L'injection directe essence est avant tout une voie de réduction de la consommation, et donc des émissions de C02. En effet, le règlement européen prévoit pour l'avenir des émissions de co2 de
plus en plus limitées. Ce gain de consommation provient de trois facteurs:
» Le fait d'injecter directement le carburant dans la chambre de combustion est plus précis et permet un gain de consommation de l'ordre de 8 %.
»La combustion est moins sensible au cliquetis. De ce fait, le rapport volumétrique peut être augmenté avec une incidence bénéfique sur le rendement du moteur.
» En mode stratifié, le moteur peut fonctionner papillon des gaz en pleine ouverture entraînant une réduction des pertes par pompage.
Principe
Un bloc pompe-filtre-régulateur situé dans le réservoir alimente en carburant sous faible pression (5 bar) la pompe haute pression.
Entraînée mécaniquement par le moteur, la pompe HP alimente en haute pression (50 à 120 bar) la rampe d'injection.
Les quatre injecteurs électromagnétiques ou piézo-électriques injectent directement dans la chambre de combustion la quantité de carburant déterminée par le calculateur en jouant sur le temps d'ouverture et la pression dans la rampe.
La pompe haute pression permet d'injecter le carburant sous haute pression (entre 50 et 120 bar). Elle est reliée à la rampe commune par une canalisation dont l'échange est obligatoire à chaque dépose.
a réservoir
b pompe de gravage et jauge
c amortisseur de pulsation
d valve schrader
e pompe haute pression
f rampe commune
g capteur de pression
h régulateur de pression
i injecteurs
La rampe d'injection commune, en aluminium, a plusieurs fonctions :
» stockage temporaire du carburant sous pression,
» amortissement des pulsations créées par les injections,
» liaison entre les éléments du circuit haute pression.
Le capteur haute pression mesure la valeur de la pression du carburant dans la rampe commune.
Le régulateur de pression module la haute pression dans la rampe en fonction des phases de
fonctionnement.
L'amortisseur de pulsations est placé sur la tubulure d'alimentation de la pompe basse pression.
Il porte la valve Schrader utilisée pour certaines mesures ou pour faire chuter la pression.
a rampe d'injection commune
b entrée haute pression
c injecteurs
d capteur haute pression
e regulateur de pression
f tube de décharge
Injection directe et indirecte essence
Dans un moteur à injection indirecte, le carburant est injecté dans la tubulure d'admission en amont des soupapes d'admission.
La quantité injectée est toujours dosée pour obtenir un mélange homogène proche du rapport stœchiométrique (richesse 1 ).
Dans le moteur à injection directe, le carburant est injecté dans le cylindre. Suivant le mode de fonctionnement, le point d'injection varie entre le début admission et la fin de compression.
La quantité injectée dépend également du mode de fonctionnement.
On distingue deux modes de fonctionnement :
» Le mode stratifié pauvre (B).
» Le mode homogène (A).
Fonctionnement en mode stratifié (B)
Dans ce cas, la richesse de fonctionnement du moteur est très nettement inférieure à 1. Afin d'assurer un déclenchement correct de la combustion, la charge est alors concentrée autour de la bougie grâce à l'aérodynamique interne de la chambre de combustion : c'est la stratification. Ce procédé peut être employé uniquement pour les fonctionnements en faible charge ou charge partielle.
Avantages:
» Le papillon des gaz reste ouvert, et le couple moteur est fonction de la quantité injectée. Ceci diminue les pertes par pompage.
Inconvénients:
» Le mélange étant très pauvre, le taux de NOx dans les gaz d'échappement est élevé et nécessite donc un traitement compliqué (stockage des NOx + régénération).
En Europe, la trop grande proportion de soufre dans l'essence compromet le traitement des NOx.
» Ceci peut être nettement amélioré en remplaçant l'excès d'air par des gaz d'échappement grâce à un fort taux de recyclage EGR.
» Il n'y a plus de dépression dans la pipe d'admission pour le servofrein.
Fonctionnement en mode homogène (A)
La richesse du mélange est maintenue à 1. L'injection se déroule principalement en phase admission. Le couple est directement fonction de l'ouverture du papillon des gaz.
Avantages:
» La gestion du mélange dans la chambre de combustion est plus aisée.
» Le fonctionnement à un lambda de 1 facilite la dépollution.
Inconvénients :
» On ne bénéficie plus du gain de consommation lié à l'ouverture totale du papillon des gaz.
