Injection Bosch D-Jetronic : chapitre 1, le fonctionnement

L'injection Bosch Jetronic, appelée par la suite D-Jetronic (D pour Druck, en allemand "pression"), pour éviter les confusions avec la K-Jetronic et la L-Jetronic, est une injection électronique qui fonctionne essentiellement par la mesure de la dépression régnant dans le collecteur d'admission (ce qui donne une information indirecte sur la quantité d'air absorbée par le moteur, nous y reviendrons). Elle a été utilisée sur les moteurs M114 à partir de 1968, et ensuite sur les M116 (1969), M117 et M110 (1972).


Abordons le sujet de la manière la plus claire possible en balayant:
- le système de base
- les diverses corrections (en fonction de la température et de la charge)
- puis le système de ralenti

I.1: Système de base

Une pompe électrique, alimentée en essence par gravité depuis le réservoir, refoule l'essence vers le moteur sous une pression de 2 bars via de la tuyauterie. Cette tuyauterie alimente les injecteurs puis repart vers un régulateur de pression (c'est lui qui maintient dans le circuit une pression constante à 2 bars). Ce régulateur comporte une membrane et un ressort: lorsque la pression est supérieure à 2 bars, l'essence pousse la membrane retenue par le ressort et s'évacue par la tuyauterie de retour pour revenir au réservoir.
Ainsi l'essence arrive aux injecteurs à une pression constante de 2 bars, qui est aussi la pression d'injection.

Comment l'essence traverse-t-elle les injecteurs ?

Un tiroir, situé dans la partie inférieure de l'allumeur, contient des contacts de déclenchement (semblables aux vis platinées d'allumage). Ces contacts sont au nombre de deux pour les moteurs à six cylindres (quatre pour les V8). Tout comme les rupteurs d'allumage, ils s'ouvrent & se ferment par
une came solidaire de l'arbre d'allumeur (chaque contact s'ouvre une fois par tour de l'arbre d'allumeur, donc une fois tous les deux tours de vilebrequin).

Un boîtier électronique:
* calcule le régime du moteur (par la variation du temps écoulé entre l'ouverture de ces contacts)
* commande l'ouverture des groupes d'injecteurs (chaque contact situé dans l'allumeur commande un groupe d'injecteurs: deux groupes de trois sur les six cylindres ou quatre groupes de deux sur les V8)

Ce boîtier (= calculateur d'injection ou ECU ou carte électronique) est rangé dans le compartiment moteur à l'avant-droit sur les modèles W108, W109 et W111 ou dans l'habitacle (derrière ou sous le tableau de bord) sur les types W107, W114 et W116.

Les injecteurs, comportent un électro-aimant, celui-ci est activé par les impulsions électriques envoyées par le calculateur (et déclenchées par les contacts de déclenchement dans l'allumeur). Lorsque l'électro-aimant est activé, l'aiguille de l'injecteur se soulève de 0.15mm, permettant ainsi à l'essence d'être pulvérisée en face de la soupape d'admission de chaque cylindre.
C'est le temps d'ouverture de ces injecteurs qui détermine la quantité d'essence injectée: plus l'injecteur reste ouvert, plus il y a d'essence injectée.

Comment l'essence est-elle dosée?

Un capteur de pression, situé sur la contre-aile AVG ou sur le tablier, mesure la dépression régnant dans la tubulure d'admission.
Lorsque le papillon des gaz est fermé, la dépression est très importante dans la tubulure d'admission, au contraire, plus on ouvre le papillon des gaz, plus la dépression diminue et se rapproche de la pression atmosphérique (il reste toujours une dépression due au filtre à air).

Ce capteur comporte deux capsules anéroïdes (M114 et M116) ou une capsule anéroïde et une capsule reliée à l'atmosphère (M110 et M117) dont le volume varie en même temps que la dépression dans la tubulure d'admission, modifiant ainsi la position d'un noyau traversant deux bobinages, ce qui en fait immédiatement varier l'inductance.
Les variations de pression sont ainsi "traduites" en signaux électriques destinés au calculateur.

En fonction de cette information, ainsi que du régime moteur, le calculateur adapte le temps d'ouverture des injecteurs:
=> plus le papillon des gaz est ouvert
=> plus le moteur absorbe d'air
=> plus la différence entre la pression atmosphérique et la pression dans
le collecteur est faible
=> plus le temps d'ouverture des injecteurs sera long pour injecter une forte quantité d'essence et ainsi adapter la quantité d'essence à la quantité d'air (= conserver une richesse constante).

Le capteur de pression dans une W116 :



On remarque le câblage électrique et le tuyau de dépression relié à la tubulure d'admission.

I.2a: Corrections apportées en fonction de la température

Une thermorésistance ou thermistance CTN (= résistance diminuant quand la température augmente) informe le calculateur sur la température du liquide de refroidissement:
=> un moteur froid a besoin d'un mélange plus riche
=> le calculateur augmente alors la durée d'ouverture des injecteurs tant que le LDR n'est pas chaud
Elle est située sur:
* la culasse à droite (M110),
* le boîtier de calorstat (M114),
* la tubulure d'admission (V8).

En situation sur la tubulure d'admission d'un V8 M116 (la thermorésistance est la plus petite des deux sondes, en bas sur la photo) :




Une seconde thermorésistance  informe le calculateur pour lui permettre d'adapter la richesse du mélange en fonction de la température de l'air:
=> plus l'air est frais
=> plus la quantité d'oxygène par volume d'air est importante
=> plus il faut d'essence pour maintenir constant le ratio air / essence
Elle est fixée sur :
* le raccord caoutchouc entre le filtre à air et le papillon (moteurs six cylindres),
* le filtre à air (V8).

Un tiroir d'air d'appoint apporte une quantité d'air supplémentaire au moteur pendant qu'il chauffe. Il comporte une sonde qui trempe dans le liquide de refroidissement:
* en-dessous de -20°C, le tiroir est complètement ouvert, il se referme progressivement au fur et à mesure que le liquide de refroidissement se réchauffe
* il est complètement fermé aux températures supérieures à 65°C.
C'est pour cela que jusqu'à cette température, le moteur tourne plus vite qu'à chaud, car la quantité de mélange absorbée, même au ralenti, est plus importante que sur un moteur en température.

Il est fixé sur :
* le bloc moteur côté conducteur (six cylindres)
* la tubulure d'admission à l'avant (V8)

Un injecteur de départ à froid injecte une quantité d'essence supplémentaire lors du démarrage du moteur. Son temps de fonctionnement est déterminé par un thermocontact trempant dans le liquide de refroidissement (l'injecteur n'est même pas mis en circuit au-dessus de 35°C).
=> plus la température est basse,
=> plus cet injecteur débite longtemps (avec un maximum de 12 secondes en-dessous de -20°C)
Il est situé sur la tubulure d'admission.

I.2b: Corrections apportées en fonction de la charge

Fixé sur le corps du papillon des gaz, le contacteur de papillon a plusieurs fonctions:

1 - informer le calculateur pour cesser d'injecter du carburant en utilisation "frein-moteur" :
=> lorsque le papillon est fermé (contact de ralenti fermé) et le régime moteur supérieur à 1200 tr/min, l'injection est coupée. En-dessous de 1200 tr/min, le calculateur rétablit les impulsions d'injection (rappel : le calculateur peut calculer le régime moteur grâce à la fréquence d'ouverture des contacts de déclenchement situés dans l'allumeur).
Ceci permet d'économiser du carburant.

2 - informer le calculateur pour enrichir le mélange lors des reprises:
=> lors de l'ouverture du papillon, deux séries de contacts successivement ouverts puis fermés, permettent de déclencher des impulsions d'injection supplémentaires (au maximum une vingtaine), pour enrichir le mélange.
En effet, lors des phases d'accélération, un moteur a besoin d'un mélange plus riche qu'à vitesse constante, en outre, le capteur de pression n'adapte pas immédiatement la quantité d'essence à la quantité d'air lors d'une ouverture brusque du papillon: le contacteur de papillon pallie l'inertie de la sonde.

3 - informer le calculateur pour enrichir le mélange en "pleine charge":
=> à pleine charge (les 5 derniers degrés de débattement du papillon), le contact de pleine charge se ferme et informe le calculateur pour augmenter le temps d'injection (= enrichissement du mélange).

Ce contact est présent sur les moteurs M110 et M117, mais n'existe pas sur les M116 et M114. L''enrichissement de pleine charge des M116/M114 est assuré par une fonction supplémentaire de la sonde de pression (un diaphragme en cuivre situé à l'avant de la sonde se déforme lorsque la pression de la tubulure d'admission s'approche de la pression atmosphérique, permettant un décalage plus important du noyau dans les bobinages et donc un enrichissement supplémentaire).

Le contacteur de papillon vissé sur le corps de papillon :



Beaucoup appellent cette pièce "débitmètre", c'est un tort ! Il n'y a pas de débitmètre dans l'injection D-Jetronic. Si votre garagiste désigne ce contacteur comme un débitmètre, détrompez-le ... ou fuyez.

I.2c: Corrections apportées en fonction de l'altitude (M117 et M110 uniquement)

En 1969: le manuel d'atelier proclamait qu'il suffisait de mesurer la pression absolue dans la tubulure d'admission pour doser la quantité d'essence, de sorte qu'aucun dispositif de correction altimétrique n'était nécessaire: avec l'altitude, la pression atmosphérique diminue .. diminuant la pression à l'admission, donc la quantité d'essence doit être diminuée pour une ouverture du papillon, des régime-moteur et des températures équivalents.

En 1972: à la sortie des M110 et M117, la donne n'est plus la même ... car deux phénomènes avaient été perçus :

L'altitude augmentant .. si la pression atmosphérique diminuait bien,

1° => la contre-pression à l'échappement diminuait aussi:
le remplissage des cylindres augmentait légèrement puisqu'il était facilité par la diminution de la contre-pression. Donc, pour une même pression dans la tubulure d'admission, la quantité d'air absorbée par les cylindres était plus importante en montagne qu'en plaine, alors que la quantité d'essence restait la même puisque le dosage se faisait en fonction de la pression à l'admission, donc le mélange s'appauvrissait en montagne.

2° => la membrane du régulateur de pression subissait aussi ce phénomène :
soumise d'un côté à la poussée du ressort et celle de la pression atmosphérique, soumise d'un autre côté à la poussée de l'essence, la membrane s'ouvrait et laissait partir l'essence vers le circuit de retour alors que la pression dans le circuit d'essence était légèrement inférieure à la valeur habituelle.
La pression d'injection étant diminuée, le mélange s'appauvrissait encore plus en montagne.

Pour corriger ces phénomènes, les sondes de pression des moteurs M110 et M117 sont équipées de dispositifs de correction altimétrique qui permettent d'augmenter légèrement le temps d'injection lorsque la pression atmosphérique diminue.
L'une des capsules anéroïdes du capteur de pression est remplacée par une capsule mise à l'atmosphère ; le nez de la sonde s'en trouve modifié et le diaphragme en cuivre qui servait à l'enrichissement de pleine charge est supprimé. C'est pourquoi, sur ces moteurs, la fonction d'enrichissement de pleine charge n'est pas commandée par la sonde de pression, mais par le contacteur de papillon.

Cette correction du temps d'injection est assez minime, et semble surtout avoir été étudiée pour répondre aux nouvelles normes anti-pollution USA, plus sévères qu'en Europe et non pour une réelle amélioration du fonctionnement du moteur, ce qui expliquerait que les moteurs M116 et M114 à injection Jetronic, qui n'étaient plus commercialisés aux USA en 1972, n'ont jamais reçu ces perfectionnements techniques (si le M114 injection a cessé d'être produit en 1972, le M116 D-Jetronic a perduré en Europe et a conservé la sonde ancien modèle jusqu'à son remplacement par le système K-Jetronic au début de l'année 1976).

I.3: Le système de ralenti

Nous avons vu que le calculateur gère les impulsions d'injection, en les interrompant lorsque le contact du papillon est
fermé à haut régime puis en les rétablissant lorsque le régime s'approche du ralenti.

Le régime de coupure/rétablissement de l'injection est asservi à la température du liquide de refroidissement (connue du calculateur grâce à une thermorésistance).
En effet, un moteur froid a un ralenti légèrement accéléré pour avoir un fonctionnement régulier, il est donc nécessaire que la coupure d'injection prenne en compte ce régime plus élevé pendant la mise en température.

Pour un M116 (les valeurs ne changent pas beaucoup pour les autres moteurs), le régime de coupure/rétablissement ne peut pas être supérieur à 1.800 trs/min.
* pour une température du liquide de refroidissement de -20°C, le seuil est de
1550 tr/min.
* pour une température du liquide de refroidissement > 70°C, le seuil de coupure
devient inférieur à 1000 tr/min
Entre ces deux températures, le régime de coupure/rétablissement évolue de manière linéaire.

Il est nécessaire d'obtenir un ralenti bien réglé et surtout pas trop haut:
=> un "trop haut" peut être à l'origine d'un fonctionnement irrégulier ... des coupures d'injection pouvant se produire,
=> un ralenti un peu haut (environ 950 tr/min) fonctionnant bien à chaud ... peut entraîner des désordres lors de la montée en température, surtout par temps froid.

Explications:
Par temps froid, l'air est plus dense (= plus d'oxygène dans un même volume),
- au ralenti, le moteur absorbe plus de mélange combustible que par temps chaud => le régime augmente,
- si la température du liquide de refroidissement est comprise entre 40 et 65°C, le régime de rétablissement (cf ci-dessus) est en diminution alors que le ralenti est encore assez élevé.
Si le régime de ralenti atteint le seuil de coupure d'injection, les impulsions d'injection cessent :
=> le moteur s'étouffe, le régime tombe ... le régime étant tombé ... les impulsions d'injection reviennent ...
=> le régime remonte, atteint à nouveau le seuil de coupure ... l'injection est à nouveau coupée

Le fonctionnement du moteur est alors saccadé (le manuel d'atelier parle de "sciage"), alternant des baisses brutales de régime laissant penser qu'il va caler, et des relances in extremis, chaque cycle d'étouffement et de relance durant à peu près deux à trois secondes.

Dans ce cas, ramener le ralenti à sa valeur nominale apporte souvent la solution. Si tel n'est pas le cas, le problème vient souvent de la thermorésistance de liquide de refroidissement dont la gamme de valeurs peut se décaler en vieillissant, ce qui fausse l'information donnée au calculateur, celui-ci "voyant" par exemple le LDR à 80°C et établissant le régime de coupure en conséquence alors que la température réelle n'est encore que de 60°C. Ces points seront abordés plus en détail dans les chapitres suivants sur les contrôles et les réglages.

Si je puis, après ce superbe exposé, me permettre un mot, voici : le D-Jectronic n'aime pas, mais alors pas du tout, le démarrage au "booster" ; et son boîtier coûte une blinde.....

Tout à fait, mais le calculateur aura son chapitre dédié dans lequel ce point sera rappelé.

Il me faudra un peu de temps pour tout remettre en ligne, car la seule sauvegarde dont je dispose date de 2010, et c'est un PDF dont je peux copier/coller le texte mais pas la mise en page. Il faut donc tout reprendre, remettre les titres en gras et les souligner un par un. J'en profite pour modifier certains développements, enrichir certains points, alléger le style. A terme, il y aura une dizaine de chapitres, mais il faudra être patient.

Guillaume a écrit:Tout à fait, mais le calculateur aura son chapitre dédié dans lequel ce point sera rappelé.

Il me faudra un peu de temps pour tout remettre en ligne, car la seule sauvegarde dont je dispose date de 2010, et c'est un PDF dont je peux copier/coller le texte mais pas la mise en page. Il faut donc tout reprendre, remettre les titres en gras et les souligner un par un. J'en profite pour modifier certains développements, enrichir certains points, alléger le style. A terme, il y aura une dizaine de chapitres, mais il faudra être patient.

Guillaume,

Tu as mon adresse mail normalement : envoie-moi ton PDF, je vais te régler ça en deux coups de cuillère à pot.
Je pourrais te le sortir au format Word et au format HTML (ce dernier format devrait te faciliter la vie).

J'en profite : pour le KE-Jetronic, avant de publier, j'ai aussi quelques articles. Ce serait bien d'échanger avant ensemble afin d'éviter des doublons ou redites.
Sauf à me dire que tu veux garder l'exclusivité de ces publications.

Ah, merci, si tu arrives à sortir quelque chose de ce PDF, ça ne m'empêchera pas de relire et retravailler mais je vais déjà y gagner du temps.

Pour la KE, je n'ai jamais écrit d'article dessus et de toute façon, loin de moi l'idée de me réserver l'exclusivité de certaines publications (c'est pas MA ici, pas question de rembarrer les personnes qui participent et qui font des articles).

Après, si tu veux m'envoyer les articles avant publication pour que j'y jette un œil, je ne suis pas contre, ne serait-ce que pour voir si on peut les élargir aux autres modèles ayant utilisé le KE, sans dénaturer ton travail initial.

Bonjour à tous, Guillaume merci d’avoir pris le temps de nous partager ce tuto très complet ! Je suis tout juste l’heureux propriétaire d’une 350sl de de 1971. Par hasard y’a t’il des mecano proche du 01 ou 69 pour m’aider à régler ma belle machine. Bonne soirée à vous