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Différence entre injection directe et indirecte

Quelle est donc la différence entre l'injection directe ou l'injection indirecte ? Quelles conséquences sur le fonctionnement du moteur ont chacune de ces techniques ?

L'injection directe

Le système d'injection directe est assez commun entre un moteur diesel et un moteur essence, ce qui n'est pas le cas pour l'injection indirecte dont la conception change en partie ... L'injection directe est de plus en plus répandue (c'est même systématique maintenant) pour des raisons environnementales.
Ici c'est donc assez simple, le bout de l'injecteur donne directement dans la chambre de combustion (le cylindre), il va donc pulvériser le carburant directement dans cette chambre au moment voulu, plus ou moins tôt, plus ou moins souvent et avec plus ou moins de carburant.
Une injection directe permet de garder plus propre l'admission puisqu'il n'y que de l'air qui y passe et non pas le mélange air + carburant. La forme des injecteurs est aussi assez différente entre une injection directe et indirecte.
Ce type d'injection implique aussi généralement de plus fortes pressions car ce type de moteurs a un taux de compression plus élevé. Cela induit donc une injection qui doit être plus performante en injectant le carburant avec plus de force (la pression est donc supplémentaire et les injecteurs subissent plus de contraintes). L'injection d'un moteur à injection indirecte est donc potentiellement plus fiable dans le temps au niveau des injecteurs et de la pompe qui montent moins en pression.
Enfin, notez que l'injection directe permet d'envoyer plusieurs jets au lieu d'un seul pour un même cycle, cela permet alors de mieux mélanger l'air et le carburant (plus c'est homogène mieux c'est, sauf pour la combustion stratifiée qu'on voir un peu plus bas dans l'article).
Le préchauffage n'est ici plus aussi important pour le démarrage contrairement à une injection indirecte : plus d'infos ici.

Notez qu'il ne s'agit pas d'une bougie mais bel et bien d'un injecteur ... Le carburant est ici envoyé sous pression directement dans la chambre de combustion. La forme du piston doit être particulièrement étudiée en terme d'aérodynamisme contrairement à ce qu'indique ce schéma conceptuel.

Phase d'injection classique

Le carburant est injecté au moment de l'admission d'air pour que le tout se mélange de manière homogène. Il se vaporise sous l'effet de la chaleur et brûle de manière optimale. Car je rappelle que l'essence s'enflamme sous forme de vapeur et non pas quand elle est liquide contrairement à ce que beaucoup croient ...
L'injection directe nécessite une plus grande pression pour injecter le carburant dans les cylindres que pour une version indirecte (taux de compression plus élevé pour améliorer le rendement moteur, et donc la consommation. Sans oublier le turbo qui augmente encore le tout), le coût est alors plus élevé.
Cette méthode permet aussi de contrôler au millimètre la dose de carburant injectée, avec une modulation possible selon le régime moteur. Le calculateur a alors la main de manière parfaite sur la combustion. Sur un essence indirect, le carburant arrive au même moment que le comburant, sans autre possibilité.
On a même ici droit à plusieurs injections par cycle, d'où le nom des moteurs Fiat : Multijet.

Pollution supplémentaire ?

L'injection directe favorise la génération de particules fines quand il fonctionne en mode stratifié, ce qui commence à poser problème aux moteurs essence récents qui fonctionnent de plus en plus de cette manière. Mais ce mode permet aussi de réduire le consommation donc le bilan n'est pas facile à établir. On a donc moins de gaz d'échappement mais ces derniers sont plus nocifs, à vous de voir ce qui est le mieux (cela revient un peu au débat essence / diesel. L'essence produit plus de pollution mais elle est moins nocive pour l'Homme. Pour la planète l'essence est plus nocive puisqu'elle dégage plus de fumées).

Mode stratifié

Les moteurs essence modernes, surtout avec turbo, favorisent l'injection directe pour réduire la consommation. En effet, le fait de mettre l'injecteur directement dans la chambre permet de contrôler (par le calculateur) plus finement l'apport de carburant dans les cylindres.
Le but étant de faire des économies lorsque le moteur tourne à bas et moyen régime, là où il y a la possibilité d'injecter le carburant d'une manière différente sans que cela ne soit perceptible par le conducteur. Et c'est là que le précédé de la charge stratifiée entre en jeu.
Notez au passage que le S des moteurs FSI du groupe Volkswagen signifie Stratifié.

Au lieu d'injecter le carburant tout le temps lors de la phase d'admission du moteur 4 temps, ce mode de fonctionnement consiste à injecter une dose de carburant au moment de la compression du cycle, c'est à dire plus tard (notez qu'un tout petit peu de carburant est tout de même injecté lors de l'admission).
Résultat, le mélange n'est pas homogène dans le cylindre puisqu'il n'a pas pu se faire au moment de l'admission d'air. Le carburant est concentré dans une zone restreinte juste en dessous de l'injecteur au moment où il va être enflammé, cela permet de réduire la consommation et la température de  combustion. Notez que la réduction de la consommation est liée au fait que ce procédé limite la dose envoyée tout en permettant de faire fonctionner le moteur essence en excès d'air, ce qui limite la perte par pompage. Car dans le cas de l'injection classique, le mélange essence/air ne doit pas contenir trop d'air pour que l'ensemble s'enflamme comme il le faut. Pour simplifier, le fait de devoir limiter le volume d'air dans les cylindres provoque un "effet aspirateur" au niveau du moteur, ce qui lui prend une partie de sa force (C'est le papillon qui module en continu le calibre de l'arrivée d'air). Phénomène qui n'existe pas sur moteur diesel. Donc en mode stratifié on roule papillon grand ouvert sans l'effet de pompage qui prend de l'énergie, et donc du carburant !
Hélas, ce mode d'injection a comme conséquence de brûler le carburant de manière imparfaite. Le mélange non homogène provoque l'apparition de particules fines. Et le diesel qui bénéficie d'un FAP est alors plus propre !
Il est d'ailleurs prévu pour bientôt un FAP pour ce genre de moteur essence, ce qui accentuera les frais d'entretien et donc de l'attrait de l'essence face au diesel. Le mazout n'est certainement pas là d'être mort.

Injection indirecte

Les moteurs essence et diesel ne fonctionnant pas de la même manière, il faut distinguer les deux.

Injection indirecte sur moteur ESSENCE

Sur une injection indirecte de moteur essence, l'injecteur est placé en amont de la soupape, soit dans la tubulure d'admission. Le mélange est effectué par vaporisation avant de rentrer dans le cylindre.

Sur un moteur essence, c'est dans le conduit d'admission qu'on injecte le carburant.


Voici un cas concret sur un moteur 2.0 essence de Mazda. La soupape qui mène à la chambre de combustion est un peu plus vers la gauche, on ne la voit donc pas ici (vous pouvez tout de même apercevoir brièvement les ressorts de soupape qui permettent de les remettre en place une fois que l'arbre à cames les a ouvertes).

Injection indirecte sur moteur DIESEL

Dans le cas d'un diesel, l'injection se fait dans une petite chambre séparée (pré-chambre de combustion) qui donne sur le cylindre, et non pas dans dans le conduit d'admission dans le cas d'un essence indirect. En gros, cette méthode permet d'améliorer la combustion du diesel malgré l'emploi d'une injection basse pression. Lors de la compression, l'air admis va être envoyé vers cette préchambre sous pression pour se mélanger au carburant vaporisé qui va alors commencer à s'enflammer. Les turbulences provoquées par l'aérodynamisme de la préchambre permet d'améliorer la combustion.
Notez que les bougies de préchauffage sont plus utiles dans le cas d'une injection indirecte. En effet, un moteur à injection directe démarrera plus facilement sans elles.

Une petite chambre connectée au cylindre permet à la fois d'injecter le carburant mais aussi de le mélanger à l'air de l'admission grâce à une forme spécifique en terme d'aérodynamisme.

Injecteurs différents

Voici les différences entre une version directe et une autre indirecte :

Injection directe et indirecte en même temps ?!

Et oui, il existe des moteurs bénéficiant des deux types d'injection en même temps, mais je doute que cela soit quelque chose que l'on voit vraiment se répandre car cela est logiquement plus coûteux ...

Tous les commentaires et réactions

Derniers commentaires postés (ordre décroissant):

Par ed-love42 (Date : 2015-10-03 09:48:29)

Bjr à tous. je viens de lire les articles sur l'injection mono et multi points. Il est à noter tout de même que sur les moteurs diesel (depuis les années 90), les injecteurs sont placés directement au dessus du piston (injection directe) et libèrent le gas-oil sous très haute pression (1000 - 2500 bars suivant les modèles et marques de véhicules tous confondus - VL et PL). le gas-iol est injecté en 2 ou 4 phases durant le 3° temps moteur pour ainsi renforcé et maintenir le couple maxi sur un labs de temps + long. Plus le couple moteur est important et sur une durée + longue , plus l'économie de carburant est avérée. Il y a 1 réaction(s) sur ce commentaire : Par Admin ADMINISTRATEUR DU SITE (2015-10-03 11:24:24) : Un grand merci pour cette précision fort intéressante. Réagir à ce commentaire (Votre post sera visible sous le commentaire après validation)

Par titi444 (Date : 2015-07-04 17:26:09)

Bonjour je possède un Scénic 2 de 2003 220000km et depuis 2 jours je n'ai plus de puissance à bas régime ,une fois dans les tours il fonctionne bien. Quelqu'un aurait une idée du problèmes? Merci Il y a 3 réaction(s) sur ce commentaire : Par Wanu1966 TOP CONTRIBUTEUR / MECANO (2015-07-04 18:23:51) : Essence ? Diésel ? Par titi444 (2015-07-04 23:11:53) : diesel 1.9 dci 120 cv Par Wanu1966 TOP CONTRIBUTEUR / MECANO (2015-07-04 23:15:38) : Commencez par faire un nettoyage de la vanne EGR, cdt. Réagir à ce commentaire (Votre post sera visible sous le commentaire après validation)

Par (Date : 2015-03-12 11:38:53)

Merci de ce grand effort Il y a 1 réaction(s) sur ce commentaire : Par antho (2015-05-17 13:33:35) : super, sa ma beaucoup aider, merci Réagir à ce commentaire (Votre post sera visible sous le commentaire après validation)

Par jerem (Date : 2015-02-26 21:47:07)

Serais t il possible d avoir plus de detaille sur l injection multipoint et monopoint svp bav Il y a 4 réaction(s) sur ce commentaire : Par Wanu1966 TOP CONTRIBUTEUR / MECANO (2015-02-26 23:28:28) : l'injection multipoints : L'air est dosé par un boitier placé dans la tubulure d'admission. Le carburant est calibré par un doseur dont le tiroir est commandé par le déplacement du débitmètre d'air placé dans la tubulure d'admission. Le doseur reçoit le carburant d'une pompe électrique par l'intermédiaire d'un régulateur de pression. Les injecteurs débitent en permanence un carburant dont la pression et le débit sont déterminés par le débit d'air et sa pression absolue. L'injection électronique monopoint : Le terme monopoint signifie que le système ne comporte qu'un seul injecteur par opposition au système multipoints qui comporte un injecteur par cylindre. L'injection monopoint comporte un boîtier papillon, positionné en amont de la tubulure d'admission (collecteur), et sur lequel est monté l'injecteur. Le débit de l'air est mesuré par un potentiomètre lié au papillon des gaz et par un manomètre de pression placé sur la tubulure. Ces informations sont transmises au calculateur qui signale la fréquence de rotation du moteur, la température d'air d'admission, la teneur en oxygène des gaz d'échappement, la température de l'eau. Le calculateur analyse ces informations et transmet à l'injecteur électromagnétique une tension de commande dont le début, la durée et la fin de l'injection sont fonctions des paramètres d'entrée. Voilà, vous avez le détail du fonctionnement multipoints et monopoint. Par Admin ADMINISTRATEUR DU SITE (2015-02-27 10:36:44) : Merci à toi Wanu, ce sera l'occasion de faire un article. Par Admin ADMINISTRATEUR DU SITE (2015-02-27 16:32:08) : Je viens de boucler l'article : cliquez-ici Par jerem (2015-03-01 21:00:59) : merci , sa m aide beaucoup pour mes cours de meca Réagir à ce commentaire (Votre post sera visible sous le commentaire après validation)

Par souficoufi@gmail.com (Date : 2014-10-29 13:21:30)

S'il vous plaît, un peu plus d'images et de schémas. Réagir à ce commentaire (Votre post sera visible sous le commentaire après validation)

Par Mathur1 (Date : 2014-07-18 09:05:09)

Il y a un raison qui exige plus de pression d’injection sur un moteur diesel : c’est l’injection elle-même (du carburant dans le comburant surchauffé, l’air) qui déclenche la mise à feu. Cette injection de toute la dose doit être brève et rapide (à remarquer : il y a sur certains modèles plusieurs petites injections très rapprochées). L’injection du diesel se produit assez près du point mort haut. Par contre, le moteur à essence à injection directe se félicite de disposer d’une bougie d’allumage et de ne pas provoquer la mise à feu en injectant dans de l’air surchauffé. Il est donc possible d’injecter tranquillement dès la fermeture des soupapes et pendant une plus longue période. Le mélange est plus homogène. L’injection directe d’un moteur à allumage électrique (essence, GPL, éthanol, gnôle, pétrole à briquet,…) est donc techniquement beaucoup plus simple que celle d’un diesel moderne. L’injection brève et en fin de compression sur un moteur diesel est la cause principale d’apparition des particules de goudrons. La combustion n’est pas assez homogène. Il y a des zones parasites. Les goudrons sont plus un moins filtrés par les FAP. L’autre remède : la combustion pauvre très contrôlée (beaucoup de comburant et peu de carburant ; par analogie, la flamme du chalumeau du soudeur devient bleue et elle est plus chaude quand on mets beaucoup d’oxygène). La combustion plus chaude diminue la production des goudrons. La misère de cette affaire de combustion à haute température, c’est l’augmentation de la production de NO2 (dioxydes d’azote) qui sont irritants, qui se décomposent en O3 (ozone) dans l’air. O3 est un super-oxydant. C’est ainsi que, en plus des FAP, les diesels vont devoir adopter des catalyseurs à l’urée ou des pièges à NO2 dès la mise en place de la norme Euro6. Merci, notre santé sera bientôt nettement améliorée. Admin : merci à vous pour ces précisions fort intéressantes. Réagir à ce commentaire (Votre post sera visible sous le commentaire après validation)