L'injection

INTRODUCTION A L'INJECTION
AU DEPART, LE CARBURATEUR…
LES APPORTS DE L'INJECTION
L'INJECTION ET L'OPTIMISATION DE L'ALLUMAGE
LA MESURE DE LA QUANTITE D'AIR EST CAPITALE
L'INJECTION ELECTRONIQUE
INJECTION DIRECTE ET INJECTION INDIRECTE
COMMENT OPTIMISER L'INJECTION ?
CONCLUSION

INTRODUCTION A L'INJECTION
Comme vous le savez, le fonctionnement d'un moteur thermique 4 temps nécessite l'apport d'un mélange air/carburant selon des proportions précises. D'un point de vue strictement chimique, ce rapport s'établit à 14,7 grammes d'air pour 1 gramme d'essence. On parle alors de mélange stœchiométrique. Mais il est bien évident qu'en fonction de l'accélération suscitée par l'enfoncement de la pédale, une adaptation du mélange doit être réalisée. C'est l'une des fonctions que doit remplir le système d'injection ou le carburateur

AU DEPART, LE CARBURATEUR…
Le carburateur est un appareillage mécanique qui permet de satisfaire les exigences du moteur, et dont le fonctionnement est basé sur des principes de dynamique des fluides. Le dispositif qui détermine le mélange air-essence dans le carburateur est le venturi, conduit dont le diamètre est choisi (entre autres) en fonction de la puissance désirée. Un diamètre de venturi surdimensionné réduit les pertes à l'échappement dans le système d'aspiration, surtout en présence de flux d'air importants. Ceci favorise un bon remplissage du moteur à haut régime, et par conséquent l'obtention de puissances élevées. En revanche, à bas régime, avec la pédale de gaz enfoncée brusquement, la dépression nécessaire dans le venturi fait alors défaut pour pouvoir aspirer l'essence de la cuve et satisfaire ainsi les exigences d'alimentation du moteur. À l'inverse, un venturi de petit diamètre facilite un bon débit à bas régime, mais pénalise le remplissage à des régimes plus élevés. Cet inconvénient est contourné (mais pas résolu) dans les carburateurs à dépression, dans lesquels l'ouverture du boisseau n'est pas commandée directement par l'accélérateur, mais par la différence de pression entre un circuit d'air principal et un circuit secondaire (qui débouche dans une cavité en contact avec une membrane, elle-même connectée au boisseau).
LES APPORTS DE L'INJECTION
L'installation de l'injection est, pour sa part, totalement liée au diamètre du conduit, dans lequel l'essence n'est pas aspirée par un phénomène de dépression avec venturi comme avec un carburateur, mais fournie par un injecteur spécial. On peut donc adopter des conduits (et papillons) de gros diamètre, en diminuant les pertes à l'échappement avec des portées d'air à haut régime, tout en conservant un débit correct à bas régime. C'est la raison pour laquelle à l'inverse d'un modèle équipé de carburateurs, avec un système à injection, il est possible d'enfoncer la pédale de gaz du ralenti jusqu'au rupteur, sans ressentir la moindre hésitation ou le moindre hoquet au niveau du moteur. L'autre avantage apporté par l'injection en termes de performance réside dans le parcours extrêmement court effectué par le carburant avant d'atteindre la chambre de combustion. En effet, les injecteurs sont placés très près de la soupape d'admission par rapport au venturi du carburateur dans lequel débouche le diffuseur. Ceci limite les pertes de carburant sur les parois, et permet d'obtenir une diffusion optimale du jet d'essence pulvérisée.
L'INJECTION ET L'OPTIMISATION DE L'ALLUMAGE
L'application de l'injection améliore également l'allumage. Les systèmes à injection sont en effet dotés de nombreux capteurs par rapport à certaines installations à simple allumage électronique équipant les moteurs à carburateurs. Ceci permet de déterminer l'avance à l'allumage, non seulement en fonction du régime moteur ou de l'échappement (température, teneur en NO, etc.), mais également en fonction de nombreux autres paramètres tels que la température du moteur, celle de l'air aspiré, etc. Grâce à ces informations, la cartographie de l'allumage peut être parfaitement adaptée en temps réel aux exigences de la combustion, avec les avantages qui en dérivent en termes de performance.

1-Schéma des émissions polluantesd'un moteur en fonction du rapport Lambda, la fenêtre de dosage idéale est très réduite.	2-Comparaison des courbes de puissances obtenues pour un même moteur entre la version à carburateur et celle à injetion directe.	3-Idem que la courbe 2, mais avec une injection directe Bosch	4-Consommation en fonction du régime de rotation pour le même moteur, suivant qu'il est alimenté par carburateur ou injection directe

LA MESURE DE LA QUANTITE D'AIR EST CAPITALE
Le paramètre principal d'un système d'injection est la quantité d'air introduite dans le moteur, car c'est en fonction d'elle qu'il détermine la quantité de carburant à injecter. Le principe de mesure diffère suivant les systèmes, et l'on peut établir une classification par ordre d'efficacité. Les moteurs les moins évolués adoptent un volet mobile disposé en amont du papillon d'injection. C'est le débitmètre d'air mécanique "classique", qui se distingue par sa grande simplicité mécanique, mais présente le défaut d'effectuer un relevé volumique et non massique de la quantité d'air, ce qui entraîne certaines erreurs de mesure lorsque la pression d'air qui circule dans les conduits varie, ce qui est le cas avec une prise d'air dynamique. La plupart des moteurs actuels adoptent désormais un système de mesure à "fil chaud", qui effectue la mesure à partir du refroidissement d'un fil chauffé par effet de résistance soumis au passage de l'air. Avantage évident de ce principe la mesure est cette fois massique, et la quantité d'air évaluée en terme de molécules, ce qui est infiniment plus précis et permet donc au calculateur de déterminer la quantité d'essence à injecter avec une précision absolue. Seul petit détail : il peut arriver, dans certains cas de "rebond" du flux d'air sur les parois des conduits, que la quantité d'air mesurée au niveau du fil ne corresponde pas exactement à celle passée au-dessus et au-dessous. Le nec plus ultra des systèmes de mesure est donc actuellement le débitmètre à grille constitué de plusieurs fils chauds disposés sur toute la superficie transversale du conduit d'admission.
L'INJECTION ELECTRONIQUE
L'injection électronique a commencé à supplanter injection mécanique à la fin des années 60. La simplicité apportée par l'arrivée de l'électronique par rapport aux systèmes mécaniques d'injection a permis d'abaisser les coûts de production et en même temps d'améliorer les performances : l'injection électronique permettant l'injection séquentielle, bien plus efficace que l'injection continue imposée par les systèmes mécaniques. Grâce à la possibilité de mettre en mémoire sous forme de cartographies électroniques précises et adaptables, la quantité d'essence à injecter en fonction des paramètres relevés par les différents capteurs (angle de vilebrequin notamment), le système fournit dorénavant juste la quantité d'essence idéale, en ouvrant les électro-injecteurs au moment voulu.
INJECTION DIRECTE ET INJECTION INDIRECTE
La différence fondamentale entre l'injection directe et l'injection indirecte concerne la position de l'injecteur: sur l'injection directe, il y a un injecteur par cylindre, placé directement dans le conduit d'admission, près de la (ou des) soupape(s); tandis que sur I injection indirecte (moins efficace), l'injecteur se trouve entre le collecteur d'admission et les conduits d'admission proprement dits. Dans la même optique que la combustion "lean burn" (combustion pauvre), qui a fait l'objet de développements importants en automobile, la solution de l'injection directe améliore considérablement la stratification de la charge. Grâce à un placement judicieux de l'injecteur (et donc du jet d'essence) et de la bougie dans la chambre de combustion, il devient possible d'obtenir un mélange riche près des électrodes de la bougie et un mélange maigre à proximité des parois de la chambre de combustion. De cette façon, il est possible d'obtenir des allumages et combustions réguliers avec des mélanges plutôt maigres.

COMMENT OPTIMISER L'INJECTION ?
D'après l'ensemble des éléments vus jusqu'ici, il apparaît donc que la modification d'un système d'injection se justifie à partir du moment où l'on a déjà optimisé la quantité d'air potentiellement admise dans les conduits. Ainsi, après optimisation de l'admission, il sera utile de revoir le système de mesure d'air (adoption d'un débitmètre à fil chaud, ou mieux, à grille), puis de reprogrammer l'injection en conséquence. Attention: la plupart du temps, le changement du système d'air imposera l'adaptation & un nouveau boîtier d'injection. Dans le même ordre d'idée, Si l'on a fortement augmenté la quantité d'air admise par le moteur par rapport aux performances d'origine, il peut s' avérer nécessaire de revoir le débit maximum possible au niveau des injecteurs à la hausse. Dans ce cas, la solution consiste soit à remplacer les injecteurs d'origine par des modèles à plus gros débit, soit à monter une seconde rampe d'injecteurs. Ces considérations s'entendent pour le cas d'un moteur disposant déjà d'une injection multipoint (ou injection directe). Dans le cas d'un système à un seul injecteur commun pour l'alimentation de tous les cylindres, la première des modifications passera bien entendu par adaptation d'une rampe d'injecteurs, bien plus efficace, tant au niveau du débit que de la précision du jet (vaporisation plus efficace, injection "personnalisée" pour chaque cylindre par le calculateur, etc.).
CONCLUSION
L'injection constitue un progrès indéniable sur le carburateur, si sophistiqué soit-il, notamment en raison de ses possibilités de programmation. Conçus en fonction de paramètres comme le coût, la pollution et La consommation, les systèmes d'injection de série peuvent être modifiés en vue d'une amélioration performances, en complément obligatoire avec l'optimisation des conduits et de la distribution.