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Les systèmes de contrôle de moteur informatisés d’Aujourd’hui reposent sur les entrées d’une variété de capteurs pour réguler les performances du moteur, les émissions et d’autres fonctions importantes. Les capteurs doivent fournir des informations précises, sinon des problèmes de maniabilité, une augmentation de la consommation de carburant et des défaillances d’émissions peuvent en résulter.

l’Un des principaux capteurs de ce système est le capteur d’oxygène. On l’appelle souvent le capteur  » O2  » car O2 est la formule chimique de l’oxygène (les atomes d’oxygène voyagent toujours par paires, jamais seuls).,

le premier capteur O2 a été introduit en 1976 sur une Volvo 240. Les véhicules californiens les ont ensuite obtenus en 1980 lorsque les règles D’émission de la Californie exigeaient des émissions plus faibles. Les lois fédérales sur les émissions ont rendu les capteurs O2 pratiquement obligatoires sur toutes les voitures et tous les camions légers construits depuis 1981. Et maintenant que les règlements OBD-II sont ici (1996 et véhicules plus récents), de nombreux véhicules sont maintenant équipés de plusieurs capteurs O2, certains jusqu’à quatre!

Le capteur O2 est monté dans le collecteur d’échappement pour surveiller la quantité d’oxygène imbrûlé dans l’échappement lorsque l’échappement sort du moteur., La surveillance des niveaux d’oxygène dans les gaz d’échappement est un moyen de jauger le mélange de carburant. Il indique à l’ordinateur si le mélange de carburant brûle riche (moins d’oxygène) ou maigre (plus d’oxygène).

de nombreux facteurs peuvent affecter la richesse ou la maigreur relative du mélange de carburant, notamment la température de l’air, la température du liquide de refroidissement du moteur, la pression barométrique, la position du papillon des gaz, le débit d’air et la charge du moteur. Il existe également d’autres capteurs pour surveiller ces facteurs, mais le capteur O2 est le moniteur principal de ce qui se passe avec le mélange de carburant., Par conséquent, tout problème avec le capteur O2 peut déséquilibrer l’ensemble du système.

boucles

l’ordinateur utilise l’entrée du capteur d’oxygène pour réguler le mélange de carburant, appelé « boucle de contrôle de rétroaction du carburant ». »L’ordinateur prend ses repères du capteur O2 et réagit en changeant le mélange de carburant. Cela produit un changement correspondant dans la lecture du capteur O2. C’est ce que l’on appelle le fonctionnement en « boucle fermée » car l’ordinateur utilise l’entrée du capteur O2 pour réguler le mélange de carburant., Le résultat est une bascule constante d’avant en arrière du riche au maigre qui permet au convertisseur catalytique de fonctionner à un rendement maximal tout en maintenant le mélange de carburant global moyen dans un équilibre approprié pour minimiser les émissions. C’est une configuration compliquée mais cela fonctionne.

lorsqu’aucun signal N’est reçu du capteur O2, comme c’est le cas lorsqu’un moteur froid est démarré pour la première fois (ou que le capteur 02 tombe en panne), l’ordinateur commande un mélange de carburant riche fixe (immuable). C’est ce qu’on appelle le fonctionnement en « boucle ouverte » car aucune entrée n’est utilisée par le capteur O2 pour réguler le mélange de carburant., Si le moteur ne passe pas en boucle fermée lorsque le capteur O2 atteint la température de fonctionnement, ou tombe en boucle fermée parce que le signal du capteur O2 est perdu, le moteur fonctionnera trop riche entraînant une augmentation de la consommation de carburant et des émissions. Un mauvais capteur de liquide de refroidissement peut également empêcher le système d’entrer en boucle fermée, car l’ordinateur prend également en compte la température du liquide de refroidissement du moteur lorsqu’il décide d’entrer ou non en boucle fermée.

Comment ça marche

L’O2 capteur fonctionne comme un générateur miniature et produit sa propre tension quand elle est chaude., À l’intérieur du couvercle ventilé à l’extrémité du capteur qui se visse dans le collecteur d’échappement se trouve une ampoule en céramique de zirconium. Le bulbe est recouvert à l’extérieur d’une couche poreuse de platine. À l’intérieur de l’ampoule sont deux bandes de platine qui servent d’électrodes ou des contacts.

l’extérieur de l’ampoule est exposé aux gaz chauds dans l’échappement tandis que l’intérieur de l’ampoule est évacué à l’intérieur par le corps du capteur vers l’atmosphère extérieure., Les anciens capteurs d’oxygène de style ont en fait un petit trou dans la coque du corps afin que l’air puisse entrer dans le capteur, mais les nouveaux capteurs O2 de style « respirent » à travers leurs connecteurs de fil et n’ont pas de trou d’aération. C’est difficile à croire, mais la petite quantité d’espace entre l’isolation et le fil fournit suffisamment d’espace pour que l’air s’infiltre dans le capteur (pour cette raison, la graisse ne doit jamais être utilisée sur les connecteurs du capteur O2 car elle peut bloquer le flux d’air)., La ventilation du capteur à travers les fils plutôt qu’avec un trou dans le corps réduit le risque de contamination par la saleté ou l’eau qui pourrait encrasser le capteur de l’intérieur et le faire tomber en panne. La différence de niveaux d’oxygène entre l’air d’échappement et l’air extérieur dans le capteur provoque une tension à travers l’ampoule en céramique. Plus la différence est grande, plus la lecture de tension est élevée.

un capteur d’oxygène génère généralement jusqu’à environ 0,9 volts lorsque le mélange de carburant est riche et qu’il y a peu d’oxygène imbrûlé dans les gaz d’échappement., Lorsque le mélange est maigre, la tension de sortie du capteur chute à environ 0,1 volts. Lorsque le mélange air / carburant est équilibré ou au point d’équilibre d’environ 14,7 à 1, Le capteur Lira environ 0,45 volts.

lorsque l’ordinateur reçoit un signal riche (haute tension) du capteur O2, il penche le mélange de carburant pour réduire la lecture du capteur. Lorsque la lecture du capteur O2 devient maigre (basse tension), l’ordinateur s’inverse à nouveau, ce qui rend le mélange de carburant riche. Ce retournement constant du mélange de carburant se produit à des vitesses différentes en fonction du système de carburant., Le taux de transition est le plus lent sur les moteurs à carburateurs à rétroaction, généralement une fois par seconde à 2500 tr / min. Les moteurs à injection de corps de papillon sont un peu plus rapides (2 à 3 fois par seconde à 2500 tr / min), tandis que les moteurs à injection multiport sont les plus rapides (5 à 7 fois par seconde à 2500 tr / min).

Le capteur d’oxygène doit être chaud (environ 600 degrés ou plus) avant de commencer à générer un signal de tension, de sorte que de nombreux capteurs d’oxygène ont un petit élément chauffant à l’intérieur pour les aider à atteindre la température de fonctionnement plus rapidement., L’élément chauffant peut également empêcher le capteur de refroidir trop pendant un ralenti prolongé, ce qui entraînerait le retour du système en boucle ouverte.

Les capteurs o2 chauffés sont principalement utilisés dans les véhicules plus récents et ont généralement 3 ou 4 fils. Les anciens capteurs o2 à un seul fil n’ont pas de réchauffeurs. Lors du remplacement d’un capteur d’O2, assurez-vous qu’il est du même type que l’original (chauffé ou non chauffé).

un nouveau rôle pour les capteurs O2 avec OBDII

à partir de quelques véhicules en 1994 et 1995, et de tous les véhicules 1996 et plus récents, le nombre de capteurs d’oxygène par moteur a doublé., Un deuxième capteur d’oxygène est maintenant utilisé en aval du convertisseur catalytique pour surveiller l’efficacité de fonctionnement du convertisseur. Sur les moteurs V6 ou V8 à double échappement, cela signifie que jusqu’à quatre capteurs O2 (un pour chaque banque de cylindres et un après chaque convertisseur) peuvent être utilisés.

le système OBDII est conçu pour surveiller les performances des émissions du moteur. Cela inclut de garder un œil sur tout ce qui pourrait entraîner une augmentation des émissions., Le système OBDII compare les lectures de niveau d’oxygène des capteurs O2 avant et après le convertisseur pour voir si le convertisseur réduit les polluants dans les gaz d’échappement. S’il voit peu ou pas de changement dans les lectures de niveau d’oxygène, cela signifie que le convertisseur ne fonctionne pas correctement. Cela provoquera l’allumage du témoin de dysfonctionnement (MIL).

diagnostic des capteurs

Les capteurs O2 sont incroyablement robustes compte tenu de l’environnement d’exploitation dans lequel ils vivent. Mais les capteurs O2 s’usent et doivent éventuellement être remplacés., Les performances du capteur O2 ont tendance à diminuer avec l’âge à mesure que les contaminants s’accumulent sur la pointe du capteur et réduisent progressivement sa capacité à produire de la tension. Ce type de détérioration peut être causé par une variété de substances qui se retrouvent dans les gaz d’échappement, telles que le plomb, le silicone, le soufre, les cendres d’huile et même certains additifs pour carburant. Le capteur peut également être endommagé par des facteurs environnementaux tels que l’eau, les éclaboussures de sel de voirie, l’huile et la saleté.

à mesure que le capteur vieillit et devient lent, le temps qu’il faut pour réagir aux changements du mélange air / carburant ralentit, ce qui entraîne une augmentation des émissions., Cela se produit parce que le retournement du mélange de carburant est ralenti, ce qui réduit l’efficacité du convertisseur. L’effet est plus perceptible sur les moteurs à injection de carburant multiport (MFI) que sur la carburation électronique ou l’injection de corps de papillon car le rapport de carburant change beaucoup plus rapidement sur les applications MFI. Si le capteur meurt complètement, le résultat peut être un mélange de carburant fixe et riche. La valeur par défaut sur la plupart des applications à injection de carburant est milieu de gamme après trois minutes. Cela provoque un grand saut dans la consommation de carburant ainsi que les émissions., Et si le convertisseur surchauffe à cause du mélange riche, il peut subir des dommages. Une étude de L’EPA a révélé que 70% des véhicules ayant échoué à un test d’émissions I/m 240 avaient besoin d’un nouveau capteur O2.

la seule façon de savoir si le capteur O2 fait son travail est de l’inspecter régulièrement. C’est pourquoi certains véhicules (principalement des importations) ont un voyant de rappel de maintenance du capteur. Un bon moment pour vérifier le capteur est lorsque les bougies d’allumage sont changées.

Vous pouvez lire la sortie du capteur O2 avec un outil de numérisation ou un voltmètre numérique, mais les transitions sont difficiles à voir car les chiffres sautent tellement., Voici où un scantool basé sur PC tel que AutoTap brille vraiment. Vous pouvez utiliser les fonctions graphiques pour observer les transitions de la tension des capteurs O2. Le logiciel affichera la sortie de tension du capteur sous la forme d’une ligne ondulée qui indique à la fois son amplitude (tension minimale et maximale) ainsi que sa fréquence (taux de transition de riche à Maigre).

un bon capteur O2 devrait produire une forme d’onde oscillante au ralenti qui effectue des transitions de tension d’un minimum proche (0,1 v) à un maximum proche (0,9 v)., Rendre le mélange de carburant artificiellement riche en introduisant du propane dans le collecteur d’admission devrait amener le capteur à réagir presque immédiatement (dans les 100 millisecondes) et à atteindre une sortie maximale (0,9 v). La création d’un mélange Maigre en ouvrant une conduite de vide devrait faire chuter la sortie du capteur à sa valeur minimale (0,1 v). Si le capteur ne bascule pas d’avant en arrière assez rapidement, cela peut indiquer un besoin de remplacement.

Si le circuit du capteur O2 s’ouvre, court-circuite ou sort hors de portée, il peut définir un code d’erreur et allumer le témoin de contrôle moteur ou de dysfonctionnement., Si un diagnostic supplémentaire révèle que le capteur est défectueux, un remplacement est nécessaire. Mais de nombreux capteurs O2 gravement dégradés continuent de fonctionner suffisamment bien pour ne pas définir de code d’erreur-mais pas assez pour empêcher une augmentation des émissions et de la consommation de carburant. L’absence d’un code d’erreur ou d’un voyant d’avertissement ne signifie donc pas que le capteur O2 fonctionne correctement.

remplacement du capteur

tout capteur O2 défectueux doit évidemment être remplacé. Mais il peut également y avoir des avantages à remplacer le capteur O2 périodiquement pour une maintenance préventive., Le remplacement d’un capteur O2 vieillissant devenu lent peut rétablir le rendement énergétique maximal, minimiser les émissions d’échappement et prolonger la durée de vie du convertisseur.

Les capteurs o2 non chauffés à 1 ou 2 fils sur les véhicules de 1976 au début des années 1990 peuvent être remplacés tous les 30 000 à 50 000 miles. Les capteurs o2 chauffés à 3 et 4 fils du milieu des années 1980 au milieu des années 1990 peuvent être changés tous les 60 000 miles. Sur les véhicules équipés D’OBDII (1996 & up), un intervalle de remplacement de 100 000 miles est recommandé.