Rôle et fonctionnement de l'injection

FONCTIONNEMENT D'UNE AUTO  

INJECTION / CIRCUIT CARBURANT  

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L'injection a remplacé depuis déjà un certain moment le carburateur sur les moteurs essence. Bien plus précise pour doser le carburant, elle permet de mieux contrôler la combustion (richesse) et donc la consommation d'un moteur. De plus, le fait de pouvoir envoyer le carburant sous pression permet de mieux le pulvériser dans l'admission (injection indirecte) ou la chambre de combustion (gouttelettes d'autant plus fines qu'il y a de pression). Enfin, l'injection est indispensable sur les moteurs diesel, et c'est d'ailleurs pour cela que la pompe à injection a été inventé par celui qui en a eu l'idée : Rudolf Diesel.
Il faudra donc distinguer injection directe et injection indirecte, comme il faut aussi distinguer injection monopoint et multipoint ou encore l'injection mécanique passive et électrique active.

A lire aussi : les différents types d'injecteurs

Circuit d'injection

Voici le circuit d'injection d'un moteur récent, le carburant arrive depuis le réservoir pour arriver à la pompe. La pompe envoie le carburant sous pression dans une rampe d'accumulation (pour obtenir encore plus de pression, jusqu'à 2000 bars au lieu de 200 sans cette dernière) que l'on appelle rampe commune. Les injecteurs s'ouvrent alors au bon moment pour envoyer le carburant dans le moteur.

Il n'y a pas forcément de rampe commune dans le système : plus d'infos ici

Cliquez ici pour voir le circuit en entier

Différents types de circuits d'injection

Injection "classique"

Ce 1.9 TDI n'a pas de rampe, il a une pompe à injection et des injecteurs pompes (ils ont une petite pompe intégrée pour accroître encore plus la pression, le but est d'atteindre celle d'une rampe commune). Ce système est abandonné depuis un bon bout de temps par Volkswagen.

Utilisation d'une rampe commune d'accumulation

Entre la pompe de gavage et la rampe d'accumulation pourra se trouver une pompe à injection qui permet d'accroître la pression et donc la finesse de pulvérisation du carburant



Voici la rampe commune


On a ici affaire à un moteur doté d'une rampe commune, mais cela n'est pas systématique pour les voitures un peu plus datées. Les puces de puissances consistent à tromper le calculateur en modifiant les données envoyées par le capteur de pression (le but est d'en avoir un peu plus)

Injecteur pompe

Volkswagen a de son côté sorti un système inédit pendant quelques années mais qui a fini par être abandonné. Plutôt que d'avoir une pompe d'un côté et des injecteurs de l'autre, ils ont décidé de concevoir des injecteurs dotés d'une petite pompe. Du coup, ou lieu d'avoir une pompe centrale, on en a une par injecteur. Les performances furent au rendez-vous mais l'agrément pas vraiment avec un comportement du moteur un peu trop nerveux, provoquant alors des à-coups lors de certaines accélérations. De plus, chaque injecteur vaut plus cher car il est doté d'une petite pompe.

A lire aussi : les différents types d'injecteurs

Différence entre rampe commune (common rail) et injection à pompe distributrice ?

Une injection classique se compose d'une pompe à injection qui est elle-même reliée à chaque injecteur. Cette pompe s'occupe donc d'envoyer sous pression le carburant aux injecteurs ... Un système de rampe commune est très ressemblant, sauf qu'entre la pompe à injection et les injecteurs il y a une rampe commune. Il s'agit d'une sorte de chambre où l'on envoie le carburant qui s'accumule sous pression (grâce à la pompe). Cette rampe permet plus de pression à l'injection mais aussi de maintenir cette pression même dans les hauts régimes (ce qui n'est pas le cas avec une pompe distributrice qui perd du jus dans ces conditions). L'autre avantage sera d'avoir un moteur moins bruyant dont les claquements sont réduits. Pour plus d'informations cliquez ici.

Fonctionnement de la pompe à injection

Voici la pompe de plus près, cette dernière doit pomper, doser et distribuer


Le pompe (permettant la mise en pression) est entrainée par une courroie qui elle-même est entrainée par le moteur tournant. La distribution et le dosage en carburant sont cependant contrôlés électriquement

L'actuateur permet de régler le ralenti et se règle par le biais de vis (délicat, cela se joue au dixième de millimètre). L'électrovanne d'avance joue sur l'avance de l'injection : il décrète quand on va envoyer le carburant selon le contexte moteur (température, régime en cours, appui sur la pédale d'accélérateur). Si il y a trop d'avance vous pourrez entendre des claquements ou cliquetis. Trop de retard et le régime peut perdre en régularité. L'électrovanne de stop coupe l'envoi du gazole quand vous coupez le contact (il faut bien stopper l'arrivée de carburant sur les diesels car il marchent en auto-combustion. Sur une essence, il suffit d'arrêter l'allumage pour qu'il n'y ait plus de combustion).

Injection directe et indirecte

Il existe bien évidemment plusieurs configurations possibles :

• Tout d'abord, le système le plus conventionnel (essence) qui tend à disparaitre est l'injection indirecte. Il consiste à envoyer le carburant dans l'admission. Ce dernier se mélange alors à l'air pour enfin entrer dans les cylindres quand la soupape d'admission s'ouvre
• Sur les diesels, l'injection indirecte ne consiste pas à envoyer le carburant dans l'admission mais dans un petit volume qui donne dans le cylindre (voir ici pour de plus amples informations)
• L'injection directe est de plus en plus employée car elle permet un contrôle total de l'injection de carburant dans le moteur (contrôle plus fin du moteur, moins de consommation). De plus cela permet un mode de fonctionnement économique sur moteur essence (mode stratifié). Sur les diesels cela permet aussi de générer une post injection qui sert pour le nettoyage des filtres à particules (régénération régulière et automatique effectuée par le système).
  

Une autre différence existe concernant les injection indirecte, ce sont les méthodes mono et multipoints. Dans le cas d'un monopoint, il n'y a qu'un seul injecteur pour l'ensemble de la tubulure d'admission. Dans une version multipoint, il y a dans l'admission autant d'injecteurs que de cylindres (ils sont placés juste avant la soupape d'admission de chacun d'entre eux)

Injection dans un système indirect


Voici un injecteur sur un système direct, il reçoit sous pression le carburant et le libère dans le cylindre  sous la forme d'un jet microscopique. C'est pour cela que la moindre impureté peut les gripper ... On a affaire ici à de la mécanique de très haute précision.

Plusieurs types d'injecteurs

Selon qu'il s'agisse d'une injection directe ou indirecte, la conception des injecteurs ne sera évidemment pas la même.

Injecteurs sur DIRECTE

L'injecteur présent est de type solénoïde ou plus rarement de type piézoélectrique. Le solénoïde fonctionne avec un petit électroaimant qui commande le passage ou non du carburant. Le piézoélectrique est plus performant en pouvant fonctionner plus rapidement et à de plus hautes températures. Toutefois, Bosh a mis le paquet sur le solénoïde pour le rendre plus rapide et efficace.

Injecteurs sur INDIRECTE

Situé dans l'admission, l'injecteur n'a donc pas la même forme au niveau de sa tête.

Injection dans un système indirect

Voici un injecteur sur un système direct, il reçoit sous pression le carburant et le libère dans le cylindre  sous la forme d'un jet microscopique. C'est pour cela que la moindre impureté peut les gripper ... On a affaire ici à de la mécanique de très haute précision.

Un injecteur par cylindre, soit 4 ici dans le cas d'un 4 cylindres.


Voici les injecteurs d'un 1.5 dCi (Renault) vu sur une Nissan Micra.


Les voici dans un moteur HDI

Pourquoi un calculateur contrôle-t-il l'injection ?

L'avantage de piloter les injecteurs par un calculateur est de pouvoir les faire fonctionner différemment selon le contexte. En effet, selon les conditions de températures/atmosphériques, le niveau de chauffe du moteur, l'enfoncement de la pédale d'accélération, le régime moteur (capteur PMH) en cours etc ...  l'injection ne sera pas effectuée de la même manière. Il fallait donc des capteurs pour "scanner" l'environnement (température, capteur pédale etc ..) et un calculateur informatisé pour pouvoir faire fonctionner l'injection selon toutes ces données.

Une diminution significative de la consommation de carburant

Conséquence directe de la précision des injecteurs, il n'y a désormais plus de "gâchis" de carburant ce qui réduit la consommation. Autre atout, la présence d'un papillon qui engendre une température inférieure aux moteurs classiques à utilisation égale, ce qui provoque une puissance et une performance plus importante. Pour autant, l'injection présente aussi, du fait de sa grande complexité, certaines contraintes non sans conséquences. D'abord, le carburant doit être de bonne qualité pour éviter de causer des dégâts (toute impureté pourra se coincer dans le minuscule conduit). La haute pression ou la mauvaise étanchéité des injecteurs peuvent également être à l'origine d'une panne.

Pour la petite histoire, on doit la paternité du premier moteur à combustion interne utilisant le système d'injection à l'ingénieur allemand Rudolph Diesel en 1893. Ce dernier ne se généralisera dans le secteur automobile qu'après la Seconde Guerre mondiale. En 1950, le français, Georges Regembeau sera le premier à inventer l'injection directe sur un moteur d'automobile. Les évolutions techniques et technologiques vont ainsi permettre par la suite à l'injection mécanique de devenir électronique, la rendant moins coûteuse, plus silencieuse, et surtout plus performante.

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