Dépannage des injecteurs

J’ai reçu un appel intéressant d’un membre d’un membre de mon association de constructeurs amateurs au sujet d’un problème de chute de régime des magnétos qu’il rencontrait. Pour éviter tout embarras, il restera anonyme, mais je vais décrire le processus de dépannage que nous avons suivi pour isoler le problème.

Le problème était une chute de 225 à 250 tr/min sur les deux magnétos pendant le contrôle de montée en régime à 2 000 tr/min. La limite supérieure normale pour ce moteur est une chute de 175 tr/min. Le moteur présentait également des signes d’un mélange carburant/air trop riche, et les sondes EGT de chaque cylindre avaient brûlé.

Ce problème est apparu après environ 100 heures de fonctionnement sans problème du moteur Lycoming IO-320 sur un Lancair. Pendant la course au décollage le moteur avait des ratés et tournait irrégulièrement jusqu’à environ 50 à 60 nœuds, moment auquel il tournait régulièrement et fonctionnait normalement. Un mécanicien respecté a dit que le moteur était « normal » et qu’il était sûr de voler, mais un pilote de Lancair expert a refusé de faire voler l’avion, affirmant qu’il était dangereux.

Pensant que le mélange carburant/air apparemment trop riche indiquait un mauvais réglage de l’unité d’injection de carburant, le propriétaire avait démonté l’unité de dosage et l’avait envoyée à un atelier de réparation pour un contrôle complet. Les mécaniciens là-bas ont dit qu’elle fonctionnait normalement.

Le propriétaire a fait vérifier le calage des magnétos par un mécanicien cellule et moteur. On a constaté qu’elles déclenchaient environ 3 degrés trop tôt, mais un décalage de 3 degrés au cours des cent premières heures d’une magnéto est assez courant. La chute excessive de régime des magnétos n’a pas disparu lorsque le calage a été réglé correctement.

Revenant à la relation carburant/air/étincelle, le propriétaire s’est alors demandé si le problème pouvait venir d’un manque d’air plutôt que d’un excès de carburant. Il a d’abord nettoyé le filtre à air, puis l’a complètement retiré, mais la chute de régime des magnétos n’a pas changé.

TEST DE LA BOUTEILLE DE COCA

À ce stade, le propriétaire m’a appelé, et j’ai suggéré un test de la bouteille de Coca sur les injecteurs, ainsi nommé parce que ce test se faisait autrefois avec les vieilles bouteilles de Coca de 6 onces. Voici comment il fonctionne.

Le système d’injection de carburant d’un Lycoming est l’unité Bendix RSA. L’unité de dosage du carburant mesure la pression d’air statique et dynamique à l’entrée, et utilise cette mesure pour déterminer la quantité de carburant nécessaire. Elle ajuste ensuite la pression de sortie du carburant en conséquence.

Le carburant sous pression est envoyé à un répartiteur de débit sur le dessus du moteur, où il est envoyé par de petits tubes de faible diamètre vers le corps de chaque injecteur de carburant, à chaque cylindre. Les injecteurs de carburant ont une taille d’orifice fixe qui ne change pas, donc une pression plus élevée produit un débit de carburant plus important, et une pression plus faible entraîne un débit de carburant plus faible.

L’unité de commande du carburant fait varier la pression vers les orifices de taille fixe des quatre injecteurs, dans ce cas. C’est pourquoi un Lycoming à injection de carburant peut avoir un indicateur dans le cockpit qui affiche le débit de carburant, mais qui est en réalité un manomètre.

L’unité de commande du carburant envoie la quantité de carburant requise pour les quatre cylindres, mais elle n’a aucun moyen de savoir si un ou plusieurs injecteurs sont obstrués. Plus précisément, si l’un des injecteurs est partiellement obstrué, cet injecteur fournira moins de carburant au cylindre, et ce qu’il n’utilise pas ira aux trois autres cylindres.

Le résultat est trois cylindres riches et un pauvre, mais comme l’unité de commande du carburant est déjà réglée pour que le mélange soit quelque peu riche à la puissance de décollage, les trois cylindres riches finissent par être très riches, et le cylindre pauvre peut ne pas être trop affecté, selon le degré d’obstruction de l’injecteur.

Un cylindre dont le mélange est excessivement riche tendra à afficher une température élevée des gaz d’échappement, parce que le mélange brûle encore lorsqu’il sort par la soupape d’échappement et descend dans le tuyau d’échappement. De plus, une richesse excessive peut causer une chute de régime élevée aux magnétos.

La manière la plus facile de dépanner ce problème consiste à mesurer le débit de tous les injecteurs en même temps. Nous le faisons en retirant les injecteurs des cylindres et en les rattachant aux conduites de carburant. Trouvez quatre bouteilles de même taille et placez-les sous les injecteurs. Réglez la mixture sur plein riche et la manette des gaz à peu près à la position qu’elle occupe pour une montée en régime.

Mettez la pompe de gavage en marche et laissez le carburant s’écouler jusqu’à ce que les bouteilles soient à moitié pleines environ. Après avoir tout arrêté, placez les bouteilles alignées sur une surface plane et comparez le niveau de carburant dans chacune d’elles.

Un injecteur partiellement obstrué sera évident. Cependant, sur notre moteur problématique, les injecteurs débitaient tous des quantités égales.

L’ÉTAPE SUIVANTE

À ce stade, le propriétaire était extrêmement désabusé, et j’ai accepté de venir examiner l’avion un week-end. J’ai soigneusement examiné le moteur et discuté avec le propriétaire de ses caractéristiques de fonctionnement. J’ai ensuite effectué toutes les opérations habituelles d’une inspection annuelle, y compris le contrôle de compression, le calage et l’essai de montée en régime. Nous avons refait un test de la bouteille de Coca. Rien n’a résolu le problème ni donné le moindre indice sur son origine possible.

Je commençais moi aussi à être un peu désabusé, alors je me suis simplement assis et détendu quelques instants. Alors que je regardais distraitement le moteur, j’ai commencé à admirer la magnifique hélice MT à trois pales. J’ai fait remarquer au propriétaire la petite quantité de graisse qu’elle projetait depuis les emplantures des pales, et il a déclaré qu’il l’avait fait réétanchéifier chez Sensenich l’automne précédent, mais qu’elle fuyait encore un peu. Puis il a fait remarquer, comme ça, qu’il n’avait pas pu voler beaucoup depuis cette réétanchéification, parce que c’est à ce moment-là que le problème de chute de régime des magnétos avait commencé.

Tout à coup, une petite lumière s’est allumée. J’ai posé d’autres questions au sujet de l’hélice. Le propriétaire a alors fait remarquer que depuis qu’il l’avait récupérée, l’avion roulait plus vite au sol. Il pensait que cela signifiait qu’il obtenait plus de puissance, et que c’était une bonne chose. J’ai commencé à soupçonner que, lorsque l’hélice avait été réétanchéifiée, les butées de petit pas des pales à pas variable avaient été réglées à un angle plus élevé qu’auparavant, et qu’à cet angle de pale élevé, l’hélice produisait une telle traînée qu’elle faisait baisser le régime du moteur et donnait l’impression que le mélange était riche.

L’effet ressemble un peu à celui qu’on essaie de monter une côte en troisième avec la voiture familiale en partant lentement. Le lendemain, le propriétaire a appelé Lycoming et Sensenich. Lycoming a convenu que cela pouvait effectivement être le problème, en utilisant l’analogie avec la voiture. Sensenich a retrouvé les dossiers de la réétanchéification, qui montraient qu’ils avaient travaillé sur une hélice 170, mais l’hélice en question était une 165 !

L’hélice est partie chez Sensenich, et ils ont découvert un ressort interne défectueux qui ne permettait pas à l’hélice d’aller au petit pas. Les travaux sur l’hélice ont été effectués gratuitement, et après sa réinstallation, l’essai de montée en régime et la chute de régime des magnétos étaient bons. Le mystère était résolu, et cette fois, c’était l’hélice, pas le majordome, qui l’avait résolu.