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L'injection
directe Diesel s'avère être la solution d'avenir en raison :
La pompe
rotative serait, d’après les spécialistes, en fin de vie. Plus récemment la
technique "common rail", ( voir principe sur cours Common-rail)
c’est avérée solution largement employée par les constructeurs. Le groupe VAG
(Volkswagen Audi Group) utilise pour certains de ses moteurs une autre solution :
l'injecteur pompe.
En
matière de pollution les spécialistes sont unanimes : c'est le moteur
Diesel qui possède le plus grand potentiel au niveau du rendement et de la réduction
de pollution. On connaissait l’injection directe à pompe rotative, le « common-rail » arrive en force et l’injecteur pompe, solution utilisée par le groupe Volkswagen, fait son apparition et se présente comme une solution très intéressante.
Cette
technique est née du Docteur Karl Heinz Neumann, responsable de la division développement
des organes mécaniques de Volkswagen, cependant, il n’est pas exclu qu’elle
soit adaptée au moteur Audi. L'injecteur
pompe, présenté par VW, constitue la troisième évolution de l’injection
Directe haute pression. C’est, bien entendu, avec l’aide de l'équipementier
Bosch que cette solution a été développée, comme d’ailleurs la majorité
des techniques « Common-rail » puisque Bosch détient quasi tout le
marché de cette technique aujourd’hui. Principe
de l'injecteur pompe Bosch Cependant, le
cahier des charges automobile et le mode d'utilisation sont bien différents de
ceux du poids lourds et non transposable. Les
tuyauteries sont de ce fait supprimées et la haute pression est produite
uniquement dans un très petit volume. Ce culbuteur
agit sur un petit piston (dit "plongeur"). Lorsque qu'il descend, la
haute pression est obtenue à une vitesse extrêmement rapide de par la forme
particulière de sa came de commande afin de fournir la haute pression maximum désirée.
Un ressort de "rappel" ramène le piston à sa position initiale. L'alimentation
du carburant de l'injecteur pompe s'effectue sans tuyauterie externe,
directement au travers d'alésages usinés dans la culasse et est refoulé par
une pompe mécanique basse pression montée sur la culasse.
Réalisé par l’équipementier Bosch, il est
fabriqué dans l'usine française de Rodez. La pression d’injection maxi se situe à
quelques 2000 bars pour 1,5 mm3 de volume de carburant pré-injecté. Fonctionnement Aussitôt après
le piston à "déport" se déplace, provoquant une courte chute de
pression permettant au téton d'injecteur de se refermer. La précontrainte du
ressort d'injecteur étant plus importante en fin de déport du piston, et une
fois la pression d'ouverture plus élevée atteinte, l'injection principale débute,
l'électrovanne stoppant alors l'injection à l'instant voulu par sa fermeture
électrique. Le faible
volume haute pression de carburant autorise une diminution rapide de pression et
un arrêt brusque de l'injection.
Cliquer pour agrandir Coupe montrant le Principe de fonctionnement de l'injecteur
Pompe. Le système
injecteur pompe impose une culasse très spécifique et même s'il est compact,
il nécessite un axe de culbuteurs et pour l’instant, ne peut être compatible
avec une culasse quatre soupapes par cylindre.
De
plus la fourniture de la haute pression est complètement dépendante du système
de distribution et ne peut donc être gérée électroniquement. Par contre la
haute pression fournie est très élevée et favorise la consommation et la maîtrise
des émissions à l’échappement. On distingue les principaux organes de cette technologie d'injection. 1 Injecteur pompe. Comme expliqué
plus haut, la culasse à 8 soupapes est spécifique afin d’intégrer les
quatre injecteurs pompes et leur système de commande. Pour répondre aux plus
fortes charges, le vilebrequin a subi un écrouissage du premier flasque pour
une meilleure résistance, tandis que des bielles trapézoïdales équipent ce
moteur, pour la première fois dans le groupe Volkswagen. Ce
type de bielle autorise une réduction des tensions périphériques au niveau de
la cavité du piston de l'ordre de 10% et une réduction de 15% au niveau des
pressions superficielles au niveau du bossage de l'axe de piston tout en
permettant une diminution du poids de l'équipage mobile de 4% soit environ 50g
par cylindre. Autre
modification : la courroie de distribution doit supporter des contraintes
dynamiques élevées. Son matériau est optimisé et le crantage de la courroie
a été redessiné. Par ailleurs, à 3000 tr/min la distribution génère des phénomènes
de résonance ce qui entraîne une sensible augmentation des forces dynamiques
au niveau du brin. Ce
phénomène a nécessité la mise au point d'une "masse d'équilibrage de
l'arbre à cames" afin de réduire ces résonances donc ces forces, voire même
les éliminer. Un
tendeur hydraulique de courroie crantée du brin non sollicité a également été
ajouté.
Le moteur 1,9
TDI à injecteur pompe développe une puissance de 115 ch. contre 110 ch. pour le
moteur à pompe distributrice, mais c'est surtout au niveau du couple moteur que
les valeurs sont nettement améliorées puisqu'il atteint 28,5 daNm à 1900
tr/min contre 24 daNm à 1900 tr/min pour le moteur 110 ch. soit une augmentation
de 21,3 %. Ce gain de couple se traduit évidemment sur les performances en
reprise, et par exemple, la Passat berline équipée du nouveau moteur gagne 2,5
secondes en reprise de 80 à 120 km/h en 4ème et 5ème par rapport à la Passat
110 ch. Les temps sont respectivement de 8,5 s et 10,5 s (nouveau moteur) contre
10,5 s et 13,0 s (ancien moteur).
Courbes comparées de la pression d'injection entre moteur
1,9 TDI à injecteurs pompes et à pompe distributrice Courbes caractéristiques de couple comparées, entre le
1,9 TDI à pompe distributrice 110 ch (rouge) et celui à injecteurs pompes 115
ch (bleu).
Chez
LUCAS ce système s’appelle : L'EUI :
L'EUI
est un des produits phares de Lucas Diesel Systems et a connu un succès immédiat
chez la majorité des constructeurs de camions et de moteurs. Fort de ce succès, Lucas
Diesel Systems va désormais développer ce système pour les véhicules
particuliers, ce qui est une réelle innovation ! l'EUI est radicalement différent
de ceux des systèmes d'injection diesel existants:
L'EUI va
prochainement faire l'objet d'applications sur véhicules particuliers. |
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