Un petit survol des différentes technologies dans le domaine de l'injection diesel :
1. Les pompes distributrices mécaniques
Les pompes DPC (figure

, DPS, DPA (figure 9) sont des pompes à distributeur rotatif dont le rotor assure le pompage, le dosage du combustible et sa distribution dans les injecteurs, situés en aval du porte-injecteur. Ces particularités sont principalement un dispositif de surcharge automatique augmentant le débit injecté aux faibles vitesses ainsi qu’un dispositif d’avance automatique permettant de faire varier le moment du début d’injection en fonction de la vitesse de rotation et de la charge du moteur. La DPC, lancée en 1977, fait partie du patrimoine industriel de Delphi (anciennement Lucas diesel) et sa qualité et ses performances lui ont valu de prendre une place prépondérante sur le marché automobile diesel. La DPA, introduite sur le marché en 1957, a été la plus vendue dans le monde avec la DPS (plus de 23 millions de pompes). Ces pompes sont aussi bien destinées aux machines agricoles, aux véhicules utilitaires, et aux voitures particulières suralimentées ou non avec des cylindrées atteignant 2,5 litres.
Figure 1 : pompe DPC
Figure 2 : pompe DPA
2. Le système de pompe distributrice numérique
Figure 3 : pompe DPCN
La DPCN est du même type que la pompe DPC mais avec un système de commande électronique en boucle fermée pour certaines fonctions dont principalement l’avance à l’injection. Elle permet par rapport à la DPC standard de réduire la pollution par une gestion plus pointue des paramètres d’injection. Un boîtier contenant l’unité centrale est raccordé à la pompe. Il commande le ralenti accéléré, le clapet de surcharge électrique et le début d’injection, mais il a aussi la possibilité de commander l’EGR (recirculation des gaz d’échappement). L’unité centrale reçoit les informations suivantes : température d’air et d’huile, position du volant moteur, signal de levée d’aiguille et ses informations sur l’EGR.
3. Le contrôle de l’injection par programme électronique
Figure 4 : pompe EPIC
La pompe EPIC est une pompe d’injection rotative dont tous les paramètres de l’injection (débit injecté et avance à l’injection) sont contrôlés par électronique. L’Unité de Contrôle Electronique (ECU) reçoit les informations des différents capteurs, les compare avec des valeurs de consigne et détermine la correction à apporter.
Les possibilités infinies de cartographie ainsi que tous les contrôles en régime transitoire font que le système électronique offre de sérieux avantages par rapport aux systèmes mécanique/hydraulique en terme de consommation, d’émission de polluants et d’agrément de conduite. Le système EPIC est actuellement disponible pour les moteurs à injection indirecte où les pressions d’injection atteignent 350 bars ou alors pour les moteurs à injection directe où les pressions d’injection atteignent plus de 950 bars.
4. L’injection Common Rail
Figure 5 : système d'injection Common rail
Cet équipement d’injection de carburant, produit depuis 2000, est en mesure de fonctionner aux pressions très élevées devenant nécessaires pour respecter les niveaux extrêmement bas d’émissions et de bruit exigés en 2005.
Les avantages de ce système sont multiples et l’on peut retenir les suivants :
Le moteur à injection directe consomme environ 10 à 15 % de moins que son homologue à injection indirecte et le préchauffage n’est nécessaire que pour les démarrages à très basses températures.
Un encombrement faible : le diamètre des injecteurs est réduit ce qui permet d’utiliser le système CR sur des moteurs à 2 ou 4 soupapes par cylindre.
Un système souple : ce système comportant par cylindre un injecteur commandé électroniquement, est modulaire et peut être utilisé sur des moteurs à 3, 4, 5 et 6 cylindres.
Un couple d’entraînement faible par rapport à une pompe mécanique classique.
Une pression d’injection pilotée : la pression est indépendante du régime et de la charge du moteur ce qui permet d’utiliser des pressions d’injection élevées à bas régimes favorisant la lutte contre la pollution.
Les émissions d’oxydes d’azote réduites : la possibilité d’injecter de petites quantités de carburant avant (pilote) ou après (post) l’injection principale est d’une grande utilité pour réduire les émissions de polluants, en particulier les oxydes d’azote, ce qui permet à ce type de système de respecter les niveaux très stricts de pollution fixés par les législations EURO IV (en vigueur 2005).
La réduction du bruit : l’injection pilote permet une diminution sensible du bruit du moteur.
Un pilotage entièrement électronique : le système CR offre aux véhicules tous les avantages de la commande électronique ; un contrôle extrêmement précis du début et de la fin d’injection, sans oublier la possibilité d’assurer une interface avec les autres fonctions du véhicule.
Le système est constitué par les principaux composants suivants :
- Un système de filtration.
- Une pompe d’alimentation haute pression associée à un régulateur haute pression.
- Un accumulateur de pression (le rail) et les injecteurs associés.
- Des solénoïdes électroniques et un système de commande électronique (ECU).
5. L’injecteur Common Rail et son architecture
Un injecteur est constitué d’un corps de porte-injecteur et d’un corps d’injecteur. C’est ce dernier qui permet la diffusion du carburant dans la chambre de combustion.
Figure 6 : architecture d'un injecteur
Ce nouveau type d’injecteur permet une commande et un dosage beaucoup plus fin du carburant. La commande est ainsi devenue électronique. L’association valve-entretoise constitue le relais hydraulique qui commande la levée de l’aiguille de l’injecteur. Les tolérances d’usinage des pièces sont très faibles, de l’ordre de quelques microns pour les parties fonctionnelles au contact du fluide. La valve est le relais hydraulique de l’injecteur. Elle est constituée d’une pièce appelée corps de valve, d’une tige et d’une armature.