L'industrie automobile a connu des innovations conséquentes, notamment dans le domaine des systèmes d'injection. Sans un dosage précis de l’essence, le moteur ne fonctionnerait pas correctement. Inversement, un système d’injection qui ne fonctionne pas correctement peut entraîner des dommages au moteur.
Les progrès de l'injection de carburant nous ont conduit à développer plusieurs directions d'injection de carburant dans les chambres de combustion.
Ils sont cruciaux pour le fonctionnement optimal du moteur car ils acheminent le carburant dans la chambre de combustion. Deux types d'injections se distinguent : l'injection directe et l'injection indirecte. Le système d'injection joue un rôle fondamental dans le fonctionnement d'un moteur à combustion interne.
Les Différents Types d'Injection
Le système d'injection sert à injecter le carburant de façon à provoquer la combustion via le mélange air-carburant au sein de la chambre de combustion du moteur. C'est tout d'abord sur les véhicules diesel que l'injection directe a été commercialisée, puis plus tardivement sur les véhicules essence.
Il existe cependant plusieurs types d'injection, pneumatique ou mécanique. L'injection mécanique se distingue par deux fonctionnements : l'injection directe ou l'injection indirecte.
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- L'injection pneumatique, qu'on trouve seulement sur certains moteurs deux temps ;
- L'injection mécanique, où le carburant est injecté sous l'effet d'une pression hydraulique générée par la pompe à injection.
Injection Directe
L'injection directe est une technologie qui permet au carburant d'être injecté directement dans la chambre de combustion, c'est-à-dire dans le cylindre. Devenu la norme sur les moteurs modernes, l'injection directe consiste à injecter le carburant directement dans les cylindres et non via la tubulure d'admission comme c'était le cas auparavant.
Historiquement, l'injection directe a d'abord été mise en œuvre en aéronautique avant d'être introduite dans l'industrie automobile dans les années 1950. Elle s'est développée plus tardivement sur les moteurs essence. Sur les modèles les plus récents, l'injection est désormais à rampe commune.
Le système d'injection directe se compose de plusieurs injecteurs (un par cylindre). Ces derniers sont pilotés de manière électro hydraulique. De plus, le système comprend une pompe à carburant basse pression et une autre pompe haute pression. Une électrovanne contrôle le débit de carburant et une rampe commune, qui est en fait un accumulateur hydraulique, sert de réserve de carburant sous haute pression avant qu'il soit diffusé par les injecteurs.
Sur un système à injection directe, le carburant est injecté directement dans le cylindre de la chambre de combustion. Au fil du temps, l'injection directe a été retravaillée de façon à optimiser la répartition du carburant, améliorer les performances du moteur et réduire les émissions polluantes : c'est pour ces raisons qu'a été créée l'injection directe à rampe commune (ou common rail).
Injection Indirecte
D'autre part, l'injection indirecte, également appelée injection dans le collecteur d'admission, se réfère à la méthode de livraison de carburant dans un collecteur d'admission ou une pré-chambre avant qu'il n'atteigne la chambre de combustion. Pour l'injection directe essence, les injecteurs se trouvent dans la tubulure d'admission, avant la soupape.
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Quand la soupape d'admission s'ouvre, le mélange air/carburant est admis dans la chambre de combustion, alors qu'il s'agit de l'air seul sur une injection directe. Sur une injection indirecte diesel, les injecteurs sont placés après la soupape d'admission, au niveau d'une préchambre qui est reliée à la chambre de combustion.
Si la combustion se fait toujours dans la chambre de combustion, il se produit toutefois une précombustion dans la préchambre, où le gasoil est donc vaporisé. L'injection directe a un fonctionnement différent en fonction du type de motorisation de votre véhicule.
Comme l'injection directe, l'injection indirecte comprend aussi un injecteur de carburant et une pompe à carburant. La pompe à carburant dans un système d'injection indirecte n'a pas besoin de fournir le carburant à une pression aussi élevée que dans un système d'injection directe. Il n'y a pas besoin de bougies de préchauffage sur un véhicule à injection indirecte.
Sur un moteur essence, les injecteurs seront placés dans la tubulure d'admission, avant la soupape d'admission. Ainsi, le mélange air-carburant se fait lors de l'ouverture de la soupape d'admission : les injecteurs pourront directement évacuer l'air au dessus du piston, dans la chambre de combustion.
Sur un moteur diesel, les injecteurs sont placés après la soupape d'admission, ce qui signifie qu'ils débouchent avant la chambre de combustion, dans une pré-chambre qui lui est reliée. L'air est comprimé au dessus du piston, puis le gasoil est vaporisé dans la pré-chambre. Il y a donc une précombustion qui s'établit et fait déjà chauffer le mélange à 400°C. La combustion se termine dans la chambre de combustion.
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Avantages et Inconvénients
L'injection directe offre de nombreux avantages, notamment une efficacité énergétique accrue, une meilleure performance du moteur et une réduction des émissions. L'efficacité énergétique accrue est due à la meilleure atomisation du carburant et à la combustion plus complète qui en résulte. De même, l'injection dans l'orifice permet d'avoir un conduit d'admission propre car elle le nettoie naturellement avec du carburant.
En injectant directement le carburant dans le cylindre, l'injection directe garde l'admission plus propre. Elle contrôle surtout mieux la quantité de carburant injectée, ce qui réduit donc la consommation de la voiture. C'est notamment dû au fait qu'il s'agit là d'un système électronique.
En effet, l'injection fait alors en sorte que le carburant se concentre dans une zone vers le centre des cylindres afin d'envoyer moins de carburant (si je ne remplit pas la chambre entièrement il est logique d'avoir besoin de moins d'essence). Cela peut donc se faire grâce au contrôle total de l'injection qui peut alors envoyer le carburant à un moment différent (en injection indirecte le carburant arrive avec l'air point barre, ici on peut le faire en phase de compression ou d'admission) lors de cette phase de fonctionnement, il est aussi possible de faire plusieurs injections pour un même cycle (d'où le nom Multijet des diesel Fiat/Alfa Romeo).
L'adoption de l'injection directe permet d'avoir des moteur ayant une compression plus importante. Donc on a plus de puissance pour une même dose de carburant. Cela est permis ici par la disparition des problèmes de cliquetis (autoallumage du carburant imbrûlé par la chaleur induite par une pression) puisque l'injection peut se faire exactement quand on le veut, donc elle est produite à un moment où cela permet d'éviter tout phénomène cliquetis.
Elle offre de meilleures performances du moteur, en augmentant le couple moteur à bas régime, par exemple. Elle permet de réduire la consommation de carburant. Elle permet par conséquent de diminuer les émissions polluantes : comme elle injecte directement le carburant dans le cylindre, elle laisse le système d'admission plus propre. Elle peut offrir un meilleur taux de compression et donc un meilleur rendement moteur.
Cependant, l'injection directe présente certains inconvénients. L'un des principaux inconvénients de l'injection directe est son coût plus élevé par rapport à l'injection indirecte. De plus, les prix des injecteurs à port sont inférieurs à ceux des injecteurs directs.
En ayant besoin d'une pompe haute pression (jusqu'à près de 350 bars !), d'une rampe commune (dans 99% des cas) et d'injecteurs haute pression délivrant des dosages millimétrés de carburant (Piézo-électrique ou électromagnétiques), vous devinez donc que ce sera plus cher que les mêmes organes en configuration basse pression (injection indirecte donc) ...
De plus, l'injection directe peut aussi entraîner une usure plus rapide des composants du moteur en raison de la pression plus élevée à laquelle le carburant est livré. Malgré cela, elle est tout de même privilégiée pour des raisons environnementales.
Malgré cela, il s'avère au final que ce soit l'inverse, les vapeurs de carburant ayant plus un effet nettoyant que salissant ... L'injection directe favorise la génération de particules fines car le mélange carburant / comburant est moins homogène (la combustion est moins bonne, produisant des particules toxiques), et encore plus quand il fonctionne en mode stratifié et mélange pauvre, ce qui commence à poser problème aux moteurs essence récents qui fonctionnent de plus en plus de cette manière (plus on réduit la dose de carburant dans le moteur, plus on a d'effets pervers).
Cependant, l'injection directe produit aussi des polluants plus toxiques. En ne mélangeant plus le mélange air / carburant en amont de la chambre de combustion, c'est à dire dans l'admission (comme avec l'injection indirecte ou un bon vieux carburateur), la combustion sera moins bonne (mélange comburant / carburant moins en "osmose", moins homogène) et des polluants vont alors se former lors de la combustion qui ne sera que partielle : particules fines et NOx.
D'autre part, l'injection indirecte offre l'avantage d'être moins coûteuse à produire et à entretenir que l'injection directe. De plus, puisque le carburant est pulvérisé dans un espace plus grand dans un système d'injection indirecte, cela permet au carburant de se mélanger plus efficacement avec l'air.
Cependant, l'injection indirecte présente également certains inconvénients. L'un des principaux inconvénients de l'injection indirecte est qu'elle peut ne pas offrir la même efficacité énergétique ou performance du moteur que l'injection directe.
Cependant, l'injection indirecte a l'inconvénient de consommer plus de carburant. Cela donne aussi des moteurs moins performants, tout particulièrement pour les voitures diesel.
Comment Identifier le Type d'Injection ?
Actuellement, les voitures à injection indirecte sont en voie de disparition. Depuis la norme Euro IV, plus aucune voiture neuve n'est produite avec de l'injection indirecte, qu'elle soit à essence ou diesel. On ne trouve donc plus l'injection indirecte que sur les voitures commercialisées avant 2000.
Depuis la mise en place de la norme Euro IV, les véhicules neufs ne disposent plus d'injection indirecte, qu'il s'agisse de moteur essence ou diesel. Ce type d'injection pourra donc uniquement être retrouvé sur un véhicule datant d'avant l'année 2000.
Pour savoir si une voiture possède un système d'injection directe ou indirecte, vous avez plusieurs options :
- Regarder le carnet d'entretien du véhicule ;
- Consulter la Revue Technique Automobile (RTA) du modèle de voiture ;
- Examiner le moteur.
Si vous êtes un peu mécanicien, vous pouvez tout simplement vous pencher sur votre moteur. Pour l'injection directe, l'extrémité des injecteurs se trouve dans le cylindre. Pour l'injection indirecte, les injecteurs sont placés avant ou après la soupape d'admission.
L'injection directe se différencie aisément par le placement des injecteurs, dont l'extrémité se trouve directement dans le cylindre, au contraire de l'injection indirecte où les injecteurs se trouvent avant ou après la soupape d'admission. Pour obtenir une information fiable, vous pouvez également vous référer à votre carnet d'entretien ou bien à la revue technique de votre véhicule.
Entretien du Système d'Injection
Que votre véhicule utilise un système d'injection directe ou indirecte, il est essentiel de veiller à son entretien régulier. Le système d’injection est en principe un dispositif qui nécessite très peu d’entretien. Il comprend un filtre qui élimine les particules de saleté ou la rouille présentes dans le carburant. Il protège le système d’injection sensible contre les dommages causés par les éclats de métal ou la saleté et assure ainsi une part importante de l’entretien nécessaire.
En effet, toute défaillance du système d'injection peut provoquer des dommages significatifs à votre moteur. Un dysfonctionnement au niveau du système d’injection peut se traduire par différents symptômes :
- Perte de puissance
- Mauvaises valeurs des émissions
- Difficulté au démarrage
- Surconsommation de carburant
- Ralenti irrégulier
- Allumage du témoin de contrôle moteur
- À-coups à l’accélération
- Ratés de combustion
Si les injecteurs sont défectueux, le processus de combustion ne se déroule plus correctement. Dans le pire des cas, du carburant non brûlé pénètre alors dans des composants sensibles comme le catalyseur ou le filtre à particules et provoque des dommages irréparables. Un grippage du piston, et donc la panne moteur tant redoutée, est même possible.
Si vous souhaitez prévenir un tel défaut, faites contrôler votre système d’injection par un garagiste. Les professionnels effectuent des tests spéciaux pour déterminer s’il y a déjà eu des dégâts antérieurs. La lecture de la mémoire des défauts peut également fournir des informations sur l’état du système d’injection.
Par mesure de prévention, vous pouvez également demander un nettoyage des injecteurs. Pour ce faire, le spécialiste démonte les injecteurs, les débarrasse des dépôts et des saletés à l’aide de nettoyants spéciaux, puis les remonte. Le coût de cette opération dépend du type d’injecteur. Leur démontage et leur remontage sont plus ou moins difficiles et nécessitent donc plus ou moins de temps. Toutefois, cinq à sept heures sont souvent nécessaires. À cela s’ajoutent les frais de nettoyage et, le cas échéant, le remplacement des injecteurs grippés qui ne peuvent pas être démontés en entier.
| Caractéristique | Injection Directe | Injection Indirecte |
|---|---|---|
| Position des injecteurs | Directement dans la chambre de combustion | Avant la soupape d'admission (essence) ou dans une préchambre (diesel) |
| Pression du carburant | Élevée | Moins élevée |
| Efficacité énergétique | Supérieure | Inférieure |
| Performances du moteur | Meilleures | Moins bonnes |
| Émissions polluantes | Potentiellement plus toxiques (particules fines, NOx) | Moins de polluants toxiques, mais plus de CO2 |
| Coût | Plus élevé | Moins élevé |
| Entretien | Peut nécessiter un entretien plus spécifique (nettoyage des soupapes) | Entretien généralement moins coûteux |
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