Capteurs d'oxygène et efficacité du catalyseur

Apr 18, 2023

Qu'il s'agisse d'un capteur d'oxygène traditionnel ou d'un capteur de rapport air/carburant, il mesure la différence de niveaux d'oxygène entre l'air extérieur et les gaz d'échappement. En connaissant la quantité d'oxygène dans les gaz d'échappement, la gestion du moteur peut contrôler la quantité de carburant injectée dans le moteur pour une puissance, une efficacité et des émissions optimales.

Si trop d'oxygène se trouve dans le flux d'échappement, le moteur tourne trop pauvre. Si trop peu d'oxygène est mesuré dans le flux d'échappement, le moteur tourne trop riche. Ceci est un aperçu très basique des capteurs d'oxygène et des garnitures de carburant, mais la conclusion est que la quantité de carburant brûlée dans le cylindre déterminera la quantité d'oxygène dans les gaz d'échappement.

Ce n'est pas un processus parfait. Le module de gestion moteur est toujours à la recherche du meilleur temps d'ouverture des injecteurs. La concentration en oxygène oscille toujours entre riche et pauvre. Plus le capteur d'oxygène et les injecteurs de carburant précis sont sensibles, plus les oscillations entre riche et pauvre sont plus petites. Les nouveaux capteurs de rapport air/carburant ou à large bande peuvent détecter une large gamme de conditions de carburant. De plus, ces types de capteurs atteignent plus rapidement les températures de fonctionnement.

Les informations du capteur d'oxygène ou du capteur de rapport air/carburant permettent au système de gestion du moteur de régler les temps d'ouverture des injecteurs de carburant. Bien qu'il existe le nombre Lambda parfait de 14,7 parties d'air pour une partie de carburant pour la meilleure combustion possible, de nombreux moteurs fonctionneront en dehors de ces plages. Mais, aux limites de Lambda, l'oxygène et le carburant peuvent se combiner avec l'azote, l'hydrogène et le carbone pour former des composés qui ne sont pas bons pour l'environnement.

Des capteurs d'oxygène surveillent également le fonctionnement des convertisseurs catalytiques. En contrôlant la compensation de carburant, il peut contrôler la température des lits de catalyseur. Le convertisseur catalytique commence à fonctionner à 400 à 600 degrés F. La température de fonctionnement normale peut aller jusqu'à 1 200 à 1 600 degrés. En contrôlant les températures, il est possible de contrôler les réactions à l'intérieur du convertisseur.

Les réactions à l'intérieur du convertisseur catalytique sont contrôlées par un capteur d'oxygène en sortie appelé capteur aval. Le module de gestion du moteur compare les deux capteurs pour voir si les niveaux d'oxygène sont réduits par le convertisseur catalytique.

Le moniteur d'efficacité du catalyseur vérifie que le convertisseur catalytique fonctionne à un taux d'efficacité suffisamment élevé pour maintenir les émissions d'échappement dans les valeurs prédéterminées. Le PCM compare les signaux des capteurs d'oxygène en amont et en aval pour déterminer l'état du convertisseur. Ces "tests" sont appelés les moniteurs de préparation.

Le convertisseur a une cote d'efficacité qui est calculée par le constructeur du véhicule. L'efficacité du convertisseur est liée à la compensation de carburant du moteur. La compensation de carburant est surveillée par les capteurs d'oxygène et est constamment ajustée par le PCM. Cela aide à maintenir le convertisseur à la bonne température pour un fonctionnement plus efficace. L'une des choses que fait le convertisseur est d'y stocker une certaine quantité d'oxygène. Si un moteur tourne trop riche, il ne peut pas stocker d'oxygène. S'il fonctionne trop pauvre, les niveaux d'oxygène peuvent empêcher le convertisseur d'atteindre sa plage de chaleur optimale.

L'efficacité du convertisseur peut être vérifiée à l'aide d'un outil d'analyse ainsi qu'en regardant l'O2 basculer entre riche et pauvre. Les oscilloscopes de laboratoire peuvent également être utilisés pour surveiller la commutation. Une fois que l'efficacité tombe en dessous d'un niveau spécifié et que d'autres critères sont remplis, un code d'efficacité sera défini.

La plupart des convertisseurs démarrent avec une efficacité d'environ 99 % lorsqu'ils sont neufs et diminuent rapidement jusqu'à environ 95 %. Tant que l'efficacité ne chute pas de plus de quelques points de pourcentage supplémentaires, le convertisseur fera un excellent travail de nettoyage des gaz d'échappement. Mais si l'efficacité tombe en dessous de 92 %, la lampe MIL s'allume généralement.

Les véhicules plus récents doivent répondre à une exigence encore plus stricte pour les véhicules à faibles émissions (LEV). Maintenant, il y a encore moins de marge de manœuvre. Une baisse de l'efficacité du convertisseur de seulement 3 % peut faire en sorte que les émissions dépassent les limites fédérales. La norme LEV n'autorise que 0,225 gramme par mile d'hydrocarbures.

Certains équipementiers ont mis à jour les étalonnages des moniteurs de catalyseur. Le nouvel étalonnage peut ensuite être re-flashé dans le PCM. Si le véhicule a déjà un convertisseur endommagé, le re-flash ne fera rien du tout. Mais si le convertisseur est proche de la limite de seuil, le re-flash peut prolonger la durée de vie du convertisseur et empêcher la lumière de s'allumer pendant encore 10 000 ou même jusqu'à 80 000 miles.

Un moniteur est une section ou un segment d'une opération que le véhicule effectue normalement ou qui doit être effectuée pour vérifier un certain aspect ou état du véhicule. Il existe deux types de base de moniteurs de préparation : continu et non continu. Les moniteurs continus sont constamment testés et évalués pendant que le moteur tourne. Les moniteurs non continus doivent remplir certaines conditions avant qu'un test puisse être effectué.

Certaines opérations peuvent être continues, non continues ou les deux, et peuvent être vérifiées pendant les deux types de surveillance : comme un raté d'allumage ou des problèmes de système de carburant. Les moniteurs non continus différeront également entre les moteurs à essence et diesel.

Un véhicule plus récent peut signaler l'état de son moniteur d'émissions pendant son cycle de conduite actuel. Ces moniteurs démarrent depuis le début chaque fois que le cycle de surveillance répond aux critères pour exécuter un test de préparation. Les voitures plus anciennes peuvent ne pas prendre en charge cette fonctionnalité. Étant donné que les moniteurs sont une routine d'auto-vérification que le conducteur n'a pas à lancer, la meilleure façon de les préparer à effectuer un auto-test est de conduire le véhicule. Pourtant, conduire seul ne remplira pas toutes les conditions nécessaires. Il y a quelques exigences qui varient d'un fabricant à l'autre.

Un véhicule doit effectuer un « cycle de conduite ». Le cycle de conduite consiste à laisser la voiture exécuter ses diagnostics embarqués. Cela permet aux moniteurs de préparation de passer par leur routine de diagnostic prédéfinie.

Pour connaître les exigences exactes du véhicule sur lequel vous travaillez, vérifiez les spécifications du fabricant pour un cycle de conduite. Cependant, le cycle de conduite générique suivant fonctionne généralement sur la plupart des véhicules.

Planifiez à l'avance un itinéraire qui vous permettra d'amener le véhicule à des vitesses d'autoroute et vous permettra de ralentir le véhicule sur une longue côte. Assurez-vous d'avoir au moins 51% dans le réservoir de carburant et que la température ambiante extérieure n'est pas inférieure à zéro ou supérieure à 110 degrés.

La plupart des cycles de conduite commencent par un démarrage à froid, ce qui signifie que les températures du liquide de refroidissement et de l'air sont à moins de 10 degrés l'une de l'autre (cette condition peut être obtenue en laissant la voiture reposer toute la nuit). La clé de contact doit être en position OFF avant le démarrage à froid. Sinon, le diagnostic du capteur d'oxygène chauffé peut ne pas fonctionner. Démarrez le moteur et laissez-le tourner au ralenti pendant environ 2 à 5 minutes, avec la climatisation et le dégivreur arrière activés (le cas échéant).

Gardez à l'esprit que les moniteurs non continus peuvent ne pas détecter un problème tant que le véhicule n'a pas été conduit plusieurs fois et que les conditions sont réunies pour détecter le défaut. Par conséquent, chaque fois que vous résolvez un problème d'efficacité du catalyseur, il est très important d'utiliser un outil d'analyse qui peut vous dire si tous les moniteurs sont prêts ou non.

Si un ou plusieurs moniteurs ne sont pas prêts, le véhicule devra être conduit dans les bonnes conditions pour régler le moniteur. Alors, et alors seulement, vous obtiendrez un diagnostic précis.