Dossiers-Conseils > Débats et réflexions diverses > Avantages et inconvénients de l'injection directe 07/09/2018

Avantages et inconvénients de l'injection directe


Désormais la norme sur tous les moteurs thermiques ou presque, l'injection directe semble être un détail anodin de l'architecture d'un moteur mais en réalité elle induit plus d'effets qu'on ne peut l'imaginer. Faisons donc un petit résumé des avantages et inconvénients de ces deux technologies. Notez au passage que certains rares moteurs ont une injection directe et indirecte en même temps (injecteurs dans le collecteur + injecteurs dans les chambres) afin de combiner l'avantage des deux (mais on comprend vite que le coût de revient est problématique ...).

Avantages de l'injection directe

Commençons donc par les avantages de cette technologie.

Consommation réduite grâce à plusieurs phénomènes

Bien évidemment, le principal avantage de cette manière de faire est d'économiser du carburant. Comment ? Tout simplement en pouvant doser au mieux la quantité de carburant qui sera injectée et donc d'éviter tout gaspillage.

Dosage précis


Pour une dose de comburant donnée et selon le contexte (grâce aux nombreux capteurs), le calculateur injectera le carburant nécessaire sans qu'il y ait le moindre gaspillage. Avec l'injection indirecte on envoie le carburant dans l'admission (ou dans une chambre voisine du cylindre dans le cas d'un diesel) avant que le tout ne rentre dans la chambre de combustion. Cela induit des dosages plus grossiers et la perte est estimée à environ 10%.
Mais si on inclut la charge stratifiée expliquée juste après, le total serait d'à peu près 15 à 20%.

Mélange pauvre / charge stratifiée

Notez aussi que l'on peut, grâce à l'injection directe donc, effectuer des charges stratifiées appauvries qui consistent à ne pas avoir besoin de remplir la chambre de combustion entièrement par le mélange comburant (air) / carburant (sur moteur essence). En effet, l'injection fait alors en sorte que le carburant se concentre dans une zone vers le centre des cylindres afin d'envoyer moins de carburant (si je ne remplit pas la chambre entièrement il est logique d'avoir besoin de moins d'essence). Cela peut donc se faire grâce au contrôle total de l'injection qui peut alors envoyer le carburant à un moment différent (en injection indirecte le carburant arrive avec l'air point barre, ici on peut le faire en phase de compression ou d'admission) lors de cette phase de fonctionnement, il est aussi possible de faire plusieurs injections pour un même cycle (d'où le nom Multijet des diesel Fiat/Alfa Romeo). Il y a aussi moins de perte de chaleur puisque la combustion ne se fait plus "contre la paroi des cylindres" mais à l'intérieur avec une couche d'air entre point de combustion et paroi du cylindre.


A gauche une injection normale à l'admission et à droite le mélange pauvre avec injection à la compression


A gauche on injecte donc quand le piston descend et que la soupape (non représentée ici ...) est ouverte, à droite on injecte quand on comprime et donc que les soupapes sont fermées

Moins de perte par pompage

Enfin, cette charge pauvre permet de pouvoir ouvrir le papillon en grand et donc d'économiser l'énergie perdu par le pompage. Car un moteur essence ne fonctionne pas en excès d'air comme le diesel, et il perd une partie de ses forces à pomper comme un aspirateur (papillon ouvert pour respecter le rapport stoechiométrique).


Attention toutefois, le mode mélange pauvre qui implique des nouvelles économies ne peut se faire que quand le moteur est en charge faible (quand on ne le sollicite pas trop, donc à vitesse stabilisée à des régimes modestes).

Moins de CO2

Qui dit moins de consommation dit donc moins de CO2 émis, une obsession pour les états car c'est lui qui est responsable de l'effet de serre.

Meilleures performances


L'adoption de l'injection directe permet d'avoir des moteur ayant une compression plus importante. En effet, la possibilité d'injecter du carburant avec beaucoup de pression permet donc de l'envoyer dans un milieu qui est déjà sous pression, donc le rendement moteur est meilleur (rapport entre le volume de la chambre entre le PMH et le PMB, points mort Haut et Bas donc).
Donc on a plus de puissance pour une même dose de carburant. Cela est permis ici par la disparition des problèmes de cliquetis (autoallumage du carburant imbrûlé par la chaleur induite par une pression) puisque l'injection peut se faire exactement quand on le veut, donc elle est produite à un moment où cela permet d'éviter tout phénomène cliquetis. Pour être plus précis, il s'agit en fait du carburant envoyé violemment contre les parois suite au déclenchement de la bougie d'allumage (le centre de la boule de feu se dilate très fort), cela le comprime fort et l'allume donc (car pression = chaleur, physique élémentaire) de manière incontrôlée.

Mais il faut quand même avouer que ce n'est pas vraiment le gain de performances qui a motivé l'injection directe mais aussi que celui-ci n'est pas franchement très important ...

Inconvénients de l'injection directe

Coûts


En ayant besoin de pompe haute pression (jusqu'à près de 150 bars !) , rampe commune (dans 99% des cas) et injecteurs haute pression délivrant des dosages millimétrés de carburant (Piézo-électrique ou électromagnétiques), vous devinez donc que ce sera plus cher que les mêmes organes en basse pression ... On a donc affaire à des pièces qui sont plus précises et compliquées à fabriquées sachant qu'elles doivent donc aussi faire face à des contraintes mécaniques plus importantes.
Bref, le coût est logiquement supérieur.

Fiabilité


Avec des pièces plus pointues et qui sont soumises à plus de contraintes mécaniques, il n'est pas étonnant que la fiabilité soit moindre ... Les soucis d'injection sont désormais lots courants et je suis plutôt bien placé pour le voir car je valide manuellement tous les avis du site. Pompe à injection ,rampe, injecteurs et joints sont parfois rapidement épuisé (le souci provient parfois d'un simple capteur, mais les mécanos véreux voudront vous changer une pompe ou une rampe entière ..). Notez que l'utilisation de carburant de mauvaise qualité accélère

Pollution


En ne mélangeant plus le mélange air / carburant en amont de la chambre de combustion, c'est à dire dans l'admission (comme avec l'injection indirecte ou un bon vieux carburateur), la combustion sera moins bonne et des particules polluantes vont alors se produire : particules fines et NOx. Donc si on réduit un peu le CO2 d'un côté en réduisant la consommation, on envoie en revanche une fumée bien plus toxique pour le vivant ... Et c'est surtout en charge stratifiée qu'on s'intoxique le plus. L'apparition des vannes EGR a alors été favorisée mais aussi d'un FAP sur les moteurs essence puisqu'ils sont devenus à injection directe.
Donc entre mourir de chaud et mourir intoxiqué, les marques ont choisi de nous intoxiquer. Et cela est la faute des états qui basent tout sur le CO2 uniquement ... Ce qui est le cas des malus écologiques par exemple.

Tous les commentaires et réactions



Dernier commentaire posté


Par david (Date : 2018-09-08 14:37:52)

Merci pour cet article éclairant !

Il y a 1 réaction(s) sur ce commentaire :

  • Par Admin ADMINISTRATEUR DU SITE (2018-09-08 16:28:17) : Merci, ça me fait plaisir d'entendre ça ;-)
    J'invite d'ailleurs les connaisseurs à enrichir l'article car j'ai obligatoirement omis des choses.

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Suite des 2 commentaires :


Par Leluxu (Date : 2018-09-07 12:22:35)


Je trouve ça assez aberrant de reposer tous les soucis de pollution sur la voiture... Dans quelques dizaines d'années, les constructeurs seront-ils encore capables de nous faire des voitures plaisirs abordables ?
Quand on voit ce que représente la part totale d'émission de Co2 par le parc automobile c'est d'autant plus malvenu, quand est-il des usines, ferries, avions, bateaux, animaux d’élevage, chauffage ?

Je suis néanmoins d'accord de prendre des mesures en agglomération car c'est un concentré de circulation qui est nocif pour ceux qu'y sont confrontés tous les jours (encore que, dans le métro les particules sont plus nombreuses).
Quand on voit les soucis de certains moteurs downsizés (segmentation HS à 60K kms), parce que les constructeurs ont voulu réduire les frottements pour un micro rendement... Un petit moteur qui sort d'usine aujourd'hui sera-t-il capable d'aller jusqu'à des kilométrages dignes de ses ainés ?

Je suis de plus en plus inquiet concernant l'avenir de l'automobile général.


Il y a 2 réaction(s) sur ce commentaire :

  • Par Admin ADMINISTRATEUR DU SITE (2018-09-08 09:47:50) : D'accord sur toute la ligne, l'automobile est vraiment (en France surtout) un secteur qui est sévèrement réprimandé. Et la transposition des barèmes actuels aux nouvelles normes WLTP rend la chose encore plus dramatique.
    L'auto n'est que le reflet du reste du monde. Sachez donc que les choses vont très mal et la voiture n'est finalement qu'un détail et le reflet de ce grand malaise mondial. On arrive au bout d'un système qui n'a aucun avenir même si l'humanité entière s'y accroche et espère contrer cela par pur espoir utopique.
    Donc oui vous pouvez craindre pour l'avenir de l'automobile et même mieux, celui de vos enfants. Et je ne cherche pas à faire sensation ou a être pessimiste, on a tous assez de données pour pouvoir en juger avec discernement (plus de poisson en 2050, un continent de plastique, terres ravagées, effet de serre qui va ruiner le GulfStream, 6ème extinction en cours, forêts anéanties qui pompaient le CO2, hypercapitalisme dominateur / prédateur etc... La liste est hélas extrêmement longue).
    Bref, pour finir et revenir à l'auto, j'ai bien peur que dans 20 à 30 ans il n'y ait que des riches au volant, et donc que l'auto devienne un privilège rare (les autres seront de corvée de bus, tram, métro, RER etc..). Les classes moyennes s'effondrant et les plus riches explosant, ça semble quasi prévisible. L'écart des classes et la raréfaction des ressources énergétiques ne peut mener qu'à cela.
  • Par Chino74 (2018-09-11 15:58:56) : Ma question est: Pourquoi vous les spécialistes de l'automobile vous n'intervenez pas dans les assemblées nationales et les sénats pour mieux expliquer les choses au élus qui votent les lois? je crois qu'il est temps de ne plus laisser les ministres et le ONG incultes empoissonner les vie des pauvres citoyens.

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