TRAVAUX PRATIQUES ATELIER T STI 1 Document ressource

TRAVAUX PRATIQUES ATELIER
T STI 1
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INJECTION DIESEL
Support : véhicule
1. Introduction
Le premier moteur à combustion interne alimenté par un système d'injection est breveté en 1893 par
l'ingénieur Rudolph Diesel. C'est dans les années 1960 que les constructeurs s'intéressent davantage aux
injections plutôt qu'aux carburateurs, en raison des problèmes soulevés par la pollution atmosphérique.
Les premières applications de l'injection sur les moteurs à explosion remontent aux années 1930. En
Allemagne, Mercedes-Benz et Bosch mettent au point un système d'injection directe adapté aux moteurs
d'avions comme celui du Me109. Durant la Seconde Guerre mondiale, les avions américains utilisent ce
système, sur le principe de l'injection indirecte monopoint.
Après la guerre, c'est en 1949 que les premiers moteurs à explosion sont alimentés par injection indirecte,
et notamment sur les véhicules de sport participant à l'Indianapolis 500. En Europe, l'un des premiers
exemples, toujours du type indirect, est développé en 1953 : il s'agit du 4 cylindres Connaught de formule
2 d'une cylindrée de 2 000 cm3. Mercedes, en 1954, adopte à son tour le système à injection, directe par
contre, pour les 8 cylindres en ligne de ses Formule 1.
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2. Présentation
Au début des moteurs diesel, les voitures étaient équipées d’une injection mécanique à injection direct. Le
carburant est injecté dans une préchambre où s’amorce la combustion puis une chambre principale dans
laquelle elle s'achève.
Ce système permettait d’avoir un relatif silence de fonctionnement et un faible taux d'émissions de NOx.
Le quantité de carburant injecté était géré par une pompe mécanique et des injecteurs qui laissaient passer
le carburant une fois la pression d’injection obtenue.
Le coût, l'efficacité et le bruit de fonctionnement générés limitaient les premiers systèmes à être installés
uniquement sur les poids lourds. En 1987, Fiat réussit cependant à réaliser une injection directe qui
résolvait ces problèmes et implanta la nouvelle technologie dans sa Fiat Croma turbo-diesel, une
automobile de série qui fut ainsi la plus performante du segment. Fort de ce succès, l'allemand Bosch
acheta la technologie pour permettre à Volkswagen de développer la gamme TDI, laquelle allait faire de
lui le champion européen du diesel et lui donner les moyens financiers d'acquérir plusieurs de ses petits
concurrents (Seat, Skoda). Dans un diesel à injection directe, l'injecteur est placé directement au-dessus
du piston, dans lequel la chambre de combustion est creusée.
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3. Etude structurelle
Dans les moteurs Diesel, la qualité de la combustion dépendra de la pulvérisation du carburant et de
l'homogénéité du mélange. Les moteurs devront être équipés de systèmes d'injection capables de réaliser
le mélange air carburant ensemble et sous des pressions élevées. le moteur diesel fonctionne en effet par
auto-allumage ( l'allumage du mélange se fait spontanément en raison de la température élevée de l'air et
des rapports volumétriques très élevés ).
Aujourd'hui, il existe quatre types d'injection diesel utilisés :
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Equipement divisé conventionnel avec pompe d'injection commune et tuyaux à haute pression la
reliant à chaque injecteur.
Pompes individuelles pour chaque cylindre actionnées par l'arbre à cames du moteur, tuyaux à
haute pression les reliant à leur injecteur.
Injecteurs-pompes : chaque cylindre a sa propre pompe combinée en une unité avec l'injecteur et
actionnée par l'arbre à cames du moteur. Les tuyaux de refoulement sous haute pression sont
supprimés.
Rampe commune avec pompe à haute pression et injecteurs électromagnétiques ou
piézoélectriques pilotés électroniquement.
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 Injection mécanique
Une pompe d'injection au calage angulaire précisément synchronisé dose le carburant en fonction de la
température moteur et de la position pédale accélérateur et produit la pression d'injection qui ouvrira
l'injecteur. Les tuyaux à haute pression transfèrent le carburant vers les injecteurs qui s'ouvrent lorsqu'ils
sont mis sous pression. L'aiguille (7) pressée contre son siège par un ressort (17) qui prend appui dans le
porte-injecteur (3). Le carburant est dirigé à travers un dernier filtre (12) et le conduit (16) vers la
chambre de pression autour de l'aiguille (7). Lors du refoulement par la pompe, la brusque montée en
pression pousse sur le cône de l'aiguille et la soulève en s'opposant à la force du ressort (17). Le carburant
est alors pulvérisé dans la chambre de combustion par les orifices (9) jusqu'à la fin du refoulement par la
pompe. Le carburant excédentaire est évacué par le canal (14) et les conduits de retour (13). La buse et
l'aiguille sont refroidies et lubrifiées par le carburant. La pression de tarage de l'injecteur, dépendante de
la force du ressort, détermine la pression d'ouverture de l'aiguille et par là la pression d'injection.
Injecteur
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Injection à rampe commune avec pompe à haute pression
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
Injection à rampe commune avec pompe à haute pression et injecteurs électromagnétiques ou
piézoélectriques pilotés électroniquement.
Dans le système d'injection à rampe commune (Common rail) les injecteurs de tous les cylindres sont
alimentés en carburant par une pompe à haute pression qui débite dans un accumulateur commun, appelé
"rampe commune" et monté le long du bloc moteur. La pression dans la rampe est réglée
électroniquement par une combinaison de dosage sur la pompe et de décharge par un régulateur de
pression (si monté). Le système fonctionne indépendamment de la vitesse ou de la charge de moteur, de
sorte qu'une pression d'injection élevée puisse être produite à bas régime s'il y a lieu. Une série
d'injecteurs est reliée au rail et chacun est ouvert et fermé électro magnétiquement par un solénoïde, luimême piloté par l'unité de commande électronique (ECU). Le carburant est injecté sous des pressions de
1350, 1600 et même jusqu'à 1800 bar avec la dernière génération de rampe commune. L'injection est
commandée par des injecteurs spéciaux de haute précision dont les buses ont jusqu'à huit trous de
diamètre n'excédant parfois pas 0.09 mm. Le diamètre d'un cheveu humain est d'environ 0.05 mm.