Lorsque vous commandez un véhicule neuf, essence ou diesel, sa motorisation est aujourd'hui forcément pourvue d’un système d’injection directe. Quel est le fonctionnement de cette technique et quels sont ses composants ? On vous dit tout sur l'injection directe !
L’injection directe : qu'est-ce que c'est ?
Le principe de l'injection directe
L’injection directe est une composante du moteur à combustion interne (essence et diesel). C’est un système d’alimentation de carburant dans le moteur.
Son principe est l’admission du carburant dans les cylindres du moteur par des injecteurs qui débouchent « directement » dans la chambre de combustion du moteur, en opposition au système d’injection indirecte, où l’injecteur est placé dans le conduit d’admission, avant la soupape d’admission.
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Les principaux composants de l’injection directe
On distingue deux parties, hydraulique et électrique.
Caractéristiques de la partie hydraulique :
- Le réservoir est le 1er élément du système d’injection directe, son rôle étant de stocker l’énergie potentielle chimique qu’est le carburant.
- Il accueille aussi la pompe de carburant, appelée également « pompe de gavage », permettant d’acheminer le carburant sous basse pression avant le moteur.
- Le filtre à carburant retient les impuretés et les traces d’eau.
- La pompe haute pression, entraînée par la distribution du moteur, transforme la basse pression du circuit d’alimentation en haute pression.
- Elle peut être doublée d’une pompe de transfert, qui aspire le carburant du réservoir (se substituant à la pompe de gavage alors supprimée).
- Elle intègre aussi un régulateur de pression.
- La rampe commune ou « common rail » est un réservoir sous haute pression, faisant office d’accumulateur de carburant (capacité de réserve) et annihilant les contre-pressions dues à l’injection.
- Les injecteurs électromagnétiques ou piezoélectriques vaporisent la quantité d’essence nécessaire aux besoins du moteur.
Quel est le principe piezoélectrique ? C'est la déformation d'un matériau (quartz) en lui appliquant une source électrique qui permet d'actionner l'ouverture de l'injecteur.
Caractéristiques de la partie électrique :
- Plusieurs capteurs mesurent différentes grandeurs physiques (température moteur pour le capteur de température, vitesse moteur pour capteur de régime, capteur de pression pour la pression d’air, capteur HP pour la pression carburant...).
- Ils envoient des signaux électriques au calculateur de gestion moteur.
- Fort de ces paramètres, celui-ci commande plusieurs actionneurs (régulateur de débit, préchauffage, allumage…) dont les injecteurs, en modulant le volume injecté par la variation du temps d’injection.
Injection directe essence ou diesel : historique et comparatif
Injection directe : un peu d'histoire
L’injection directe essence, au départ à commande mécanique, apparaît dès 1937 dans l’aviation, tandis que les premières applications automobiles datent de 1952. C’est Mercedes qui la popularise en 1954 sur ses modèles de compétition et en série sur la Mercedes 300 SL. Mitsubishi, pour sa part, installe l’injection directe à charge stratifiée en 1996.
Si la technologie du moteur à combustion spontanée existe depuis la fin du XIXe siècle, le premier véhicule de série avec une injection directe commonrail est la Fiat Croma TDI, équipée d’un système Bosch.
Les différences entre injection directe essence et diesel
Les deux injections sont fondamentalement proches et elles utilisent beaucoup de composants communs (capteurs, nomenclature, principe de fonctionnement). Quelques distinctions inhérentes au type de carburant (moteur essence ou diesel) et de combustion singularisent cependant chacune des motorisations.
Les différences de pressions
|
Élément |
Essence |
Diesel |
|---|---|---|
|
Circuit basse pression |
3 à 5 bars |
Pas de pompe de gavage |
|
Circuit haute pression |
5 à 120 bars |
250 à 1 800 bars |
Les différences de mode de combustion
L’injection directe essence se caractérise par l’alternative à deux modes de combustion suivant les conditions de roulage :
- Injection directe homogène : c’est un mode d’injection classique qui se rapproche de l’injection indirecte et qui se fait très en amont de la phase de compression, afin d’obtenir une bonne homogénéisation du mélange air/essence.
- Injection stratifiée : elle se produit à la fin de la compression et la combustion débute par une phase riche près de l’étincelle de la bougie, pour progressivement s’appauvrir à la descente du piston. Ce mode d’injection permet une combustion « pauvre en essence », favorisant un bon rendement et moins d’émissions polluantes.
Mélange riche et mélange pauvre ? Un mélange riche est un gaz d'admission composé d'air et de carburant où la proportion de carburant est élevée, et inversement pour le mélange pauvre.
L’injection indirecte diesel, par sa combustion spontanée due à l’air surchauffé admis dans le cylindre qui provoque l’inflammation du gasoil, est naturellement une combustion avec excès d’air, donc avec un bon rendement. Des préinjections et postinjections participent ainsi à l’amélioration de la combustion, à l’atténuation des émissions polluantes et à l’adaptation aux besoins du conducteur (accélérations, fonctionnement à froid, charges partielles, etc.).
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L’injection directe : avantages et inconvénients
Qu'elle soit essence ou diesel, l'injection directe est une véritable avancée technologique pour l’automobile :
- La gestion avec calculateur permet de maîtriser tous les paramètres et d’adapter au mieux le fonctionnement moteur aux circonstances.
- Les émissions de polluants sont mieux maîtrisées et l’injection directe promet de s’adapter plus facilement aux normes prochaines antipollution plus drastiques.
- La consommation de carburant est inférieure (10 à 20 % de moins que l’injection indirecte).
- L’agrément de conduite est meilleur ; des combustions mieux maîtrisées favorisent en effet le couple moteur disponible dès les plus bas régimes.
Les seuls points faibles contre l’injection directe portent sur 3 aspects :
- L’émission augmentée de certains polluants comme les Nox et les particules en inflation pour les moteurs diesel HDI apparaissent pour les moteurs essence à injection directe.
- La sophistication des systèmes (directement liée aux polluants) est évidente, notamment les dispositifs antipollution pour respecter les normes Euro (vanne EGR, filtres à particules, Adblue qui est une solution chimique pour aider à brûler les particules dans le filtre à particules…).
- La maintenance est coûteuse. Bien que les systèmes soient fiables, leur complexité et leur technicité plombent le budget réparation.
À noter : pour beaucoup de professionnels de la mécanique, le virage technologique nécessaire à la résolution des problèmes a eu du mal à s’effectuer. Bien que les constructeurs et équipementiers s’y soient attelés (e-learning, hotline...), la profession souffre encore d’un manque d’intérêt et des connaissances nécessaires à une méthodologie rationnelle et efficace de diagnostic.
