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Système de carburant à basse pression

Aperçu de l'approvisionnement en carburant

Comme avec les systèmes d'injection de carburant actuels, une pompe à carburant électrique est située dans le réservoir de carburant. La pompe à carburant fournit le carburant à basse pression nécessaire pour alimenter la pompe mécanique à haute pression.

Le réservoir de carburant est équipé de deux chambres et, sur les véhicules modernes, est fabriqué en plastique. La pompe à carburant électrique sur les moteurs diesel est entraînée par le module EKP.

Semblable aux moteurs à essence BMW, le système de carburant sur les véhicules équipés de moteurs diesel partagent la plupart des mêmes composants du système "basse pression".

Cependant, il y a quelques différences distinctes avec le moteur diesel.

Ceux-ci sont:

• Le système comprend une ligne de retour de carburant
• Le système de reniflard est considérablement plus simple
• Il n'y a aucun cartouche de charbon actif (AKF) et aucun module de diagnostic de fuite de réservoir de carburant (DMTL)
• Il n'y a pas de régulateur de pression
• Le filtre à carburant ne se trouve pas dans le réservoir de carburant. Les schémas de conception des systèmes d'alimentation en carburant des E70 et E90 sont décrits ci-après.

Réservoir d'essence

Comme pour tous les véhicules BMW modernes, le réservoir de carburant est en plastique et est installé dans la position optimale pour obtenir le meilleur équilibre de poids possible dans le véhicule. Pour répondre à ces besoins, les réservoirs de carburant doivent être conçus de manière à permettre à l'arbre de transmission de passer sans interférence. Ainsi, les réservoirs de carburant dans les véhicules diesel disposent de la configuration familière "doublechamber". Cette caractéristique de conception loge deux unités de livraison qui sont situées dans les demi-réservoirs de carburant droit et gauche. La pompe à carburant (3) avec filtre d'admission (2) fait partie de l'unité de distribution à droite. La chambre de surtension comprend une pompe à jet d'aspiration (10) avec soupape de surpression (11) et une soupape de remplissage initiale (1) ainsi qu'un capteur de type levier (G) complètent cette unité de distribution. La pompe à jet d'aspiration (8), le capteur à levier (G), la soupape de prévention des fuites (7) et la soupape d'admission d'air (9) appartiennent à l'unité de distribution à gauche. Une ligne mène de la soupape d'évent de remplissage (H) au filtre (L). Le tuyau de remplissage de carburant est raccordé à cette conduite via le clapet anti-retour (K).

E70 Réservoir de carburant

E90 Réservoir de carburant

Fonctions du réservoir de carburant

Une soupape de surpression (B) est intégrée dans le bouchon de remplissage de carburant (A) pour protéger le réservoir de carburant (E) de toute pression excessive. Un clapet anti-retour (C) est situé à l'extrémité du goulot de remplissage du carburant. Le clapet anti-retour empêche le carburant de revenir dans le goulot de remplissage. Les composants dans le réservoir de carburant peuvent être atteints via les deux capuchons de service (F).

Le niveau de remplissage du carburant peut être déterminé via les deux capteurs à levier (G). La chambre de surtension (D) garantit que la pompe à carburant dispose toujours de suffisamment de carburant pour la livraison.

Livraison de carburant à partir du réservoir de carburant

Dans le cas où la chambre de surtension est complètement vide, la soupape de remplissage initiale (1) assure que le carburant entre dans la chambre de suralimentation pendant le ravitaillement.

Le carburant atteint la pompe à carburant (3) via le filtre d'admission (2), puis continue à travers la conduite de refoulement (5) jusqu'au filtre à carburant. La pompe à carburant est située dans la chambre de surtension. Une soupape de surpression (4) est intégrée dans la pompe à carburant pour éviter que la pression dans la conduite de refoulement ne monte trop haut.

Lorsque le moteur s'éteint, la conduite de refoulement est dépressurisée mais ne peut pas fonctionner à sec car, à condition que le système ne fuit pas, aucun air ne peut y pénétrer. De plus, après l'arrêt de la pompe à carburant, la plausibilité du capteur de pression / température du carburant est vérifiée.

Le carburant requis pour la lubrification et la fonction de génération de haute pression retourne dans le réservoir de carburant via la conduite de retour (7). Le carburant provenant de la ligne de retour est divisé en deux lignes en aval de la soupape de prévention des fuites (7). Le clapet anti-retour empêche le vidange du réservoir de carburant en cas d'endommagement des conduites du moteur ou du soubassement. Cela évite également que la conduite de retour ne sèche lorsque le moteur est arrêté.

L'une des lignes guide le carburant dans la chambre de pompage via une pompe à jet d'aspiration (10). La pompe à jet d'aspiration transporte le carburant du réservoir de carburant dans la chambre de surtension. Si la pression de refoulement du carburant dans la conduite de retour augmente trop, la soupape de surpression (11) s'ouvre et permet au carburant de s'écouler directement dans la chambre de surpression. Une vanne d'entrée d'air est utilisée dans le E70. La soupape d'admission d'air (9) permet à l'air de pénétrer dans la conduite lorsque le moteur est arrêté, ce qui empêche le carburant de refluer de la moitié droite du réservoir vers la gauche.

Au lieu de la soupape d'admission d'air (9), un clapet anti-retour est utilisé sur le E90. Le clapet anti-retour assure que, pendant que le moteur est arrêté, le carburant provenant de la moitié droite du réservoir de carburant ne puisse pas refluer dans la moitié gauche. Le système de retour reste complètement rempli de carburant.

Une autre conduite part dans la moitié gauche du réservoir de carburant après le clapet anti-retour (7) et transporte le carburant dans la chambre de pompage via la pompe à jet d'aspiration (8).

Alimentation en air et extraction

La ventilation du combustible est assurée au moyen de la soupape d'évent de remplissage (H). La soupape d'évent de remplissage est située dans le réservoir de carburant et utilise le raccord (I) pour déterminer le niveau de remplissage maximum (J). La soupape d'évent de remplissage contient un flotteur qui boue vers le haut sur le carburant lorsque le véhicule est ravitaillé et bloque la ventilation de remplissage. Le carburant monte dans le remplissage de carburant et la buse de carburant s'éteint.

Une valve de retournement est également intégrée dans la soupape d'évent de remplissage pour bloquer la ligne de ventilation lorsqu'un certain angle d'inclinaison est atteint et empêcher le carburant de s'écouler si le véhicule devait rouler.

Le clapet anti-retour (K) empêche le carburant de s'échapper par la ventilation lorsque le véhicule est ravitaillé. Pendant le fonctionnement, l'air peut s'écouler dans le tuyau de remplissage de carburant et le carburant peut s'écouler du tuyau de remplissage de carburant dans le réservoir.

Le filtre (L) empêche la pénétration d'impuretés ou d'insectes dans la ventilation et le blocage de la ligne.

Si la ligne de ventilation se bloque, la consommation de carburant pendant le fonctionnement provoquerait une pression négative et le réservoir de carburant serait comprimé et endommagé.

Bouchon de remplissage de carburant

Le bouchon du réservoir de carburant contient une soupape de décharge de pression pour s'assurer que, s'il y a un problème avec la ventilation du réservoir de carburant, toute pression excessive qui peut se former peut s'échapper et le réservoir de carburant n'est pas endommagé.

Si une surpression se forme dans le réservoir de carburant, la tête de soupape (1) est entraînée avec la totalité de la soupape de surpression (5) hors du boîtier étanche (6). La surpression peut maintenant s'échapper dans l'atmosphère. Le ressort de surpression (2) détermine la pression d'ouverture.

Le ressort de surpression utilise une pression définie pour pousser la soupape de surpression sur le boîtier scellé et est supporté par l'entretoise (3).

Protection contre le piratage

Un système mécanique a été développé afin d'aider à prévenir une situation de ravitaillement. Pour s'assurer que les véhicules diesel sont seulement ravitaillés avec le carburant diesel approprié, un volet mécanique a été ajouté à la goulotte de remplissage de carburant.

Comme le montrent les illustrations suivantes, seule une buse de carburant d'un diamètre d'environ 24 mm peut s'adapter. Si le diamètre est d'environ 21 mm, le volet (4) ne s'ouvre pas car le levier articulé (7) et le levier de verrouillage (2) ne peuvent pas être écartés.

Si une buse de carburant diesel est insérée, cela pousse le levier de verrouillage (2) et le levier articulé (7) en même temps. Le levier articulé est poussé vers l'extérieur contre le ressort de traction (3) et libère le volet (4). Ceci n'est cependant possible que si le levier articulé ne peut pas bouger librement et est également bloqué en position par la buse de carburant.

Pour ouvrir la protection contre une fonction de ravitaillement incorrecte dans l'atelier, un outil spécial est requis.

Pompe à carburant

Les véhicules diesel d'aujourd'hui sont équipés de pompes à carburant électriques pour fournir le carburant nécessaire à la pompe haute pression. La pompe à carburant électrique est conçue pour fournir une quantité suffisante de carburant pour lubrifier et refroidir les injecteurs et la pompe haute pression et pour satisfaire la consommation de carburant maximale du moteur.

Il doit livrer le carburant à une pression définie. Cela signifie que lorsque le moteur tourne au ralenti ou à puissance moyenne, la pompe à carburant fournit plusieurs fois plus que la quantité de carburant nécessaire. La pompe à carburant fournit environ trois ou quatre fois plus de volume de consommation de carburant possible.

La pompe à carburant électrique est située dans le réservoir de carburant. Là, il est bien protégé contre la corrosion et le bruit de la pompe est correctement insonorisé.

La pompe à carburant des moteurs diesel BMW peut être une pompe à engrenage, une pompe à rouleaux ou une pompe à vis. Les pompes à carburant suivantes sont utilisées sur les véhicules des États-Unis:

• E70 - Pompe à broche à vis
• E90 - Pompe à engrenages (type rotor)

Le principe de fonctionnement de chacun de ces types de pompe est décrit ci-dessous. La pompe elle-même est entraînée par l'arbre d'entraînement (2) du moteur électrique (3). Le moteur électrique est commandé par la connexion électrique (6) et les contacts glissants (7).

Passant d'abord à travers le filtre d'admission puis le reste de la section d'admission (9), le carburant entre dans la roue (1). Le carburant est pompé à travers la chambre de pression (8) sur le moteur électrique, passé le raccord de pression (5) et vers le filtre à carburant et le moteur.

Si la pression de refoulement du carburant augmente jusqu'à une valeur non autorisée, la soupape de surpression (4) s'ouvre et permet au carburant de s'écouler dans la chambre de surpression.

Pompe à carburant - E90

Sur le E90, la pompe à carburant est une pompe à engrenages. La pompe à engrenages est composée d'un rotor externe (1) avec des dents à l'intérieur et un rotor interne (4) avec des dents à l'extérieur. Le rotor interne est entraîné par l'arbre d'entraînement (5) du moteur électrique. Le rotor externe est pro-plombé par les dents du rotor interne et tourne ainsi à l'intérieur du carter de la pompe.

Le rotor interne a une dent de moins que le rotor externe, ce qui signifie que, à chaque tour, le carburant est transporté dans le trou de la dent suivante du rotor externe.

Pendant le mouvement de rotation, les espaces du côté de l'admission s'élargissent, alors que ceux du côté de la pression deviennent proportionnellement plus petits. Le carburant est introduit dans la pompe du rotor à travers deux rainures dans le boîtier, une du côté de l'admission et une du côté de la pression. Ensemble avec les espaces pour les dents, ces rainures forment la section d'admission (6) et la section de pression (3).

Pompe à vis-broche - E70

Avec la pompe à vis sans fin, deux broches de vis s'engrènent de telle sorte que les flancs forment un joint entre eux et le boîtier. Dans les chambres de déplacement entre le boîtier et les broches, le carburant est poussé vers le côté de la pression avec pratiquement aucune pulsation.

De cette manière, les broches à vis pompent le carburant hors du réservoir de carburant (5). Le carburant est ensuite acheminé au moteur (3) à travers le carter de pompe et la conduite d'alimentation en carburant.

Système de carburant basse pression - E90

Les systèmes de carburant basse pression diffèrent entre les E70 et E90. Le E90 est un système «régulé en vitesse» qui signifie que la vitesse de la pompe à carburant est régulée par le module EKP à la demande du DDE.

La pompe à carburant sera activée avec le signal "allumage allumé". Si le moteur n'est pas démarré, la pompe à carburant s'éteint après une période définie. Lorsque le moteur est arrêté, la pompe à carburant est également désactivée.

Capteur de température de carburant

Le capteur de température du carburant se trouve dans la conduite d'alimentation en carburant juste avant la pompe haute pression. Le capteur est constitué d'une résistance dépendant de la température avec laquelle fonctionne le principe NTC.

Le capteur de température du carburant enregistre la température du carburant juste avant la pompe haute pression. Le capteur de température du carburant est installé sur le côté basse pression du système d'alimentation en carburant.

La densité du carburant change lorsque la température change. Le DDE nécessite la température du carburant pour calculer avec précision le début de la quantité d'injection et d'injection.

Le capteur de température du carburant est constitué d'une résistance de mesure dépendant de la température, réalisée à partir d'un matériau semi-conducteur intégré dans un boîtier. La résistance de mesure a un coefficient de température négatif (NTC).

L'électronique numérique diesel compare la tension mesurée avec une courbe caractéristique qui assigne une température correspondante à chaque valeur de tension.

Les différents capteurs et actionneurs sont nécessaires pour assurer le fonctionnement efficace du système de carburant et du moteur. En plus d'assurer le respect des exigences légales, ces composants sont également responsables de la performance exceptionnelle du moteur et de l'acoustique associée.

Chauffage du filtre à carburant - E90

Sur le E90, le chauffage du filtre à carburant n'est pas contrôlé directement par le DDE. Un pressostat et un capteur de température sont situés dans le boîtier du filtre à carburant.

Le réchauffeur de carburant fonctionne uniquement avec le contact mis et lorsque les deux conditions suivantes sont remplies:
• La température chute en dessous d'une valeur définie
• Une pression de distribution de carburant définie est dépassée en raison du carburant froid et visqueux.

Si le filtre est bouché, un signal correspondant est envoyé via une ligne de diagnostic au DDE. C'est le cas lorsque, malgré une température suffisamment élevée, la pression du carburant en amont du filtre ne diminue pas. Les conditions de fonctionnement du chauffage du filtre à carburant sont les suivantes:

• Le réchauffeur de carburant est activé lorsque - la pression du carburant est supérieure à 6 bar ET la température du carburant est inférieure à 2 ° C.
• Le réchauffeur de carburant est éteint lorsque - la pression du carburant est inférieure à 5,5 bars pendant une durée supérieure à 5 minutes OU
• la température du carburant est supérieure à 12 ° C OU
• pendant le processus de démarrage si l'électronique du filtre à carburant détecte une tension de batterie inférieure à 7,5 V pendant plus de 0,2 seconde.

Le réchauffeur de carburant n'est pas activé par le module de commande DDE. Cependant, le réchauffeur de carburant signale un blocage de filtre détecté via le signal DIAG_DKH au module de commande DDE. Le module de contrôle DDE stocke alors le défaut.

Système de carburant basse pression - E70

Le système de carburant basse pression sur le E70 est un système «régulé par pression» qui utilise le signal du capteur de pression de carburant situé dans la conduite de carburant basse pression.

La pompe à carburant fonctionne avec "contact mis". Si le moteur n'est pas démarré, le carburant est coupé à une pression spécifique. Lorsque le moteur tourne, la pompe à carburant est régulée à la demande par le module EKP en réponse à un signal de charge du DDE afin d'assurer une pression de carburant uniforme à l'entrée de la pompe haute pression.

Les fonctions du circuit d'alimentation basse pression sont intégrées dans le module de commande DDE. Le DDE utilise les informations de pression fournies par le capteur combiné pression-température du carburant pour déterminer la pression réelle actuelle dans le système basse pression.

Afin de maintenir la pression de livraison approximative de 4,8 à 5,0 bars, le DDE utilise un certain nombre de variables d'entrée. Les variables d'entrée pertinentes pour déterminer la valeur de réglage sont:

• Pression réelle dans le système de pré-alimentation
• La vitesse du moteur
• Volume d'injection

La valeur de réglage est envoyée du DDE au module EKP sous la forme d'un message CAN.

Capteur de pression de carburant-température

Le capteur de pression-température du carburant est constitué de deux capteurs indépendants combinés dans un même boîtier.
Le capteur de température du carburant est nécessaire pour calculer avec précision le début de la quantité d'injection et d'injection. Le capteur de pression de carburant enregistre la pression du carburant en amont de la pompe haute pression.

Cette pression de carburant est nécessaire pour le contrôle de la pompe à carburant dans le réservoir de carburant

La pompe à carburant est également désactivée lorsque le moteur est arrêté et que l'alimentation en carburant est dépressurisée. Une fois la pompe à carburant arrêtée, l'électronique diesel numérique vérifie et évalue la plausibilité du capteur de pression de carburant. Si un défaut est détecté, le code de défaut correspondant est mémorisé dans la mémoire de code de défaut de l'électronique diesel numérique.

Le capteur de température du carburant intégré est identique au capteur de température du carburant utilisé dans le E90. Le capteur de pression de carburant est également intégré dans le boîtier. Le capteur de pression de carburant et le capteur de température de carburant sont tous les deux dotés de deux connexions distinctes dans un boîtier de connecteur commun à quatre broches.

Le capteur de pression de carburant est constitué de résistances montées sur un diaphragme. Le premier côté du diaphragme est en contact avec le carburant, de sorte que la pression du carburant agit sur le diaphragme.

Plus la pression est élevée, plus le diaphragme est dévié. Les résistances sur le diaphragme changent de résistance en réponse à la contrainte mécanique. Un circuit en pont et un circuit de traitement de signal électronique dans le capteur amplifient la tension du pont, compensent les influences de la température et linéarisent la courbe caractéristique de pression.

La tension de sortie de l'électronique numérique diesel est comprise entre 0 et 5 volts. En ce qui concerne le capteur de température, une courbe caractéristique est stockée dans l'électronique diesel numérique qui attribue une pression correspondante à chaque valeur de tension.

Chauffage du filtre à carburant - E70

L'opération de chauffage du filtre à carburant est quelque peu différente dans le E70. Le E70 dispose d'un système d'alimentation en carburant à pression contrôlée. Dans ce système, le chauffage du filtre à carburant est activé par le DDE. Le DDE communique avec le chauffage du filtre via le signal S_KSH.

Un capteur combiné de pression de carburant et de température en amont de la pompe haute pression est utilisé. Si nécessaire, le filtre à carburant est chauffé avec un élément chauffant électrique. Le DDE enclenche le chauffage du filtre à carburant dans les conditions suivantes:

• La température chute en dessous d'une valeur définie
• La pression de carburant requise n'est pas atteinte malgré l'augmentation de la puissance absorbée par la pompe à carburant électrique.

Le DDE reconnaît un filtre colmaté lorsque la pression cible en amont de la pompe haute pression n'est pas atteinte malgré une température de carburant suffisamment élevée et une consommation de courant élevée de la pompe à carburant électrique.

La puissance électrique de la pompe à carburant est supérieure à la valeur d'adaptation enregistrée "pompe à carburant électrique" plus un décalage de plus de 3 secondes. Le décalage est déterminé à partir d'une carte caractéristique et dépend de la vitesse du moteur et du débit d'injection de carburant.

Le chauffage du filtre à carburant est à nouveau désactivé dans les conditions suivantes:

• Temps d'activation> 5 min ou
• Température du carburant> 8 ° C ou
• La tension de la batterie est inférieure à 9 volts pendant plus de 30 secondes

Module de contrôle EKP

La pompe à carburant est contrôlée par le DDE via le module EKP. Le module EKP fonctionne de la même manière que la version essence. Comme par le passé, le module EKP stocke les exigences de cartographie du carburant grâce à un codage spécifique au véhicule.

Le module de contrôle EKP utilise les cartographies comme base pour calculer la quantité totale de carburant à fournir à partir des variables de référence suivantes:

• Quantité de carburant requise par le moteur (à la demande de l'unité de contrôle DDE)
• Quantité de carburant nécessaire pour lubrifier la pompe haute pression dans le système d'alimentation diesel (cartographie dans l'unité de commande EKP).

Il en résulte une tension de sortie modulée en largeur d'impulsion à partir du module de commande EKP. La tension de sortie du module de contrôle EKP est la tension d'alimentation de la pompe à carburant électrique. Le module de commande EKP contrôle la vitesse de la pompe à carburant électrique via la tension d'alimentation. La vitesse de la pompe à carburant est comparée à la spécification réelle stockée dans le module de contrôle EKP contrôle la vitesse en comparant la vitesse réelle avec la spécification.

La vitesse actuelle de la pompe à carburant électrique est calculée comme suit:
L'unité de contrôle EKP envoie l'alimentation en courant à la pompe à carburant (modulée en largeur d'impulsion). Cette tension est absorbée en tant qu'épreuve spécifique en raison des enroulements d'induit individuels du moteur électrique tournant. L'ondulation correspond au nombre de segments dans le collecteur (= correspond au nombre d'enroulements d'induit dans le moteur électrique).

Le nombre d'ondes produites par révolution est égal au nombre de segments de commutateurs existants.
Cela signifie que l'unité de commande EKP peut utiliser une procédure brevetée (= "compteur d'ondulation") comme base pour calculer la vitesse réelle de la pompe à carburant en utilisant une ondulation de consommation d'énergie.