Allumage de Jeep Cherokee 1989: une cause à effet
Par Eloi Chayer  CMAT-L1, Benoît Lévesque ASE

Description

Véhicule: Jeep Cherokee 1989, moteur 4.0l, transmission automatique
Plainte: . Le moteur ne démarre pas correctement; le ralenti est irrégulier, le moteur ne peut accélérer au-delà de 900 RPM et il y a présence de retours de flamme (backfire) dans la tubulure d’admission ainsi que dans l’échappement.
Codes présents: Aucun

Historique

Le moteur a été remplacé il y a 6 mois. Tout allait bien jusqu’à ce que le client entende un cliquetis irrégulier quelques jours avant que le problème survienne. Le bruit semblait provenir du tableau de bord et rappelait un arc électrique. La dernière fois que le client a arrêté le moteur, tout allait bien. Cependant, le moteur n’a pas réussi à redémarrer correctement depuis.

Tests effectués

Comme les symptômes présents pouvaient indiquer soit un problème au niveau de l’alimentation d’essence, de l’allumage ou de la condition mécanique du moteur, une approche systématique a été entreprise. Nous avons d’abord vérifié la pression d’essence ainsi que le débit.. L’alimentation d’essence était dans les spécifications. Comme des retours de flamme se produisaient à la fois dans l’admission et dans l’échappement, nous avons ensuite effectué un test de compression dynamique comparative qui, d’ailleurs, n’a rien révélé. Une vérification de l’allumage secondaire a alors été entreprise. Nous avons alors remarqué un patron erratique des formes d’ondes ainsi recueillies. Une vérification de l’allumage primaire à l’aide d’une pince ampèremétrique a confirmé le patron secondaire erratique par la présence d’un angle de saturation (dwell) déficient. Notre problème se situait donc du côté de l’allumage.

Fonctionnement du système d'allumage

Le système d’allumage de ce véhicule fait partie intégrante du système d’injection électronique. La centrale de commande reçoit les informations du capteur de vilebrequin et du capteur de position de l’arbre à cames. Elle calcule alors le calage et actionne la bobinee d’allumage.

Le capteur de position du vilebrequin (Crankshaft Position Sensor ou CKP sensor) est de type à réluctance variable et est fixé au carter de la boîte de vitesses. Il détecte le passage de dents fixées au volant moteur (Flywheel) par l’entremise d’un rélucteur. Ce dernier se compose de trois séries de 20 dents rapprochées entrecoupées de trois encoches distantes de 120 degrés. Chaque fois qu’une dent passe devant le capteur, une tension est induite dans le capteur. Ce signal est envoyé au module de commande, qui compte le nombre de dents et d’encoches sans arrêt. Le système est conçu pour que le module de commande sache que le point mort haut des cylindres survient 12 dents après le passage d’une des encoches.

L’une de ces encoches correspond aux pistons 1 et 6, une autre correspond aux pistons 2 et 5, et l’autre correspond aux cylindres 3 et 4. Ces encoches avertissent le module de commande que ces cylindres approchent de leur point mort haut, sans toutefois les identifier.

Cette information est utilisée dans le calcul du calage de l’allumage ainsi que pour déterminer le moment propice à l’activation des injecteurs. Notons que le système d’injection est de type séquentiel sur ce véhicule. Les injecteurs sont activés selon une séquence précise, et non pas tous en même temps.
En plus du capteur de position du vilebrequin, le système utilise un capteur de position d’arbre à cames (Camshaft Position Sensor ou CMP Sensor). Situé dans le distributeur d’allumage, il fonctionne de concert avec le capteur de position du vilebrequin pour permettre au calculateur d’établir la phase réelle des cylindres. Ce capteur, de type à effet Hall, génère un signal discret, soit une onde carrée allant de 0 à 5 volts. Lors d’un tour complet d’arbre à cames, le signal effectue un cycle complet, équivalent à deux tours de vilebrequin. Donc, un tour de vilebrequin est effectué lorsque le signal est à 0 volts, et un autre est effectué lorsque le signal est à 5 volts. Le module de commande peut donc déterminer le moment où les pistons 1 et 6 sont au point mort haut.

Le module de commande examine donc les signaux du capteur de position du vilebrequin ainsi que ceux du capteur de position d’arbre à cames afin de déterminer quel piston est au point mort haut. Lorsque le bord d’attaque du signal du capteur de position d’arbre à cames vient de passer, le module de commande sait que le piston 1 est en phase d’atteindre le point mort haut, tandis que lorsque le bord de fuite vient de passer, il s’agit du piston 6.

Lors du lancement du moteur, le module de commande examine les signaux provenant du capteur de position du vilebrequin et du capteur de position de l’arbre à cames afin de déterminer le calage de l’injection. Si jamais le signal CMP n’est pas disponible, le module de commande débute la séquence d’injection au hasard. Le moteur démarre donc tout de même, mais son rendement n’est pas optimal. Le calage de l’allumage n’est pas affecté.

Démarche de diagnostic

Compte tenu que nous avons déterminé que le problème se situe au niveau du contrôle de l’allumage, plus précisément au niveau du contrôle du temps de saturation du circuit primaire, il nous faut trouver la raison pour laquelle le module de commande n’effectue pas ses calculs correctement. L’entrée principale au module en ce qui a trait à l’allumage étant le capteur de position du vilebrequin, nous avons examiné son signal de façon exhaustive.

Sur l’image 4, nous voyons le signal CKP superposé au signal CMP. Nous remarquons que le signal semble correct et sans défaut. L’amplitude et la régularité sont bonnes, compte tenu que le régime du moteur est quelque peu erratique. Nous ne voyons cependant pas un tour de vilebrequin complet. À première vue, l’image n ne montre pas d’indice relié au problème. Cependant, en y regardant de plus près, on remarque une anomalie 5 dents suivant l’encoche identifiant les pistons 3 et 4. Est-ce suffisant pour entraîner un temps de saturation erratique?

Seuil Logique

La réponse à la question précédente est oui. Il faut savoir que tout circuit électronique comporte un seuil logique. Ce seuil varie cependant d’un circuit à l’autre. Il peut avoir une valeur différente tout dépendant si la pente du signal est positive ou négative. Par exemple, dans le cas d’un signal ayant une pente ascendante, il est possible que le seuil logique soit de 0.8 V, tandis que pour un signal ayant une pente descendante, le seuil logique pourrait être de 0.3 V.

Dans le cas qui nous intéresse, bien que nous ne connaissions pas la valeur réelle du seuil logique, nous pouvons nous servir des signaux générés par les encoches du volant moteur. On peut remarquer que les encoches ont un point de transition à 0.3 V, tandis que l’anomalie du signal a une valeur d’environ 0.7 V. On peut donc supposer que cette dernière soit à l’intérieur du seuil logique du circuit.

Importance de prendre un échantillon suffisamment grand

Nous avons pu remarquer que le premier échantillon capturé ne couvrait pas un laps de temps suffisant. C’est pourquoi, lorsqu’on utilise un oscilloscope pour examiner un signal, il est primordial de regarder le signal en utilisant un système horizontal assez large, et ce, afin de ne rien manquer. Par la suite, on peut toujours passer à un système horizontal plus étroit afin de voir le signal de plus près, si le besoin s’en fait sentir.

Inspection visuelle

Pour être en mesure de se rendre compte de ce qui s’est produit, une inspection visuelle a été requise. Nous avons enlevé le démarreur afin d’accéder aux dents et aux encoches du volant moteur. Comme nous savions que l’anomalie se situait 5 dents suivant l’encoche des pistons 3 et 4, nous avons tourné le vilebrequin jusqu’à ce que les pistons 2 et 5 soient au point mort haut. Cela nous a permis de positionner l’encoche des pistons 3 et 4 vis-à-vis l’ouverture du démarreur. Il nous a alors suffit de tourner le vilebrequin jusqu’à ce que nous puissions examiner la quatrième dent du volant moteur. Nous avons dû utiliser un miroir d’examen pour être en mesure de constater que la cinquième dent après l’encoche des pistons 3 et 4 avait récemment été renfoncée par un objet métallique quelconque.

Analyse des résultats

Cet objet était probablement l’un des boulons de retenue du volant moteur. Celui-ci avait été mal serré lors du remplacement du moteur et se promenait à l’intérieur de la paroi du rélucteur, expliquant ainsi le bruit de cliquetis entendu par le client. Lorsque celui-ci a coupé le contact la dernière fois que le moteur fonctionnait correctement, le boulon est probablement tombé vis-à-vis l’encoche du cylindre 3 et 4, est sorti à l’extérieur du rélucteur du volant du moteur puis est resté coincé entre le rélucteur du volant et la paroi de la transmission. Lorsque le moteur a été lancé à nouveau, le boulon a été éjecté vers l’extérieur, endommageant du même coup la quatrième dent suivant l’encoche du cylindre 3 et 4.

Conclusions

Nous avons pu démontrer qu’une bonne compréhension du système est un élément important en ce qui a trait à l’édification d’un diagnostic efficace. De plus, l’utilisation d’outils tels que l’oscilloscope peut aider à réduire le temps de diagnostic parce qu’il permet de visualiser les signaux envoyés des capteurs vers la centrale de commande. En effet, il aurait été difficile de poser le même diagnostic sans l’utilisation de l’oscilloscope. On aurait alors été dans l’obligation d’effectuer une inspection visuelle complète de la totalité des composantes du système avant de poser un diagnostic, ce qui aurait pu être beaucoup plus long.

Réféfences:

American Motor Sales Corporation, Injection Multipoint: Moteur de 4 Litres, American Motor Sales Corporation, 1986, 56p.

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