accès direct : Le mélange combustible Le carburateur élémentaire Détermination de la quantité d'essence Influence des états de charge Les différents types d'injection Régulation de la pression de carburant

Sur un système monopoint, le carburant se condense plus facilement sur les parois (voir schéma ci-dessous), et notamment sur le papillon des gaz en charge partielle. L'injection monopoint est apparue après les premiers systèmes multipoints, et son unique intérêt réside dans la simplicité de montage qui a permis d'équiper à coût réduit des moteurs initialement à carburateurs de corps d'injection sans modifier les collecteurs.

Phénomène de condensation sur un système monopoint

 

B. INJECTION DIRECTE / INDIRECTE

Vous l'aurez compris : la solution pour perdre le moins possible de carburant et produire ainsi un dosage précis est d'introduire le carburant le plus près possible de l'endroit où la combustion va prendre naissance, c'est à dire la bougie. Sur une injection indirecte, l'injecteur est placé à l'entrée de la soupape d'admission, sur la tubulure. Le système le plus évolué à ce jour est l'injection directe (désignée par les termes iDE chez Renault, HPi chez PSA, ou encore FSi chez Audi-Volkswagen), c'est à dire que l'injecteur injecte directement l'essence dans le cylindre. Cependant ce système ajoute de nouvelles contraintes : l'injecteur doit résister à de hautes températures, la pression d'injection doit être suffisamment élevée pour lutter contre la pression de fin de compression, la commande des injecteurs obligatoirement séquentielle, et enfin la géométrie de la chambre de combustion et des conduits doit permettre le brassage rapide de l'essence dans l'air afin de produire un mélange homogène autour de la bougie.

 

C. LES DIFFERENTS TYPES DE COMMANDE

On distingue deux grands types de commande :

• L'injection continue : l'essence est injectée continuellement dansla tubulure, quelque soit la position du moteur.
• L'injection intermittente : l'injection se produit à un temps donné, en fonction de la position du vilebrequin.

On notera que l'injection continue n'est apparue que sur les systèmes mécaniques K-Jetronic et électro-mécaniques KE-Jetronic. Depuis le début de l'injection électronique jusqu'aux injections électroniques les plus évoluées, toutes les injections sont intermittentes, et se déclinent en 4 variantes sur l'injection multipoint, qui diffèrent par la commande des multiples injecteurs (l'injection monopoint n'est pas concernée ici, puisqu'elle ne dispose que d'un injecteur) :

1. L'injection simultanée : tous les injecteurs sont commandés en même temps. (ex : Peugeot 205 GTi)
2. L'injection groupée : les injecteurs sont commandés par groupe, soit 2 par 2 en semi-séquentiel (ex: Renault Twingo 1.2L >1997)
3. L'injection séquentielle (SEFI) : les injecteurs sont commandés un par un (ex. Renault Clio Williams)
4. L'injection cylindre par cylindre (CIFI) : les injecteurs sont commandés un par un, avec des réglages indépendants.

Comme le montre le schéma illustrant différentes commandes intermittentes pour un moteur 4 cylindres, la commande simultanée consiste à effectuer deux courtes injections par cycle moteur (rappel : 1 cycle = 2 tours vilebrequin). L'inconvénient principal de ce système est que pendant l'intervalle "inter-injections", le carburant injecté reste au repos derrière la soupape d'admission fermée durant un tour moteur, et a donc tendance à se condenser sur les parois. De plus, l'injection sera déphasée d'un tour pour un cylindre sur deux, c'est à dire que l'essence aura systématiquement moins de temps pour se mélanger à l'air sur un cylindre (mélange moins homogène), tandis que sur un autre, le carburant restera plus longtemps au repos (pertes de carburant par condensation, donc mélange appauvri).

Sur la commande groupée, (ou semi-séquentielle), il n'y a plus qu'une injection par cycle, avec une durée d'injection plus longue. Le mélange reste en moyenne moins longtemps au repos derrière la soupape, mais encore une fois, le mélange sera aussitôt admis sur un cylindre tandis que sur le suivant, il devra attendre 1/2 tour moteur.

Sur la commande séquentielle (SEFI) , l'injection est synchronisée avec chaque cylindre, le carburant est donc vaporisé systématiquement juste avant l'ouverture de la soupape d'admission, et ce sur chaque cylindre. Le dosage est donc identique sur tous les cylindres. La commande cylindre par cylindre offre le même avantage, mais se distingue par la durée d'injection plus ou moins longue par cylindre. L'intérêt est de pouvoir compenser par une durée d'injection plus ou moins longue, le manque d'efficacité de certains cylindres (allumage moins efficace par exemple).

Ainsi pour être précis lors de la désignation d'un système d'injection, on utilisera tous ces termes. Exemple : la Renault Clio Williams bénéficie d'un système d'injection électronique indirecte multipoint dont la commande intermittente est séquentielle.

 

D. PARTICULARITES DE LA COMMANDE SEQUENTIELLE

Toutes ces injections intermittentes nécessitent la connaissance de la position du vilebrequin. Comme nous l'avons vu au début de cet article lors de la détermination du régime moteur, cette information est donnée par le capteur PMH, indispensable pour "caler" l'injection au bon moment. Celui-ci ne donne pas seulement l'information "Point Mort Haut" du premier cylindre (point marqué par le retrait de deux dents sur la couronne du volant moteur), mais également la position précise du vilebrequin à 6° près : 58 dents dont deux manquantes, soit 60 dents pour 360° !

Cependant, autant cette information suffit pour les deux premiers modes de commandes vu précédemment, autant cela ne suffit pas pour caler une injection en mode séquentiel ou cylindre par cylindre. En effet, lorsque le calculateur d'injection reçoit l'information PMH, il sait que le volant moteur est à un angle donné du PMH sur le premier cylindre. Pendant un cycle le piston atteint deux fois le PMH, ce qui signifie que le calculateur reçoit deux signaux de PMH. L'un correspond au début de la combustion, l'autre au début du temps "admission". Pour synchroniser une injection en mode séquentiel, le calculateur doit être en mesure de distinguer ces deux temps. Pour cela, plusieurs stratégies sont envisagées.

• utilisation d'un capteur de repérage cylindre (ou capteur de phase) : un capteur (à effet Hall le plus souvent) est placé sur la poulie d'arbres à cames qui dispose d'un repère. L'arbre à cames n'effectuant qu'un tour par cycle, le répère ne peut correspondre qu'à un point donné, soit la combustion sur le cylindre 1. Ainsi, sur un 4 cylindres, si le calculateur reçoit l'information PMH alors que le repère d'arbre à cames n'a pas été détecté par le capteur de phase, le cylindre n°1 est en début de phase d'admission, et le cylindre n°4 en combustion (avec un ordre d'allumage 1-3-4-2, le piston n°4 a un tour de décalage avec le piston n°1). 180° plus tard - soit 30 dents sur le volant moteur - c'est le cylindre 2 qui sera en combustion, puis le 1, puis le 3, etc... (avec un ordre d'allumage classique 1-3-4-2).
• repérage du cylindre par analyse du signal du capteur PMH (inductif) : le système démarre en mode semi-séquentiel. Dans des conditions de régime stabilisé (ralenti par exemple), le calculateur injecte volontairement plus de carburant sur deux cylindres, moins sur les deux autres et mesure 360° plus tard la durée des "dents" grâce au capteur PMH. Si l'injection est bien phasée, les cylindres enrichis produisent une diminution de la vitesse des dents moins importante (couple supérieur) que les cylindres appauvris. La différence est donc positive entre la différence de couple avec un mélange enrichi qu'avec un mélange appauvri. Si l'injection est mal phasée, le couple résultant du mélange appauvri ou enrichi apparait un tour plus tard, ainsi lorsque le calculateur mesure le couple résultant du mélange enrichi 360° après l'injection, c'est celui du cylindre appauvri qu'il observe. La différence devient donc négative, et le calculateur décale l'injection afin qu'elle soit correctement phasée. Une fois le moteur éteint, le calculateur mémorise la position du moteur, afin de prédire le bon phasage lors du démarrage suivant.