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

Pour beaucoup de gens, il est très étrange de constater que des mesures effectuées avec des instruments différents peuvent donner des résultats qui diffèrent de plusieurs dizaines de pour cent. Est-ce le résultat de la précision abyssale de l’instrument ? Cela peut également être le cas, mais le problème fondamental est la méthode de mesure. Dans le texte suivant, nous examinerons le contrôle des injecteurs modernes du point de vue électrique.

La plupart des injecteurs disponibles, bien que portant des désignations et des numéros différents, peuvent être divisés en plusieurs groupes présentant des caractéristiques similaires. Cette observation s’applique non seulement aux paramètres électriques, mais aussi aux paramètres de contrôle de ces injections (par exemple, tension d’appoint, courant de maintien). Sur la base de ces informations, il est possible de déterminer plusieurs gammes de paramètres qui interviennent dans les injecteurs piézoélectriques et électromagnétiques. Toutefois, avant de pouvoir présenter des fourchettes de valeurs, il convient de présenter et de systématiser quelques informations sur les mesures.

REMARQUE ! Lors du contrôle des injecteurs, n’oubliez pas toutes les règles de sécurité liées aux systèmes de carburant de la voiture (contenant du diesel ou de l’essence sous forte pression). Faites également attention aux tensions élevées des signaux de contrôle ou d’essai appliqués aux injecteurs.

INJECTEURS ÉLECTROMAGNÉTIQUES

Ce type d’injecteur est actionné par un électro-aimant. En régulant le courant qui traverse la bobine d’injection, le contrôleur active le mécanisme de l’injecteur. Cela conduit à l’injection de carburant, qui est 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, le fonctionnement des injecteurs est plus complexe. En outre, le circuit électronique du contrôleur est différent. Dans ce cas, le signal du contrôleur envoyé aux injecteurs est généralement généré à l’aide de deux niveaux de tension : un niveau plus élevé appelé « haute tension ». « Le taux d’ouverture est plus élevé pour les périodes d’ouverture plus courtes et plus faible pour les périodes d’ouverture plus longues.

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 (résistivité), des options sont disponibles pour mesurer la capacité et l’inductance. Dans la plupart des instruments, le fabricant essaie de maintenir un certain compromis entre le prix et les capacités et gammes. Cela se traduit par la polyvalence de l’appareil en question, mais ne permet pas d’effectuer des mesures précises aux extrémités des gammes. La détermination de la résistance est un exemple de ce type de mesure. La plupart des multimètres en mode ohmmètre effectuent une mesure en alimentant le composant mesuré avec un courant d’une valeur connue et en lisant la tension qui se produit au niveau du composant. Cela permet de calculer la résistance à l’aide de la célèbre loi d’Ohm R=U/I. L’alimentation électrique et la mesure sont effectuées par les mêmes fils, ce qui fait que la résistance des fils est incluse dans le résultat total. Les appareils de mesure bon marché permettent d’effectuer des mesures dans la plage la plus basse (souvent 200, 400 ou 600Ω) avec une résolution de 0,1Ω. Les meilleurs d’entre eux descendent jusqu’à 0,01Ω. Seuls les équipements de qualité laboratoire ou les appareils spécifiquement dédiés (milliohm-mètres) permettent de détecter des variations de l’ordre de 0,001 ou 0,0001Ω ou moins. Cela est dû non seulement au prix, mais aussi à la complexité de la mesure elle-même. Dans un appareil de mesure censé mesurer la résistance avec une résolution de 0,01Ω ou mieux, l’effet de la résistance des sondes elles-mêmes doit déjà être pris en compte. Cette résistance est de 0,2 à 0,3Ω pour les compteurs les moins chers. Dans les meilleurs cas, il est inférieur à 0,1Ω. En outre, comme nous l’avons déjà mentionné, la résistance des fils de cuivre varie en fonction de la température. C’est pourquoi les appareils de mesure sont souvent dotés d’une fonction qui permet de prendre la résistance initiale des sondes comme point « 0 », ce qui permet d’obtenir des mesures plus précises. Il est possible de contourner ces problèmes et d’augmenter encore la résolution des mesures en utilisant une autre technique, dite « technique du capteur ». mesure à quatre bornes appelée mesure Kelvin. En bref, il s’agit d’alimenter le courant à mesurer avec deux fils et de mesurer la chute de tension à travers le composant testé avec une deuxième paire de fils. Une telle mesure donne des résultats reproductibles malgré les variations de température, de longueur de câble, etc. C’est précisément cette méthode de mesure qui est utilisée dans le SIT-12 et qui permet d’obtenir un résultat qui distingue une résistance aussi petite que 0,001Ω (c’est-à-dire 1mΩ).

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 :

Deuxième type similaire EMBR00203D:

Rappelons que le cuivre a un coefficient de température positif de 0,0039. Par exemple, cela signifie qu’une variation de la température de la bobine de 70ºC (c’est-à-dire une valeur typique entre 20ºC (la température ambiante conventionnelle) et 90ºC, c’est-à-dire la température de fonctionnement du moteur) augmentera la résistance de 27%. Ce qui, pour l’injecteur ci-dessus, signifie une augmentation d’environ 0,255Ω. Une telle variation de 0,2Ω à température ambiante montre à quel point il est important de prendre des mesures dans des conditions similaires. Très souvent, les valeurs de référence sont données précisément pour des températures de 20 à 25 ºC.

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

Un autre type est « CRI 2-18 » et le modèle BOSCH 445110369:

Le modèle « CRI 2-16 M2 » et le modèle BOSCH 445110418 sont également dotés d’une résistance de bobine d’injecteur plus faible :

Un injecteur dont la bobine a une résistance plus élevée est DENSO et le modèle 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.

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. Les éléments d’enroulement changent de position sous l’effet des variations de température. Des milliers de cycles de ce type peuvent entraîner une abrasion de l’isolation et des problèmes de fonctionnement (en particulier 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 évidemment difficile de contrôler la température de l’injecteur retiré (pendant qu’il est chauffé), mais il est possible, comme indiqué plus haut, de tirer parti de la variation de la résistance. Une augmentation d’un facteur de 1,27 nous permet d’estimer que la température de l’enroulement 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

L’élément déclencheur d’un injecteur piézo-électrique est une pile piézo-électrique (parfois appelée à tort « bobine piézo-électrique »). L’application d’une tension entraîne une modification de la forme de la plaquette et leurs multiples couches permettent des changements dimensionnels plus importants. La course d’un tel actionneur est faible, mais elle est capable de se produire très rapidement, ce qui permet de doser avec précision le carburant dans l’injecteur. 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 » et de modèle 445115064:

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

Les données ci-dessus montrent que, malgré l’absence de mesure de la résistance de la pile haute tension avec l’appareil SIT-12, un défaut peut être identifié. Les injecteurs qui fonctionnent 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.

En résumant les résultats des mesures des injecteurs piézo-électriques, on peut distinguer des informations fondamentales :

1. L’isolation est un paramètre très important en raison de la commande à haute tension des piles piézoélectriques par le contrôleur de moteur. Les valeurs mesurées sur la plage de 250V, inférieures à 300MΩ signifient, selon le résultat, soit un endommagement, soit une détérioration des performances et un risque de défaillance soudaine.

   NOTE : Toutes les mesures d’isolation sont sensibles à l’humidité. Par conséquent, les injecteurs qui n’ont pas atteint la température ambiante ne doivent pas être mesurés. La vapeur d’eau qui se condense sur la carrosserie, combinée à la saleté, peut considérablement sous-estimer le résultat de l’essai d’isolation. Cet effet est particulièrement visible dans les mesures à 500V, où même un léger gloussement au niveau du corps et l’exécution d’un test montrent une chute de l’isolation à des centaines de MΩ. Bien entendu, une fois évaporé, cet effet s’estompe.

2. La résistance à l’empilage pour la grande majorité des types devrait se situer entre 170 et 210 kΩ. Les injecteurs DENSO se distinguent par une valeur de l’ordre de 1000 kΩ (1MΩ).
3. La capacité varie de 2 à 2,5 µF pour les injecteurs fabriqués par BOSCH. Pour les Siemens/VDO, il s’agit de 3,3 – 3,5µF.
4. Lorsque l’élément piézo est endommagé, l’isolation entre la pile et le boîtier de l’injecteur se détériore. La seconde est une diminution de la résistance et une modification de la capacité (augmentation ou diminution – selon la conception et le type).

Auteur : Ingénieur produit Bartłomiej Nowojowski