Telechargé par ABD ERRAHMEN OUNI

les capteurs automobiles

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MODULE : INSTRUMENTATION
THÈME :
Les capteurs automobile
choix et fonctionnement
Présenté à : l’école nationale d’ingénieurs de Sfax
Département : Génie Mécanique
Filière : Électromécanique (GEM2 S4)
Année Universitaire : 2019-2020
Elaboré par : OUNI ABDERRAHMEN
JMAL OUSSEMA
AGOUBI ABDELHAK
ROUIS ISMAIL
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SOMMAIRE:
1. Introduction
2. Classification et choix des capteurs
2.1 Classification des capteurs
2.2 Modes de choix des capteurs
3. Conclusion
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1.INTRODUCTION
-A l’heure actuelle (2019), un véhicule automobile est truffé d’électronique : Plus de 100
capteurs embarqués informent en temps réel plusieurs calculateurs de bord.
-Ces véritables ordinateurs gèrent la quasi totalité du fonctionnement du véhicule, du
contrôle de la combustion du carburant à la tenue de route.
-Le système électronique embarqué à bord d’une automobile se comporte un peu comme l’être humain :
Stratégie de l’humain : Observation  Réflexion Action
Stratégie du système embarqué : Capteurs  Traitement  Action
-Afin d’optimiser le câblage entre tous les éléments constitutifs du système, les informations vont
circuler sur un bus bifilaire : Le bus CAN. (Convertisseur Analogique Numérique)
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DOMAINES D’ACTION DES DIFFÉRENTS CAPTEURS
EMBARQUÉS :
CONFORT
DIRECTION
SECURITE
SYSTEMES
OUVRANTS
BLOC MOTEUR
TRANSMISSION
SUSPENSION
FREINAGE
LIGNE
D’ECHAPPEMENT
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2.CLASSIFICATION ET CHOIX DES CAPTEURS
 La gestion du bloc moteur
1 Calculateur
2 Capteur régime rotation et PMH
3 Capteur de pression d’admission
4 Potentiomètre de position papillon
5 Capteur température eau moteur
6 Capteur température admission
d’air
7 Capteur vitesse véhicule
8 Sonde à oxygène (sonde lambda)
15 Rampe d’alimentation
16 Régulateur de pression
17 Injecteurs
20 Papillon
21 Résistance réchauffage papillon
22 Moteur pas à pas de régulation
ralenti
23 Voyant de test injection allumage
24 Connecteur pour diagnostic
26 Boîtier d’interface vitesse
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2.1 CLASSIFICATION DES CAPTEURS : (selon mesurande)
“
• mécanique
déplacement, vitesse, accélération, force, pression, masse, débit, ...
• électrique
courant, charge, impédance, ...
• thermique
température, flux thermique, ...
• magnétique
champ magnétique, perméabilité, ...
”
• radiation
lumière visible, rayons X, radioactivité, ...
• bio / chimique
humidité, détection de gaz, sucre, hormones, paramètres vitaux …
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 Capteur de position de vilebrequin (capteur de PMH) et de vitesse de rotation
“
 C’est un capteur inductif placé en regard d’une roue dentée solidaire du vilebrequin
 Deux types existent : inductif et à effet hall
”
A tout instant :
 Le calculateur ajuste la quantité de carburant à injecter, en fonction :
 du régime moteur
 de la charge demandée par le pilote (position du papillon liée à l’appui sur l’accélérateur,
vitesse du véhicule et rapport de boite engagé)
 de la composition des gaz d’échappement.
 La date d’injection dans un cylindre est liée à la position du piston correspondant
 rôle du capteur de PMH
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 Capteurs de température d’huile, de liquide de refroidissement, d’air
• Le capteur de température du liquide de refroidissement sert au système de gestion de mélange à déterminer
la température de fonctionnement du moteur.
• Le capteur est une sonde de température à coefficient de température négatif. Cela signifie que lorsque la
température augmente, la résistance interne diminue.
• En fonction de la température du liquide de refroidissement, la résistance de la sonde de température change.
Lorsque la température augmente, la résistance diminue ce qui fait baisser la tension au niveau du capteur.
• Exemples des sondes :
Sonde de température d'eau
Sonde de température d'admission d’air
Sonde de température d’huile
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 Capteur de cliquetis et de Pression carburant / injection
• Il permet de détecter une mauvaise combustion
dans le moteur pour en informer le calculateur.
• Le détecteur capte des vibrations trop élevées
par les vibrations émises : cela s'apparente
techniquement à un simple microphone (mesure
les ondes sonores).
• Cela va donc influer sur l'avance à l'allumage
(moment où la bougie "allume le feu" sur
essence) ou encore le moment d'injection.
Capteur de Pression carburant /
injection
 Situé sur la rampe commune d'injection
 Il informe le calculateur afin qu'il contrôle le
régulateur de pression.
 Si il n'y a pas de pression détectée, la voiture ne
peut pas démarrer ...
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 Capteurs inductifs de mesure de vitesse de rotation des roues: ABS
Capteur ABS:
• Les capteurs de vitesse de roue sont placés
directement au dessus de la roue d'impulsion qui est
reliée au moyeu de roue ou à l'arbre de transmission.
• Les capteurs du type inductif sont constitués d'un
aimant permanent et d'un bobinage.
• Une roue dentée , solidaire de la roue, défile devant le
capteur ; le flux magnétique varie et induit dans le
bobinage, une tension alternative dont la fréquence et
l'amplitude sont proportionnelles à la vitesse de
rotation de la roue dentée.
• Le seuil minimum de vitesse détectée est de 2,75
km/h.
• Principe de l’électronique associée : Conversion
fréquence  tension (tension continue image de la
vitesse de rotation)
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• Lors d’une phase de freinage, l’action de l’ABS
consiste à limiter la force de freinage appliquée
à une roue dont le coefficient de glissement
tend à dépasser 20%.
 Schéma descriptif du capteur ABS
• On utilise pour ce faire une électrovanne 3
voies par roue (bloc hydraulique), fonctionnant
selon un cycle de 3 situations: Repos –
Maintien de pression – Réduction de pression.
• L’ensemble de ces opération se répète
plusieurs fois par seconde, ce qui se traduit par
une vibration au niveau de la pédale de frein.
 Schéma d’électrovanne :
1 - Aimant permanent.
2 - Pièce polaire.
3 – Bobinage.
4 - Corps du capteur.
5 - Roue dentée.
6 - Champ magnétique bouclé => plus grande sensibilité.
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 Base d’action de l’ESP
•
Le freinage sélectif d’une des roues d’un essieu peut induire un couple
, pouvant faire pivoter le véhicule.
•
Par exemple, si la roue arrière droite est freinée, celle-ci « tire » l’arrière de
la voiture.
L’essieu arrière aura tendance à pivoter vers la gauche et le véhicule à se
diriger vers
la droite.
•
Un changement de direction peut alors être créé, soit de faible amplitude
avec uniquement la déformation des pneus, soit de plus grande amplitude
si ces derniers devaient perdre une partie de leur adhérence.
•
Autrement dit, l’ESP améliore le comportement, mais la valeur totale
d’adhérence de la voiture n’est pas augmentée !
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 Sonde à oxygène / lambda
et capteur de pression échappement
• Située dans l'échappement au niveau de
catalyseur (il peut y en avoir plusieurs).
• Elle permet de voir de quoi sont composés les
gaz sortant du moteur (selon le nombre de
particules d'oxygène, la tension envoyée au
calculateur varie).
• Grâce à cela le calculateur va pouvoir adapter
au mieux le mélange comburant / carburant
dans les chambres de combustion.
• Il adapte ce qui entre dans le moteur en
observant la résultante de ce qui sort, il en
déduit donc les ingrédients à ajouter ou
retirer.
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2.2 MODES DE CHOIX DES CAPTEURS
 Les capteurs de pression, force, poids et couple sont utilisés dans pratiquement tous
les secteurs de la recherche et de l’industrie.
 Dans ces différents domaines, les normes d’utilisation, les environnements, les
étendues de mesure, les précisions recherchées sont des plus divers.
 Plus général on garde :
• nature du mesurande, capteur basé sur quel principe physique ?
• performances (résolution, précision, plage de mesure, ...) ?
• caractéristiques d‘environnement, grandeurs d‘influence ?
• encombrement ?
• prix ?
• fiabilité
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Donc pour assurer le bon choix du capteur on doit garantir qu’il est :
 Utilisable dans un domaine plus ou moins étendu
 Résistant à la pression et aux vibrations
 Interchangeable
 Étanche
 De temps de réponse rapide
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LE BON CHOIX ENTRE CAPTEUR PASSIF (INDUCTIF) ET
ACTIF (À EFFET HALL ) ?
cas du capteur ABS
Deux technologies proposées pour le capteur ABS :
 Passif (inductif) :
En rotation, la denture de la roue génère un champ magnétique dont la fréquence donne la vitesse de
rotation de la roue.
Cette technologie ne permet pas de détection à très faible vitesse.
Ni la détection du sens de rotation des roues.
Les capteurs passifs sont utilisés uniquement en face de roues dentées.
Caractéristiques :
•tension d'alimentation
•consommation
•courant de sortie
•portée nominale de détection
•ils ne peuvent détecter que des matériaux métalliques
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Actif (à effet hall) :
• L’avantage principal de la technologie active est d’avoir un signal à amplitude constante y
compris à faible vitesse ou à vitesse nulle.
• Ce qui permet une utilisation plus précise du signal de vitesse de rotation et un meilleur
fonctionnement de tous les systèmes liés à ce signal.
• Les capteurs actifs sont majoritairement utilisés en face d’un codeur magnétique (situé sur le
roulement de roue)
• Les capteurs à effet hall sont beaucoup utilisés en raison de leur mise en œuvre aisée, de leur
petite dimension et de leur précision.
Caractéristiques :
• Tension d'alimentation
• Courant de sortie
• Polarité de l'aimant (s'il est associé à un aimant)
• Sensibilité (en V/G)
• Gamme de mesure (en Gauss)
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3.CONCLUSION
 Le concepteur d'un véhicule intelligent doit intégrer des technologies et des systèmes disparates
pour créer une machine cohérente qui complète efficacement le conducteur humain.
 Le véhicule intelligent doit pouvoir :
-
Suivre la route
-
Se tenir dans la file correcte
-
Détecter les piétons
-
Gérer les inter-distances avec les autres véhicules
-
Changer la file pour suivre les véhicules et éviter les obstacles
-
Echanger les informations avec l’infrastructure et les autres véhicules
 Ce qui traduit cependant la part déjà très importante mais toujours croissante des systèmes
embarqués dans les véhicules d’aujourd’hui .
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