Un sujet rarement aborde, je crois, est le réglage mixture de nos

LA SONDE LAMBDA :
Un sujet rarement aborde, je crois, est le réglage mixture de nos moteurs. Parfois mal compris
par certains pilotes, négligé ou survolé au cours de la formation, une carburation idéale reste
une des clefs de la longévité et de la performance de nos moteurs, particulièrement pour les
conversions de moteurs automobiles dont il sera question ci-dessous.
Nul n’ignore qu’un moteur trop riche consomme trop, s’encrasse, fume noir et étouffe.
A l’opposé un moteur trop pauvre ne délivre pas toute sa puissance, chauffe et se détériore...
Pourtant une solution simple existe pour éviter ces désagréments : je l’ai expérimentée lors de
mise au point de moteurs moto et auto sur banc d’essai, sur circuit (24h 2CV à SpaFrancorchamps) ou sur route... et je suis bien loin d’être le seul à l’avoir fait...
Il a suffit de l’appliquer à une machine volante, ce qui a été fait avec succès sur ma machine :
un motoplaneur MB04 « Souris-Bulle » surnommée «le marsupilami » équipée d’une
conversion VW personnelle.
La sonde EGT est une excellente indication de la chauffe excessive liée à la carburation trop
pauvre du moteur mais coté riche, ses indications sont beaucoup moins évidentes... de plus sa
position influe sur la mesure ce qui empêche toute comparaison de machine à machine...
Une méthode plus moderne de déterminer une carburation correcte est la sonde lambda qui
équipe les voitures et qui permet de réguler cette fameuse injection électronique.
De quoi s’agit-il ? Cette sonde mesure en fait un taux d’oxygène restant dans les gaz
d’échappement et de là permet de déduire ce qu’on appelle le rapport stoechiométrique qui
est le rapport en poids d’essence et d’air. Pour une combustion idéale, le rapport est de 14.7g
d’air pour 1g d’essence automobile. Le coefficient d’air  (lambda) est un rapport entre la
quantité d’air admise et le besoin théorique.
 < 0.8 : fumée noire et encrassement, étouffement en dessous de 0.6
 < 1 : mélange riche : (puissance accrue entre 0.85 et 0.95 ) EGT diminue au fur et à mesure.
 = 1 : la quantité admise correspond à la valeur théorique nécessaire.
 > 1 : excès d’air (mélange pauvre)
 entre 1.05 et 1.2 : réduction de la puissance et élévations de EGT
 > 1.3 : mélange ininflammable …le moteur ne fonctionne plus...
La sonde est constituée de 2 électrodes de métal précieux (Platine microporeux) séparées et
protégées par une céramique spéciale extra poreuse et conductrice au delà de 350°C.
Son principe de fonctionnement s’apparente à celui des piles à combustible .
La différence de densité d’O2 entre les électrodes en contact avec les gaz d’échappement et
celle en contact avec l’air ambiant détermine la tension de sortie.
Comme il s’agit de gaz (O2) on imagine sans mal que le courant délivré est plutôt dans la
gamme des microampères voire moins.
Sa T° de fonctionnement nominal est de 600°C qui correspond aux gaz d’échappement
moteur en régime normal (=1), elle supportera plus de 800°C en continu et de courtes
excursions jusqu’à 950°C. Elle ne fonctionne pas au dessous de 350°C
N.B. :il s’agit bien de T° gaz , le tuyau d’échappement qui dissipe cette chaleur est lui
nettement moins chaud, d’où l’importance de l’emplacement de la sonde EGT le long de
celui-ci.
La gamme de mesure utilisable d’une sonde va grosso modo de 0.65 (très riche) à 1.2 (très
pauvre). La caractéristique en « S » de cette courbe pourra être compensée tout simplement en
adaptant la graduation de l’échelle sur le cadran de l’indicateur.
Les injections automobiles forcent le fonctionnement du moteur à =1, voire légèrement au
dessus à faible charge pour plusieurs raisons : consommation minimum, fonctionnement du
catalyseur 3 voies obligatoirement avec ce =1. Cependant en ce qui nous concerne, sans
catalyseur, et désirant tirer le meilleur parti de nos moteurs, la zone de fonctionnement où
nous voulons travailler est maintenant évidente au vu des courbes : c’est =0.9. C’est là que la
puissance est maximum, la consommation raisonnable et, cerise sur le gâteau, les émissions
CO, CH NOx minimales dans une configuration sans le lourd pot catalytique et sa perte de
charge (et de chevaux) non négligeable, ce qui plaira aux plus écolos d’entre nous...
C’est à  entre 0.9 et 0.95 que les bougies donnent un beau gris clair (4T) ou un beau beige
clair café au lait (2T).
UTILISATION :
En manipulant la manette de richesse, on gardera l’indicateur  centré sur 0.9. La réaction
quasi instantanée de l’aiguille de l’indicateur évitera les tâtonnements. En fonction de
l’altitude il suffira d’appauvrir pour faire remonter l’aiguille dans la plage verte de 0.85 à
0.95... vous connaissez plus simple ? on constatera que EGT reste idéal tant que cette
condition est remplie et que la sonde lambda est à la T° de fonctionnement correct (au-delà
de 350°C)...
Personnellement j’utilise une sonde récupérée sur une voiture à la casse. Une sonde neuve
devrait coûter de l’ordre de 100 euros en pièces de rechange voiture (Opel par exemple). Il
existe plusieurs types et seule la sonde chauffée nous intéresse. Cette sonde comporte en
général 3 fils (2 blancs et un noir chez Bosch) le repérage est simple : le noir est une masse,
un des blancs présente une résistance de l’ordre de 3  par rapport au noir : c’est la résistance
de chauffage de la sonde, destinée à maintenir la T° de fonctionnement, même au ralenti. Le
dernier fil qui présente une résistance infinie est la sortie de la sonde qui présente une
impédance de sortie très élevée. Comme la tension générée est entre 0 et 1V, il est possible de
l’exploiter directement en y connectant un voltmètre électronique à haute impédance(10M)
mais on peut obtenir des indicateurs dans le commerce (assez rare) ou le réaliser soi même
pour afficher directement la valeur de .
La position de la sonde n’est pas aussi critique que pour EGT mais il vaut mieux ne pas la
placer trop loin ni trop près de la sortie culasse pour rester au-dessus de 350°C (seuil de
fonctionnement) même au ralenti minimum, sans l’exposer au front de flamme du plein gaz
directement. 30 à 40 cm est une bonne moyenne.
La description du montage électronique de l’indicateur, le dessin du petit circuit imprimé, et
un exemple de cadran sera disponible sur le site de l’association air souris set
([email protected]). D’autres gadgets, montages électroniques destinés aux engins
volants d’amateur devraient suivre (CHT digital, throttle indicator pour hélico (mini 500)…)
La réalisation est très simple ainsi que la calibration en fonction de la courbe de la sonde avec
un simple voltmètre et un potentiomètre qui simulera la valeur mesurée par la sonde.
Il faudra garder présent à l’esprit que la sonde peut être polluée au bout d’un certain temps par
le plomb de l’AVGAS ou par l’huile 2 temps mais son utilisation dans ces conditions n’est
pas impossible, loin de là. Les substituts de plomb semblent sans effet.
Un moteur auto (VW coccinelle) au banc d’essai crachant son huile par l’échappement
provoqua une lecture passant de mini à maxi sans être utilisable mais sans détruire ma
sonde…
J’espère que ce petit article sans prétention aidera le monde amateur dans le domaine des
consommations moteur raisonnables sans risque de casse ainsi que de la limitation de
pollution en découlant.
J’avoue avoir été surpris d’apprendre que le sujet n’ait pas ou peu été abordé
précédemment…
JF Mussen
lexique :
EGT
CH
NOx
CO
: température des gaz d’échappement
: hydrocarbures imbrûlés
: oxydes d’azote (NO, NO2... )
: monoxyde de carbone (note : grossièrement inversement proportionnel à EGT dans
sa partie rectiligne)
notes :
la durée de combustion du mélange dans la chambre est de l’ordre de 2mS, c’est là que vous
retrouverez le pourquoi des 30° d’avance à 3000 tours…. Cette combustion est d’autant plus
difficile que le mélange est pauvre ( > 1.05) .
Sources :
revue auto technique
documents de référence sur les systèmes d’injection Bosch (motronic, jetronic)
encyclopédie de mécanique Quillet
« How to hot rod VW engines » de Bill Fisher (une Bible !)
Cours de moteurs thermiques de l’école de mécanique et d’électricité de Liège, cours du soir
section automobile (Pr. Mr.J Lacoppe)
manuels carburateurs Dellorto
« les moteurs » éditions Hachette
Remerciements :
JL Lempereur (LRJ tuning) pour ses conseils, son aide et son banc d ‘essai.
F Marin (MF Thunderbike) pour ses conseils et son aide.