21l injection directe essence

L'INJECTION DIRECTE ESSENCE
La majorité des constructeurs se sont lancés dans le développement et la
commercialisation des moteurs à essence à injection directe. Si la technologie ne semble
pas très compliquée, sa mise au point est, par contre, plus difficile que celle appliquée
pour les moteurs diesel.
Cette technologie est celle de l'avenir tant elle ouvre de nouveaux développements dans
les prochaines années.
Une injection est appelée directe si l'essence est injectée directement dans le
cylindre et non dans la tubulure d'admission.
L'intérêt de l'injection directe est la réduction de la consommation et des
émissions de gaz polluants.
Les constructeurs et équipementiers se sont donnés comme objectif de
passer le niveau de CO2 de 186 grammes par kilomètre, qui était la moyenne
en 1995, à 140 grammes par km en 2008 (source Bosch).
In
j
ection directe
Bosch
Avant ce terme, il faut aussi rappeler que la législation européenne impose la norme Euro 4 à partir de
janvier 2005 :
Euro 3 Euro 4
Date application janvier 2001 janvier 2005
HC 0,20 0,10
NOx 0,15 0,08
CO 2,30 1,00
L'injection directe est l'un des atouts majeurs pour atteindre ces objectifs grâce à ses 4 avantages :
- Une réduction des imbrûlés
- La possibilité de fonctionner en charge stratifiée
- Une meilleure combustion due au recyclage des gaz
- De nouveaux axes de développement.

Une réduction de la consommation
Avec une injection indirecte, quelques gouttelettes se collent aux parois de la tubulure d'admission.
Certes, ces gouttelettes arriveront finalement dans le cylindre, mais pas au moment voulu et pas non
plus sous la forme gazeuse, condition nécessaire pour une bonne combustion.
L'in
j
ection directe permet donc d'éviter cette
perte en pulvérisant l'essence directement
dans le cylindre.
La pression d'in
j
ection varie de 50 à 120 bars
au lieu des 3,5 bars des in
j
ections indirectes
classiques. L'essence est pressurisée par une
pompe mécanique
g
énéralement entraînée par
l'arbre à cames et amenée dans une rampe
commune.
Injecteur Bosch
Rampe commune et pompe haute pression du
système Bosch MED7
Les in
j
ecteurs, fonctionnant comme des
électrovannes, libèrent l'essence lorsqu'ils re
ç
oivent
une impulsion électrique. La durée de l'impulsion
commande la quantité libérée.
L'évaporation du carburant directement dans la
chambre permet de refroidir l'air et d'au
g
menter le
taux de compression. Le moteur accepte aussi un taux
de compression volumétrique plus élevé
g
râce à un
mélange plus homogène.

La charge stratifiée
La charge stratifiée signifie simplement que le mélange air/essence dans le cylindre est réparti en
plusieurs couches de richesses différentes.
Moteur Renault en charge stratifiée
L'objectif est de fonctionner en mélange pauvre.
Ce dernier permet d'obtenir des faibles consommations
une fois que l'amor
ç
a
g
e de la combustion est réalisée. Et
c'est là une des difficultés de la combustion du mélan
g
e
pauvre qui explique la répartition du mélan
g
e en
plusieurs couches :
La richesse est de 1 autour de la bou
g
ie.
L'étincelle amorce la combustion (1).
La combustion se propa
g
e ensuite sur les couches
plus pauvres et génère une faible consommation (2).
La dernière couche peut être, le cas échéant, du
recyclage de gaz d'échappement (3).
La richesse définit le rapport entre la quantité d'air et
d'essence.
Le rapport idéal d'une bonne combustion est de 14,7 grammes d'air
pour 1 gramme d'essence. La richesse est alors égale à 1.
Un rapport supérieur à 1 est un mélange riche et un rapport inférieur
est un mélange pauvre. Ex : une richesse de 0,8 représente un rapport
de 18 grammes d'air pour 1 gramme d'essence. Donc beaucoup plus
d'air pour le même volume d'essence, ou, en d'autres termes, beaucoup
moins d'essence pour le même volume d'air.

L'effet de tourbillon de l'air autour de la bougie (effet tumble) est
réalisée grâce à des formes spécifiques du conduit d'admission, de
l'entrée de la culasse et du haut du piston.
Piston du moteur Mercedes CGI
De plus en plus, les moteurs sont multisoupapes, ce qui permet de
fermer un des 2 conduits d'admission et d'accélérer l'effet tumble.
Le conduit est fermé soit par un volet dans la tubulure d'admission, soit par la déconnexion d'une
soupape.
Volet d'obturation du conduit
- Mercedes -
Déconnexion d'une soupape
- Système i-VTEC de Honda -