Boursin - Controle Des Injecteurs Diesel

MOTEURS DIESELmoteurs Diesel "conventionnels"

moteurs Diesel (infos)

moteurs Diesel common-railmoteurs Diesel HDI (PSA) - injecteurs piezo-électriques (Siemens)

maintenance des moteurs Diesel

le pré-post chauffage - le filtre à particules

voir aussi la page pollution

préchauffage

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Moteurs Diesel

- Diesel moderne ou traditionnel... (Auto Plus, 15.10.2002)

Ces cinq dernières années, les constructeurs automobiles ont, pour la plupart, abandonné les moteurs Diesel classiques. Des mécaniques plus modernes, dotées detechnologies d'injection très sophistiquées, les remplacent. Du coup, à millésime égal, certains modèles se trouvent en occasion aux côtés de leurs homologue àmoteur Diesel classique et vendus à des tarifs à peine supérieurs. La tentation de se lancer vers les nouveau concepts est grande. Mais voilà, les débuts de carrièrede ces moteurs ont été entachés par des incidents inquiétants et parfois coûteux. Des défauts qui n'encouragent pas à l'achat des premières générations. Les plusrécentes affichent meilleur moral. Mais mieux vaut s'en assurer avant de faire le chèque.Rappel des techniques

L'injection indirecteC'est la technologie la plus ancienne. Le gazole est injecté dans une préchambre située dans la culasse, avant le cylindre. Malgré de bonnesperformances, c'est la moins sobre et la plus polluante. Mais sa fiabilité n'est pas à remettre en cause. En témoignent les nombreux modèles quiaffichent plus de 250 000 km, sans avoir rencontré d'ennuis majeurs.

L'injection directeElle est apparue pour la première fois à la fin des années 1980, sur la Fiat Croma. Le gazole est injecté directement dans le cylindre. Pluséconomique en carburant que l'injection indirecte, elle est également plus performante. Seul reproche : elle est bruyante à froid.

L'injection Common railAlfa Romeo l'a inaugurée avec la 156 JTD fin 1997. Il s'agit d'une injection directe à haute pression (1 600 bars), plus performante et plus sobre quel'injection Diesel traditionnelle. Mais elle a parfois connu des soucis de jeunesse côté fiabilité.

Les injecteurs-pompesLe groupe Volkswagen (Audi, Seat, Skoda, VW) a opté pour un système à injecteurs-pompes (un par cylindre), offrant des pressions encore plusélevées (2 000 bars). D'où d'excellentes performances et une consommation très faible. Bonne fiabilité d'ensemble.

Comment les reconnaître

Diesel traditionnel Diesel moderneCitroën et Peugeot TD turbo Diesel à injection indirecte HDi turbo Diesel à injection haute pression Common railFiat, Alfa Romeo

et Lancia TD turbo Diesel à injection indirecte JTD turbo Diesel à injection haute pression Common rail

FordTD turbo Diesel à injection indirecte

TDCi turbo Diesel à injection haute pression Common railTDdi turbo Diesel à injection directe moyenne pression

Mercedes TD turbo Diesel à injection indirecte CDI turbo Diesel à injection haute pression Common rail

Opel

TD turbo Diesel à injection indirecteDI Diesel injection directe sans turbo

DTI(-> 2001) turbo Diesel à injection directe moyenne pression DTI

(2001 ->) turbo Diesel à injection haute pression Common rail

RenaultdT turbo Diesel à injection indirecte

dCi turbo Diesel à injection haute pression Common raildTi turbo Diesel à injection directe moyenne pression

Toyota TD turbo Diesel à injection indirecte D4-D turbo Diesel à injection haute pression Common rail

VolkswagenAudi, Seat et Skoda

SDI Diesel injection directe sans turboTDI

(-> 2001)turbo Diesel à injection directe moyenne pression TDI

(2001 ->)turbo Diesel à injection haute pression injecteurs-pompes

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- Les quatre polluants du Diesel (l'Argus de l'Automobile, 17.6.2004)

Oxyde de carbone (CO)Le monoxyde de carbone est un gaz incolore, inodore et très toxique, provenant d'une combustion incomplète.Le CO2 (ou gaz carbonique) n'est pas nocif, mais il contribue à l'effet de serre.

Particules (PM)Elles émanent d'une combustion imparfaite.Certaines ont des propriétés cancérigènes.

Oxydes d'azote (NOx)Gaz irritant qui provoque des troubles respiratoires et qui perturbe le transport de l'oxygène dans le sang.Il se forme lors de la combustion à haute température.Il est composé à 90 % de monoxyde d'azote.

Hydrocarbures (HC)Nauséabonds, irritants pour la peau et les muqueuses, favorisant l'apparition de cancers, ces composés organiques volatiles non méthaniques proviennentd'une combustion imparfaite et des vapeurs d'huile.

Norme Date CO PM NOx HCEuro 3 2001 5.45 g/kW/h 0.16 g/kW/h 5 g/kW/h 0.66 g/kW/hEuro 4 2005 4 g/kW/h 0.03 g/kW/h 3.5 g/kW/h 0.46 g/kW/hEuro 5 2008 4 g/kW/h 0.03 g/kW/h 2 g/kW/h 0.46 g/kW/h

Exprimées en g/kW/h, ces valeurs correspondent aux maxima admis lors du test du moteur dit transitoire.Adopté depuis Euro 3, ce test à treize modes évalue davantage la plage moyenne de régime et la plage de charge, ce qui est beaucoup plus porche de l'utilisationréelle du moteur que le test en cycle stationnaire qui prévalait avant Euro 3.

- Antipollution Volvo SCR (Jean-Luc Foucret, l'Argus de l'Automobile, 17.6.2004)

Le groupe Volvo a décidé que ses futurs moteurs de camions répondront à la norme Euro 4 en 2006, grâce à un pot catalytique fonctionnant avec un additif à based'urée.Après Daf, Mercedes-Benz, Scania et Man, Volvo a dévoilé à son tour l'option choisie pour le passage des moteurs de ses activités poids lourds (marques RenaultTrucks, Volvo Trucks et Mack) à la norme de dépollution Euro4. Cette réglementation entrera en application en octobre 2005 pour les nouvelles homologations, et enoctobre 2006 pour les nouvelles immatriculations.Sans grande surprise, c'est la technologie dite de sélection catalytique sélective (SCR en abréviation anglaise) qui a été retenue. Une option également choisie parDaf, Mercedes-Benz et Scania, pour certains de ses moteurs.Réactions chimiques.Ce procédé de traitement des gaz d'échappement fait appel à un additif composé d'eau et d'urée, dans une proportion de 32,5 %. L'urée est une substance chimique,produite à partir du gaz naturel, que l'on retrouve dans les engrais et les cosmétiques. Sous l'influence de la température des gaz d'échappement, l'additif, baptiséAdBlue, produit de l'eau, du gaz carbonique et de l'ammoniac. Ce dernier, composé gazeux, forme de l'azote et de l'eau au contact des oxydes d'azote (NOx). Aprèsquatre réactions chimiques dans le pot catalytique, les gaz d'échappement perdent 70 % de NOx, 90 % d'hydrocarbures et 10 % de particules.Comme les fabricants d'AdBlue et les pétroliers ont assuré que l'additif serait disponible à l'horizon 2005-2006 dans les stations-service ou en vrac chez lestransporteurs, la technique SCR, dite aussi technologie DeNox, a pu être envisagée pour Euro 4, tout en sachant qu'elle est indispensable pour la norme Euro 5 (2008et 2009).Pour l'heure, les constructeurs estiment que le prix de l'AdBlue, contenu dans un réservoir additionnel, coûtera environ la moitié du prix du gazole. "La quantiténécessaire pour la norme Euro 4 doit s'élever à 3 % ou à 4 % de la consommation de carburant", souligne Volvo. "Pour Euro 5, cette proportion montera à 5 % ou à 7%. Cette quantité ne sera pas la seule différence entre les deux normes, car la conception des moteurs sera également différente."Dès Euro 4, le système sera piloté par une centrale électronique, qui, en liaison avec celle du moteur, déterminera, selon le régime et le couple, la quantité d'additif àinjecter dans les gaz d'échappement. "Si on mélangeait l'AdBlue avec le gazole avant l'injection dans les cylindres, il se décomposerait et brûlerait sous l'effet de lachaleur de la combustion", explique Volvo. "La formation d'ammoniac, essentielle à la réaction catalytique, serait par conséquent compromise".Quel coût ?Volvo ne livre aucune estimation chiffrée quant à l'effet de cette technologie sur les frais d'exploitation des camions. Tout juste note-t-il que cet effet sera influencé parplusieurs facteurs : la consommation d'AdBlue et son prix, le coût d'installation en usine du système sur le véhicule et les éventuelles mesures d'incitation.Précisons aussi que la consommation de gazole sera en baisse par rapport à Euro 3. Ce domaine-là est le grand avantage de la technologie SCR par rapport ausystème concurrent pour Euro 4, EGR (exhaust gas recirculation). Retenu par Man pour Euro 3 et Euro 4, ainsi que par Scania pour Euro 4, et appliqué actuellementpar Volvo et Cummins en Amérique du Nord (norme US 2002), cette solution traite aussi les gaz d'échappement, mais avant qu'ils ne soient réutilisés par lacombustion.Le principe consiste à prélever une partie de ces gaz en amont de la turbine du turbo, à les refroidir aux alentours de 200°C par un échangeur thermique et à lesmélanger, en aval du radiateur, à l'air d'admission comprimé.Appauvris en oxygène, les gaz limitent la création d'oxydes d'azote. Le problème est que l'EGR rend difficile l'optimisation de la combustion, à savoir la recherche dehautes températures, qui sont nécessaires à la diminution des oxydes de carbone, des particules, des hydrocarbures et de la consommation de gazole, mais qui, encontrepartie, engendrent des oxydes d'azote.


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Ce conflit d'intérêt, la technologie SCR s'en libère.

- Dossier : Essence ou Diesel, quelle citadine choisir ? (AutoPlus, 7.12.2004)

Les classiques Prix écart 400 m DA80/120km/h4e/5e

Conso.ville écart Rentable

aprèsConso.mixte écart Rentable

aprèsBruit

vibrations Souplesse AgilitéVivacité

Capacitéshors ville

CitroënC3

Pack

1.475 ch

12 540EUR

1 210EUR

19.2s 15.1 s21.9s

8.4l/100 km

2.2l/100 km

41 000km

7.6l/100 km

1.5l/100 km

55 300km

xxxx. xxxx. xxxx.

1.4HDi

70 ch

13 750EUR 19.3s 14 s

17.5s6.2

l/100 km6.1

l/100 km xxx.. xxxx. xxx..

FordFiestaGhia

5 portes

1.480 ch

13 600EUR

1 200EUR

18.7s 12.5 s18.9s

8.5l/100 km

0.9l/100 km

71 300km

7.6l/100 km

0.9l/100 km

75 100km

xxxxx xxxx. xxx..

1.4TDCi68 ch

14 800EUR 19.4s 13.6 s

17s7.6

l/100 km6.7


OpelCorsa

Essentia3 portes

1.2Twinsport

75 ch

11 090EUR

1 500EUR

13s -18.5s

8.2l/100 km

2.3l/100 km

49 500km

6.3l/100 km

1.6l/100 km

69 300km

xxx.. xxx.. xxxx.

1.3CDTI70 ch

12 590EUR 14.5s -

14.8s5.9

l/100 km4.7

l/100 km xxxx. xxx.. xxx..

Peugeot206

X Line5 portes

1.475 ch

12 750EUR

1 300EUR

19.1s 13.2 s18.2s

8.5l/100 km

1l/100 km

73 000km

7.4l/100 km

0.9l/100 km

82 300km

xxxx. xxxx. xxxx.

1.4HDi

70 ch

14 050EUR 19.2s 12.6 s

16.3s7.5

l/100 km6.5


RenaultClioPack

Authentique5 portes

1.216V

75 ch

12 150EUR

1 200EUR

19s 13.9 s21.2s

8.3l/100 km

0.9l/100 km

72 100km

7.8l/100 km

1.4l/100 km

56 900km

xxxxx xxx.. xxxx.

1.5dCi

65 ch

13 350EUR 19.7s 14.1 s

16.8 s7.4

l/100 km6.4

l/100 km xxxx. xxxx. xxx..

ToyotaYarisLineaLuna

5 portes

85VVTi87 ch

11 950EUR

1 400EUR

17.8s 12.6 s18 s

7.8l/100 km

0l/100 km

190 900km

7.3l/100 km

0.3l/100 km

142 700km

xxxx. xxx.. xxxxx

75D4-D75 ch

13 350EUR 19.4s 11.2 s

14.8s7.8

l/100 km7

l/100 km xxx.. xxxx. xxxx.

VolkswagenPolo

Trend3 portes

1.416V

75 ch

12 260EUR

1 420EUR

19.2s 13.9 s21.1s

8.5l/100 km

1.3l/100 km

68 400km

7.7l/100 km

1.4l/100 km

67 700km

xxxx. xxx.. xxxx.

1.4TDI

75 ch

13 680EUR 19.7s 11.6 s

13.6s7.2

l/100 km6.3

l/100 km x.... xxx.. xxxx.

La nouvelle génération Prix écart 400 m DA80/120km/h4e/5e

Conso.ville écart Rentable

aprèsConso.mixte écart Rentable

aprèsBruit

vibrations Souplesse AgilitéVivacité

Capacitéshors ville

FiatPandaClass

1.28V

60 ch

9 470EUR

1 900EUR

20.1s 17.8 s26.6s

7.9l/100 km

1.2l/100 km

98 900km

7.4l/100 km

0.9l/100 km

120 300km

xxx.. xx... xxx..

1.3M-Jet70 ch

11 370EUR 19.8s 14.1 s

19.7s6.7

l/100 km6.5

l/100 km xxx.. xxx.. xxxx.

FiatIdea

Class

1.416V

95 ch

14 615EUR

2 100EUR

18.7s 13.8 s21.9s

9.8l/100 km

0.6l/100 km

139 000km

8.9l/100 km

0.7l/100 km

137 800km

xxx.. xxx.. xxx..

1.9M-Jet100 ch

16 715EUR 18.5s 9.4 s

11.9s9.2

l/100 km8.2

l/100 km xx... xxxx. xxxx.

MitsubishiColt

Inform

1.395 ch

11 890EUR

1 600EUR

18.2s 13 s20.5s

8.2l/100 km

0.5l/100 km

126 800km

7.3l/100 km

0.3l/100 km

163 100km

xxx.. x.... xxx..

1.5Di-D95 ch

13 490EUR 18.4s 9.3 s

12.1s7.7

l/100 km7

l/100 km xx... xx... xx...

NissanMicraVisia

3 portes

1.280 ch

10 950EUR

1 200EUR

18.5s 13.3 s20s

9l/100 km

2.2l/100 km

39 900km

7.9l/100 km

1.3l/100 km

59 400km

xxx.. xxx.. xxxx.

1.5dCi

65 ch

12 150EUR 20s 15.2 s

17.2s6.8

l/100 km6.6

l/100 km xx... xxx.. xxx..

OpelMerivaEnjoy

1.6Ecotec100 ch

15 380EUR

2 300EUR 18.8s 11.1 s

15.2s10.4

l/100 km1.2

l/100 km106 700

km8.8

l/100 km0.9

l/100 km134 400

km xxxx. xxx.. xxx..


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1.7CDTI

100 ch

17 680EUR 18.8s 9.8 s

11.8s9.2

l/100 km7.9

l/100 km xx... xx... xxx..

RenaultModusConfort

Expression

1.416V

98 ch

13 850EUR

1 500EUR

18.7s 13 s19.4s

9.9l/100 km

2.1l/100 km

50 100km

8.7l/100 km

1.7l/100 km

60 300km

xxxx. xxxx. xxxx.

1.5dCi

80 ch

15 350EUR 20s 13.3 s

16.6s7.8

l/100 km7

l/100 km xxxxx xxxxx xxx..

SmartFortwoPure

61 ch 9 360EUR 800

EUR

16.4s 12.8s 8.5l/100 km 1.9

l/100 km30 000

km

7.7l/100 km 1.9

l/100 km30 900

km

xx... xx... xxx..

cdi41 ch

10 160EUR 22.8s 42.2s 6.6

l/100 km5.8

l/100 km x.... xxx.. xx...

Sans Plomb 95 1.075 euros/l, gazole 0.981 euros/l

- Essence - Diesel : Quel carburant choisir ? (Vincent Desmonts, l'Argus de l'Automobile, 16.12.2004)

Le litre de gazole ne cessant d'augmenter, est-il encore possible de faire des affaires avec les modèles Diesels ? l'Argus a fait les comptes pour vous...Turbo, rampe commune, filtre à particules, insonorisation poussée... les constructeurs font flèche de tout bois afin de gommer les défauts du Diesel. Résultat,aujourd'hui, 69 % des voitures neuves vendues en France carburent au gazole ! Malheureusement, la fiscalité liée à ce carburant ne cesse de s'alourdirparallèlement à l'augmentation de ses coûts de production. Et la revente n'est plus aussi aisée que par le passé : le marché de l'occasion commence à êtresaturé de modèles Diesel récents, à rampe commune ou à injecteurs pompes. Et ce stock tend à faire baisser les prix de marché.

Rentabilité.Comme certains Diesel sont facturés à des tarifs sans rapport avec les gains de consommation réellement effectués, le seuil de rentabilisation del'investissement s'en trouve repoussé. Et l'écart de prix se creuse avec celui des occasions à essence. De plus, ces dernières ont vu leur consommationdiminuer grâce à la plus grande sévérité des normes antipollution.Dans notre tableau, le cas de l'Espace 2.2 dCi est flagrant : il coûte 4 100 euros de plus que la version à essence 2.0T, pour une consommation moyenneinférieure de 2 litres aux 100 kilomètres seulement. Du coup, il faudrait parcourir 143 000 km avant de rentrer dans ses frais !Dans de pareilles conditions, seuls les très gros rouleurs auront intérêt à opter pour le Diesel. Les autres choisiront l'essence, qui offre la souplesse d'un bonDiesel turbo sans en faire subir le bruit et les vibrations...A l'inverse, la grande sobriété des Citroën C2 1.4 HDi et Volkswagen Golf 1.9 TDI 105, associée aux faibles surcoûts de leur motorisation, en font un choixéconomiquement cohérent, avec un seuil de rentabilité bas (50 000 km).Mais il ne faudra pas négliger les coûts annexes du Diesel, notamment en matière d'assurance.

Globalement. plus on monte en gamme, et plus une motorisation Diesel devient difficile à amortir. Nous la réserverons donc à ceux qui avalent un grand nombre dekilomètres ) longueur de journée.Les autres, ceux qui recherchent de l'espace habitable sans forcément effectuer de gros kilométrages annuels, auront tout intérêt à se tourner vers l'essence, en neuf,et surtout en occasion.

Les coûts (cachés) du DieselLes moteurs Diesel de dernière génération ne coûtent pas tellement plus cher à l'entretien que leurs homologues à essence (tout au moins en deçà de 80000 km).Les intervalles de révision s'espacent, et les réseaux proposent des forfaits tout compris à prix compétitifs.L'assurance, en revanche, revient plus cher pour un modèle Diesel. Plus onéreux à l'achat, celui-ci possède une valeur vénale plus élevée, ce qui serépercute sur les primes. Par exemple, un conducteur parisien disposant d'un bonus de 4O % et utilisant sa voiture pour ses trajets domicile-travail paiera 1000 euros par an pour assurer sa 206 2.0 HDi en tous risques, soit 100 euros de plus que pour une 1.6 16V équivalente.Plus on monte en gamme, plus l'écart se creuse.

Puissance consommationmoyenne écart Prix écart Amortissement

2003Amortissement

2004

Citroën C2 Pack Ambiance1.4 HDi 70 ch 4.3 l/100 km

1.8 l/100 km13 250 EUR

1 300 EUR 48 600 km55 800 km

1.4 75 ch 6.1 l/100 km 11 950 EUR

Peugeot 206 XT 5 portes2.0 HDi 90 90 ch 5.3 l/100 km

1.4 l/100 km16 800 EUR

1 400 EUR 56 300 km70 000 km

1.6 16V 110 ch 6.7 l/100 km 15 400 EUR

Volkswagen Golf Confort 5 portes1.9 TDI 105 105 ch 5.4 l/100 km

1.4 l/100 km22 130 EUR

1 110 EUR 44 300 km55 300 km

1.6 FSI 115 ch 6.8 l/100 km 21 020 EUR

Renault Scénic Privilège1.9 dCi 120 120 ch 5.8 l/100 km

2.2 l/100 km26 300 EUR

2 150 EUR 63 600 km74 100 km

2.0 16V 136 ch 8 l/100 km 24 150 EUR

Renault Espace Privilège2.2 dCi 150 ch 7.7 l/100 km

2 l/100 km37 650 EUR

4 100 EUR 114 600 km143 000 km

2.0 T 165 ch 9.7 l/100 km 33 550 EUR

Mercedes classe E Elegance BVAE 280 CDI 177 ch 7.3 l/100 km

2.6 l/100 km46 550 EUR

4 200 EUR 102 800 km121 100 km

E 240 177 ch 9.9 l/100 km 42 350 EUR

MOTEUR DIESEL INJECTION DIRECTE COMMON RAIL


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Injection directe "common rail"

En injection directe, le carburant est directement injecté dans la tête du piston.Le rendement du moteur est amélioré grâce à :

- la meilleure qualité du mélange air/carburant,- la réduction des pertes thermiques,- la combustion directe dans les cylindres (absence de préchambre de combustion).

L'injection est réalisée à très haute pression grâce à une rampe d'injection commune aux injecteurs électrohydrauliques (d'où l'appellation COMMON RAIL).La rampe d'injection commune est maintenue à très haute pression.La pression d'injection peut atteindre 1350 bars à haut régime.

Un calculateur électronique intègre de nombreux paramètres :- la position de la pédale d'accélérateur (transducteur composé de deux potentiomètres).- le régime moteur et la position du vilebrequin (capteur de régime inductif, capteur de phase à effet Hall),


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- la pression absolue (pression atmosphérique) et la pression régnant dans le collecteur d'admission (capteurs piézo résistif),- la température du moteur (température du liquide de refroidissement, CTN),- le débit massique et la température de l'air (débitmètre à film chaud et CTN).- la température et la pression du carburant (CTN et capteur de pression de rampe piézo résistif),- la vitesse d'avancement (capteur inductif ou à effet Hall, en sortie boîte de vitesses),- l'action sur les freins et l 'embrayage ( contacteurs).

Le calculateur d'injection :- détermine la durée d'injection à partir de la pression de carburant,- commande, si besoin une pré-injection (pour réduire les bruits de combustion), et l'injection principale,- commande le débit carburant injecté par les injecteurs (commande électrique).- assure du recyclage des gaz d'échappement (RGE / EGR),- assure le bouclage de la pression de suralimentation.

Il prend également en compte les différentes phases de fonctionnement :- au démarrage, le débit de surcharge ;- au ralenti, le débit poste à poste contrôlé ;- en marche normale, l'amortissement actif des à-coups et le débit adapté au besoin.

Avantages de la gestion électronique du système :- agrément de conduite (50% de couple supplémentaire à bas régime et 25% de puissance en plus),- augmentation du rendement moteur (gain en consommation de carburant de l'ordre de 20%),- réduction des émissions de polluants (CO2, CO, HC, et particules de carbone).

La post-injection associée à un catalyseur DeNOx permettra de réduire en complément des autres polluants, le taux d'oxyde d'azote.

1 Capteur pression tubulure d'admission ; 2 Turbocompresseur ; 3 Débitmètre d'air ; 4 Filtre à air ; 5 Pot catagaz d'échappement ; 7 Capsule de commande soupape régulatrice de suralimentation ; 8 Electrovanne de réElectrovanne de régulation pression de suralimentation ; 10 Calculateur d'injection ; 11 Capteur de pression acalculateur d'injection) ; 12 Voyant diagnostic ; 14 Interrupteur a inertie ; 13 Prise diagnostic centralisée ; 15 RBatterie ; 17 Motoventilateur(s) ; 18 Compresseur de réfrigération ; 19 Voyant d'alerte température d'eau motd'eau moteur ; 21 Capteur de position de pédale d'accélérateur ; 22 Capteur de vitesse véhicule ; 23 Voyant ; 25 Antidémarrage électronique ; 26 Contacteur pédale de frein ; 27 Ordinateur de bord ; 28 Contacteur pédatempérature d'eau moteur ; 30 Pompe de gavage ; 31 Réservoir a carburant ; 32 Réchauffeur de carburant ; 34 Refroidisseur de carburant ; 35 Filtre a carburant ; 36 Régulateur haute pression carburant ; 37 Pompe hapistons) ; 38 Désactivateur du 3ème piston de pompe haute pression carburant ; 39 Chauffage additionnel (thRelais de commande du chauffage additionnel ; 41 Injecteurs ; 42 Echangeur thermique air/air ; 43 Capteur arégime ; 46 Rampe d'injection haute pression carburant ; 45 Bougies de préchauffage ; 47 Capteur haute pretempérature carburant

Temps d'injection et cartographie du débit à injecter


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La vitesse de rotation du moteur et la position de l'accélérateur sont les principaux paramètres qui déterminent la quantité de carburant à injecter.

T est exprimé en microsecondes (ms), V le volume global à injecter sur un cylindre, en mm3, P, la pression, en bar(s)La masse de carburant à injecter par cylindre est :

m = s x t x (2 x r x ΔP )^0,5

avec m masse de carburant en kg, s section de passage en m2, t temps d'ouverture en s, r masse volumique du gazole (820 kg/m3, ΔP différence de pression aux bornes de

Principe de fonctionnement

La pompe de gavage aspire le carburant contenu dans le réservoir via le filtre à gazole, puis vers la pompe haute pression. Celle-ci, entraînée mécaniquement par l’intermédidont le débit n’est pas en phase avec le moteur, débite sous haute pression (200-1350 bars) dans le rail (accumulateur).Un régulateur de pression commandé par le calculateur est monté en parallèle entre la pompe HP et le Rail.Sur chaque cylindre se trouve un injecteur commandé par une électrovanne. Le carburant à injecter est prélevé dans la rampe, où il peut, indépendamment de la quantité à invoulue. L’avance à l’injection ainsi que la quantité de carburant à injecter sont totalement contrôlées par le calculateur. La masse de gazole et la commande des quantités à ind’allumage, individuellement pour chaque cylindre, par le calculateur via les injecteurs. Le calculateur électronique reçoit des capteurs, les données sur les conditions de marc


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Pompe de gavage

La pompe de gavage, immergée dans le réservoir, permet :- l'alimentation en carburant de la pompe haute pression,- de fournir la pression nécessaire dans le circuit basse pression.

Elle est constituée :- d'un moteur à courant continu,- d'une pompe à rouleaux,- d'un clapet de sécurité (tarage environ 7 bars).

Elle est alimentée en 12 V par le relais double d'injection :- dès la mise du contact, durant 2 à 3 secondes,- moteur tournant.

Pompe BOSCH EKP3Pompe électrique volumétrique multicellulaire à rouleaux placée entre le réservoir et le filtre à gazole, alimentant lapompe haute pression.Pression d'alimentation de la pompe à l'entrée du filtre 2,3 à 2,6 bars, pression de retour 0,7 +/- 0,15 barsDébit d'alimentation de la pompe 140 l/h +/- 15), débit de retour 50 l/h +/- 15.Un clapet de sécurité limite la pression de la pompe à 7 bars.a - Sortie carburant ; b - Entrée carburant ; 18 - Moteur électrique ; 19 - Rouleaux ; 20 - Rotor ; 21 - Clapet de sécurité

La pompe de gavage est intégrée au module jauge/pompe, implanté dans le réservoir à carburant, et qui intègre :un préfiltre (seuil de filtration 300 mm),la fonction jaugeage, avec la fonction autonomie carburant.

Filtre à carburant

Il assure :- la filtration du carburant (seuil de filtration 5 µm),- la décantation de l'eau,- le contrôle du réchauffage du carburant (élément thermostatique),- le contrôle de la pression du circuit carburant basse pression (régulateur de basse pression intégré).

Circulation carburant (dans le sens des flèches).c - Retour réservoir à carburant ; d - Entrée carburant réchauffé (boîtier de sortie d'eau) ; e - Sortie : boîtier de sortie d'eau ; f - Entrée carburant ; g - Sortie : pompe h23 - Régulateur de basse pression (clapet) ; 24 - Elément thermostatique ; 25 - Elément filtrant

Le régulateur basse pression contrôle la pression de carburant dans le circuit basse pression.Pression dans le circuit : environ 2.5 bars.Nota : La purge des circuits haute pression et basse pression, après un échange de filtre à carburant, est automatique.


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L'élément thermostatique permet :- à froid, de dévier une partie du carburant vers le réchauffeur de carburant,- à chaud, d'interdire le réchauffage du carburant.

Circulation du carburant (dans le sens des flèches).e - Sortie : boîtier de sortie d'eau ; f - Entrée carburant ; g - Vers élément filtrantD - Température carburant < 15°C ; E - Température comprise entre 15°C et 25°C ; F - Température carburant > à 25°C24 -Elément thermostatique

L'élément thermostatique est constitué d'un bilame qui se déforme en fonction de la température de carburant.(D):Température carburant : < 15°C :

- l'élément thermostatique est décollé de son siège,- le passage direct vers le filtre est fermé,- le carburant est réchauffé au contact du boîtier de sortie d'eau.

(E):Température comprise entre 15°C et 25°C l'élément thermostatique est partiellement décollé de son siège ; une partie du carburant est réchauffée.(F):Température carburant : > à 25°C.

- l'élément thermostatique est en appui sur son siège.- le carburant passe directement vers l'élément filtrant.

Le réchauffeur de carburant réchauffe le carburant dévié par l'élément thermostique (filtre à carburant).Le réchauffeur de carburant est constitué d'un tube plongé dans le liquide de refroidissement moteur.L'échange thermique est réalisé entre le liquide de refroidissement et le carburant.

Pompe Haute Pression


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Pompe Bosch type CP1 à trois pistonsa - Sortie haute pression carburant (vers la rampe d'injection haute pression carburant) ; b - Retour au réservoir carburant

c - Entrée carburant (pompe de gavage)1 -Régulateur haute pression carburant ; 2 - Clapet de lubrification ; 3 - Arbre de pompe à excentrique ; 4 - Piston haute pression

5 - Désactivateur du 3e piston de pompe haute pression carburant

La pompe haute pression carburant :- fourni la haute pression carburant,- alimente les injecteurs à travers la rampe d'injection haute pression,- est entraînée par la courroie de distribution (rapport d'entraînement 0.5).

Le carburant non utilisé retourne au réservoir (au travers du refroidisseur de carburant).La haute pression carburant varie entre 200 et 1350 bars (puissance maximum absorbée 3,5 kW, rendement mécanique environ 90%).La haute pression carburant est contrôlée par le régulateur haute pression carburant (16).Au démarrage du moteur, la pression fournie par la pompe atteint 200 bars après 1.5 tour moteur.Ce type de pompe absorbe un couple d'entraînement compris entre 18 et 20 Nm, soit 1/9 du couple d'entraînement d'une pompe distributrice ; de plus la traction est plus régu

3 - Arbre de pompe à excentrique ; 7 - Clapet d'admission de carbille ; 9 - Ressort de rappel , clapet d'aspiration ; 10 - Ressort de11 - Came d'entraînement ; 12 - Piston haute pression

L'arbre de pompe haute pression carburant comporte une came.Les pistons d'injection (trois pistons radiaux, décalés de 120°) socircuit basse pression interne à la pompe.Le carburant est aspiré par le piston durant la phase d'admission

C - Phase Admission- la pompe de gavage débite le carburant au travers du clapet d'a- le ressort de rappel repousse le piston sur la came,- le piston crée une dépression dans la chemise (13).

D - Phase Refoulement- point mort bas dépassé,- la chute de pression de carburant provoque la fermeture du cla- le carburant est bloqué dans la chambre,- la came de la pompe haute pression carburant pousse le piston- la pression de carburant augmente,- le carburant est refoulé vers le clapet de refoulement,- le clapet de refoulement (12) s'ouvre.Après le point mort haut, le clapet de refoulement se ferme suite


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Le clapet de lubrification permet d'assurer le graissage de la pompe haute pression carburant dans le cas ou la pression degavage est trop faible.

b - Retour au réservoir ; c - Entrée carburant (pompe de gavage) ; d - vers étage haute pression2 - clapet de lubrification ; 6 - ressort de rappel

Le carburant entre dans la pompe par l'entrée (c) et traverse le clapet de lubrification (2).(pompe de gavage).A - Différence entre la pression de gavage et la pression du circuit de retour < 0.8 bars

- la pression de carburant est insuffisante pour repousser le clapet (2),- le carburant traverse le clapet (percé d'un ajutage),- le carburant permet la lubrification et le refroidissement de la pompe haute pression.

B - Différence entre la pression de gavage et la pression du circuit de retour > 0.8 bars- le carburant repousse le clapet (2),- le carburant permettant la lubrification traverse le clapet au travers de son ajutage,- le carburant est distribué vers l'étage haute pression (d) de la pompe.

Différentiel de pression entre l'entrée et le retour pompe supérieur à 0.8 bars (tarage du ressort).

Le désactivateur du 3ème piston de pompe haute pression carburant permet de :- réduire la cylindrée de la pompe haute pression carburant,- réduire la puissance absorbée par la pompe haute pression carburant en cas d'utilisation du véhicule en faible charge.

Pendant la commande de cet élément le volume de carburant refoulé diminue ce qui permet de :- réduire la puissance absorbée par la pompe haute pression carburant,- limiter l'échauffement du carburant (moins de laminage).

Si la température carburant dépasse 106 °C, la pompe haute pression carburant ne fonctionne plus que sur 2 pistons.

Le désactivateur du 3ème piston de pompe haute pression carburant est constitué :- d'un électroaimant, commandé (par la masse) en tout ou rien par le calculateur d'injection,- d'une tige de poussée se déplaçant sous l'action du champ magnétique crée par l'électroaiman

7 -Clapet d'admission de carburant ; 8 -Clapet de refoulement ; 9 -Ressort de rappel , clapet d'as; 13 -Tige de poussée

E - Utilisation des trois pistons (électroaimant non alimenté)- le clapet d'admission de carburant (7) est plaqué sur son siège par le ressort (9),- le cylindre est fermé,- l'action de la came de l'arbre de pompe se traduit par la création de pression,- la pression de carburant permet de soulever le clapet de refoulement (8),- le carburant se dirige vers la sortie haute pression de la pompe.

F -Utilisation de deux pistons (électroaimant alimenté)- la tige de poussée (14) soulève le clapet d'admission (7) de son siège,- le cylindre est ouvert : pas de création de pression,- le carburant se déplace vers la partie basse pression de la pompe haute pression.


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Régulation de la Haute Pression

La haute pression carburant est régulée par modification du tarage du régulateur haute pression carburantLe régulateur haute pression carburant comprend deux circuits de contrôle de la pression :

- le circuit électrique : le calculateur agit directement sur la haute pression commandant l'électroaimant du régulateur haute pression carburant,- le circuit mécanique : permet d'assurer une pression minimum (100 bars) et d'amortir les pulsations.

Pour augmenter la pression dans le rail, il faut l'alimenter et donc créer un champ magnétique qui engendre une force qui s'ajoute à la force du ressort 4

15. Ressort : il est prévu pour que le seuil de pression admissible sans action de l'électrovanne atteigne environ 100 bars. Il exerce donc une force (Fr) de 1.daN.16. Electro-aimant : la résultante (Fmag) due à l'action de l'électro-aimant est proportionnelle à la valeur moyenne du courant de commande (A 20°C, la résistance d17. noyau magnétique (l’ensemble de l’induit est balayé par un flux de carburant pour assurer sa lubrification et l’évacuation de la chaleur dégagée)18. Clapet à bille (diamètre de la bille 1mm)a - Sortie haute pression carburant ; b - Retour au réservoir ; e - circuit haute pression de la pompec. Connexion électrique

Pilotage mécaniqueLe circuit haute pression carburant subit des variations de pression.La haute pression carburant augmente lors du refoulement d'un piston de pompe.La haute pression carburant diminue lors de l'ouverture d'un injecteur.Le battement de la bille (18) amortit ces variations de pression.

Pilotage électriqueG - Régulateur haute pression carburant non alimenté (la pression est limitée à env- la haute pression carburant s'oppose à l'action mécanique du ressort (19),- le régulateur s'ouvre pour une haute pression supérieure à la pression du ressort (- le carburant libéré par le régulateur haute pression retourne au réservoir par la soMoteur à l'arrêt il ne subsiste pas de pression résiduelle dans le circuit haute pressil'arrêt du moteur),

H - Régulateur alimenté (commande par la masse) :- le calculateur d'injection alimente le régulateur haute pression carburant avec un c- la bobine du régulateur haute pression carburant entraîne le noyau magnétique (fo- la force crée sur la bille est l'addition des forces du ressort (19) et de la force magn- la valeur de disjonction du régulateur haute pression augmente.

Commande de la baisse de pression :- le calculateur d'injection réduit le RCO fourni à la bobine du régulateur haute press- la bobine du régulateur haute pression carburant entraîne le noyau magnétique (fo- la force crée sur la bille diminue,- la valeur de disjonction du régulateur haute pression carburant diminue.


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RCO = Rapport cyclique d'ouverture, tension variable.- RCO maximum = tension maximum : pression maximale,- RCO minimum = tension minimale : pression minimale.

Fr + Fmag - Fp = 0, avec Fmag = B x (L x sina) x I = K x I

Rampe d'injection Haute Pression ("Common Rail")

k - Sorties vers les injecteurs ; l - Alimentation en haute pression carburant5 - Rampe d'injection haute pression

6 - Sonde de température carburant ; 7 - Capteur haute pression carburant

La rampe d'injection haute pression, en acier forgé, placée entre la pompe haute pression et les injecteurs permet :- de stocker la quantité de carburant nécessaire au moteur quelque soit la phase d'utilisation (son volume est adapté à la cylindrée du moteur),- d'amortir les pulsations crées par les injections,- de relier les éléments du circuit haute pression,

Eléments reliés à la rampe d'injection haute pression :- canalisation d'alimentation haute pression carburant,- canalisations d'alimentation des injecteurs,- sonde de température carburant,- capteur haute pression carburant.

Les sorties haute pression sont en général équipées de limiteur de débit afin de sécuriser l'installation.Le limiteur de débit intervient en cas de grippage d'injecteurs ou d'interruption de canalisations haute pression.

1 - sortie vers l’injecteur ; 2 - corps de limiteur ; 3 - ressort ; 4 - piston ; 5 - pression de rampe.

En fonctionnement normal, le volume disponible du rail est toujours rempli de carburant sous pression. La compressibilité du gazole à pression élevée, est exploité pour obtenpression reste pratiquement constante à l'intérieur de l'accumulateur, ceci malgré le pompage et les injections successives (voir tableau ci-dessous).

500 bars 1 000 bars 1500 bars15°C 2.5 % 4,5 % 6 %

100°C 3,5 % 5,8 % 7,6 %

avec r gazole = 820 kg/m3

Injecteur

Les injecteurs sont commandés électriquement par le calculateur d'injection.Ils sont constitués de deux parties :

- une partie commande électrique,- une partie pulvérisation de carburant.

Les injecteurs :- injectent, le carburant nécessaire au fonctionnement du moteur (pression maximale 1 525 bars),- comportent 5 trous de diamètre 0,16 mm, permettant ainsi de favoriser le mélange air/carburant.

La levée maximale de l’aiguille pilote est de 60 microns.


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Les injecteurs sont reliés entre eux par le circuit de retour (pression environ 0.7 bar).

A - gicleur d'ouverture de l'injecteur ; Z - gicleur de réalimentation ; B - aiguille d'injecteur ; C - chambre de pression ; D - ressort d'injecteur ; E - piston de commande ; F - volud'entrée ; H - filtre laminaire inclus dans le raccord ; I - ressort principal ; J - aiguille pilote et sa bille ; K - solénoïde ; L - écrou de fermeture.

- Au repos : la Haute Pression arrive par le raccord d'entrée G, elle s'installe dans la chambre de commande F et au nez de la chambre de pression. On est alors en blocage - Ouverture : au moment déterminé par le calculateur, on commande l'électrovanne ce qui attire l'aiguille pilote et la bille se soulève de son siège, On a donc une chute de precommande due à la fuite de gasoil vers le réservoir, La force engendrée par la pression sur l'aiguille d'injecteur est la plus importante donc l'injecteur s'ouvre et laisse passer lde combustion.- Fermeture : au moment déterminé par le calculateur, on stoppe l'alimentation de l'électrovanne donc le ressort de l'aiguille pilote plaque la bille sur son siège. La fuite vers lepression augmente dans la chambre de commande. Pendant ce temps, le ressort d'injecteur D pousse l'aiguille d'injecteur sur son siège et on est alors revenu en position rep

Le temps de commande du solénoïde de l'injecteur varie de 200 à 1 200 ms environ.Ce temps comprend les phases d'appel (80 V 20 A) et de maintien (50 V 12 A).

Note : Le gicleur de réalimentation (Z) détermine la vitesse d'ouverture et de fermeture de l'aiguille d'injecteur (comme le gicleurd'ouverture A). C'est la différence de pression à ses bornes qui détermine la rapidité d'ouverture de l'injecteur.

La quantité de carburant injectée dépend :- de la durée de la commande électrique (calculateur d'injection),- de la vitesse d'ouverture de l'injecteur,- du débit hydraulique de l'injecteur (par conception),- de la pression de carburant dans la rampe d'injection haute pression carburant.


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Le carburant peut être injecté dans les phases suivantes :- la pré-injection,

Le principe fondamental du moteur Diesel est la combustion par auto-allumage. Cet auto-allumage comporte un délai d'allumage, c'est-à-dire un temps mis son point d'auto inflammation.Avec les pompes d'injection distributrices, la quantité injectée pendant ce délai est trop importante, notamment à froid, d'où un bruit caractéristique de "cognAvec le système à rampe commune, la pré-injection de quelques millimètres cube de combustible, avant le point mort haut, permet de préparer l'amorçage du débit principal.La pré-injection est activée à faible charge et aux phases transitoires jusqu'à un régime moteur déterminé.

- l'injection principale,Le débit injecté dans le cylindre est variable suivant la pression dans la rampe et le temps d'ouverture de l'aiguille d'injecteur.La pression dans la rampe fait varier notamment la quantité de combustible injectée par degrés de rotation du vilebrequin, le taux d'introduction et la finesseLe temps d'ouverture de l'aiguille fait varier la durée angulaire d'injection. On peut noter que la levée d'aiguille ainsi que le diamètre et le nombre de trous daessentielles pour l'élaboration d'un débit.

- la post-injection.La post injection succède à l'injection principale pendant la détente des gaz.Un produit additif mélangé avec le combustible permet le nettoyage du filtre à particules.

Refroidisseur de carburant

La pompe haute pression lamine le carburant provenant de la pompe de gavage : la température du carburant s'élève.Le refroidisseur de carburant refroidi le carburant lors du retour au réservoir.Il est constitué d'un serpentin métallique qui favorise l'échange thermique entre le carburant et l'air et est fixé sous la carrosserie.

Schéma électrique

1 - Bougies de préchauffage ; 2 - Boîtier pré/post chauffage ; 3 - Débitmètre d'air avec sonde de tempé5 - Capteur référence cylindre ; 6 - Sonde de température carburant ; 7 - Electrovanne EGR ; 8 - Electrturbo compresseur ; 9 - Désactivateur du 3ème piston de la pompe haute pression ; 10 - Capteur de red'accélérateur ; 11 - Capteur de haute pression ; 12 - Capteur de pression d'air de suralimentation ; 13moteur ; 14 - Injecteur 1 ; 15 - Injecteur 2 ; 16 - Injecteur 4 ; 17 - Injecteur 3 ; 18 - Contacteur d'embraymoteur ; 20 - Connecteur diagnostic ; 21 - Fonction climatisation réfrigération ; 22 - Réchauffeur d'eau refroidissement moteur ; 24 - Voyant de préchauffage ; 25 - Fonction antiblocage de roues ; 26 - FonctCapteur vitesse véhicule ; 28 - Régulateur de haute pression carburant ; 29 - Relais double multifonctioContacteur à inertie ; 31 - Pompe de gavage et jauge à carburant ; 32 - Voyant défaut ; 33 - Voyant temavec capteur de pression atmosphérique intégré

Subaru Diesel Commonrail


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MOTEUR DIESEL HDI(source PSA)

Moteur DW10 à injection directe à haute pression (HDI) Bosch

L - Circuit basse pression carburantM - Circuit haute pression carburantN - Circuit retour au réservoir à carburant

47 - Réservoir à carburant ; 48 - Réchauffeur de carburant49 - Filtre à carburant + décanteur d'eau + régulateur de pression ducircuit basse pression50 - Régulateur haute pression carburant sur pompe haute pressioncarburant51 - Pompe haute pression carburant ; 52 -Désactivateur du 3èmepiston de pompe haute pression carburant53 - Rampe d'injection commune haute pression carburant ; 54 -Injecteur diesel (électrohydraulique)55 - Sonde de température carburant ; 56 - Capteur haute pressioncarburant ; 57 - Refroidisseur de carburant58 -Pompe de gavage (basse pression)

Filtre à carburant

Le filtre à carburant assure une filtration des impuretésau-delà de 5 microns.

j -Entrée carburant (venant de la pompe à carburant)k - Entrée carburant réchauffé (boîtier de sortie d'eau)l - Sortie carburant (vers boîtier de sortie d'eau)m - Sortie carburant filtré (vers pompe haute pressioncarburant)n - Sortie carburant filtré (vers le réservoir à carburant)


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59 - Vis de purge (présence d'eau dans le carburant)60 - Elément thermostatique61 - Filtre à gazole62 - Régulateur de basse pression

Réchauffeur de gazole

Le carburant est réchauffé par l'intermédiaire du circuit de refroidissement (sur boîtier de sortie d'eau).La température du carburant est régulée par un élément thermostatique (intégré au bol de filtre).

ELément thermostatique (60)

L'élément thermostatique est constitué d'un bilame qui sedéforme en fonction de la température du carburant.

Température carburant inférieure à 15° C :- l'élément thermostatique est décollé de son siège,- le carburant est réchauffé au contact du boîtier desortie d'eau.

Température carburant comprise entre 15° C et 25° C :- l'élément thermostatique est partiellement décollé deson siège,- une partie du carburant est réchauffée.

Température carburant supérieure à 25° C :- l'élément thermostatique est en appui sur son siège,- le carburant passe directement vers l'élément filtrant.

Régulateur basse pression

La pompe de gavage génère une pression d'alimentation de 2 ± 0,4 bars.Le régulateur basse pression contrôle la pression de carburant dans le circuit basse pression (tarage spécifique = 1,25 +/- 0,25 bars).

INJECTEURS PIEZO-ELECTRIQUES(source Siemens SID 801)


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Les injecteurs raccordés à la rampe commune rail sont pilotés électriquement par le calculateur de contrôle moteur. Ils injectent et pulvérisent lecarburant nécessaire aux différentes phases de fonctionnement du moteurL'injecteur lui-même est similaire au modèle classique à trous. En revanche, le porte-injecteur est surmonté d'un actuateur piézo-électrique decommande (a) fixé par un gros écrou (b).L'ouverture des injecteurs est obtenue par un effet de pression différentielle sur la tête de l'injecteur.

L'actuateur piézo-électrique est composé de plusieurs centaines de couches de Quartz. Ce cristal à la propriété de se déformer lorsqu'il reçoit uneimpulsion électrique, c'est l'effet "piézo inversé".La commande par piézo-électrique permet d'obtenir des temps de commutation très courts. Ce type de commande rapide et précise permet de dosertrès précisément la quantité de carburant injectée afin d'assurer une combustion plus "douce" et plus précise du moteur diesel.

a - actuateur piézo-électrique ; b - écrou de serrage ; e - raccord haute pression ; d - retour carburant ; e - connecteur ; f - levier amplificateurg - piston de commande ; h - champignon de fermeture ; j - piston de commande de l'aiguille ; j - aiguille d'injecteur ; k - chambre de haute pression aiguille

l - trou de l'injecteur (5) ; m - filtre laminaire ; n - volume de commande ; o - ressort de rappel

L'effet piézoPhénomène électromécanique découvert par Pierre et Paul Jacques Curie en 1880.Lorsque certains cristaux (par exemple quartz, tourmaline, céramique) sont soumis à des contraintes mécaniques orientées convenablement, ilapparaît sur les faces opposées de ceux-ci des charges électriques contraires. Le champ électrique qui en résulte a une direction différente suivantqu'il s'agit de pression ou de traction. Ce phénomène est réversible, c'est-à-dire que l'application d'une tension électrique sur de tels cristauxentraîne des déformations mécaniques (dilatation ou contraction). Celles-ci sont suffisamment fortes pour pouvoir être exploitées. Les applicationsde ce phénomène sont de deux types : celles qui utilisent la tension électrique produite par un phénomène exerçant des contraintes mécaniques(par exemple, jauge de contrainte, accéléromètre, appareil de mesure de pression, microphone, etc.) et celles qui requièrent la production de forcesmécaniques (par exemple, montre, générateur ou récepteur d'ultrasons), dont une application importante est le sondage des fonds marins.

Effet piézo

Si on compresse le matériau, on relèvera une certaine tension à ses bornes.Et inversement, si on étire ce même matériau, on aura une tension de sens inverse.


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Effet piézo inverseSi une tension est appliquée sur le matériau, il s'ensuit un allongement du cristal.Et inversement, si une tension de sens inverse est appliquée sur ce matériau, il s'ensuit une contraction du cristal.

Une fois déformé, le cristal a besoin d'une nouvelle impulsion de sens inverse pour retrouver son état initial. Donc, en appliquant un courantalternatif, le cristal se compresse et s'étire. Ce sont ces oscillations qui vont produire le son dans une application d'avertisseur (ou buzzer).Convenablement coupés, ces cristaux ont une fréquence de résonance mécanique bien définie et stable.

Dans le cas des injecteurs piézo-électriques les deux effets sont combinés :Une première couche de quartz est alimentée par le calculateur de contrôle moteur (sous 70 volts), la déformation engendrée vacontraindre mécaniquement à son tour la couche adjacente à cette dernière : déformèe mècaniquement elle va fournir une tension. Cettetension va s'ajouter à la tension d'alimentation fournie par le calculateur. Ainsi le phénomène va se reproduire environs 200 fois (suivant lenombre des couches de quartz).

Donc dans le cas des injecteurs piézo-électriques, la tension entraîne une déformation qui à son tour entraîne une tension. Ainsi on passe d'unetension d'alimentation de 70 volts à 140 volts et on obtient une déformation d'environs 50 mm.

Principe de la levée d'aiguille d'un injecteur

La haute pression délivrée par la pompe haute pression (pression rail) pénètre dans l'injecteur par le raccord. Un filtre laminaire intégré au raccordempêche le passage d'éventuelles impuretés.L'aiguille d'injecteur est soumise à trois efforts :

F1 = Effort exercé sur le piston de commande par la pression régnant dans le volume decommande.F2 = Effort exercé sur la section de l'aiguille d'injecteur par la HP rail.FR = Tarage du ressort de rappel de l'aiguille d'injecteur (constant).De l'équilibre de ses trois forces dépend la position de l'injecteur.

Moteur à l'arrêtLe carburant retenu dans le rail et les tubes HP est à la pression atmosphérique.Le piézo-électrique de commande est au repos : le champignon de fermeture (b) obture le canalde retour.L'aiguille d'injecteur est appliquée sur son siège par son ressort de rappel (o).Dans ce cas :

F1 = Pression atmosphérique sur le piston de commande.F2 = Pression atmosphérique sur la section de l'aiguille.FR = Tarage du ressortFR > F1 + F2 : Injecteur fermé


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Moteur tournant - injecteur non commandéLe piézo-électrique de commande n'étant pasalimenté, le champignon de fermeture (b) obture lecanal de retour grâce à son ressort de rappel (p).La haute pression s'installe identiquement dans lachambre de pression (k) et dans le volume decommande (n) à travers le gicleur (Z).Cette pression est la même partout, le canal de retour(d) étant obturé par le champignon de commande (h).La surface de contact du piston de commande (i) étantplus importante que la surface de contact au niveaude la pointe de l'aiguille, injecteur w reste fermé parson ressort de rappel (o).Dans ce cas :

F1 = Pression rail sur le piston decommande.F2 = Pression rail sur la section de l'aiguille.FR = Tarage du ressortF1 + FR > F2 : Injecteur fermé

Moteur tournant - Injecteur commandéAu moment opportun, le calculateur alimentel'actuateur piézo-électrique sous une tension de 70volts (courant de 10 A).La décontraction du piézo lors de l'activation est del'ordre de 50 mm, le levier amplificateur (f) permet demultiplier par deux la course du Piézo.L'actuateur piézo, via le levier amplificateur (f),déplace le piston de commande (g) sur le champignonde fermeture (h). La chambre de commande (n) estalors en communication avec le circuit retour decarburant au réservoir.Il s'ensuit une chute de pression dans la chambre decommande donc une chute de la force hydraulique(F1). L'équilibre entre la pression exercée sur l'aiguille(F2) qui n'a pas variée et la pression dans la chambrede commande (F1) est rompu.L'aiguille d'injecteur (j) s'ouvre sous une pression raild'environ 160 bars.Une fois l'injecteur ouvert le carburant arrive dans lachambre de combustion par les 5 orifices depulvérisation.Dans ce cas :

F1 = Pression retour sur le piston de commande.F2 = Pression rail sur la section de l'aiguille.FR = Tarage du ressort.F2 > F1 + FR : injecteur ouvert

L'injection dure aussi longtemps que l'actuateur piézo-électrique reste décontracté.Remarques :

Les deux gicleurs (Y) et (Z) introduisent le retard nécessaire au bon fonctionnement.Le volume repoussé par le piston de commande et le volume passant à travers le gicleur (Z) doivent s'écouler à travers le gicleur (Y). Donc(Y) est plus grand que le gicleur (Z).De ces deux orifices dépendent les vitesses d'ouverture et de fermeture.

Le débit injecté par l'injecteur dépend :- du temps écoulé entre l'activation du Piézo et la désactivation du piézo (T1),


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- de la pression rail,- de la vitesse d'ouverture et de fermeture de l'aiguille (rapport des gicleurs Y et Z),- du débit hydraulique de l'injecteur (nombre et diamètres des trous...).

Le temps d'injection et la pression rail peuvent être choisi librement par le calculateur contrôle moteur, les autres paramètres sont déterminés lors dela fabrication de l'injecteur.

Fonctionnement de la commande d'injecteur

L'étage de puissance du calculateur relié aux injecteurs comporte :- un hacheur électronique, il fournit la tension Boost de 70 volts,- trois transistors de commutation (T1, T2, T3) commandés par le calculateur,- deux condensateurs Cl (un pour 2 injecteurs)

Afin de simplifier le fonctionnement d'un injecteur piézo-électrique on remplacera celui-ci par son schéma équivalent.Dans ce type de montage il s'agit d'un condensateur et d'une résistance branchés en série.

a - Ouverture de l'injecteurAu moment de l'injection le calculateur moteur ferme les transistors T1 et T3, l'injecteur piézo-électrique se charge, il s'établit alors uncourant de charge de 10 A.Ce temps de commutation très court (environ 200 micros secondes) est le temps nécessaire à la décontraction totale du piézo donc àl'ouverture de l'injecteur.C'est le temps nécessaire à l'établissement dune tension de 140 volts aux bornes de l'injecteur et à la charge du condensateur C1.

b - Maintien de l'ouverture de l'injecteurAprès le temps de commutation (env. 200 ms), le calculateur moteur ouvre le transistor T1, le courant de charge cesse.L'injecteur Piézo-électrique reste chargé par C1.La durée de maintien est gérée par le calculateur moteur Elle correspond à la durée d'injection (Ti) déterminée par avance en fonction dudébit à injecter.

c - Fermeture de l'injecteurLa fermeture de l'injecteur est déterminée par le calculateur de contrôle moteur.Il va fermer au moment opportun le transistor T2 qui engendre la décharge de l'injecteur et du condensateur C1 via T2 avec un courant dedécharge en sens inverse d'environ 10 A.Après une période de décharge très rapide (environs 200 ms), l'actuateur piézo-électrique retrouve sont état initial.L'injection de carburant cesse.Le calculateur ouvre les transistors T2 et T3 et le système retrouve sont état initial.

Réalisatiion d'une injection

Le système "HDi SID 801" diminue le délai d'inflammation grâce à :- la pression d'injection très élevée, qui permet une pulvérisation très fine.- la commande des injecteurs rapide, indépendante et variable.

Elle autorise plusieurs injections rapprochées au cours d'un cycle sur un même cylindre- une injection pilote, ou pré-injection (réduction du bruit et des émissions des fumées),- une injection principale.

La quantité de gazole pré-injectée représente 1 à 2 % du débit de l'injection principale en pleine charge.Le décalage de l'injection pilote avec l'injection principale est d'environ 1 milliseconde, cet écart angulaire augmente avec le régime moteurL'injection pilote est présente jusqu'aux environs de 3000 tr/min.


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Détermination du débit théoriqueAfin de déterminer le volume de carburant théorique à injecter (calcul du débit total formé par l'addition du débit de l'injection pilote et dudébit de l'injection principale), le calculateur de contrôle moteur:

prend en compte les indications des capteurs principaux : position de la pèdale d'accélérateur, températures (eau derefroidissement, gazole), régime du moteur, pression atmosphèrique, dèbit d'air d'admission et sa tempèrature.prend en compte les indications des capteurs secondaires, ou liées aux options : débit d'EGR, capteur de vitesse en sortie deboîte, interrupteurs des pédales de freins et d'embrayage.détermine la phase de fonctionnement dans la quelle le moteur se trouve : démarrage (le moteur est entraîné par le démarreur),ralenti, marche normale (Amortissement des à-coups, régime maxi autorisé).

Détermination du début de l'injectionUne cartographie débit injecté / régime moteur dans le calculateur de contrôle moteur permet de déterminer le début de l'injection principaleavant le PMH.La valeur d'avance est ajustèe en permanence en fonction de la pression atmosphérique, de la température de l'air et de la température del'eau.

Détermination de la pression de consigneUne cartographie "débit injecté = f(régime moteur)" dans le calculateur de contrôle moteur permet de déterminer la pression rail adéquate.Elle est ajustée en permanence en fonction du couple "charge / régime" pour assurer la meilleure combustion.

Filtre à particules

- Le Diesel à la chasse aux particules (Vincent Desmonts, l'Argus de l'Automobile, 27.1.2005)

A peine les normes Euro IV sont-elles entrées en vigueur que les moteurs Diesel doivent penser à leur prochaine révolution. En 2010, pourcontinuer à circuler, ils devront émettre dix fois moins de particules.

Le 1er janvier, nous sommes entrés dans une nouvelle ère en matière de dépollution. Depuis cette date, tous les véhicules neufs vendusdans l'Union européenne doivent en effet répondre à la norme Euro IV. Un changement qui, s'il est passé inaperçu aux yeux des acheteurs,a nécessité de gros efforts de la part des constructeurs afin de réduire les émissions de leurs modèles, notamment celles des versionsDiesel. Le but étant de diviser par deux les rejets d'oxydes d'azote et de particules !Facture alourdie.Mais cela n'est rien en comparaison des futures normes. D'ici 2010, la Commission européenne souhaite réduire par cinq les émissions departicules des voitures Diesels ! La norme actuelle autorisant des rejets maximaux de 25 mg/km, les "mazout""de demain ne devront pasdépasser 5 mg/km. Un saut technologique difficile à réaliser, d'autant que, pour assurer cet objectif de 5 mg/km sur toute la durée de vie duvéhicule, il faudra plutôt viser les 2,5 mg/km, soit... dix fois moins qu'aujourd'hui. Ce qui impliquera d'opter pour des solutions techniquescoûteuses, qui alourdiront d'autant la facture pour l'acheteur.Cette inflation viendra s'ajouter à celle du prix du gazole, qui, de taxation alourdie en coûts de raffinage de plus en plus élevés, poursuivrasa hausse. En effet, l'Etat a l'intention de continuer le rattrapage fiscal par rapport à l'essence, tandis que des normes de qualité toujoursplus strictes sur les carburants pèseront sur le prix hors taxes.Agrément.De plus en plus propre, le Diesel deviendra également de plus en plus cher. En face, les moteurs à essence pourraient bien tenir leurrevanche, en pillant sans complexe les techniques inventées pour les moteurs au gazole. La famille de blocs récemment présentée parBMW et PSA (1,6 l de 75 ch et 110 ch) en est l'illustration : dotés d'une rampe commune et d'un turbocompresseur, ces moteurs à essenceallient à leurs faibles cylindrées performances et sobriété. Comme les meilleurs Diesel... l'agrément en plus.

Euro 11993

Euro 21996

Euro 32000

Euro 42005

EssenceCO 4.05 3.28 2.3 1

HC + NOx 0.97 0.5 0.35 0.18Diesel

CO 2.72 1 0.64 0.5HC 0.97 0.7 0.06 0.05

NOx - - 0.5 0.25Particules - - 0.05 0.025


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Principe de régénération des particvules

Principe de la filtration des particules

Le but du système Filtre à Particules est de réduire les émissions de particules rejetées dans l’atmosphère par les moteurs : fumées noires(suies) émises en pleine charge ou lors de fonctionnements transitoires.Le Filtre à Particules est un filtre placé sur la ligne d’échappement qui permet de diminuer la pollution des véhicules Diesel en filtrant etpiégeant au moins 95% des particules et des éléments solides des gaz d’échappement.Cependant, les suies provenant de l’échappement, ainsi que les résidus issus de l’huile et de l’usure du moteur s’accumulent dans le filtre,et le colmatent. Une régénération du filtre, c’est à dire une combustion des suies, est alors nécessaire.A très forte charge et en roulage très rapide, le filtre à particules se régénère naturellement,En conditions urbaines, la fréquence insuffisante des régénérations conduit, en raison d’un colmatage excessif du FAP, à :

- la destruction du filtre (après 2 000 à 3 000 km de roulage),- des pénalités importantes en terme de consommation, de performance et d’agrément de conduite.

Il faut donc aider le filtre à se régénérer dans ces conditions. Le principe d’aide consiste à détecter l’encrassement du filtre, et à augmentersuffisamment les températures en amont du FAP (grâce à la post-injection), de l’ordre de 550-600°C, pour provoquer et entretenir lacombustion des suies.Comme une trop forte augmentation de la température peut entraîner une destruction du FAP, on utilise donc un additif (cérine + solvant)pour abaisser la température de combustion des suies (environ 450°C).Celui-ci doit être intimement mélangé aux suies pour être efficace, C’est pourquoi il est nécessaire que le carburant injecté dans la chambrede combustion soit additivé.L’utilisation d’un carburant non dosé ou sous dosé en additif entraîne à court terme la destruction du FAP.L'encrassement du filtre se détecte par la perte de charge aux bornes du FAP due à l’accumulation des éléments solides.Toutefois, la cérine présente dans l’additif se dépose également dans le FAP et à terme, le colmate, Cette obstruction lente provoque uneaugmentation de la perte de charge aux bornes du filtre qui doit être prise en compte pour modifier les seuils de déclenchement / arrêt de larégénération,

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Calculateur de contrôle moteur2 Calculateur d’additivation3 Réservoir additif + pompe doseuse4 pipette d’additif (diffuseur)5 Pompe jaune à carburant6 Ensemble catalyseur + FAP7 Pré-catalyseur8 Ensemble des capteurs de contrôle du FAP9 Moteur HDi10 Système d’injection HDi11 Silencieux arrière

Le système d'additivation

Le système d’additivation de gazole est un système embarqué qui injecte à chaque remplissage du réservoir à carburant une quantitéd’additif (cérine + solvant) proportionnelle au volume de carburant introduit dans le réservoir.Il est composé :

- d’un calculateur spécifique qui gère la fonction additivation,- d'un module injecteur / régulateur de pression rapporté sur le réservoir principal,- d’un réservoir d’additif équipé d’une pompe doseuse et un dispositif de détection de niveau mini.

Calculateur d'additivation carburant

Il a pour rôle de :- détecter et mesurer l’ajout de carburant,- Calculer la masse d’additif à injecter.- injecter l'additif (l'additivation est effectuée après le démarrage du moteur).- mettre à jour la quantité d'additif dans le filtre (valeur stockée = masse de cérine injectée + masse de cérine à injecter auprochain démarrage).- détecter le niveau mini dans le réservoir d’additif (informer le calculateur d'additivation que la quantité d'additif restant dans leréservoir a atteint le niveau minimum).- calculer et surveiller le niveau d'additif quand le minimum est atteint.- détecter les défaillances du système (détection des défaits électrique et cohérence des actionneurs et capteurs du système).

L’injeotion du carburant est réalisée par un diffuseur implanté dans le réservoir à carburant et par une pompe doseuse implantée dans leréservoir d’additif.Si la vitesse véhicule ne dépasse pas les 20 km/h la quantité d’additif à injecter sera stockée par le calculateur d’additivation. De même si lavitesse véhicule redevient inférieure à 20 km/h avant la fin de l’additivation la quantité d’additif à injecter restante sera stockée par lecalculateur d’additivation. Elle sera injectée lorsque la vitesse véhicule sera supérieure à 20 km/h.


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Réservoir d’additivation

La capacité du réservoir d’additif est de 4 litres. Cette quantité permet dans des conditions de roulage normales de parcourir plus de 80.000km.

Activation des consommateurs électriques

Cette activation gérée sur demande du calculateur de contrôle moteur, participe à la mise en condition du moteur en vue de la post-injectionet facilite la régénération dans le filtre lorsque la charge du moteur est faible.En saturant la production d’énergie électrique, l’activation des consommateurs électriques va augmenter le couple résistant du moteur etdonc déplacer le point de fonctionnement moteur dans une zone charge / régime favorisant la combustion de la post-injection.Exemple des consommateurs retenus par ordre de consommation croissante :

- lunette chauffante (env. 20 A)- GMV petite vitesse (env. 10 A)- GMV moyenne vitesse (env. 15 A)- bougies de préchauffage (env. 40 A), sollicitées en dernier lieu et pour une durée limitée, pour des raisons de fiabilité.

Pour les véhicules équipés d’une boite de vitesses automatique (BVA), et pour faciliter la régénération lorsque la charge du moteur est tropfaible, le calculateur moteur demande au calculateur de BVA d’augmenter la pression du circuit hydraulique de la boite de vitesses (onpasse de 8 bars à 17 bars).

Post-injection

Lors de la post-injection le carburant est injecté après le Point Mort Haut entre 20° et 120° vilebrequin.Ce retard dans le cycle permet à la post-injection de :

- augmenter la température des gaz d’échappement en brûlant le combustible tardivement,- produire des imbrûlés afin d’augmenter le rendement thermique du catalyseur.

La température de la ligne d’échappement s’élève progressivement jusqu’au seuil de régénération des particules dans le filtre,Une fois le seuil de régénération atteint, la post-injection est maintenue un certain temps afin de favoriser l’élimination complète desparticules polluantes.Le débit et le temps de post-injection sont déterminés par des cartographies tenant compte des conditions de fonctionnement moteur et duniveau d’aide souhaité.

Incidences sur le fonctionnement moteur

A régime et charge constante, l’activation des consommateurs et la post-injection entraînent une augmentation du couple moteur.Pour conserver le même agrément de conduite et éviter des à-coups moteur lors de l’activation de l’aide à la régénération, le logiciel ducalculateur d’injection intègre les stratégies suivantes :

- réduction du débit d’injection principale,- régulation de la pression de suralimentation en boucle fermée,

La réduction du débit d’injection principal permet d’annuler le surcroît de couple dû à la post-injectionPour rester au même couple moteur pendant l’aide à la régénération, la pression de suralimentation est régulée.La pompe haute pression carburant fonctionne sur 3 pistons pendant l’aide à la régénération dans le but de garantir le débit nécessaire à lapost-injection.


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Boursin - Controle Des Injecteurs Diesel

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