ses multiples couches permettent des changements dimensionnels plus importants. Il est important de noter que la course d’un tel actionneur est faible, mais qu’elle peut se produire très rapidement, ce qui permet de doser avec précision le carburant dans l’injecteur. C’est pourquoi les injecteurs piézo-électriques sont apparus pour la première fois dans les systèmes à rampe commune et sont désormais également utilisés pour les injecteurs d’essence dans la technologie de l’injection directe.

Comment détecter un injecteur défectueux avec un compteur ?

La pile piézoélectrique présente les caractéristiques d’un condensateur, mais pas celles d’un condensateur typique utilisé dans l’électronique ou l’équipement électrique. En outre, il présente une certaine résistance qui, d’après les mesures, est incluse en parallèle avec la capacité. Cela signifie que la mesure de la capacité peut annuler plus ou moins cette résistance supplémentaire, selon la méthode utilisée. L’une des meilleures méthodes consiste à mesurer le temps de charge d’un condensateur à partir d’une source de courant constant. Une telle mesure permet de bien éliminer l’influence de la résistance additionnelle et d’effectuer des mesures rapides. Cette meilleure méthode est utilisée dans le SIT-12.

Il est important de garder à l’esprit que des multimètres moins chers peuvent mesurer sur une base différente. Dans ce cas, un condensateur présentant de bons paramètres (c’est-à-dire proche de l’idéal, sans résistance supplémentaire et avec une bonne isolation) peut être mesuré correctement. Cependant, la pile piézo-électrique n’est plus nécessaire. Les mesures peuvent être fortement faussées. De plus, dans le cas d’un composant complexe tel qu’une pile, chaque multimètre peut donner un résultat différent. Il s’agit d’un phénomène normal, car dans ces appareils, la mesure de la capacité est calibrée sur des condensateurs de bonne qualité et non sur des composants complexes. A titre d’exemple, mesurons la capacité d’un condensateur en polyester de type MKS4 de WIMA avec une capacité nominale de 3,3µF, une tolérance de +/-10% et une tension de fonctionnement de 250VDC avec une résistance attachée en parallèle (simulant la résistance interne de l’empilement).

Comme le montrent les mesures, même avec un multimètre de classe légèrement supérieure, l’effet de la résistance supplémentaire sur le résultat de la mesure de la capacité peut être de 4 % (3,29 µF contre 3,43 µF).

Mesures effectuées à l’aide du SIT-12

Le deuxième type d’injecteurs est celui qui utilise un élément piézoélectrique pour les ouvrir. Dans ce cas, le test électrique porte sur la résistance, la capacité et l’isolation. Voici un exemple de résultats de mesure pour le type BOSCH « CRI 3-18 » et le modèle 445116059:

Ces chiffres concernent deux injecteurs défectueux et deux bons injecteurs. Comme le montre le test de résistance, le premier injecteur a une valeur nettement inférieure. La capacité a également augmenté. De manière très significative, l’isolation s’est détériorée et la valeur obtenue est très faible – 11MΩ. Le deuxième injecteur a une bonne résistance mais la capacité commence à s’écarter de celle des troisième et quatrième injecteurs. Une valeur d’isolation mesurable de 288MΩ apparaît également. Cela suggère un problème naissant avec cet injecteur.

Exemple de deux injecteurs BOSCH en fonctionnement de type « CRI 3-16 » numéro 445115064 :

Jeu d’injecteurs BOSCH type « CRI 3-18 » numéro 445116019 :

Les données ci-dessus montrent que, bien que la résistance de la pile haute tension ne soit pas mesurée avec le SIT-12, un défaut peut être identifié. Les injecteurs défectueux ont une capacité de 2,2-2,4µF, l’injecteur défectueux a une capacité de 1,91µF. En outre, la résistance mesurée par le SIT-12 dans le cas d’une injection défectueuse est plus faible (164kΩ ) que les autres (174 – 186kΩ). Ces résultats montrent une fois de plus qu’avec un jeu d’injecteurs, il est possible d’identifier une unité défectueuse sans connaître les plages correctes.

Conclusions

En résumant les résultats des mesures des injecteurs piézo-électriques, plusieurs informations clés peuvent être mises en évidence.

1. Tout d’abord, l’isolation est un paramètre très important en raison de la commande à haute tension des piles piézoélectriques par le contrôleur de moteur. Dans la pratique, des valeurs mesurées sur la plage de 250 V inférieures à 300 MΩ signifient, selon le résultat exact, soit des dommages, soit une détérioration significative des performances et donc le risque d’une défaillance soudaine.
2. Toutes les mesures d’isolation sont sensibles à l’humidité. En d’autres termes, ne mesurez pas les injecteurs qui n’ont pas atteint la température ambiante. La vapeur d’eau qui se condense sur le corps, combinée à la saleté, peut considérablement sous-estimer le résultat de l’essai d’isolation. En outre, cet effet est particulièrement visible lorsque les mesures sont effectuées à 500 V. Même un léger gloussement sur le corps et l’exécution du test peuvent abaisser l’isolation à des centaines de MΩ. Bien entendu, une fois que l’humidité s’est évaporée, cet effet disparaît.
3. Deuxièmement, la résistance de la pile pour la grande majorité des types devrait se situer entre 170 et 210 kΩ. Les injecteurs DENSO se distinguent toutefois par une valeur de l’ordre de 1 000 kΩ, ou 1 MΩ. Troisièmement, la capacité est typiquement de l’ordre de 2 à 2,5 µF pour les injecteurs fabriqués par BOSCH, alors qu’elle est typiquement de 3,3 à 3,5 µF pour Siemens et VDO.
4. Enfin, il convient de mentionner que lorsque l’élément piézoélectrique est endommagé, il y a tout d’abord une détérioration de l’isolation entre la pile et le boîtier de l’injecteur. Deuxièmement, il y a une diminution de la résistance et une modification de la capacité, qui peut être une augmentation ou une diminution, en fonction de la conception spécifique et du type de dispositif.

Auteur : Ingénieur produit Bartłomiej Nowojowski