Blogautomobile refaisant surface, je vous propose deux articles rapides mais efficaces (j’espère) sur les deux principales technologies d’injection actuelles pour les moteurs essence : l’injection indirecte et directe.
L’injection indirecte est aujourd’hui la solution la plus répandue et plus particulièrement sous le nom d’injection multipoint. Comme son nom l’indique, cette technique d’injection permet d’injecter le carburant à plusieurs points. On trouve donc le plus souvent un injecteur pour chaque cylindre, comme sur la vue ci-dessous :
(1) Piston (2) Injecteur (3) Soupape d’admission
Un injecteur indirect, ça ressemble à ça :
Et si on a une culasse 4 soupapes par cylindre (2 soupapes d’admission + 2 soupapes d’échappement), il faut que l’injecteur produise 2 jets qui ressemblent à ça :
Vous l’aurez compris, le principe de l’injection indirecte est assez simple : on vient injecter directement dans les conduits d’admission, en amont des soupapes d’admission :
En principe, on injecte exactement la quantité de carburant nécessaire en fonction de la commande du calculateur (qui est elle-même fonction du régime moteur et de la charge demandée par le conducteur) avant la phase d’admission. Une fois l’injection faite, le carburant “stagne” dans le conduit, se mélange avec l’air présent et peut s’évaporer. Lors de la phase d’admission, la ou les soupapes s’ouvrent pour admettre le mélange air/carburant. C’est lors de l’admission et de la compression que le mélange s’homogénéise et que le carburant se vaporise. Arrivée à la phase de combustion, la bougie, par une étincelle vient initier la propagation de la flamme.
Quels sont les avantages de l’injection indirecte ?
– son prix : c’est son principal avantage. En effet, la pompe à carburant, les injecteurs et le circuit sont peu coûteux tout en permettant d’obtenir des prestations intéressantes
– un bon mélange air/carburant dans certaines conditions : le fait d’injecter dans les conduits d’admission laisse du temps au carburant pour s’évaporer. On arrive donc à un très bon niveau d’homogénéité
– on le verra lors de l’article sur l’injection directe mais l’injection indirecte a pour mérite de limiter les risques de mouillage du piston et/ou du cylindre par le carburant (sources d’émission polluantes, …)
Quels sont ses principaux inconvénients ?
– lors de l’injection, un film liquide de carburant se forme dans le conduit d’admission et il est quasiment impossible de passer à côté de ce phénomène. Le film a tendance à s’évacuer dans le cylindre ou s’évapore et est “rempli” par l’injection. Lors d’un fonctionnement en stabilisé, ces phénomènes ont tendance à s’équilibrer. Le problème arrive lorsque l’on fonction en transitoire, ou on vient injecter plus ou moins de carburant qu’à l’instant précédent. Avec ce film, il est difficile de connaître exactement la quantité de carburant présente dans la chambre. Des stratégies sont utilisées pour compenser ce phénomène mais cette inconnue entraîne forcément une augmentation de la consommation.
– de plus en plus de moteurs sont équipés de systèmes de déphasage d’arbre à cames (VVT). Ce système, qu’il est difficile de décrire en quelques lignes, permet d’adapter le phasage des ouvertures des soupapes d’admission et d’échappement pour améliorer le rendement, profiter des phénomènes acoustiques ou assurer une bonne vidange de la chambre après la combustion. C’est notamment lorsqu’on s’attaque au dernier point que l’injection indirecte pêche. En effet, lorsque l’on veut vidanger la chambre au maximum (moins il reste de gaz brûlés, plus on peut mettre d’air et donc avoir de couple), on peut faire ce qu’on appelle du balayage : on ouvre en même temps les soupapes d’admission et d’échappement. On vient donc créer une sorte de courant d’air entre l’admission et l’échappement. Tant qu’il ne s’agit que d’un courant d’air, c’est bien. Malheureusement avec de l’injection indirecte, il s’agit plutôt d’un courant d’air+carburant… On vient balancer directement du carburant à l’échappement, et ça c’est mal pour l’environnement (même si ça peut être traité par la suite) mais surtout pour la consommation d’un moteur.
– idem pour la consommation mais on en parlera plus la prochaine fois : avec de l’injection indirecte, on est dans l’impossibilité la plus totale de venir créer un mélange volontairement hétérogène, et plus précisément stratifié
L’injection indirecte a encore de beaux jours devant elle, notamment pour les petits moteurs et les moteurs low-cost. L’évolution de la technologie ainsi que l’amélioration de la compréhension des phénomènes permettent aujourd’hui de proposer des moteurs à injection indirecte aux prestations (consommation/performances) tout à fait correctes.
En F1, on est encore en injection indirecte, la preuve avec ce V10 (qui date légèrement, certes mais le principe reste le même) :
N’hésitez pas si vous avez des questions ou si vous souhaitez des éclaircissements et on se retrouve bientôt pour l’injection directe.
Par Benoît 😉
Crédits images : Bosch, cprracing.com, educauto.org,