Les différents types de mesures de la quantité d'air aspirée (suite)

La mesure indirecte

Détermination de la masse d'air admise

Le principe pression vitesse (pN)

Quel que soit le moteur utilisé, il existe toujours un lien entre la masse d'air aspirée et la masse d'essence injectée.

Cette caractéristique, qui peut évoluer en fonction des conditions particulières (charge, agrément de conduite, dépollution…), est appelée dosage et s'exprime par la relation suivante :

À chaque admission, il est donc nécessaire de connaître la masse d'air introduite afin d'y attribuer la masse d'essence souhaitable en fonction du dosage désiré, ceci dans un temps qui varie en fonction du régime.

On a donc en réalité un débit d'air volumique tel que :

	Équation 1

Avec :

q_va : débit volumique d'air
N : régime moteur
V : cylindrée

Le dosage exprimant un rapport de masse, il convient de parler de débit d'air massique soit :

	Équation 2

Avec :

q_ma : débit massique d'air
: masse volumique de l'air

La difficulté réside dans la détermination de à partir des informations de pression d'admission et de température d'air.

Admission théorique avec
une transformation isotherme

Afin de simplifier l'étude, nous allons considérer que l'admission peut se traduire comme un changement d'état isothermique :

	Équation 3

Avec :

p₀ : pression en début d'admission
V₀ : volume en début d'admission
p : pression en fin d'admission
V : volume en fin d'admission
m : masse d'air admise
T₀ : température en début d'admission
T : température en fin d'admission

Rappel :

Expression de la masse volumique :

	Équation 4

En combinant les équations 3 et 4 la masse volumique peut s'écrire:

	Équation 5

L'expression du débit massique d'air (équation 2) et de sa masse volumique (équation 5), permettent d'en déduire une équation plus générale :

Soit :

Avec :       K :   Coefficient multiplicatif

Conclusion Pour un régime donné, on peut considérer que la pression en début d'admission (p0) est constante puisqu'il s'agit sensiblement de la pression atmosphérique. De même, 0 dépend de la température de l'air (T0) et de sa pression en début d'admission. Par ailleurs, la variation de température entre le début et la fin d'admission est négligeable T0 = T ; la vitesse de transvasement de l'air de la boîte à air vers le cylindre est telle qu'elle n'a pas le temps de se réchauffer au contact de l'enceinte thermique (hypothèse d'isothermie de départ). Ce qui signifie que V, p0, 0, T0, T sont des termes que l'on peut regrouper sous un coefficient multiplicatif dans une cartographie qui dépend uniquement de la température de l'air (T0) et de la pression atmosphérique (p0) tel que :

Remarque Dans la réalité, ce coefficient tiendra compte des variations de température entre T0 et T. Enfin, la pression tubulure n'est pas la même que la pression en fin d'admission (p) dans le cylindre car la perte de charge singulière, au passage de la soupape, augmente avec le régime. Toutefois, ces variations seront prises en compte dans une cartographie qui donne un coefficient de perte charge en fonction du régime et de la pression : K1 (p ; N) Par conséquent, la masse d'air admise pour le principe pression vitesse-(pN) dépend nécessairement des paramètres suivants : pression d'admission p, régime moteur N, température de l'air T. pression atmosphérique p0
	Cartographie de correction Coefficient de perte de charge pour un système (pN) Source INCM

Le principe alpha vitesse (N) L'approche théorique est identique à l'exception de la charge qui n'est plus déterminée par le régime moteur et la pression tubulure, mais par la position du papillon et le régime moteur. Le coefficient de perte de charge sera donc de la forme : K2 ( ; N) L'inconvénient de ce système réside dans la précision de mesure de la position du papillon car c'est une information beaucoup moins précise que la pression tubulure. Toutefois pour un fonctionnement en transitoire, la vitesse d'ouverture du papillon est une information intéressante qui permet de diminuer le temps de réponse du moteur en adaptant le temps d'injection.

Cartographie de correction Coefficient de perte de charge pour un système (N) Source INCM

Les systèmes appliqués

Dans la réalité, les constructeurs emploient deux systèmes :

p, , N : Pression tubulure, position papillon et régime moteur,
, N : Position papillon et régime moteur.

Le système p, , N fait appel à deux cartographies distinctes pour déterminer la masse d'air admise.

La première utilise la pression tubulure et le régime moteur pour les faibles
    charges.
La seconde la position du papillon et le régime moteur pour les fortes charges.

Ce système cumule ainsi l'avantage de la précision de mesure du capteur de pression sur les faibles charges et celui du faible temps de réponse du capteur de position papillon pour les changements de charges rapides.

Aujourd'hui, le système , N tend à disparaître au profit du p, , N qui offre un meilleur agrément de conduite et ne nécessite pas de réglages pointus.

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