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L'automobile
Article de fond   01-09-2005   by Éloi Chayer, Consultant technique CMAT-L1*, *CMAT-L1: ASE Certified Master Automotive Technician - L

Les systèmes d’injection d’air secondaire


Véhicule : BMW X5 (série E53) 3.0l (moteur M54) 2000

Symptômes : Témoin d’anomalie (MIL) allumé, codes P0492, P1350 et P1342 en mémoire.

Ce n’était manifestement pas la première fois que le véhicule arrivait à l’atelier avec le témoin MIL allumé. Chaque fois, le même code d’anomalie revenait, soit le P0492. Ce code indique que le débit d’air injecté dans l’échappement de la rangée (Bank) 2 pendant le réchauffement est insuffisant. Toutes les pièces du système d’injection d’air secondaire avaient pourtant fini par être remplacées au moins une fois lors des 13 visites précédentes. La culasse avait même été enlevée pour être inspectée pour un blocage interne au niveau du passage d’air secondaire. Hélas, le témoin MIL se rallumait infatigablement après une période variant de 1 à 4 semaines.Les principes énumérés ici peuvent facilement s’appliquer sur n’importe quel véhicule de n’importe quel manufacturier utilisant un tel système (GM, Ford, Chrysler, etc.)

Fonctionnement du système

Le système d’injection d’air secondaire a pour but de réduire le temps de mise en activité des catalyseurs équipant le véhicule. Pour ce faire, il injecte de l’air dans l’échappement, en amont des catalyseurs, pendant une période donnée (120 secondes, pour le X5) après un démarrage à froid (température du moteur inférieure à 40 °C mais supérieure à -10 °C).

Composante / Système Condition préalable
État du système de combustion Boucle ouverte (Open Loop)
Élément chauffant de la sonde d’oxygène précatalytique Actif
Température du liquide de refroidissement -10 à 40 °C
Codes d’anomalies Aucun code d’anomalie relatif au système d’injection d’air secondaire présent

Les composantes du système sont :

* Pompe à air électrique

* Relais de la pompe à air

* Solénoïde de soupape antiretour

* Soupape antiretour

* Tubulures de dépression

* Module de commande électronique du moteur (DME Digital Motor Electronics)

Le système électronique de régulation de la combustion établit une surveillance de l’injection d’air secondaire tant au niveau électrique qu’au niveau du rendement de l’ensemble du système. L’intégrité des circuits électriques du solénoïde, du relais ainsi que du moteur électrique de la pompe à air est vérifiée au préalable.

Si l’état électrique du système est satisfaisant, sa performance est alors évaluée. Pour ce faire, le DME surveille la tension de sortie des sondes d’oxygène pré catalytiques pendant l’activation de la pompe d’injection d’air ainsi que l’ouverture de la soupape antiretour. Si le système fonctionne convenablement, la tension de sortie des sondes sera basse, mimant un mélange pauvre. Cette tension est alors lue par le DME à un intervalle de 20mS. Chaque fois que la tension lue est dans les normes établies plus haut, un compteur interne s’incrémente. Si le compteur excède une valeur prédéfinie, le système est alors réputé fonctionnel. Cependant, si le compteur n’atteint pas cette valeur dans les temps requis, le DME assume que la performance du système est déficiente et inscrit un code d’anomalie en mémoire. Notez que deux cycles de conduite (drive cycles) successifs sont nécessaires pour que le DME effectue une requête pour faire allumer le témoin MIL.

Vérifications effectuées

Compte tenu du fait que toutes les pièces du système d’injection d’air secondaire avaient déjà été remplacées au moins une fois, à l’exception du DME, qui lui avait déjà été reprogrammé avec la plus récente version logicielle disponible, il semblait peu probable que le problème ait réellement été lié à l’une de ces composantes. En effet, l’âge de la composante la plus vieille était d’au plus 6 mois avec moins de 10 000 km au compteur.

Toutefois, effectuer une inspection complète du système avant d’entreprendre quelque diagnostic que ce soit semblait plus sage. Cela est d’autant plus important lorsque c’est la première fois qu’on est appelé à travailler sur le véhicule.

À l’aide de l’appareil de balayage (ou scanner, notamment le GT1, chez BMW), la pompe à air a été activée pendant qu’on examinait la tension des sondes d’oxygène pré catalytiques alors que le moteur tournait au ralenti. Le système s’est alors avéré sans faute, les signaux restant bas (moins de 0.200 V) pendant l’activation. Cela indiquait donc que, pour le moment, le problème n’était apparemment pas présent. Il était temps d’examiner les données enregistrées en trame figée lorsque le code d’anomalie a été émis.

P0492 :: Secondary air system, flow rate too low, Bank 2

Coolant Temperature 14°C

Intake Temperature 14°C

Engine Speed 1920 RPM

Battery Voltage 13.6 V

Compte tenu de la date à laquelle le véhicule s’est présenté à l’atelier (25 février), on peut déduire que le véhicule était remisé dans un abri ou un garage, vu que la température du liquide de refroidissement ainsi que la température de l’air ambiant sont la même (donc, le moteur est complètement refroidi) et que cette température est bien au-dessus des températures vécues au Québec au mois de février. L’anomalie avait donc été détectée dans les secondes suivant le démarrage du moteur.

De plus, on peut remarquer que le régime du moteur est supérieur au ralenti, et donc que le véhicule roulait probablement avec le moteur tournant sous charge. Donc, si la vérification effectuée plus haut avait été effectuée avec le moteur en charge, elle aurait peut-être échoué.

La question était alors : qu’est-ce qui pourrait induire une lecture riche sur une seule rangée (la rangée 2), et ce, seulement lors du fonctionnement du système d’injection d’air secondaire?

Une vérification des valeurs adaptatives (Fuel Trims) n’a pas été concluante. En effet, les valeurs étaient semblables pour chaque rangée de cylindres, proches de leur valeur neutre. De plus, le comportement du véhicule ne nous laissait pas croire qu’il existait un problème sous-jacent relatif au rendement moteur.

La seule explication logique était que la rangée 2 recevait effectivement moins d’air que la rangée 1 lorsque le moteur était en charge. Compte tenu du fait que le cheminement de l’air passe, en séquence, par la pompe, la soupape antiretour puis la culasse d’où il est distribué dans chaque orifice d’échappement, on peut conclure que les 3 orifices d’échappement étaient bloqués dans les tubulures. Rappelons-nous que la culasse avait déjà été vérifiée pour tout blocage.

Une vérification de la contre-pression à l’échappement a alors été effectuée sur chaque rangée de cylindre. Rappelons brièvement que le moteur 3.0 l du X5 est pourvu de 2 tubulures d’échappement, et ce, même si celui-ci arbore la configuration d’un 6 cylindres en ligne.

Les résultats ont été les suivants :

<

Rangée Ralenti 4500RPM
1 0 psi 0 psi
2 0 psi 1.2 psi

Notez que la vérification a été effectuée au ralenti ainsi qu’à 4500RPM, et ce, afin de simuler une charge au niveau du moteur. Il aurait également été possible de prendre une mesure en charge (la pédale de frein enfoncée, transmission embrayée), comme la boîte de vitesse était de type automatique, mais compte tenu des résultats probants, cela n’a pas été nécessaire.

On peut donc déduire de cette vérification que le pot catalytique de la rangée 2 est partiellement obstrué. Compte tenu du fait que la pompe à injection d’air secondaire peut pousser l’air à une pression de 1psi, tout au plus, on peut conclure que si le véhicule commence à rouler immédiatement après le démarrage (moteur en charge), la contre-pression dans l’échappement de la rangée 2 sera effectivement plus élevée que la pression fournie par la pompe et que, par conséquent, le témoin d’anomalie ne se rallumait qu’après quelques semaines. En effet, si le véhicule reste à l’arrête assez longtemps pour que le compteur incrémentiel du système de surveillance du DME valide le fonctionnement du système d’air secondaire, il est possible que le nombre de cycles de conduite requis pour avoir deux cycles fautifs consécutifs soit assez élevé, expliquant ainsi la nature intermittente de la défaillance.

Réparations effectuées

Le pot catalytique de la rangée 2 a été remplacé. Une vérification de la contre-pression a été effectuée sur la rangée 2 après le remplacement et a montré des valeurs égales à 0 psi. Les codes d’anomalies ont été effacés et le véhicule a été remis en circulation. Un appel de courtoisie a été placé auprès du client plus d’un mois après la réparation et tout était effectivement rentré dans l’ordre.

Épilogue

Nous avons pu observer que lorsqu’on fait face à un dilemme d’ordre diagnostique, il est préférable, dans un premier temps, de bien étudier le fonctionnement du système puis de recueillir le plus de faits possible relatifs à la défaillance (dans notre cas, les données de la trame figée), et ce, afin d’être en mesure de colliger tous ces éléments pour en tirer une interprétation logique des événements.

Il faut garder en mémoire qu’au début du processus, les faits se mêlent aux interprétations du client (et quelquefois de nos collègues), et ce, dans un désordre le plus total. Il arrive alors parfois, si rien n’est fait à temps pour ordonner tous ces faits et interprétations, que le technicien cherche à placer les morceaux du casse-tête en désordre, pour en venir à un raisonnement illogique et souvent erroné.

Toutefois, si l’on est prêt à admettre que tout phénomène, du moins, en ce qui a trait au diagnostic et à la réparation automobile, a toujours une explication logique, et ce, même si cette dernière peut parfois s’avérer surprenante, un retour vers les bases du fonctionnement des systèmes fautifs ainsi qu’une bonne dose de détermination suffit généralement évoluer vers une solution logique et juste.