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L'injection directe : diesel à bougie ?

L'injection directe : diesel à bougie ?

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Techniquement similaire à l'injection des moteurs diesel, la technologie de l'injection directe de carburant dans la chambre de combustion nous promet une amélioration de la consommation ainsi qu'une réduction des émissions polluantes.

Carburation
Pour qu'un moteur thermique fonctionne bien, il est nécessaire de lui fournir le mélange approprié air-essence. Le mélange idéal est de 1 millilitre d'essence pour 14,8 millilitres d'air. Le rôle de l'injecteur et, avant lui, du carburateur (encore utilisé pour les autos de Nascar) consiste à bien doser et à bien mélanger l'essence avec l'air.

Si le mélange est pauvre en essence, la production d'oxyde nitreux (NOx), un polluant, augmente; le phénomène de détonation peut se produire, la consommation diminue, l'allumage est hésitante et, enfin, la puissance est affectée. À la limite, le moteur cessera de fonctionner. Si le mélange est trop riche en essence, la consommation monte, la pollution par le monoxyde de carbone (CO) et les hydrocarbures non brûlés (HC) augmente au début, la puissance du moteur est plus élevée, mais diminue rapidement par la suite. À la limite, le moteur cessera également de fonctionner.

Le carburateur, par un système pneumatique, mesure le volume d'air que le moteur avale et laisse passer un volume correspondant d'essence. Le carburateur présente trois problèmes majeurs. Primo, en mesurant le volume plutôt que la masse d'air, il n'effectue pas la correction pour tenir compte du changement de densité de l'air; aussi faut-il constamment le régler en fonction de la température et de l'altitude. Secundo, le système pneumatique affiche un temps de réaction lent, ce qui entraîne une variation constante du dosage d'essence. Tertio, en utilisant un seul carburateur raccordé aux cylindres et une tubulure d'admission plus ou moins longue qui imprime un mouvement au mélange air-essence, une variation dans le mélange se produit; riche à proximité du carburateur, pauvre aux extrémités. Pour prévenir la détonation causée par la pauvreté du mélange aux extrémités, le mélange doit toujours être riche.


Injection indirecte
Universellement utilisée dans les automobiles modernes, l'injection indirecte fait appel à un injecteur par cylindre, positionné dans la tubulure d'admission, le plus près possible de la soupape d'admission du cylindre. Ainsi, l'injection indirecte permet de donner le même mélange idéal, précis et égal à tous les cylindres. L'avènement de l'injection indirecte et des contrôles électroniques mesurant plusieurs paramètres dont la masse d'air consommé, a permis une réduction importante des émissions polluantes et de la consommation d'essence ainsi qu'une augmentation de la puissance des moteurs.

L'injection directe fait maintenant son apparition sur les moteurs à essence. L'injection de carburant dans l'air est réalisée à l'intérieur de la chambre de combustion comme c'est le cas des moteurs diesel, mais pas au même moment. En injectant directement dans la chambre de combustion plutôt que dans la tubulure d'admission, et en effectuant un contrôle très serré du moment d'injection de l'essence, l'injection directe permet de faire varier le mélange de riche à pauvre.

Riche pour plus de puissance quand on sollicite le moteur en accélération ou dans une pente ascendante; pauvre pour l'économie, quand on roule lentement ou à vitesse constante sur l'autoroute (le mode d'utilisation où l'automobile passe le plus clair de son temps). L'utilisation d'un pot catalytique à triple action réduit les émissions polluantes à un degré acceptable, que le mélange soit riche ou pauvre.

Pauvre et charge stratifiée
Quand l'injection se fait à un moment précis, non seulement le moteur fonctionne-t-il sur un mélange pauvre et économique, mais l'injection directe réalise une charge stratifiée. Ainsi, le mélange est riche à proximité de la bougie pour assurer un bon allumage et s'appauvrit en s'éloignant de la bougie, pour l'économie. Une charge stratifiée assure un mélange moyen pauvre et économique, tout en garantissant un allumage dynamique qui, lui, prévient la détonation associée à un mélange pauvre traditionnel.

L'injection directe : plus de puissance, plus d'économie et moins de pollution.

PS : L'injection directe sur les moteurs à essence n'est pas nouvelle en soi. On l'utilisait déjà sur plusieurs moteurs d'avion de la Seconde Guerre mondiale.
photo:Honda, General Motors