Lambda et AFR : lire la richesse
Toute l'interprétation de la richesse tourne autour de deux grandeurs qui disent la même chose de deux façons : lambda et l'AFR. Les confondre ou les mélanger mène à des erreurs de lecture.
La stœchiométrie, le point de référence
Il existe une proportion air-carburant idéale pour une combustion complète : la stœchiométrie. Pour l'essence, elle vaut environ 14,7 parts d'air pour 1 part de carburant, en masse.
Tout se mesure par rapport à ce point.
Lambda
Lambda est un rapport sans unité, centré sur 1 :
- Lambda = 1 : richesse stœchiométrique exacte.
- Lambda supérieur à 1 : mélange pauvre (plus d'air que le strict nécessaire).
- Lambda inférieur à 1 : mélange riche (plus de carburant).
Un lambda de 0,85 signifie un mélange riche ; un lambda de 1,10, un mélange pauvre. L'avantage de lambda est qu'il est indépendant du carburant : lambda 1 est la bonne richesse, que ce soit de l'essence ou de l'E85.
L'AFR
L'AFR (Air Fuel Ratio) exprime directement le rapport de masses. Pour l'essence, l'AFR stœchiométrique est de 14,7. Un AFR de 12,5 est riche, un AFR de 16 est pauvre.
Attention : l'AFR dépend du carburant. La stœchiométrie de l'E85 n'est pas 14,7 mais environ 9,8. Un AFR de 9,8 sur E85 correspond au même lambda 1 qu'un AFR de 14,7 sur essence. C'est pourquoi, en flexfuel, on raisonne en lambda, pas en AFR : lambda 1 reste lambda 1 quel que soit le mélange.
Sonde étroite et sonde large
- La sonde lambda classique — dite étroite — bascule autour de lambda 1. Elle dit « riche » ou « pauvre », mais mesure mal l'ampleur de l'écart. Elle suffit à la régulation en boucle fermée.
- La sonde large — wideband — mesure la valeur réelle de lambda sur une large plage. C'est l'outil du réglage fin et du contrôle sous charge, là où la sonde étroite ne dit plus rien.
Richesse cible et richesse mesurée
Dans un log, cherchez toujours la paire :
- La richesse cible : ce que le calculateur vise.
- La richesse mesurée : ce que la sonde constate.
L'écart entre les deux est diagnostiqué par les fuel trims. Un moteur sain suit sa cible ; un écart persistant, corrigé par des trims marqués, pointe une dérive à identifier.
À pleine charge
Un point important, et une distinction essence/diesel à ne pas rater : à pleine charge, un moteur essence ne vise pas lambda 1. Il enrichit volontairement — lambda inférieur à 1 — pour refroidir la chambre et éloigner le cliquetis. Voir des valeurs riches à pleine charge sur essence est donc normal et voulu.
Le diesel, lui, fonctionne toujours en excès d'air — lambda supérieur à 1 — y compris à pleine charge, où il reste limité par le seuil de fumée. Il ne descend jamais sous lambda 1. Sa protection ne passe pas par un enrichissement mais par une limitation du débit injecté et de la température d'échappement. Appliquer le raisonnement essence à un diesel est une erreur classique.
C'est au ralenti et en charge partielle, en boucle fermée, qu'on attend lambda 1 sur essence.
La sonde large, outil du réglage sous charge
La sonde lambda étroite bascule autour de lambda 1 et ne dit plus rien loin de ce point. La sonde large (wideband) mesure la valeur réelle de lambda sur une large plage grâce à une cellule de pompage dont le courant est proportionnel à l'écart de richesse. C'est l'instrument du contrôle sous charge, là où l'on veut vérifier la richesse réelle en pleine sollicitation, que la sonde d'origine ne renseigne pas.
Cibles chiffrées à connaître
- Essence, pleine charge : le calculateur enrichit volontairement, souvent autour de lambda 0,85 à 0,88, pour refroidir la chambre et éloigner le cliquetis. Voir des valeurs riches à pleine charge est donc normal et voulu.
- Diesel : toujours en excès d'air, il ne descend jamais sous lambda 1 ; à pleine charge il reste borné par le seuil de fumée. C'est la logique de la smoke map.
La richesse commandée est publiée par l'OBD en lambda (PID 44 — voir les PID à connaître), ce qui permet de comparer directement cible et mesure quel que soit le carburant, y compris en E85.
Voir aussi les fuel trims, les gestions essence et la smoke map.
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