Tout savoir sur les moteurs essence à injection

Aujourd’hui, nous allons traiter d’un sujet qui, à notre avis, peut vous intéresser, à savoir l’injection de carburant. Nous allons essayer d’expliquer son fonctionnement et les différences entre ces systèmes d’alimentation dans les moteurs à essence et diesel, dans deux articles différents, car il existe beaucoup d’informations sur le sujet. Le premier concerne l’injection d’essence et le second les moteurs diesel.

Injection dans les moteurs à essence

Il y a environ 30 ans, les moteurs à essence normaux, et non les moteurs à haute performance, utilisaient ce que nous appelons des carburateurs pour faire le mélange air-carburant à l’intérieur de la chambre de combustion.

Les carburateurs ont atteint un très haut niveau de développement, mais avec l’avènement de l’électronique, il a été possible de dépasser les performances des carburateurs, mais au prix d’une augmentation des coûts d’achat et de maintenance. Pour toutes ces raisons, ce système a été utilisé dans les véhicules de compétition, comme le NASCAR, qui a continué à utiliser des moteurs à carburateur jusqu’à très récemment.

Avec l’entrée en vigueur des nouvelles réglementations anti-pollution, beaucoup plus strictes, les carburateurs sont devenus très limités. Les systèmes d’injection ont donc dû les remplacer, car ils sont beaucoup plus précis et capables de contrôler leur fonctionnement en fonction des différents paramètres du moteur.

Injection mécanique ou électronique ?

En première classification, on trouve les systèmes de contrôle mécaniques et électroniques. L’injection mécanique est gérée et régulée au moyen de signaux mécaniques d’entrée-sortie (énergie cinétique de l’air d’admission, pression de l’essence), tandis que dans l’injection électronique, ses signaux primaires sont transformés en signaux électriques qui sont utilisés pour calculer les signaux de sortie. Aujourd’hui, les systèmes mécaniques sont assistés par l’électronique.

Pour vous donner une idée, leur fonctionnement commence dans le réservoir de carburant, d’où le carburant est extrait par une pompe électrique. Elle passe par un filtre jusqu’aux galeries, où la pression est stabilisée par un régulateur.

Les injecteurs de cylindre et l’injecteur de démarrage à froid sont alimentés par la galerie principale. La quantité d’essence injectée dépend de la masse d’air aspirée par le moteur, qui est mesurée par le débit mètre à volets et un capteur de température, qui font rapport à l’unité de commande. Ce dernier calcule le temps pendant lequel les injecteurs doivent être ouverts pour chaque cycle moteur, ainsi que la fréquence d’ouverture des injecteurs en fonction du régime moteur.

Sur l’image ci-dessous, on peut également voir le papillon des gaz, dont la position ouverte ou fermée est lue par le commutateur des gaz. Le commutateur d’accélérateur nous permet de couper l’injection de carburant lorsque le moteur tourne au ralenti, afin de réduire la consommation de carburant et les émissions polluantes.

Lors des démarrages à froid, la soupape d’air supplémentaire temporisée reste ouverte pendant un certain temps pour accélérer le ralenti.

Mélange d’air et convertisseur catalytique

Dans le cas où l’on veut utiliser un catalyseur à 3 voies, il faudra que le mélange air-essence soit stéarométrique, c’est-à-dire que l’air contient tout l’oxygène nécessaire pour réagir avec le carbone du carburant, et comme les informations sur le débit d’air du moteur fournies par le débitmètre ne sont pas tout à fait exactes, on utilise un détecteur d’O2 dans l’échappement.

Ce détecteur est ce qu’on appelle une sonde lambda. Avec l’ensemble des informations reçues par les deux systèmes, nous allons corriger l’admission d’essence pour obtenir un mélange stoechiométrique.

La deuxième classification dépend du type de système à utiliser dans les moteurs en fonction de leurs différentes caractéristiques. Il existe donc deux groupes principaux :

Injection monopoint dans les moteurs à essence

Ce système utilise un seul injecteur, en remplacement du carburateur, pour alimenter le carburant. Le carburant est acheminé par un tuyau commun pour tous les cylindres.

Dans ce cas, l’alimentation en carburant est continue et est régulée par la pression d’injection. C’est un système qui, bien que plus économique que l’injection multipoint, est beaucoup plus précis et offre plus de possibilités que le carburateur. Cette technologie était utilisée sur les petits véhicules il y a encore quelques années, mais elle a été remplacée par des systèmes d’injection plus efficaces.

Injection multipoint

Cette technologie présente une différence fondamentale par rapport à l’injection monopoint : l’introduction d’un injecteur dans chaque cylindre, au lieu d’un injecteur unique pour tous les cylindres. De plus, il est situé dans le collecteur d’admission, très près de la soupape, dirigeant le jet de carburant vers la soupape. On le trouve à la fois sur les moteurs à injection indirecte et à injection directe (moteurs GDi de Mitsubishi et Ide de Renault).

A son tour, ce système est divisé en différentes configurations, en fonction du mode d’injection appliqué au carburant. Par conséquent, nous trouverons la classification suivante :

Injection en continu

La quantité de carburant est régulée par la pression d’alimentation de l’injecteur. Il s’agit d’un type mécanique, où, sa position de repos est produite par une aiguille forcée par un ressort contre son siège et la buse de sortie. Le déplacement de l’aiguille est provoqué par la pression.

Le fait que l’injection soit continue signifie que le carburant sera injecté même lorsque la soupape d’admission est fermée, l’essence s’accumulant dans le tuyau jusqu’à l’ouverture de la soupape.

Injection intermittente

Ce système s’injecte une fois par cycle. L’ouverture des injecteurs est gérée par un signal électrique. L’aiguille de l’injecteur est soulevée par électromagnétisme.

Injection simultanée

Elle est basée sur une modification de l’injection intermittente, où le carburant est injecté dans les cylindres par tous les injecteurs en même temps, c’est-à-dire qu’ils ouvrent et ferment tous les injecteurs en même temps.

Injection séquentielle

Dans ce cas, chaque injecteur délivre le carburant à son cylindre pendant la phase d’admission, en profitant du flux d’air pour générer un mélange plus homogène, améliorant ainsi le processus de combustion.

Un système plus moderne utilisé est le système d’injection et d’allumage intégré, où une unité de commande gère à la fois l’injection et l’allumage électrique du moteur.

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