BAC PRO Conducteur Routier
Transport de Marchandises
POLE TRANSPORT Louis Armand Chambéry (73)
SÉANCE 5 :
ALIMENTATION EN
CARBURANT
Objectif de cette séance : développer les connaissances permettant de conduire rationnellement et en sécurité le véhicule, et d'en exploiter les caractéristiques techniques.
Le conducteur doit être capable d'exploiter les caractéristiques techniques du véhicule en toutes circonstances, et d'identifier les principaux composants et le fonctionnement du moteur Diesel.
Le coin du prof'...
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1 - Rôles du circuit d’alimentation :
La Fonction principale du circuit d'alimentation en carburant, plus couramment appelé aujourd'hui " circuit d'injection " est d'injecter à un moment précis dans un ordre donné une quantité déterminée de gasoil sous haute pression, pulvérisé dans les chambres de combustion du moteur.
Pour parvenir à cette fonction principale, l'ensemble des éléments qui composent ce circuit d'alimentation doivent contribuer à :
- Stocker le carburant
- Nettoyer ( filtrer) le carburant
- Amener le carburant au moteur
- Mettre le carburant à une pression suffisante pour permettre l’injection
- Doser le carburant en fonction des besoins du moteur
En plus des tuyaux et canalisation qui assurent le transport du carburant depuis le réservoir jusqu'au(x) cylindre(s) tous les circuits d'alimentation en carburant actuels disposent des 3 éléments essentiels suivants :
une pompe d'alimentation, une pompe à injection et des injecteurs.
La pompe d’alimentation :
La pompe d'alimentation a pour fonction d'aspirer le gasoil contenu dans le réservoir pour alimenter la pompe d’injection en passant à travers le filtre (pression = 2 bars).
La pompe d’injection :
La pompe d'injection envoie, suivant l’accélération, une certaine quantité de gasoil sous très haute pression aux injecteurs (200 à 250 bars).
Les injecteurs :
Les injecteurs pulvérisent finement le gasoil dans les chambres de combustion sous très haute pression.
L’injecteur étant une pièce très sollicitée ( pression de 200 bars, température entre 500 et 600° C et fréquence
d’ environ 2000 ouvertures/mn ).
2 - Description et fonctionnement d'une injection par pompe en ligne :
2.1 Description
Une pompe à injection dite " en ligne " alimente indépendamment les injecteurs avec une tubulure d’injection ( en haute pression ), un porte injecteur et un injecteur pour chaque cylindre.
Ce type d’injection est aujourd’hui abandonné (consommation élevée, pollution importante… ). Toutefois, la compréhension de ce système d'alimentation "basique" est indispensable pour comprendre les systèmes d'alimentation en carburant plus actuels et plus "évolués".
Circuit d'aspiration
Circuit basse pression
Circuit Haute pression
Circuit Retour
① - Réservoir
② - Circuit d’aspiration
③ - Pompe d’alimentation
④ - Circuit basse pression
⑤ - Pompe d’injection
⑥ - Circuit haute pression
⑦ - Injecteur
⑧ - Circuit de retour
❶ - Crépine (filtre)
❷ - Préfiltre décanteur
❸ - Filtre principal
2.2 Fonctionnement du circuit d’aspiration
La pompe d’alimentation ③ aspire le gasoil stocké dans le réservoir ①.
Le carburant circule alors dans des canalisations ② qui les relient : c'est le circuit d'aspiration.
Un premier filtrage « grossier » du carburant s’opère dès le réservoir par une crépine ❶ placée au début de la canalisation.
Un filtrage plus important est opéré par le préfiltre à gasoil ❷ chargé de retenir les traces d’eau contenues dans le réservoir ainsi que les plupart des impuretés présentes et véhiculées dans le gasoil (rouille, poussières… ).
2.3 Fonctionnement du circuit basse pression
La pompe d’alimentation ③ pousse alors le gasoil dans une canalisation basse pression ④ pour alimenter la pompe à injection ⑤
Le carburant poussé sous une pression d’environ 2 bars, subit alors un nouveau filtrage "beaucoup plus fin ", dans le filtre principal, pour être totalement débarrassé de toutes les impuretés présentes et véhiculées dans le gasoil.
Le filtre principal ❸ retient les impuretés de l’ordre du micron.
2.4 Fonctionnement du circuit haute pression
La pompe d’injection ⑤ pousse le gasoil dans une canalisation, sous haute pression ( = tubulure d’injecteurs ⑥ ) pour alimenter les injecteurs ⑦ en charge de pulvériser le carburant dans les cylindres.
Dans le cas d'une pompe à injection en ligne, chaque injecteur est alimenté en carburant par une canalisation indépendante.
Les pompes d’injection en ligne permettent d’obtenir des pressions d’injection allant jusqu’à 1 300 bars.Certains véhicules diesel d’ancienne génération sont encore équipés de pompes en ligne ou rotatives qui ne dépassent pas les 250 bars et ont de faibles performances.
2.5 Fonctionnement du circuit retour
Lors des décélérations et lorsque le conducteur « coupe » le moteur, tout le carburant parvenu inutilement aux pompes et aux injecteurs et reconduit soit à la pompe d’alimentation (décélération) ou directement au réservoir ( arrêt du moteur ) par un circuit de retour ⑧ .
1 – Réservoir cloisonné
2 – Circuit d’aspiration
3 – Préfiltre décanteur
4 – Pompe d’alimentation
5 – Pompe manuelle d’amorçage
6 – Circuits de refoulement
7 – Filtres principaux
8 – Vis de Purge
9 – Pompe d’injection
10 – Vis de purge
11 – Régulateur
12 – Tuyauterie haute pression
13 – Porte injecteur et injecteur
14 – Retour des injecteurs
15 – Limiteur de pression
16 – Retour de pompe
3 - Filtrage du carburant :
3.1 Trois filtrages successifs
Avant d'être injecté dans le cylindre, le carburant doit être nettoyé de toutes les impuretés qui viendraient à boucher les canalisations et les injecteurs, endommager le fonctionnement des pompes et perturber la combustion du carburant dans le cylindre.
Le carburant est nettoyé et filtré à 3 reprises ( au minimum ).
Dès sa sortie du réservoir, une crépine retient les plus grosses impuretés.
Avant chaque pompe des filtres interviennent pour nettoyer le gasoil et le débarrassé des impuretés jusqu'à la taille du micron = Unité de mesure de longueur valant un millionième de mètre (symb. μ)
3.2 Le préfiltre
Le pré-filtre ( ou préfiltre décanteur ) :
- est constitué d’un tamis métallique et d’un bocal.
- est situé entre le réservoir et la pompe d’alimentation.
Le préfiltre a pour rôle de retenir les grosses impuretés
( de l’ordre du 10éme de mm ) et l’eau.
3.3 Le filtre principal
Le filtre principal :
- est constitué d’une cuve à l’intérieur de laquelle le gazole traverse un élément filtrant qui est soit en feutre soit en papier soit un tamis métallique.
- le porte filtre est souvent muni d’une vis de purge et d’un clapet de décharge.
- est situé entre la pompe d’alimentation et la pompe d’injection,
Le filtre principal doit retenir les plus petites impuretés ( de l’ordre du micromètre ).
Les filtres à gazole se changent environ tous les 20 000 km.
Le nettoyage doit être plus fréquent selon l’utilisation.
1. Arrivée
2. Sortie
3. Filtre papier
4. Vis de purge d’eau
5. Joint
6. Cartouche
7. Tubulure
8. Collecteur
Filtre à Gasoil - Renault Trucks
4 - Les injecteurs :
1 – Porte injecteur
2 – Écrou chapeau
3 – Rondelles de réglage ( tarage )
4 – Ressort
5 – Tige poussoir
6 – Aiguille d’injecteur
7 – Téton
8 – Buse d’injecteur
9 – Écrou de buse
10 – Canalisation d’arrivée
11 – Canalisation de refoulement
12 – Canalisation de retour vers le réseau.
Le combustible arrive par le haut de l’injecteur et descend vers la pointe de l’aiguille. Cette dernière est plaquée sur son siège par un ressort.
Le combustible, arrivant à pression très supérieure à celle du tarage du ressort, soulève l’aiguille et le combustible est injecté.
Quand la pression du combustible chute, le ressort ramène l’aiguille sur son siège et l’injection cesse.
L’injecteur est une pièce très sollicitée :
- pression ≈ 200 bars,
- température entre 500 et 600°C
- fréquence ≈ 2000 ouvertures / min.
5 - Fonctionnement de l' injection par
rampe commune " common rail " :
Le système d'injection haute pression à rampe unique consiste à alimenter, via une pompe haute pression pilotée électroniquement, une rampe commune (soit " common rail " en anglais) qui assure la fonction d'accumulateur du carburant et distribue le carburant aux différents injecteurs.
Le débit, la pression et le moment de l’injection sont commandés par des électrovalves situées sur les injecteurs, elles même pilotées par un boitier électronique relié à divers capteurs.
Cette rampe est connectée à des injecteurs qui assurent une pulvérisation très fine directement dans la chambre de combustion grâce à une pression comprise entre 1350 et 1500 bars (contre 900 bars pour une pompe d'injection normale).
Cette pulvérisation très fine permet d'améliorer la combustion. La consommation et les émissions polluantes sont réduites.
• Unité électronique :
- Capteur de pression
- Changement de débit
- Protection du turbo compresseur
• Potentiomètre d’accélérateur
• Capteur de température d’eau
• Capteur de température du gasoil
• Capteur de température de l’air à l’admission
• Capteur de pression du turbo
• Capteur de position du vilebrequin
• Capteur de position de l’arbre à cames
• Capteur de régimes moteur
• Capteur de tension des éléments de pompe…
Capteurs et composants pilotant les différents systèmes d'injection :
6 - Notion d'injection directe et indirecte :
6.1 Injection directe
L'injection directe est une technologie utilisée dans les moteurs à combustion interne. Elle consiste à injecter à la pression de 100 bars le carburant directement dans la chambre de combustion plutôt qu'en amont dans la tubulure d'admission pour les moteurs à allumage commandé, ou dans une préchambre pour les moteurs diesel.
L'injection directe est apparue en grande série tout d'abord sur les moteurs Diesel. Elle est aujourd'hui très répandue sur ce type de motorisation.
Les systèmes d'injection directe, diesel ou essence, utilisent largement l'électronique pour piloter la quantité de carburant injecté dans la chambre de combustion, ce qui permet une économie de carburant et des rejets moindres en n'injectant que la quantité de carburant nécessaire pour une combustion optimale
6.2 Injection indirecte
L'essence est injectée à la pression de 3 bars dans la tubulure d'admission, le mélange air essence se forme en amont de la soupape d'admission dans la tubulure d'admission pour les moteurs à allumage commandé, ou dans une préchambre pour les moteurs diesel.
Les moteurs des voitures de série, à l’origine, ont été en grande partie alimentés par des carburateurs. Mais, à partir de 1960, on assiste aux progrès de l'injection notamment avec l'injection mécanique Kugelfischer.
La tendance commence par s'affirmer sur les voitures de sport, où les hauts rendements exigés imposent l'élimination des insuffisances de carburation constatées par moment avec les carburateurs, du fait que le niveau de la cuve ne demeure pas constant, en particulier dans les courbes et les virages.
Injection directe
Injection Bosch
7 - Maintenance du circuit d'alimentation
7.1 Contrôles et maintenance qui incombent au conducteur :
Compléter le niveau de carburant dans le réservoir en respectant les règles de sécurité et, attention de ne pas se tromper de carburant !!!!
Veiller à avoir toujours suffisamment de gasoil dans son réservoir,
Il est conseillé de circuler avec un réservoir si possible plein car cela limite la condensation à l’intérieur et donc la présence d’eau qui est très néfaste pour les systèmes d’injection ( surtout les plus modernes ).
Vérification de l’absence de fuites ( tâches ) sous le réservoir
Éviter de faire le plein au moment ou la station service est réapprovisionnée (cela brasse les saletés et l’eau du fond de la cuve), cela peut aussi avoir des conséquences néfastes pour les systèmes d’injection.
Pendant la conduite, être vigilent aux indications du tableau de bord : jauge à carburant, voyant de passage en « réserve »…
Pendant la conduite, être vigilent aux indications du tableau de bord : L’utilisation de l’économètre permet de gérer sa consommation, corriger sa conduite et même détecter un début de panne…
Adopter une conduite économique : non seulement de manière à économiser le carburant qui est, avec les salaires, le poste le plus coûteux pour l’entreprise, Mais aussi parce que plus le véhicule consomme, plus il pollue…
Avec l’aide du carnet d’entretien et de la notice du véhicule, le conducteur veille au respect de la périodicité des contrôles et entretiens.
En particulier pour des déplacements internationaux, il est conseillé d’avoir toujours avec soi des filtres de rechange pour faire face à un problème de gazole (fond de cuve, gazole de mauvaise qualité dans certains pays…), qui obstruerait les filtres.
Veiller à l’entretien régulier du circuit d’alimentation (échange et nettoyage des différents filtres). Si possible, il est aussi recommandé d’avoir des filtres d’avance dans le véhicule en cas de filtre défectueux, de température très basse ( la paraffine contenue dans le gasoil se fige est obstrue le circuit ) etc…
Surveiller toute fuite de gazole (souvent cela se sent, odeur) car le gazole ayant un point d’auto inflammation relativement bas (autour de 270°) il peut s’enflammer sur des surfaces chaudes comme le turbocompresseur par exemple.
7.2 Précautions particulières :
7.3 Réamorçage du circuit d'alimentation :
Vous apprendrez plus tard, à opérer un réamorçage du circuit d’alimentation sur un PL…
Explication théorique du réamorçage d'un circuit d’alimentation :
Quand faut-il effectuer cette opération ?
Lorsque de l’air s’est engagé dans le circuit d’alimentation en carburant
( après une panne sèche, un changement de filtres… )
En quoi consiste cette opération ?
Évacuer l’air présent et permettre au carburant de circuler correctement dans le circuit.
Purge et réamorçage du circuit basse pression :
- Vérifier le niveau de carburant
- Dévisser la vis de purge sur les filtres principaux
- Actionner la pompe manuelle jusqu’à la sortie du gazole
- Lorsque le gazole coule, revisser la vis de purge
- Nettoyer avec un chiffon
En principe cette purge suffit, toutefois exceptionnellement on peut être amené à purger le circuit haute pression.
Purge et réamorçage du circuit haute pression :
- Desserrer les raccords d’arrivée aux injecteurs.
- Actionner le démarreur.
- Resserrer les raccords
- Nettoyer avec un chiffon
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