BAC PRO Conducteur Routier
Transport de Marchandises
POLE TRANSPORT Louis Armand Chambéry (73)
SÉANCE 6 :
INJECTION ÉLECTRONIQUE
DU 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, et identifier les éléments du circuit d'alimentation en gasoil.
Le coin du prof'...
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Document
de Synthèse
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Le coin de l'élève...
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1 - Les injecteurs :
1.1 Histoire de l'injection
Le premier moteur à combustion interne alimenté par un système d'injection est breveté en 1893 par l'ingénieur Rudolph Diesel.
Les premières applications de l'injection sur les moteurs à explosion remontent aux années 1930. En Allemagne, Mercedes-Benz et Bosch mettent au point un système d'injection directe adapté aux moteurs d'avions comme celui du Me109.
Durant la Seconde Guerre mondiale, les avions américains utilisent ce système, sur le principe de l'injection indirecte monopoint.
Messerschmitt Bf 109
Chance Vought F4U Corsair
Après la guerre, c'est en 1949 que les premiers moteurs à explosion sont alimentés par injection indirecte, et notamment sur les véhicules de sport participant à l'Indianapolis 500.
En Europe, l'un des premiers exemples, toujours du type indirect, est développé en 1953 : il s'agit du 4 cylindres Connaught de formule 2 d'une cylindrée de 2 000 cm3. Mercedes, en 1954, adopte à son tour le système à injection, directe par contre, pour les 8 cylindres en ligne de ses Formule 1.
Indianapolis Motor's speedway 1949 - Norm houser
Formule 2 Connaught - 1953
L'injection directe sur moteur d'automobile est une invention française, de Georges Regembeau, qui convertit une Citroën Traction Avant à cette technologie au tout début des années 1950, pour sa satisfaction personnelle. Alliée à des équipements novateurs, comme la boîte 6 vitesses Regembeau et un très bon système de freinage, cette voiture pourra atteindre des performances remarquables : 190 ch et une vitesse de pointe de 210 km/h
En 1967, l'injection électronique remplace l'injection mécanique dans le but d'améliorer le rendement moteur, grâce à un calculateur électronique. Ce dernier décide de la durée de l'injection, et donc de la quantité de carburant injectée, pour optimiser le mélange air/essence.
Le rapport théorique idéal air/essence pour le moteur à explosion est de 14,7 parts d'air pour 1 part de carburant. On parle alors de mélange stœchiométrique. Pour obtenir une combustion idéale et permettre une économie de carburant, on brûle une proportion air/essence de 14,7 / 1.
La gestion de l'injection se fait à l'aide d'un E.C.U.(de l'anglais Electronic Control Unit soit unité de contrôle électronique) qui reçoit les informations des capteurs (sondes) tels que enfoncement de la pédale d'accélérateur, température du moteur, de l'air, le taux d'oxygène, etc.. À partir de ces informations, il agit sur des actionneurs (injecteurs, volets d'admission d'air, etc.).
1.2 Description de l' injecteur
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.
1.3 Injection par pompe unitaires électronisées
Il y a autant de pompes que de cylindres, chaque pompe est commandée par une came supplémentaire sur l’arbre à cames.
Un tuyau haute pression relie la pompe au porte injecteur. Le débit de gasoil à injecter et le temps de l’injection sont commandées par une électrovanne, elle-même pilotée par un boitier électronique recevant de nombreuses informations de divers capteurs.
La pression d’injection atteint pour ce moteur 1800 bars ( ex: moteur MACK 12 litres )
1.4 Injection par injecteur-pompe
Il s’agit, là aussi, de pompes unitaires, avec autant de pompes que de cylindres. La différence étant que pompe, porte injecteur et injecteur forment un tout placé sur la chambre de combustion à la place du porte injecteur classique.
Cette pompe est elle aussi commandée par l’arbre à cames, et, de la même façon, le débit du gasoil et le temps d’injection sont commandés soit par une électrovalve, soit hydrauliquement, toujours en liaison avec un boitier de commande électronique relié à divers capteurs.
Pression obtenues : 1500 à 2400 bars.
1 - Came spéciale
2 - Piston
3 - Injecteur
4 - Arbre à cames traditionnel
1. Piston supérieur
Le sommet de ce piston est poussé vers le bas par une force de 12 500 N (l'injecteur est conçu pour des forces atteignant les 18 000 N), force engendrée par l'arbre à cames.
2. Lumière d'admission du carburant de calage
Un volume strictement contrôlé de carburant est alors pompé dans l'injecteur.
Il se fraie un chemin entre le piston supérieur et le piston médian, assurant une liaison hydraulique. C'est le volume de carburant autorisé à créer cette liaison qui détermine le calage précis du carburant à brûler forcé dans la chambre de combustion à travers la buse ouverte à la base de l'injecteur.
Une quantité supérieure de carburant induit une avance, une quantité inférieure un retard. Le volume de carburant est régulé par le système Scania de gestion du moteur.
En faisant varier le volume, celui-ci ajuste le calage de manière à le faire correspondre très exactement au cycle de combustion en cours.
3. Conduite de retour du carburant de calage
Le carburant ayant servi au calage est évacué et renvoyé au réservoir. Son passage à travers l'injecteur a provoqué une élévation de sa température, ce qui implique que le carburant contenu dans le réservoir va être réchauffé et aura par conséquent une moindre propension au phénomène nuisible de précipitation de la cire, causé par les froides températures hivernales.
4. Lumière d'admission du carburant à brûler
Le gazole destiné à la combustion est forcé dans la partie inférieure du corps de l'injecteur, prêt à être introduit à travers la buse ouverte. Le volume de carburant est régulé par le système Scania de gestion du moteur.
5. Piston inférieur
Le carburant est forcé sous haute pression dans la chambre de combustion par le piston inférieur. La pression d'injection doit en effet contrecarrer la pression de combustion engendrée par la montée du piston.
6. Buse ouverte
La buse ouverte permet au carburant sous haute pression d'être injecté dans la chambre de combustion. Les forces engendrées par la haute pression font que le carburant se combine avec l'air de manière à former un mélange gazeux de densité requise en vue d'une combustion propre et efficace.
2 - 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 :
Injection directe
Injection Bosch
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