Principe et évolution de l'injection
essence électronique

Influence des états de charge et
des conditions de fonctionnement_

Une fois que le système a déterminé la masse d'air admise et le régime moteur, il va pouvoir contrôler le dosage air/essence, en modifiant la durée d'injection. Ce dosage - qui est dit parfait à 1/14.7 - devra cependant être modulé en fonction de la demande de l'utilisateur (états de charge) et de certaines conditions de fonctionnement :

• Moteur froid : Le carburant vaporisé a tendance à givrer sur les parois du collecteur d'admission. Afin de compenser le manque de carburant admis réellement par le moteur ainsi que les frottements des pièces dus à la viscosité plus importante à froid de l'huile, il faut injecter plus d'essence. On utilisera donc un dosage riche, réalisé soit par un injecteur de départ à froid, soit par en doublant le temps d'injection.
  Le système doit donc connaître la température du moteur, grâce à un capteur de température (ci-contreà droite) placé sur la culasse, sur le circuit de refroidissement. Cette sonde, qui est généralement une thermistance de type CTN (tout comme les sondes de température d'air) a la particularité de voir sa résistance diminuer lorsque la température augmente. Vous l'aurez deviné : à l'inverse une sonde dite CTP voit sa résistance augmenter avec l'élévation de température. Le calculateur alimente cette sonde en 5V, et observe la chûte de tension en
  sortie.
  Schéma : 1. connexion électrique | 2. culot | 3. joint | 4. filetage |
  5. résistance de mesure | 6. liquide de refroidissement.
  
  
  
  
• Ralenti : Le papillon des gaz est fermé (pédale d'accélérateur relâchée) ce qui réduit le débit d'air et augmente considérablement la dépression . Le système doit produire un mélange plutôt riche afin d'éviter le calage du moteur qui tourne à un faible régime. Cet état de charge est reconnu grâce à deux informations :
  
  

  • Le régime moteur (donné par le capteur PMH ou la bobine d'allumage)
  • La position "pied levé" (donnée généralement par un contacteur placé au niveau du papillon des gaz)

  
  Une seule des deux informations ne suffit pas, puisque sans la position du papillon des gaz, le système ne pourrait pas connaître l'état de la pédale. De même, sans le régime, un relâchement de la pédale ne permettrait pas de distinguer une décéleration d'un état de ralenti (sans compter que le système ne serait pas capable de stabiliser le ralenti).
  Le système d'injection doit également maintenir le régime de ralenti suffisamment élevé pour éviter le calage du moteur lors de l'enclenchement de consommateurs, et suffisamment bas afin de limiter la consommation en carburant. Pour réaliser cette fonction, le système agit sur la quantité d'air admise, soit en réglant l'ouverture du papillon des gaz pédale d'accélérateur relâchée (1), soit en modulant la section d'un canal "by pass" (2) (c'est à dire en dérivation du papillon des gaz). Pour celà, plusieurs solutions sont possible :


• Actuateur de ralenti rotatif ²
• Vanne de régulation de ralenti à tiroir ²
• Moteur de régulation de ralenti à courant continu ¹
• Moteur pas à pas de régulation de ralenti ²



• Pleine charge : Le papillon des gaz est complètement ouvert, ce qui indique une demande de couple de la part du conducteur. On utilise ici au mieux la cylindrée pour brûler le maximum de mélange, il faut donc que le carburant soit en excès (dosage de puissance). Cette information est donnée par la position "pied à fond", soit par un contacteur au niveau du papillon, soit par le potentiomètre de charge. Bien entendu, un mélange enrichi en essence génèrera du monoxyde de carbone CO et des hydrocarbures imbrûlés HC. Il est donc indispensable que le système d'injection soit le plus juste possible sur la détermination du dosage, afin de réduire la consommation et la pollution tout en ne pénalisant pas les performances
  (En théorie, le respect du dosage stoechiométrique et une parfaite homogénéité du mélange permet d'obtenir les performances maximales. En pratique, l'homégénéité du mélange n'est jamais parfaite, il faut donc enrichir afin qu'il y ait suffisamment de carburant en chaque point de la chambre de combustion.)
  
  
  
• Charge partielle : C'est l'état auquel fonctionne le moteur la majeure partie du temps. Le papillon n'est ni totalement ouvert, ni fermé, la pédale d'accélérateur étant enfoncée partiellement. Le système doit favoriser un couple optimal, une consommation réduite et une pollution la plus faible possible. On utilisera un dosage de rendement, appauvri en carburant, visant à brûler le maximum de carburant afin de supprimer la production de CO et de HC (la production de monoxyde de carbone sur les injections électroniques récentes est de l'ordre de 0.03%, soit 100 fois moins que les moteurs équipés de carburateurs). Cependant, un papillon en charge partielle ouvert à 20% n'implique pas forcément la même demande du conducteur qu'un papillon ouvert à 50%. C'est l'une des raisons pour laquelle toutes les injections électroniques se sont vues équipées de potentiomètres de charge au cours des années.
  
  
  

Pour résumer, les deux contraintes fondamentales de la carburation sont le respect d'un dosage air-carburant (proche de 1/14.7) adapté aux conditions de fonctionnement et aux états de charge du moteur, et l'homogénéité du mélange air-essence. A froid, au ralenti et en pleine charge, le dosage employé sera riche, tandis qu'il sera pauvre sur les charges partielles moteur chaud. Etudions maintenant comment l'injection est réalisée.

Processus de vaporisation_

Sur le carburateur, l'essence est vaporisée dans l'air par la différence de pression entre la pression atmosphérique, à laquelle l'essence est soumise dans la cuve, et la pression qui règne au niveau du venturi. Cette pression différentielle est faible, ce qui implique une vaporisation partielle, et provoque un phénomène de condensation (voir de givrage) sur les parois du carburateur et du collecteur d'admission (pour palier à ce problème, on réchauffe le pied de carburateur grâce au circuit de refroidissement). A l'inverse, lors de fortes températures (capot exposé en plein soleil par exemple), un phénomène de percolation peut apparaître dans le carburateur (le carburant est porté à ébullition) ce qui provoque un défaut d'alimentation, et le dosage air-essence n'est plus respecté (certains modèles - comme la Renault Super 5 GT Turbo - étaient équipés d'un système de ventilation anti-percolation afin de prévenir ce phénomène.

Le principe de l'injection essence est de soumettre le carburant à une différence de pression plus importante.
Le venturi - qui constituait un goulet d'étranglement à pleine charge - est supprimé, et le circuit d'alimentation n'est plus soumis à la pression atmosphérique mais est mis en pression dans un circuit étanche.
Sur le schéma ci-contre, on peut voir le circuit d'alimentation d'un système d'injection. Une pompe à carburant électrique² aspire le carburant contenu dans le réservoir¹ et le pousse à travers le filtre à carburant³ vers la rampe d'injection⁵, qui alimente les injecteurs⁸. La pression de carburant est régulée à ~3 bars par un régulateur^4a, placé en bout de rampe, qui renvoie le surplus vers le réservoir par une conduite de retour⁷. Sur ce montage, il y a un injecteur par cylindre, monté sur la tubulure d'admission, ce qui n'est pas systématiquement le cas. Passons en revue les différents types d'injection.

Classification des différents systèmes d'injection essence

précédent | haut | page suivante