Boîtier papillon: son fonctionnement et utilité

FONCTIONNEMENT D'UNE AUTO

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Vous le savez déjà, pour qu'un moteur fonctionne il faut un combustible et de l'air. L'un sans l'autre ne permet rien ... Un moteur à combustion a donc besoin de ces deux éléments pour fonctionner, à savoir de l'essence/gazole et de l'air. Le rapport optimal est environ de 14g d'air pour 1g de carburant dans le cas d'un moteur essence, sachant que seul l'oxygène servira à la combustion du moteur (l'air terrestre au niveau de la mer se constitue de 80% d'azote pour 20% d'oxygène).

C'était comment avant l'apparition du boîtier papillon ?

Auparavant (jusque dans les années 80 - 90), les moteurs étaient équipés d'un carburateur qui avait une double fonction : mélanger et envoyer le carburant et l'air (plus ou moins selon votre pression sur l'accélérateur). Un câble reliait la pédale d'accélérateur à ce système : quand on accélère cela ouvre un boisseau qui fait passer le carburant et l'air mélangés vers la pipe d'admission. Avec le temps, les constructeurs ont fini par délaisser les carburateur pour passer à l'injection, cela permettant d'améliorer grandement le rendement du moteur en contrôlant mieux les doses d'air et de carburant à injecter (c'est aussi pilotable par l'électronique contrairement au carburateur totalement mécanique et passif et qui ne peut moduler le dosage entre air et carburant. Car dans certains cas, sur les moteurs modernes, on peut "enfreindre" le rapport stoechiométrique ...).

Un carburateur ressemble fortement à un boîtier papillon (en tout cas plus qu'à un injecteur !)

Cependant, si l'injection permet d'envoyer du carburant dans le moteur, cela ne permet pas d'y envoyer de l'air pourtant indispensable. Et c'est là qu'entre en jeu le boîtier papillon, qui permet alors d'injecter de l'air dans le moteur par un système de volet mobile, qui est plus ou moins important selon la pression sur l'accélérateur.

Rôle et types boîtiers papillon ?

C'est donc très simple, au lieu d'avoir une pièce unique qui s'occupe des deux fonctions (envoi comburant + carburant), on se retrouve avec une injection d'un côté et un boîtier papillon de l'autre qui s'occupe donc d'alimenter en air.

Deux conceptions existent sachant que le principe reste le même pour les deux.

Le boîtier papillon est relié mécaniquement à la pédale via un simple câble (ancien système), la régulation du ralenti s'effectue par le biais d'un moteur pas à pas
Le boîtier papillon est piloté par un mécanisme électrique qui est lui-même piloté par un calculateur (toute voiture moderne). Le calculateur sait comment ouvrir le boîtier papillon (position du clapet) grâce à des capteurs de position de pédale. Le pilotage du volet se fait par un petit moteur électrique. Cela permet de doser l'air avec plus de précision (plus besoin de moteur pas à pas) mais aussi de couper l'admission d'air même si vous appuyez sur la pédale d'accélérateur (dans le cas d'un contrôle de traction ou ABS).

Régulateur/actuateur de ralenti ?

Selon la température de l'air, du moteur et donc indirectement la viscosité de l'huile et du carburant (car le carburant aussi est un peu plus visqueux à froid, le laissant plus ou moins facilement passer à travers les injecteurs), le ralenti du moteur sera légèrement différent. De plus, il faut un élément qui régule l'entrée d'air pour garder constant le régime moteur au ralenti. Pour corriger cela et donc avoir un ralenti toujours régulier il y a un petit régulateur d'air qui vient se greffer aux côtés du boîtier papillon, mais ce système (moteur pas à pas) a désormais disparu.
Désormais, le boîtier papillon est directement contrôlé par le calculateur via un potentiomètre électrique (petit moteur commandé), il n'y a plus de pédale d'accélérateur relié au papillon (système mécanique donc). Le ralenti est réglé grâce à la plus ou moins grande ouverture du volet papillon par le biais du calculateur (qui dose donc continuellement l'ouverture du papillon gra^ce à tout un tas de capteur qui l'informent sur l'état des choses).

Différence avec le diesel ?

Il est très important de préciser que les moteurs diesel ont besoin d'un afflux d'air constant, il n'y a donc pas besoin d'avoir un papillon mobile pour moduler l'arrivée en air contrairement aux moteurs essence. De ce fait, les moteurs diesel n'ont pas besoin de boitier papillon, ou plutôt n'en avaient pas besoin. En effet, les diesels récents en bénéficient désormais pour des raisons environnementales : cela permet de faire fonctionner au mieux la vanne EGR (recyclage des gaz) ainsi que de couper le moteur de manière optimale et "confortable" (moins de vibrations). Cela permet aussi de limiter les risques d'emballement moteur puisqu'en coupant le contact le papillon fermé empêche l'arrivée d'air. En gros, quand on coupe le moteur, la papillon se ferme pour l'étouffer.

La régulation du ralenti ne se fait ici que par le dosage du carburant par le biais de l'injection.

Notez aussi que le papillon sur un moteur essence amène un effet d'aspiration (par pompage) par l'admission puisqu'on empêche trop d'air d'entrer (pour avoir un mélange un minimum riche qui s'approche du rapport stoechiométrique). Cet effet de pompage est une perte d'énergie pour le moteur mais en contrepartie on s'en sert pour assister les freins (avec un diesel il faut une pompe à vide). Voir les différences entre moteur essence et diesel.