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LES INJECTIONS DIESEL

Si le moteur diesel est le choix de plus en plus d'Europens, cela est principalement d

l'extraordinaire dveloppement de sa technologie. Et les innovations des systmes d'injection sont pourune grande part dans ce succs.

Il faut dire que nous sommes passs d'un systme assez fig depuis 20 ans une avalanche debouleversements depuis l 'arrive de l'injection directe et de l'lectronique. Et ce n'est pas fini

La forme de la chambre de combustion

L'injection indirecte a longtemps t la technique

la plus rpandue dans l'automobile.

Le terme d'indirecte vient du fait que la

combustion ne s'amorce pas au-dessus du piston maisdans une chambre annexe.

La perte de pression dans le passage de la prchambre la chambre de combustion limite son

rendement. C'est pour cela que tous les nouveaux moteurs sont passs l'injection directe.

Le premier moteur injection directe sur vhicule lger apparu sur la Fiat Croma en 1988. Elle

ft suivie par l'Audi 100 TDi en 1989. En 1993, La Golf TDi fit un bond dans la technologie. Sonsystme d'injection Bosch montait 1 000 bars de pression. La pompe tait pistons axiaux et la

rgulation lectronique.

Puis, en 1997, Audi lana le moteur 2,5 V6 TDi quip d'une pompe pistons radiaux, la VP 44.La pression d'injection tait de 1 600 bars. Elle est aujourd'hui de 1 800 bars.

Dans un moteur injection directe, l'injecteur estplac directement au-dessus du piston. La pression due

la combustion est directement en contact avec le piston.

Les contraintes techniques ont t de fabriquer des pompes pouvant atteindre au minimum 700 bars de pression et des injecteurs supportant le contact avec lacombustion.

Grce ces nouvelles technologies, les performances des moteurs diesel ont considrablementvolu depuis le dbut des annes 90. Ainsi, les missions de particules ont t abaisses de plus de80%, celles d'oxyde d'azote (NOx) et d'hydrocarbone (HC) d'environ 90% et celle de monoxyde de

carbone (CO) de prs de 97%.

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Les 3 techniques de l'injection directe diesel

Avant de parler d'volution, voici quelques informations pour mieux comprendre ce qui ce passe

dans une combustion d'un moteur diesel.

Il n'y a pas de bougie dans un moteur diesel. La combustion s'amorce par auto-inflammationdu carburant. Cette caractristique est dfinie par l'indice de ctane.

L'amorce de la combustion est bien sr influence par la pression dans les cylindres avantl'injection, mais aussi par la taille des gouttelettes de gas-oil qui sortent de l'injecteur. Cesgouttelettes doivent tre les plus fines possibles.

Pour y arriver, les orifices des injecteurs sont de plus en plus petits (0,12 mm), de plus en plusnombreux (5 ou 6) et la pression d'injection la plus leve possible.

L'indice de ctane

L'indice de ctane value la capacit d'un carburant s'enflammer. Cette caractristique est particulirementimportante pour le gas-oil o le carburant doit ''s'auto-enflammer'' sous l'effet de la compression de l'air enfermdans le cylindre.

Le zro de l'chelle de cet indice est donn par lavaleur du mthylnaphtalne qui a une forte rsistance

l'inflammation et la valeur 100 est donne par le ctane quis'enflamme facilement.

Inflammation dans un cylindre partir d'un injecteur 6 trous

Documentation Mercedes

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Le claquement des moteurs diesel provient du dlai d'auto-inflammation du gas-oil. Lors d'une

injection, le gas-oil ne s'enflamme pas ds son entre dans le cylindre, mais aprs un dlai dpendantde divers facteurs comme la temprature du carburant et de l'air, de la pression en fin de compressionou de la finesse de l'injection. S'il n'y a qu'une seule injection, une grosse quantit sera dj injectequand le gas-oil s'enflammera, d'o un bruit lev particulirement lorsque le moteur est froid.

La solution est alors de crer une premire injection d'une infime quantit de carburant pouramorcer la combustion, ce qui ne va gnrer qu'un faible bruit. Ensuite, la quantit ncessaire est

injecte pour que le moteur dlivre la puissance. Cette premire injection est appele injection pilote.Elle dure quelques dizaines de micro secondes et la quantit injecte est de l'ordre de 1 2 mm3 (une

injection moyenne est de 30 mm3).

Injection pilote de la Nissan Primera

Cette injection pilote rduit aussi la fume blanche et bleue produite par le moteur lorsqu'ildmarre froid.

Aujourd'hui, trois technologies sont utilises :

La premire, l'injection classique, est celle utilise depuis le dbut du moteur diesel.Les deux suivantes, le Common Rail et l'injecteur pompe, sont des technologies qui remplacent

progressivement l'injection classique.

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L'injection directe classique

Le circuit d'alimentation a le schma suivant :

La pompe d'injection gnre la pression d'injection qui ouvrira l'injecteur, des tuyaux conduisentle gas-oil sous pression vers les injecteurs, et les injecteurs s'ouvrent chaque fois qu'ils reoivent dela pression.

La conception des pompes d'injection utilises dans l'automobile tait au dbut pistons enligne. Cette conception est encore utilise dans le poids lourd.

Pompe d'injection en ligne rgulation lectronique pour moteur Mitshubishi

Depuis un peu plus de 15 ans, ce type de pompe a t remplac par la pompe rotative, moinsvolumineuse.

La pression des dernires pompes, telle que la VP 44 pistonsradiaux de Bosch, montent 1800 bars au niveau de la pompe et de prs

de 2 000 bars au niveau des injecteurs.

La dernire pompe rotative Bosch la VP 44

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Le Common Rail (rampe commune)

Le premier intrt du Common Rail est de rduire le bruit d'injection grce une injection pilote(voir au dbut du dossier).

Le Common Rail est capable de crer cette injection pilote car l'ouverture des injecteurs est commande lectrique plutt que commande par la pression. Le systme est, de plus, totalementindpendant de la pression d'injection. Aujourd'hui, le systme permet aussi de rduire laconsommation et les missions de gaz polluants.

Common rail Bosch

Le systme est aussi capable de crer une post-injection pour le fonctionnement du filtre particules utilis par Peugeot ou pour rduire les missions de carbone.

La pompe est uniquement gnratrice d'une pression d'alimentation.

Cette pression, pilote lectroniquement et indpendante du rgime, varie de250 1 600 bars dans une rampe alimentant tous les injecteurs (d'o son nom).

Le botier lectrique commande les injecteurs qui librent le carburant dans lachambre de combustion.

Injecteur

Bosch

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Bosch fut le premier commercialiser le Common Rail. Depuis peu de temps, deux autresquipementiers sont arrivs sur le march avec, bien sr, une surenchre de technologie : Delphi avecun systme d'auto-calibration et Siemens, encore plus innovateur, avec une commande pizo-lectrique (voir le dossier spcifique consacr aux systmes Common Rail - disponible le 15 janvier2002).

La course la pression n'est pas en reste. Bosch et Delphi ont dj annonc 1 800 bars pourl'anne 2002.

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Dans la course la plus faible consommation que se livrent les constructeurs, Volkswagen a tle premier "commercialiser" un vhicule consommant moins de 3 litres pour 100 km : la Lupo TDi.Son moteur 3 cylindres utilise le systme injecteur pompe de Bosch.

Ci-dessous, Bosch montre clairement que si, en terme d'missions de particules et de NOx +HC, il n'y a pas un systme qui domine les autres, 2 vhicules russissent en rentrer dans le cadre de larglementation Euro 4 obligatoire partir de 2005.

Ces vhicules sont la VW Lupo TDi et l'Audi A2 TDi du mme groupe dont leurs moteurs sontquips du systme injecteur-pompe Bosch.