Le repérage moteur pour l'allumage : roue crantée, PMH et reconnaissance de cylindre

Charger la bonne bobine et la couper au bon degré vilebrequin suppose que le calculateur sache en permanence où en est le moteur. Ce repérage — la synchronisation — est le socle silencieux de l'allumage : sans lui, aucune avance n'a de sens. Cette fiche décrit comment le moteur se repère ; les technologies de capteur (inductif, effet Hall) sont traitées dans le capteur de régime.

La roue crantée et la dent manquante

Le repère de base est une roue crantée solidaire du vilebrequin, lue par le capteur de position. Le schéma le plus répandu est la roue 60-2 : soixante dents théoriques régulièrement espacées, dont deux sont supprimées pour créer un trou. À chaque tour, le capteur voit défiler les dents ; en arrivant sur le trou, le signal décroche brièvement. Ce décrochage est le repère absolu : il dit au calculateur « le vilebrequin est à telle position connue ». À partir de là, en comptant les dents, le calculateur connaît la position vilebrequin au degré près et peut placer l'étincelle exactement à l'avance voulue avant le point mort haut (PMH).

D'autres découpages existent (36-1, roues à motifs particuliers), mais le principe est identique : un motif irrégulier sert de référence, le reste sert à mesurer l'angle et la vitesse.

Vitesse et position : deux informations en une

Le même signal donne deux choses à la fois :

• la position angulaire, par comptage des dents depuis le repère ;
• la vitesse instantanée, par chronométrage du passage des dents.

Cette vitesse instantanée n'est pas qu'une donnée de régime : c'est elle qui permet, en observant ses micro-variations, de détecter les ratés d'allumage et de caler la fenêtre de détection du cliquetis. Un même capteur nourrit ainsi plusieurs fonctions.

Le problème de l'ambiguïté : deux tours pour un cycle

Un moteur quatre temps accomplit deux tours de vilebrequin par cycle complet. Or la roue crantée, seule, se répète à chaque tour : elle ne peut pas dire si un cylindre donné est en fin de compression (celui qu'il faut allumer) ou en fin d'échappement (celui qu'il ne faut pas). Il y a ambiguïté d'un demi-cycle.

C'est le rôle du capteur d'arbre à cames (capteur de phase). L'arbre à cames tourne à demi-vitesse du vilebrequin : un tour de cames pour deux tours de vilebrequin. Son signal, croisé avec celui du vilebrequin, lève l'ambiguïté et permet la reconnaissance de cylindre : le calculateur sait alors précisément quel cylindre est en compression, et peut piloter l'allumage séquentiel, une bobine à la fois, dans l'ordre d'allumage.

Le temps de synchronisation

Au démarrage, le calculateur doit d'abord se synchroniser avant de pouvoir allumer proprement. Avec une roue à dent manquante, il lui faut voir passer le trou au moins une fois pour se caler ; avec la reconnaissance de cylindre, il peut lui falloir jusqu'à un demi-cycle moteur (deux tours dans le pire cas) pour lever l'ambiguïté. Pour raccourcir ce délai, certains capteurs de cames présentent un motif asymétrique (dents de largeurs différentes) qui permet d'identifier la phase plus vite, parfois en une fraction de tour — d'où des démarrages plus prompts. La technologie compte aussi : un capteur inductif ne génère rien à l'arrêt et donne un signal faible aux très bas régimes, tandis qu'un capteur à effet Hall délivre un créneau propre dès le premier passage de dent, y compris moteur quasi immobile, ce qui facilite la synchronisation au lancement.

Séquentiel, étincelle perdue et mode de secours

Le niveau de repérage nécessaire dépend du type d'allumage :

• En séquentiel (une bobine par cylindre), la reconnaissance de cylindre est indispensable : il faut savoir exactement quelle bobine déclencher. Voir la commande d'allumage.
• En étincelle perdue, une bobine sert deux cylindres appariés ; l'ambiguïté est moins gênante, car l'étincelle « inutile » ne fait pas de mal. Le signal de phase est alors moins critique.

Que se passe-t-il si le capteur de cames tombe en panne ? Beaucoup de gestions savent démarrer et tourner en mode dégradé en s'appuyant sur le seul vilebrequin : elles passent en allumage non séquentiel (ou testent une phase puis se corrigent), au prix d'un démarrage plus long et parfois d'un basculement en mode dégradé. À l'inverse, un capteur vilebrequin défaillant est plus grave : sans lui, plus de position ni de vitesse, donc pas d'allumage — le moteur ne démarre pas ou cale. C'est une cause classique de refus de démarrage, à rapprocher de l'aide-panne démarrage difficile.

Le calage mécanique, condition préalable

Tout ce repérage suppose que la distribution soit calée. Si la courroie ou la chaîne a sauté d'une dent, la relation entre vilebrequin, cames et pistons est faussée : le repérage électronique reste cohérent avec lui-même, mais décalé par rapport à la réalité mécanique. L'allumage tombe alors au mauvais moment. C'est pourquoi un diagnostic d'allumage ou de repérage incohérent impose de vérifier le calage de la distribution et le déphaseur d'arbre à cames, dont le décalage volontaire doit lui aussi être pris en compte par le calculateur pour ne pas confondre un calage variable commandé avec une panne.

Voir aussi le capteur de régime, la commande d'allumage et les ratés d'allumage.

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