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INJECTION DIRECTE ESSENCE
INJECTION DIRECTE ESSENCE
 L’injection de carburant a lieu directement dans la chambre de combustion
sous haute pression.
 L’essence étant pulvérisée dans la chambre de combustion ,
l’énergie nécessaire à sa vaporisation est prélevée
dans l’air admis ce qui entraîne un refroidissement
de la masse gazeuse.
 La température du mélange dans le cylindre, plus
basse, diminue la tendance au cliquetis, le rapport
volumétrique peut être augmenté pour améliorer
le rendement thermique du moteur.
 L’injection directe permet de mieux contrôler la combustion donc de réduire la
consommation, d’améliorer le couple moteur et de diminuer la pollution.
Suite
CONSTITUTION
5
6
8
4
7
3
1
2
Suite
1
Réservoir
2
Filtre à carburant intégré
3
Pompe de gavage
4
Pompe haute pression
5
Rampe à injection
6
Capteur de pression
7
Régulateur de pression
8
Injecteurs
CONSTITUTION
Pompe haute pression
 La pompe haute pression est alimentée par la pompe de
gavage sous une pression de 3 à 5b.
 La pompe HP alimente la rampe d’injection sous une
pression de 50 à 120b.
 Elle est entraînée par l’arbre à cames.
Rampe d’injection
 La rampe ‘’stocke’’ l’essence sous pression, son
volume permet d’amortir les pulsations de pression
dues aux ouvertures et fermetures des injecteurs.
 On trouve, sur la rampe, un capteur de pression, un régulateur de pression, les injecteurs.
Suite
CONSTITUTION
Capteur haute pression
 Un capteur piezo-résistif donne au calculateur un signal
électrique en fonction de la pression dans la rampe.
Régulateur haute pression
 Il module la pression dans la rampe en faisant varier la
section de passage vers le retour réservoir.
 Le calculateur pilote le régulateur par un signal RCO.
Suite
CONSTITUTION
Injecteurs
 Injecteurs électromagnétiques de même principe que ceux
utilisés en injection indirecte mais adaptés à la haute pression.
 L’étanchéité entre les injecteurs et la culasse doit être parfaite
pour ne pas avoir de perte de compression.
Suite
CONSTITUTION
Pilotage injecteurs
Le pilotage des injecteurs est réalisé en trois phases :
Maintien
Précharge
 Phase de ‘’précharge’’ :
- Un courant de 12v et de faible intensité est envoyé aux
injecteurs. Ce courant amorce le champ magnétique
mais n’est pas assez important pour ouvrir l’injecteur.
 Phase d’appel :
- Un condensateur génère une tension beaucoup plus
importante (50 à 90v) générant une intensité élevée
(>10A) qui provoque une levée d’aiguille d’injecteur
brutale.
Appel
 Phase de maintien :
- La tension d’alimentation n’est plus que de 12v, l’intensité descend à une valeur de 2 à 4A
suffisante pour maintenir l’injecteur ouvert sans consommer trop de courant.
Suite
CONSTITUTION
Papillon motorisé
 Les moteurs récents présentent un mode de gestion de l’accélération différent.
Traditionnellement, le conducteur gérait l’accélération du moteur en ouvrant
plus ou moins le papillon des gaz à l’aide d’une commande par câble.
 Aujourd’hui, la plupart des véhicules sont équipés d’accélérateur électronique.
En agissant sur la pédale d’accélérateur, le conducteur demande au calculateur
de gestion moteur d’accélérer ou de ralentir le moteur. A partir des différentes informations fournies par ses
capteurs, le calculateur pilote un moteur électrique qui entraîne le papillon des gaz.
 Certains moteurs à injection directe ont des modes de fonctionnement en
mélange ultra pauvre. Dans ces modes de fonctionnement, le calculateur
ouvre le papillon des gaz de façon importante pour que le moteur aspire
beaucoup d’air et gèrera le couple en agissant sur la quantité d’essence injectée.
 Les véhicules sont de plus en plus équipés de limiteur – régulateur de vitesse, d’anti-patinage (ASR), ces
fonctions sont très facilement réalisable. Grâce aux papillons motorisés, il n’est pas nécessaire de rajouter
de composants mécaniques, une simple programmation de calculateur suffit.
Suite
MODE DE FONCTIONNEMENT
 Les moteurs à injection directe essence fonctionnent soit en mode homogène seul,
soit en combinant les deux modes : stratifié et homogène.
Mode homogène
 L’injection à lieu pendant le temps admission.
 Le dosage utilisé est le dosage stoechiométrique.
Le mouvement de la veine d’air pendant l’admission
permet l’homogénéité du mélange.
 Le fonctionnement en mode homogène est similaire
au mode de fonctionnement d’une injection indirecte.
Suite
MODE DE FONCTIONNEMENT
Mode stratifié
 L’injection a lieu en fin de compression.
 Le mélange peut être extrêmement pauvre, le dosage pouvant atteindre 1/40.
 La forme de la tête du piston et l’inclinaison du conduit d’admission
donnent un mouvement tourbillonnaire à la masse d’air qui
concentre le carburant près des électrodes de la bougie.
 La masse de mélange combustible est entourée de gaz pauvres qui ne
participent pas à la combustion. Le mélange est stoechiométrique vers
la bougie, très pauvre près des parois des cylindres. La combustion ce
concentrant aux abords de la bougie, les pertes calorifiques au contact des parois des cylindres sont
faibles, limitant la condensation du carburant et améliorant le rendement thermique du moteur.
 Un moteur ne peut pas fonctionner en permanence en charge stratifiée (mélange très pauvre). Les
stratégies de dépollution imposées par ce mode de fonctionnement, les besoins de puissance, vont entraîner
le passage en mode homogène. Sans que le conducteur ne s’en rende compte, le calculateur de gestion
moteur va changer de mode, passant régulièrement du mode charge stratifiée au mode homogène.
Suite
DEPOLLUTION
 Le fait d’injecter l’essence directement dans le cylindre ne modifie pas foncièrement
les stratégies de dépollution.
 Si le moteur fonctionne qu’en mélange homogène, il n’y pas de modification des
composants assurant la dépollution :
- pot catalytique trois voies
- sonde lambda amont
- sonde lambda aval
- canister…
 Si le moteur combine les deux modes de fonctionnement, il rejettera beaucoup
de NOx, et de O2 en charge stratifiée et le catalyseur trois voies ne sera pas efficace.
D’autres stratégies sont donc nécessaires pour réduire les NOx.
Suite
DEPOLLUTION
Vanne EGR
 Comme sur les moteurs diesel, la
réintroduction de gaz d’échappement
à l’admission permet de réduire la
température de combustion donc
les NOx.
 Un actuateur électrique, piloté par un RCO, ouvre plus
ou moins une soupape.
DEPOLLUTION
Vanne EGR
 Comme sur les moteurs diesel, la
réintroduction de gaz d’échappement
à l’admission permet de réduire la
température de combustion donc
les NOx.
 Un actuateur électrique, piloté par un RCO, ouvre plus
ou moins une soupape.
 Un potentiomètre de recopie, intégré à l’actuateur, informe le calculateur de la position
effective de la vanne. Ainsi, le calculateur vérifie si l’ordre qu’il a émis a été réalisé.
Suite
Fermée
DEPOLLUTION
Catalyseur DéNOx
 Quand un moteur fonctionne en mélange très pauvre, il rejette beaucoup de NOx et
d’oxygène résiduel. Le catalyseur classique étant inefficace quand il y a beaucoup
d’oxygène résiduel, les constructeurs ont développé de nouveaux pots catalytiques
appelés « DéNOx ».
 Le catalyseur DéNOx et composé d’un support céramique à structure nid d’abeille
recouvert d’alumine poreuse.
 Dans les cellules sont parsemés des micro cristaux de platine, palladium, rhodium et
de sel de baryum.
Suite
DEPOLLUTION
Catalyseur DéNOx
 La ligne d’échappement se compose d’un ‘’pré-catalyseur’’ trois voies complété
du catalyseur DéNOx.
 Le pré-catalyseur assure le traitement
des gaz d’échappement quand le moteur
fonctionne en mode homogène.
 En charge stratifiée, il utilise l’oxygène
résiduel pour oxyder les CO et HC.
 Les NOx non traités sont stockés dans
Revêtement actif
le pot DéNOx par des particules de sel
Platine
Palladium
Revêtement actif
Rhodium
Sel de Baryum
Platine
Palladium
Rhodium
Suite
de Baryum.
DEPOLLUTION
Catalyseur DéNOx
 Un catalyseur DéNOx se comporte comme une éponge : ses capacités de stockage
sont limitées. Régulièrement, il faut
purger le pot (déstockage). Pour ce faire, le
calculateur enrichi le mélange de manière
importante afin de créer un excédent de
CO et HC. Ces gaz en quantité anormale
ne pouvant pas être tous traités par le
pré-catalyseur, leurs traitements se
poursuivront dans le catalyseur DéNox
Revêtement actif
par réduction des NOx stockés.
Platine
Palladium
Revêtement actif
Rhodium
Sel de Baryum
Platine
Palladium
Rhodium
Suite
DEPOLLUTION
Sondes T° échappement
 Les lignes d’échappement utilisant un catalyseur DéNOx sont équipées de deux
sondes de température pour assurer le bon fonctionnement des catalyseurs.
 Sonde amont :
- Protection thermique du pré-catalyseur
- Participe à la détermination de la quantité de NOx stockés
 Sonde aval :
- Surveillance de la température du pot DéNox (250 à 500°C)
- Contrôle de l’efficacité du pré-catalyseur (EOBD)
Suite
DEPOLLUTION
Sonde λ large bande
 Le rapport Lambda d’un moteur fonctionnant en mode stratifié (mélange très pauvre) peut atteindre des
valeurs proche 3 (1 en mode homogène). Une sonde Lambda classique ne fonctionne pas dans ces
conditions. Une nouvelle génération de sondes a été crée pour évaluer les rapports Lambda sur une
large plage (0,7 à 4). La valeur λ est déterminée par analyse d’une intensité.
 Une sonde à large bande est composée de deux cellules :
- une cellule de mesure : identique à une sonde λ classique
Chambre de mesure
- Une cellule de pompage : l’application d’un courant aux
Echappement
bornes de la cellule crée un déplacement d’atomes d’oxygène
à travers la céramique poreuse.
- Une résistance de calibrage (intégrée au connecteur).
Air O2
Air O2
Fonctionnement
Cellule de
pompage
 Le calculateur maintien la quantité d’oxygène dans la chambre
de mesure constante de manière à ce que le signal délivré par
la cellule de mesure soit stable à ~ 450mV.
Suite
Cellule de
mesure
DEPOLLUTION
Mélange pauvre
 Si les gaz d’échappement comportent une
grande quantité d’oxygène résiduel, la
cellule de mesure fournit une tension
< 450mV correspondant à un mélange
Oxygène
pauvre. Le calculateur va alimenter la
cellule de pompage de manière à réduire
la quantité d’oxygène dans la chambre de
+
mesure pour que la tension fournie par la
cellule de mesure remonte à ~ 450mV.
Suite
U < 450mv
-
DEPOLLUTION
Mélange riche
 Si la quantité d’oxygène dans les gaz
d’échappement est faible, la cellule de
mesure donne une tension >450mV
indiquant un mélange riche. Le calculateur
Oxygène
va alimenter la cellule de pompage en
inversant la polarité pour ajouter de
l’oxygène dans la chambre de mesure de
-
manière à ce que la tension de la cellule
de mesure revienne à ~ 450mV.
U > 450mv
 L’intensité et le sens du courant nécessaire
pour équilibrer le taux d’oxygène aux électrodes
de la cellule de mesure est caractéristique du rapport Lambda.
Suite
+
PRECAUTIONS A PRENDRE
 Le circuit de carburant des injections directes essence étant sous haute pression
(>100b) des précautions doivent être prises pour travailler en sécurité.
- Ne pas fumer
- Ne pas travailler à proximité ou provoquer d’étincelles, de flammes…
- Rester hors de portée d’un jet de carburant éventuel
- Ne pas approcher la main d’une fuite sur le circuit haute pression
- Ne pas intervenir sur le circuit de carburant haute pression moteur tournant
- Attendre 30 secondes après l’arrêt du moteur avant d’intervenir afin que la pression
ait chuté à une valeur inférieur à 5b.
- Faire chuter la pression résiduelle du circuit basse pression par la valve Schrader
- Les injecteurs étant alimentés avec une tension élevée (~80V), ne pas intervenir sur
le faisceau électrique moteur tournant.
Fin
FIN
DEPOLLUTION
Vanne EGR
 Comme sur les moteurs diesel, la
réintroduction de gaz d’échappement
à l’admission permet de réduire la
température de combustion donc
les NOx.
 Un actuateur électrique, piloté par un RCO, ouvre plus
ou moins une soupape.
 Un potentiomètre de recopie, intégré à l’actuateur, informe le calculateur de la position
effective de la vanne. Ainsi, le calculateur vérifie si l’ordre qu’il a émis a été réalisé.
Suite
Ouverte