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L'injection de carburant

L'injection de carburant

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Qu’est-ce que l’injection?
C’est ce qui fait avancer le véhicule. Comment? En envoyant une pulvérisation d’essence qui se mélange avec l’air dans le cylindre et qui, une fois cette substance compressée, explose grâce à une étincelle et fait redescendre le piston. Ceci crée un mouvement du vilebrequin qui se transmet à l’arbre de transmission qui met en marche les essieux faisant tourner les roues.

Sur le marché, on retrouve aujourd’hui principalement 2 systèmes d’injection : l’injection multipoint et l’injection directe.

Ce sont des systèmes d’injection directe qu’on retrouve dans les produits Ecoboost de Ford ou SKYACTIV de Mazda, par exemple. On vante ce principe de combustion pratiquement parfait, car il diminue la pollution causée par les résidus d’essence non brûlée tout en réduisant la consommation de carburant.

Quelles sont les différences entre ces modes d’injection? Pourquoi les ingénieurs en sont-ils venus à développer la technologie de l’injection directe?

Pour en savoir plus…

Injection directe
Injection directe (Illustration: Ford)

Injection à carburateur
Dans les anciens moteurs, on utilisait un carburateur, dans lequel s’effectuait le mélange air-essence. Son fonctionnement était mécanique, avec un clapet qui laissait entrer l’air et une aiguille qui distribuait l’essence. Cette essence passait par la tubulure d’admission pour finalement atteindre les cylindres. Avec cette vieille technologie, le moment de l’injection était imprécis et les pertes de carburant non brûlé étaient considérables.

Injection électronique
Plus récemment, pour obtenir un peu plus de précision, on a remplacé le carburateur par un injecteur actionné électroniquement. C’était le début de l’informatique dans les voitures, ce qui nous a menés vers la technologie d’aujourd’hui, c’est-à-dire les ordinateurs qui gèrent le fonctionnement du moteur.

C’était un pas en avant, mais on s’est vite rendu compte que l’efficacité n’était pas maximale. La raison est simple : on sait que les cylindres ne fonctionnent pas simultanément, mais s’alternent. On faisait une moyenne pour envoyer le carburant au meilleur moment possible, à tous les cylindres en même temps. Souvent l’essence devait « patienter » jusqu’à ce que la soupape d’admission s’ouvre. Ce phénomène créait une bien mauvaise atomisation de l’essence. Plutôt que de rester sous forme de pulvérisation, elle devenait liquide en touchant les parois de la tubulure d’admission. L’essence n’était donc pas mélangée à 100% avec l’oxygène. Ceci créait une perte directe d’essence non brûlée à la fin du processus.

Injection multipoint
Pour optimiser la combustion, l’injection doit se produire le plus près possible de la chambre à combustion. On en est donc venu à la conclusion qu’il fallait mettre un injecteur par cylindre. Ainsi est apparue l’injection multipoint. On peut dorénavant déterminer le moment et l’endroit exacts où l’essence sera projetée. En réduisant la distance que l’essence doit parcourir, les chances que la vaporisation devienne liquide à cause d’un contact avec les parois sont réduites.

On retrouve cette technologie sur plusieurs voitures dont les Toyota Matrix, Honda Civic et Subaru Impreza, pour n’en nommer que quelques-unes.

Cependant, les injecteurs étant encore à l’extérieur du cylindre, la combustion n’est pas parfaite. Les résidus d’essence non brûlés par l’oxygène créent de la pollution dans l’échappement, ce qui demande une bonne dose de filtrage après la combustion, tâche accomplie par les catalyseurs.

Injection directe
Les injecteurs sont installés directement dans les cylindres. Une partie de cette technologie a été empruntée aux moteurs diesel. Pour améliorer la précision du moment de l’injection, on a dû augmenter de façon impressionnante la pression avec laquelle l’essence est pulvérisée. On parle ici d’environ 1500 livres au pouce carré de pression (psi) plutôt que de 50, comme lorsque l’injecteur se trouvait à l’extérieur. Cette pressurisation produit une explosion efficace, même lorsque le moteur est muni d’un turbo qui augmente lui-même la pression de l’air dans le cylindre.

Les types d’injecteurs de plus en plus sophistiqués ont un degré de précision surprenant, à l’échelle d’une milliseconde, même à 7 000 tours/ minute!

L’injection directe diminue considérablement les émissions de gaz à effet de serre. Avec la liste de normes antipollution qui s’allonge chaque année, l’injection directe est une technologie plus que nécessaire.