[INFOS] Papillons d’admission motorisés

Nouvel article technique cette fois sur les papillons d’admission motorisés, avec différentes marques/conceptions de papillons, et leur utilité.

Les papillons motorisés (« E-throttle », « Drive By wire« ), sont maintenant répandus sur les voitures d’origine, et ce depuis des années.
On est habitués à avoir une commande mécanique du papillon (à câble ou à renvois à biellettes) avec en général un capteur de position papillon pour que l’ECU sache ce que le conducteur demande au moteur.

Pour les papillons motorisés, la liaison entre la pédale et le papillon n’est pas mécanique, elle est entièrement électronique.

Il y a un capteur sur la pédale d’accélérateur pour connaitre sa position (même intérêt que la position papillon de l’accélérateur mécanique, pour que l’ECU sache ce que le conducteur demande au moteur), l’info est envoyée à l’ECU et c’est ce dernier qui commande le papillon motorisé.

Ici par exemple c’est une pédale d’accélérateur de NISSAN 350Z #18002AM81E, qui a un capteur de position sur la pédale, et le papillon est motorisé.

Démonstration du capteur de position de la pédale.

Le gros avantage d’un papillon motorisé c’est que l’on peut ajouter des fonctions/sécurités au véhicule, tel que le contrôle de traction (TRC « TRaction Control » = anti-patinnage), mode neige (« snow« ), brider la voiture à une certaine puissance en permanence ou suivant le rapport de boite de vitesses engagé, la gestion du ralenti se fait directement avec le papillon et non via une vanne additionnelle, on peut jouer sur les calibrations pédale/papillon pour modifier le comportement du moteur par rapport à la pédale, et j’en passe surement…

Premier exemple de papillon, une vanne de décharge (« by-pass ») provenant d’une MERCEDES C230 Kompressor, qui comme son nom l’indique, est équipée d’un compresseur.

Il est fabriqué par BOSCH #0280750045, ou #A1110980109 pour la référence MERCEDES.

Particularité de celui-ci, il est « normalement ouvert », ce qui signifie qu’il est ouvert en position repos. C’est du à sa fonction qui est d’évacuer la pression du circuit d’admission entre le compresseur et le papillon d’admission lorsqu’on lâche les gaz ou quand le compresseur n’est pas enclenché. C’est en partie une dump valve, mais pas que.

On trouve d’ailleurs une variante de cette valve en version « normalement fermé », qui cette fois sert en tant que papillon d’admission.

Exemple d’une valve « by-pass » en action, on voit bien qu’il ne se ferme qu’à l’accélération.

En interne maintenant, il est relativement simple de conception, le cache est maintenu par des clips métalliques.

On retrouve les pistes du potentiomètre de position du papillon, qui permet d’informer la position exacte du papillon, et les broches d’alimentation du moteur, c’est un simple moteur bi-polaire. Le potentiomètre intègre 2 références décalées.

Les internes sont composés d’engrenages plastiques, sauf pour celui du moteur qui est métallique. L’engrenage du papillon (à gauche) a des broches intégrées pour faire contact avec les pistes du cache (vu plus haut).

L’engrenage du milieu sert de démultiplication. On retrouve les broches d’alimentation du moteur qui viennent dans les broches du cache. Un ressort de rappel est présent derrière l’engrenage du papillon.

Démonstration en vidéo du mécanisme.

Autre exemple, ce papillon d’admission motorisé provient d’une NISSAN Altima moteur QR25, on peut aussi le retrouver sur d’autres NISSAN comme les Rogue, sur des RENAULT également.

Celui-ci est fabriqué par HITACHI #SERA 521-01 ou NISSAN #161193TA0A.

Il intègre une circulation du liquide de refroidissement, tout comme beaucoup de papillons à câbles, pour évitée le gel et peut-être pour la pollution.

Le cache est fixé par des vis à emprunte spéciales.

Le cache intègre entièrement le potentiomètre de position du papillon, indémontable sans être réversible donc. On peut voir les broches d’alimentation du moteur aussi.

Le potentiomètre en vidéo.

Les internes, démultiplication par engrenages, seul l’engrenage intermédiaire est en plastique, celui du moteur et du papillon sont métalliques. On peut voir les broches d’alimentation du moteur.

Démonstration en vidéo du mécanisme.

Celui-ci se complexifie un peu, il y a un réglage du ralenti et de la position fermée du papillon qui se règlent grâce à 2 vis avec contre-écrous. Dans la vidéo démo du mécanisme on voit l’intérêt des butées.
– Une des vis est accessible de l’extérieur du papillon, elle permet de régler le régime de ralenti, c’est la butée de l’angle d’ouverture mini du papillon en position repos.
– L’autre vis est réglée en usine, il faut enlever le cache pour y accéder, elle permet de régler la butée quand le papillon est fermé complètement, pour étouffer le moteur et avoir un frein moteur le plus important possible.

L’engrenage de démultiplication enlevé. Rien de spécial à dire sur le moteur du papillon, moteur bi-polaire simple.

Les ressorts du papillon.

La roue en plastique noir avec son ressort à gauche et l’engrenage métallique avec son ressort à droite.

Le ressort de gauche sert de rappel en position repos du papillon quand il a été ouvert. Le ressort est pris d’un côté sur le corps du papillon et de l’autre sur la roue en plastique noir.
Le ressort de droite sert de rappel pour que le papillon revienne en position repos lorsqu’il était complètement fermé. Le ressort est pris d’un côté sur la roue en plastique noir et de l’autre sur l’engrenage métallique.

Pour finir, le plus complexe de tous, un papillon d’admission de LEXUS IS200 moteur 1GFE fabriqué par DENSO. Je parlerai de « bloc papillon » dans le cas de celui-ci puisqu’il intègre plusieurs capteurs/systèmes à fonctions différentes. Il a été révisés plusieurs fois donc la référence a évoluée, voilà une d’entres elles #22030-70021.

Le voilà en position sur la voiture, avec le câble d’accélérateur relié dessus.

Démonstration en vidéo du papillon.

Démonstration du papillon lorsqu’on coupe le contact.

Première particularité, c’est un papillon motorisé mais qui conserve la pédale d’accélérateur à câble. Il rentre dans la catégorie « Drive by cable » puisqu’au lieu d’avoir un capteur de position directement sur la pédale d’accélérateur (catégorie « Drive by wire« ), le capteur est sur le papillon donc il y a quand même une liaison par câble (« Drive by cable« ).
On retrouve donc la poulie du câble d’accélérateur, et la poulie du papillon. Elles ne sont pas liées entres elles.

Le mouvement de rotation de la poulie du câble d’accélérateur est transmis au capteur de position de pédale d’accélérateur, grâce à cette biellette de liaison.
P.S. : Il manque un ressort, 2 écrous et d’autres pièces pour compléter cet assemblage.

Le capteur de position de la pédale d’accélérateur. C’est confusant car il est fixé sur le bloc papillon…

Le voilà isolé du bloc papillon pour bien l’identifier. Il est ajustable, mais à ne pas toucher pour ne pas perdre le réglage d’usine calibré avec l’ECU.

Et ici en vidéo.

Des vis de réglage de la position mini et maxi du papillon sont réglées en usine (d’ou les marques blanches pour prouver qu’elles n’ont pas étés touchées depuis), car derrière il y a une calibration du calculateur qui est effectuée pour synchroniser l’ECU au papillon.

On retrouve 2 durites pour le liquide de refroidissement, pas d’utilité spéciale comparé à un papillon à câble.

Le connecteur du moteur + embrayage magnétique du papillon.

Le capteur de position du papillon, il est fixé sur le cache du bloc papillons mais reste démontable, il est également ajustable mais à ne pas toucher aussi.

Ouverture du bloc papillon en retirant le cache maintenu par de simples vis cruciformes.

Le capteur de position du papillon en vidéo.

Les internes, on retrouve ici que des engrenages métalliques pour la démultiplication. On peut voir la came d’entrainement du capteur de position du papillon, et la vis de réglage de la butée quand le papillon est fermé complètement, pour étouffer le moteur et avoir un frein moteur le plus important possible.

Démonstration en vidéo du mécanisme.

Le jeu dans le mécanisme est très important ! Ça explique en grande partie pourquoi ce papillon est aussi bruyant en fonctionnement. Les jeux axiaux pourraient être retirés en mettant des rondelles, mais les jeux entre dents ne peuvent pas être compensés. Le bruit vient aussi du fait d’avoir des engrenages métalliques uniquement.

Le moteur + embrayage magnétique isolé du bloc papillon.

Le logement du moteur + embrayage magnétique.

Démontage du moteur, à gauche le stator, une rondelle ressort qui sert de rattrapage de jeu axial et à droite le rotor et embrayage magnétique.

Le stator intègre 2 aimants. collés.

On retrouve le rotor du moteur ainsi que l’embrayage magnétique. Ce dernier n’a pas été ouvert car il est plus ou moins monté « serti ». Le principe de fonctionnement est que le moteur tourne en permanence, et c’est l’embrayage magnétique qui s’amorce pour transmettre le mouvement de rotation du moteur au pignon de sortie vers le reste du mécanisme du papillon.

Moteur + embrayage magnétique en vidéo.