Unités de contrôle du moteur (ECU)

Genèse et application.

L'histoire des contrôleurs électroniques de moteur, connus sous le nom d'ECU (Electronic Control Unit / Engine Control Unit), illustre l'évolution de la technologie automobile, motivée par la nécessité d'accroître les performances, d'améliorer le rendement énergétique et de réduire les émissions. Les premières tentatives d'introduction de systèmes de contrôle électronique dans les voitures datent des années 1960. Au départ, il s'agissait de systèmes simples, principalement utilisés dans la course automobile. La percée s'est produite en 1968 lorsque Volkswagen a introduit le D-Jetronic, le premier système électronique d'injection de carburant au monde, conçu par Bosch. Ce système utilisait des capteurs de pression et de température de l'air pour contrôler l'injection de carburant.

Les années 1980 ont vu le développement des microprocesseurs, qui sont devenus plus avancés et plus accessibles, permettant le développement de systèmes de contrôle moteur plus sophistiqués. La technologie numérique permet un contrôle plus précis des processus de combustion, ce qui contribue à améliorer le rendement énergétique et à réduire les émissions de gaz d'échappement. Au cours de cette période, Bosch a introduit le système Motronic, qui intègre l'injection de carburant et le contrôle de l'allumage en une seule unité.

Les calculateurs sont devenus la norme sur la plupart des véhicules dans les années 1990 et ces systèmes ont été de plus en plus intégrés, combinant des fonctions pour contrôler l'injection de carburant, l'allumage et d'autres aspects du fonctionnement du moteur. L'introduction des systèmes OBD (On-Board Diagnostics) a permis de contrôler et de diagnostiquer les systèmes du moteur, facilitant ainsi l'entretien et les réparations. 

Les calculateurs sont devenus extrêmement sophistiqués au XXIe siècle, intégrant des fonctions de contrôle pour de nombreux sous-systèmes du véhicule. L'introduction de normes d'émission strictes, telles que Euro 4, Euro 5 puis Euro 6, a contraint les constructeurs automobiles à utiliser des technologies de contrôle moteur encore plus avancées, notamment des systèmes de filtration des gaz d'échappement et de réduction catalytique sélective. Les calculateurs ont commencé à jouer un rôle clé dans la gestion de la propulsion électrique, des batteries et de l'intégration des systèmes de récupération d'énergie, ce qui était indispensable avec la popularité croissante des véhicules électriques et hybrides.

Les voitures autonomes d'aujourd'hui utilisent également des calculateurs avancés pour gérer non seulement le moteur, mais aussi les systèmes d'aide à la conduite et de conduite autonome. Cela montre comment la technologie automobile a évolué pour répondre aux exigences croissantes en matière d'efficacité, de sécurité et de protection de l'environnement. Les contrôleurs électroniques de moteur font désormais partie intégrante des véhicules modernes et permettent un contrôle de plus en plus sophistiqué de leur fonctionnement.

Construction et principe de fonctionnement.

Un contrôleur électronique de moteur est souvent appelé ordinateur de moteur. Il n'y a rien d'étonnant à cela, car il ressemble à un ordinateur de par sa construction et son fonctionnement. Le fonctionnement de tous les moteurs à combustion interne modernes est géré par une unité de contrôle électronique. Chaque génération successive d'unité de contrôle du moteur possède une architecture plus complexe et un logiciel qui exécute de plus en plus de fonctions. Le logiciel du contrôleur met en œuvre une stratégie moteur basée sur les souhaits du conducteur, tout en prenant en compte des dizaines de paramètres instantanés et de signaux de retour des capteurs, ainsi qu'une série de valeurs de correction liées au maintien des émissions de gaz d'échappement à un niveau approprié.

Les principales tâches de l'ECU sont les suivantes

1. Traitement des signaux des capteurs : Il reçoit les données des capteurs, tels que les capteurs de température, de pression, de débit d'air et de position du vilebrequin, et les traite pour en faire des informations utiles à la gestion du moteur.
2. Contrôle de l'injection de carburant : Optimise la quantité de carburant et le moment de l'injection dans les chambres de combustion afin de garantir une combustion efficace et propre.
3. Gestion de l'allumage (sur les moteurs à essence) : Contrôle le moment de l'allumage du mélange air-carburant afin de maximiser le rendement et de minimiser les émissions de gaz d'échappement.
4. Contrôle des émissions de gaz d'échappement : Contrôle les systèmes de recirculation des gaz d'échappement (EGR), les convertisseurs catalytiques et les filtres à particules diesel (DPF) afin de réduire les émissions.
5. Diagnostic et protection : contrôle l'état du moteur et de ses composants, détecte les défauts, enregistre les codes de défaut et lance les procédures de protection si nécessaire.
6. Communication et échange de données avec d'autres contrôleurs du véhicule (ABS/ESP, transmission automatique, modules de confort, de sécurité, etc.)

Le composant central de l'ECU est le processeur ou microcontrôleur. Il s'agit d'un circuit intégré qui exécute les programmes qui contrôlent le fonctionnement du moteur. Le processeur reçoit des signaux de différents capteurs, les traite selon des algorithmes préprogrammés et envoie les signaux de commande appropriés aux actionneurs du moteur, tels que les injecteurs de carburant, les bobines d'allumage, la vanne EGR, les régulateurs de pression de carburant et de pression de suralimentation, etc. 

Le micrologiciel du contrôleur est un ensemble de programmes et d'algorithmes qui contrôlent le fonctionnement du moteur. Les microprogrammes sont généralement développés par le constructeur automobile ou le fournisseur de l'ECU et sont essentiels au fonctionnement optimal du moteur, au rendement énergétique et au respect des normes d'émission.

L'une des fonctions assurées par le contrôleur du moteur est le verrouillage du démarrage du moteur, c'est-à-dire le système d'immobilisation. Ce système a pour but d'empêcher les personnes non autorisées de démarrer le moteur, protégeant ainsi le véhicule contre le vol.

Le calculateur dispose de différents types de mémoire :

1. ROM (Read-Only Memory) : Contient le code logiciel fixe (firmware) du contrôleur.
2. RAM (Random Access Memory) : Utilisée pour stocker temporairement des données pendant le fonctionnement de l'ECU.
3. EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) ou mémoire flash : permet de stocker des données qui peuvent être modifiées, telles que les cartes d'injection de carburant ou les paramètres de diagnostic.

L'ECU possède de nombreuses entrées et sorties qui permettent de communiquer avec les capteurs et les actionneurs du moteur :

1. Entrées analogiques : Exemples : capteurs de température, pression de l'air dans le collecteur d'admission, position du papillon des gaz.
2. Entrées numériques : signaux provenant des capteurs de position du vilebrequin, de l'arbre à cames, de la vitesse du véhicule.
3. Sorties numériques : contrôle des injecteurs de carburant, des bobines d'allumage, des vannes de recirculation des gaz d'échappement (EGR).

L'ECU communique avec d'autres unités de contrôle dans le véhicule par le biais de divers protocoles de communication, tels que :

1. CAN (Controller Area Network) : Protocole de communication très répandu dans les véhicules, qui permet l'échange de données entre différents modules de contrôle.
2. LIN (Local Interconnect Network) : Utilisé pour communiquer avec des systèmes moins critiques tels que les systèmes de confort.
3. FlexRay et MOST (Media Oriented Systems Transport) : Utilisés dans des systèmes de communication plus avancés.

Le calculateur est alimenté par la batterie du véhicule et ses circuits doivent fournir une tension stable à tous les composants internes. L'alimentation du calculateur est également protégée contre les surtensions et autres interférences électriques. 

L'ECU est équipé de fonctions de diagnostic qui surveillent le fonctionnement du moteur et peuvent détecter et signaler les défauts. Si un problème est détecté, l'ECU peut enregistrer le code d'erreur et, si nécessaire, passer en mode d'urgence pour éviter que le moteur ne soit endommagé. L'ECU dispose également de mécanismes de protection contre les surtensions, les surchauffes et autres conditions de fonctionnement défavorables.

Processus de régénération.

Quelle que soit l'ampleur de la demande du client, notre travail avec le contrôleur commence par son nettoyage et son inspection externe. Si nécessaire, le contrôleur est nettoyé, puis soumis à une inspection visuelle afin de détecter les défauts visibles tels que les dommages mécaniques, les fuites, les signes d'humidité, les broches desserrées, etc. La capacité à communiquer avec le contrôleur est ensuite vérifiée, afin d'effectuer une analyse logicielle et de contrôler ses circuits. Pour certains contrôleurs, la connexion des outils de diagnostic et des programmateurs nécessite d'ouvrir le contrôleur et d'accéder directement aux composants montés sur sa carte de circuit imprimé. Une fois le contrôleur ouvert, l'état des composants électroniques et de leurs connexions peut être vérifié, tout en identifiant et en corrigeant les soudures dites froides.)

La grande majorité des réparations se limitent toutefois à des travaux sur le logiciel du contrôleur. Notre offre dans ce domaine comprend, entre autres, ce qui suit :

1. Diagnostic des contrôleurs et analyse des logiciels,
2. Récupération des données des pilotes,
3. Lecture du code pin (code de sécurité),
4. Réinitialisation (nettoyage) du dispositif d'immobilisation,
5. Déconnexion du contrôleur,
6. Synchronisation de l'antidémarrage,
7. Changement de numéro VIN,
8. Clonage du contrôleur,
9. Mise à jour du logiciel du contrôleur,
10. Programmation d'un contrôleur neuf ou usagé,
11. Téléchargement du lot de pilotes d'usine (appelé Virgin),
12. Désactivation du système de recirculation des gaz d'échappement,
13. Désactivation permanente du système Start/Stop,
14. Désactivation des volets de tourbillon,
15. Et bien d'autres choses encore...

Causes et types de dommages

Les symptômes les plus courants d'une défaillance du contrôleur de moteur sont les suivants :

1. Impossible de démarrer le moteur ou le moteur cale quelques instants après le démarrage.
2. Le bon fonctionnement du moteur dépend de la température et/ou de l'humidité ambiante.
3. Fonctionnement irrégulier du moteur.
4. Pas de réaction à la pédale d'accélérateur.
5. Manque de communication.
6. Les valeurs actuelles ne peuvent pas être lues.
7. Défaut de lecture des codes d'erreur.
8. Erreur de somme de contrôle.
9. Défauts du BUS CAN.
10. Erreurs persistantes qui ne peuvent être effacées.

Les défaillances les plus courantes de l'unité de contrôle électronique du moteur (ECU) sont les suivantes :

1. Corrosion de l'intérieur et des contacts - humidité et eau.
2. Dommages mécaniques - vibrations, surcharge soudaine.
3. Défauts des composants électroniques et des connexions - chaleur excessive, humidité, vieillissement naturel des composants, alimentation électrique instable (surtension soudaine ou chute de tension).