Moteur et Injection

L'injection est le système d'approvisionnement des moteurs à combustion, il permet l’acheminement du mélange air-essence directement ou en amont dans la chambre de combustion.

Pour une optimisation du rendement moteur, l’injection est favorisée au carburateur.

Grace au calculateur d’injection, l’injection est à l'origine une avancée mécanique améliorée par l'électronique.

Il y a plusieurs types d'injections en fonction de la marque du véhicule, de son energie ou du modèle.

Progressivement, l'injection mécanique est remplacée par l’injection électronique, m’objectif étant d’optimiser les performances moteurs et cela par le biais du calculateur d’injection. Il a pour but de contrôler le débit et le temps d’injection, afin d’optimaliser au mieux le mélange air/essence. Le mélange stœchiométrique est la combinaison parfaite entre l’air et l’essence, elle est de 14,7/1 soit 14, 7 parts d'air pour 1 part de carburant.

Le calculateur d’injection permet le contrôle de l'injection, il aussi appelé E. C. U. (Electronic Control Unit). Il enregistre des informations issues des différents capteurs et organes moteurs, permettant ainsi d’optimiser l’injection en agissant, par exemple, sur le calcul de l’air aspiré et sur les injecteurs.


Caractéristiques propres

• Diesel

Pour les moteurs Diesel, la qualité de la combustion dépend du caractère homogène du mélange ainsi que de la pulvérisation du carburant. Les moteurs doivent être munis de dispositifs d'injection capables de réaliser le mélange air-carburant ensemble et cela sous des pressions élevées. Le moteur diesel marche par auto-allumage : l'allumage du mélange se fait instinctivement grâce à la température élevée de l'air et des rapports volumétriques très élevés (de 16 :1 à 22 :1).

Dans le moteur diesel, le diagramme de Clapeyron d'un cycle théorique thermodynamique prévoit une combustion à pression constante, elle est rendue possible par le fait que le combustible est injecté progressivement et qu’il brûle au fur et à mesure de son introduction dans la chambre de combustion. Toutefois, la combustion ne peut se faire à pression constante, du fait du délai d'inflammation. C’est lors de l’injection que le carburant s’accumule, ce dernier augmentant alors la pression. Il peut être diminué en donnant au jet une plus importante capacité de pénétration et en augmentant la turbulence.

Par un jet important, les gouttelettes qui traversent l’air peuvent atteindre des températures suffisantes afin de permettre l’évaporation. Quant à la turbulence, elle empêche aux gaz brûlés de séjourner à proximité de l'injecteur et elle empêche au mélange de l'oxygène et du carburant.
 

• Essence

Dans les moteurs essence, l'allumage se fait par le biais d'une bougie d'allumage qui crée une étincelle et enflamme le mélange. Le principe d'allumage demande une stricte homogénéité du mélange lorsque l'étincelle se produit. Le mélange avec l'air se produit en dehors de la chambre de combustion, en amont de la soupape d'admission.

Pour une injection mécanique, le combustible est pulvérisé et injecté par la conséquence de la pression hydraulique : une pompe apporte jusqu'à 1 000 kg/cm2 de pression pour la pulvérisation.Il existe deux types d’injecteurs : à buse ouverte ou à aiguille, celle-ci s'ouvrant instinctivement sous la pression du combustible.

Sous les fortes pressions supportées, les pompes sont de type volumétrique, à pistons axiaux ou plongeants. Le dosage du combustible est acquis par reflux (lors de la phase de compression du piston) de la fraction superflue dans l'enceinte d'aspiration (pompes à soupape de reflux).

Les diesels rapides utilisent beaucoup un autre système de dosage par une variation du reflux, cette dernière est acquise par la rotation du piston qui est générée automatiquement par le régulateur.

C’est dans la tubulure d’admission que l'essence est pulvérisée, le mélange se forme alors en amont de la soupape d'admission.

Les moteurs des voitures de série sont, pour la plupart, alimentés par des carburateurs. Il convient de préciser qu’à compter de 1960, on constate les progrès de l'injection, notamment avec l'injection mécanique Kugelfischer qui a équipé de nombreuses voitures (les 404 coupé et BMW2002 Tii..).

On constate une nouvelle tendance sur les voitures de sport : les hauts rendements exigés imposent l'élimination des carences de carburation, constatées parfois avec les carburateurs car le niveau de la cuve n’est pas constant, principalement dans les courbes et les virages.

L'injection directe correspond à la technologie employée dans les moteurs à combustion interne. Elle permet la diffusion du carburant directement dans la chambre de combustion (plutôt qu'en amont dans la tubulure d'admission pour les moteurs à allumage commandé) ou dans une préchambre pour les moteurs diesel. Le principe d’injection directe est d’abord survenu en grande série sur les moteurs diesel. De nos jours, on constate qu’elle est très répandue sur ce type de motorisation.

Les dispositifs d'injection directe essence ou diesel utilisent beaucoup l'électronique pour piloter la quantité de carburant insérée dans la chambre de combustion. L'injection directe permet une économie de carburant en injectant le carburant uniquement là où la combustion aura une efficacité maximale.

En situation réelle, cette économie ne se produit que pour un moteur en charge partielle. Le carburant est injecté de sorte à obtenir un mélange absolument riche (stœchiométrique) dans un volume où l'utilité est optimale, et se compose en mélange pauvre dans le reste du cylindre.Cette forme parfaite est optimisée par une pression intérieure supérieure à la pression atmosphérique, raison pour laquelle nous constatons une généralisation de l'utilisation conjointe d'un dispositif de compression de gaz à l'admission et de l'injection directe. Toutefois, cette combinaison n'a pas la même réussite sur les moteurs à allumage commandé, du fait du besoin de gérer en sus des émissions de NOx.

Les plus récents sont de type à rampe commune (également appelé «common rail » en anglais ou injection directe haute pression)