Régulation de la pression de rail

Les composants suivants font partie du système Common Rail et influencent la régulation de la pression de rail :

Pompe haute pression (HDP)
Régulateur de pression de rail (DRV)
Régulateur de débit (MRV)
Capteur de pression de rail (RDS)
Accumulateur haute pression (rail)
Conduites haute pression
Injecteurs

L'alimentation en carburant du système haute pression exerce bien entendu aussi une grande influence sur la régulation de la pression de rail. Quand la régulation de la pression de pré-alimentation ne fonctionne pas correctement, la régulation de pression de rail ne peut elle non plus pas fonctionner correctement !

Des variantes de composants différentes sont utilisées suivant la motorisation, voir le tableau ci-dessous :

Moteur	DRV	HDP	Injecteurs
N47uL	DRV2U	CP4.1	Electrovanne
N47oL	DRV3.2	CP4.1	Piézo
N47TOP	DRV3.3	CP4.1H	Piézo

Fonction

La pompe haute pression génère en permanence la pression système requise dans le rail. La régulation de la pression de rail est assurée au moyen de deux actionneurs ou régulateurs (concept de régulation à deux actionneurs) :

Régulateur de pression de rail
Régulateur de débit

La pression correcte au sein du rail est réglée, suivant le point de fonctionnement, grâce à l'un des trois modes de régulation possibles, à savoir :

Régulation de pression au moyen du régulateur de pression de rail :
La pompe haute pression refoule en continu du carburant sous haute pression dans le rail d'injection. Le régulateur de pression de rail dirige vers le circuit de retour le débit de carburant acheminé en trop dans le rail d'injection, de sorte que l'on obtient toujours dans le rail d'injection la pression souhaitée. Plus le courant de pilotage est élevé, plus la pression dans le rail d'injection est élevée.
Le régulateur de débit se trouve ce faisant en position de refoulement maximum.
Régulation de débit au moyen du régulateur de débit :
Le régulateur de débit applique du côté basse pression, à l'entrée de la pompe haute pression, juste la quantité de carburant nécessaire pour que l'on obtienne dans le rail d'injection la pression souhaitée. Le cylindre de la pompe haute pression n'est ce faisant pas entièrement rempli de carburant. La pression de rail est d'autant plus faible que le courant d'activation est élevé.
Le régulateur de pression de rail n'est ce faisant pas activé de façon à obtenir la pression maximale. Il est activé par un courant légèrement plus élevé que le courant requis pour régler la pression de consigne.
Régulation CPC (Coupled Pressure Control) par intervention simultanée du régulateur de pression de rail et du régulateur de débit :
Pour les débits d'injection très faibles < à env. 4 mg (en régime de décélération), il est nécessaire que le régulateur de pression de rail DRV réduise un peu la quantité de carburant au sein du système haute pression et ce, du fait que la pompe haute pression n'est pas capable de fonctionner avec un ”refoulement nul”. Conséquence : La pompe haute pression refoule même quand le régulateur de débit est fermé une certaine quantité de carburant dans le système haute pression. Il en résulterait sans la régulation CPC une pression de rail trop importante et donc l'apparition d'un écart de régulation.

Conditions de fonctionnement dans lesquelles les deux modes de régulation sont actifs :

Lors des démarrages, c'est toujours la régulation de pression qui est active.
Moteur tournant :
- En deçà d'une température de liquide de refroidissement d'env. 1 °C, c'est toujours la régulation de pression qui est active.
- Au-delà d'une température de liquide de refroidissement de 15 °C, c'est toujours la régulation de débit ou la régulation CPC qui est active.

La valeur de la pression de rail maximale varie suivant la motorisation, voir le tableau ci-dessous :

Moteur	Pression de rail maximale
N47uL	1600 bar
N47oL	1800 bar
N47TOP	2000 bar

Surveillance de la pression de rail

La pression de rail est contrôlée pendant le lancement du moteur et pendant la marche du moteur par une comparaison de valeurs consigne/réelle. Le capteur de pression de rail fournit la valeur réelle à la DDE. La valeur de consigne est calculée par la DDE suivant la situation de fonctionnement. En cas de détection par le boîtier DDE d'un écart important entre valeur réelle et valeur de consigne, un défaut est enregistré en mémoire.

Un écart non admissible de la pression de rail par rapport à la consigne peut avoir les causes suivantes :

Influences externes, telles que alimentation insuffisante en carburant, circuit de retour de carburant colmaté, présence d'air dans le circuit de carburant
Fuites externes des composants du système Common Rail
La vanne de régulation de débit ne s'ouvre pas ou coince
Fuites internes dans le système Common Rail, par exemple
- dans la pompe haute pression (piston usé par exemple)
- sur le régulateur de pression de rail (débit de retour pas assez ou trop grand)
- sur les injecteurs (débit de retour trop grand)

Traitement des défauts :

En cas de détection par le boîtier DDE d'un écart de régulation de pression inadmissible, le débit d'injection est dans un premier temps réduit. Si l'écart de régulation reste alors toujours trop important, le moteur cale quand la pression de rail est trop faible. En cas de détection d'une pression de rail insuffisante lors du démarrage du moteur, le moteur ne peut pas démarrer.

Description succincte des composants

Pompe haute pression

La pompe haute pression CP4.1 est une pompe à piston radial monocylindrique. L'arbre de la pompe haute pression possède deux cames qui actionnent le piston.

La pompe haute pression est entraînée par la chaîne de transmission du moteur. Comme la chaîne se trouve à l'arrière du moteur, la pompe haute pression se trouve elle aussi à l'arrière du moteur.

Capteur de pression de rail

Le capteur de pression de rail enregistre la pression à l'intérieur du rail et sert de capteur pour le dosage du débit et la régulation de pression de rail. Le capteur de pression de rail est monté à l'extrémité avant du rail.

Le capteur de pression de rail est alimenté en tension (5 V et masse) par le boîtier électronique DDE.

Le carburant sous pression parvient à travers un orifice dans le capteur jusqu'à la membrane supportant l'élément sensible. L'élément sensible convertit la déformation de la membrane en une tension électrique transmise au boîtier DDE. Le signal de pression croît de façon linéaire à mesure que la pression de rail augmente. Une adaptation du signal du capteur de pression de rail est réalisée par application de différentes caractéristiques.

Traitement des défauts

Quand le capteur de pression de rail est reconnu comme étant défectueux par le boîtier DDE, ce dernier délivre une valeur de secours et limite le débit d'injection.

Régulateur de pression de rail

Le régulateur de pression de rail est une électrovanne placée à l'extrémité arrière du rail.

Quand la régulation de pression est active, le boîtier électronique DDE pilote le régulateur de pression de rail avec un signal de rapport cyclique variable de façon à établir la pression de rail de consigne qu'il a calculée. Le régulateur de pression de rail achemine le carburant en excès vers la conduite de retour.

En fonction du pilotage, le régulateur de pression de rail refoule une quantité plus ou moins grande de carburant haute pression dans la conduite de retour quasiment hors pression. Plus la quantité de carburant refoulé vers la conduite de retour par le régulateur de pression de rail est importante, plus la montée en pression est faible du côté haute pression.

Image 1 : Vue en coupe du régulateur de pression de rail DRV3.2

1	Contact électrique	5	Orifice vers le côté haute pression
2	Plaque d'induit	6	Bille
3	Ressort d'ouverture	7	Orifice vers le côté retour
4	Bobine d'électro-aimant	8	Tige poussoir

Quand le régulateur de pression de rail est activé, un courant traverse la bobine. La plaque d'induit se déplace sous l'action du champ magnétique et la tige poussoir pousse la bille en direction du siège d'étanchéité. Plus la bille est plaquée contre le siège d'étanchéité, moins il peut passer de carburant dans la conduite de retour.

Le tableau ci-dessous indique les correspondances entre rapport cyclique, courant de pilotage, montée en pression et débit volumique :

Rapport cyclique	Courant de pilotage	Augmentation de la pression	Débit volumique dans conduite de retour
élevé	élevé	élevé	faible
faible	faible	faible	élevé

Quand le régulateur de pression de rail n'est pas activé, la vanne est ouverte. La pression de rail est alors supprimée complètement.

Comme les pressions de rail maximales varient suivant les variantes de moteur N47, différentes variantes de régulateurs de pression de rail sont utilisées, voir le tableau ci-dessous :

Moteur	Régulateur de pression de rail	Pression de rail maximale
N47uL	DRV2U	1600 bar
N47oL	DRV3.2	1800 bar
N47TOP	DRV3.3	2000 bar

Toutes les variantes de régulateurs de pression de rail fonctionnent de la même façon, seule diffère le comportement en montée de pression.

Traitement des défauts

En cas de coupure ou de court-circuit à la masse du fil d'activation du régulateur de pression de rail, le moteur s'arrête.

En cas de détection d'un court-circuit au plus par le boîtier DDE, celui-ci limite le débit d'injection et commute sur régulation de débit.

Régulateur de débit

Le régulateur de débit est une électrovanne montée sur la pompe haute pression. Lorsque la régulation du débit est active, le boîtier DDE pilote le régulateur de débit avec un rapport cyclique variable de façon à établir la pression de rail de consigne qu'il a calculée.

Le régulateur de débit régule le flux de carburant entre les parties basse pression et haute pression de la pompe haute pression de façon à obtenir la pression de rail souhaitée. Moins le régulateur de débit laisse s'écouler de carburant du côté haute pression, moins le cylindre radial de la pompe haute pression se rempli de carburant, en conséquence de quoi la pression de rail baisse.

Correspondances entre rapport cyclique, courant de pilotage, montée en pression et débit à travers le régulateur :

Rapport cyclique	Courant de pilotage	Augmentation de la pression	Débit du côté haute pression
élevé	élevé	faible	faible
faible	faible	élevé	élevé

Traitement des défauts

En cas de coupure ou de court-circuit à la masse du fil d'activation du régulateur de débit, ce dernier passe en mode de refoulement maximum. Le boîtier DDE reconnaît le défaut, limite le débit d'injection et commute en mode régulation de pression.

En présence d'un court-circuit au plus, le moteur s'arrête.

Injecteurs

Suivant la variante de moteur, les véhicules sont équipés d'injecteurs à électrovanne ou d'injecteurs piézo-électriques, voir le tableau ci-dessous :

Moteur	Injecteurs
N47uL	Electrovanne
N47oL	Piézo
N47TOP	Piézo

Indépendamment du type d'injecteur monté, les injecteurs sont alimentés en permanence par la pression du carburant régnant à l'intérieur du rail. Ce n'est qu'au moment du pilotage électrique par le boîtier électronique DDE que le carburant est injecté dans les chambres de combustion.

Activation électrique

Au sein du boîtier DDE, les fils P_MVH (électrovanne) / P_PIH (piézo) du côté High sont reliés entre eux mais chaque injecteur est relié au boîtier DDE par l'intermédiaire d'une broche séparée.

Attention !

Lorsqu'un défaut se produit côté High Side, la cause du défaut peut se situer du fait de la réunion des fils au niveau de n'importe lequel de ces fils. Dans pareil cas, plus aucun des injecteurs ne fonctionne.

Recherche des pannes sur les injecteurs à électrovanne

Ci-dessous les possibilités existantes pour un diagnostic complet des injecteurs à électrovanne :

Diagnostic électrique : Informations de la mémoire de défauts
Diagnostic électrique : Mesure de la résistance de la bobine
Régulation d'anti-acyclisme
Mesure du débit de retour avec un appareil de mesure

Recherche des pannes sur les injecteurs piézo-électriques

Ci-dessous les possibilités existantes pour un diagnostic complet des injecteurs piézo-électriques :

Diagnostic électrique : Informations de la mémoire de défauts
Diagnostic électrique : Mesure de la résistance piézo-électrique
Régulation d'anti-acyclisme

Il n'est pour l'instant pas possible, dans le cas des injecteurs piézo-électriques, de mesurer le débit de retour. Il est d'une façon générale nettement plus faible que pour les injecteurs pilotés par électrovanne.

Attention !

Dans les moteurs à injecteurs piézo-électriques, la pression dans le circuit de retour est égale à la pression de pré-alimentation ! Cela est indispensable pour le fonctionnement des injecteurs piézo-électriques.

Indications pour le service après-vente

Remplacement de la pompe haute pression

Il est nécessaire, après remplacement de la pompe haute pression, de remettre à zéro les valeurs d'adaptation de la pompe électrique à carburant, voir la fonction SAV correspondante.

Remplacement des injecteurs

Il est nécessaire après remplacement d'un ou de plusieurs injecteurs de calibrer les débits d'injection, voir la fonction SAV correspondante.

Remplacement du régulateur de pression de rail

Il est nécessaire, après remplacement du régulateur de pression de rail, de remettre à zéro les valeurs d'adaptation du régulateur de pression de rail, voir la fonction SAV correspondante.