Comment fonctionne l'injection de carburant ?

Mar 15, 2023

L'injection de carburant est l'une des principales raisons pour lesquelles les voitures modernes sont si bonnes en tout.

appareil photo chrishasa

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L'injection de carburant est un équipement d'ingénierie moderne que nous tenons largement pour acquis. Il n'y a pas si longtemps, la technologie qui permet à nos voitures de démarrer de manière fiable à n'importe quelle température, à n'importe quelle altitude et dans n'importe quelles conditions en était à ses balbutiements et avait ses propres mises en garde par rapport aux carburateurs.

Mais maintenant, l'injection de carburant alimente la grande majorité des voitures à combustion interne, et ce depuis 30 ans.

Il a parcouru un long chemin depuis ses premiers jours en tant que système d'injection de carburant mécanique et est en grande partie responsable de l'incroyable équilibre entre l'économie de carburant, les émissions et la puissance que possèdent les moteurs modernes. Tout se résume à la précision avec laquelle l'injection de carburant moderne peut faire son travail. Mais comment ça fonctionne? Eh bien, bons lecteurs, asseyez-vous, détendez-vous et laissez-moi vous expliquer.

Pour comprendre l'injection de carburant, vous devez généralement comprendre le fonctionnement d'un moteur. Dans sa forme la plus simple, un moteur est une pompe à air qui ingère un mélange air/carburant, comprime ce mélange, l'enflamme et l'épuise. L'un des paramètres les plus importants d'un moteur est le mélange entre l'air et le carburant, et le contrôle de ce mélange affecte précisément tout. Puissance, économie de carburant, émissions, chaleur, efficacité, etc.

Dans le passé, les voitures utilisaient des carburateurs pour doser ce mélange d'air et de carburant. Ceux-ci fonctionnaient comme des ordinateurs mécaniques qui fonctionnaient en utilisant des différentiels de vide et de presse dans des passages complexes pour déterminer si la voiture était au ralenti, en croisière ou à plein régime. Le problème avec les carburateurs est qu'ils sont préréglés avec des jets de carburant d'une certaine taille, ce qui signifie que les changements d'altitude ou de température modifient radicalement la puissance et le comportement du moteur. Essentiellement, il a mélangé le carburant bien avant la chambre de combustion sans grande précision. C'est un système dit "en boucle ouverte" où le réglage du moteur est prédéterminé.

L'injection de carburant fonctionne d'une manière complètement différente et a quelques variantes. Mais la différence cruciale est que l'injection de carburant est précisément programmée pour son application au lieu d'un carburateur qui délivre un brouillard de carburant constant. L'injection de carburant est réglée sur la quantité d'air qui pénètre dans l'admission. Ensuite, une impulsion de carburant correspondante est injectée pour cet événement de cylindre.

La différence entre les formes d'injection de carburant est la façon dont l'injection de carburant est chronométrée. L'injection mécanique de carburant fonctionne sans électronique et est physiquement synchronisée avec le moteur, en utilisant généralement l'un des arbres à cames du moteur. L'injection électronique de carburant est chronométrée à l'aide de capteurs sur le vilebrequin du moteur, l'arbre à cames ou les deux, pour déterminer le moment et la durée d'injection corrects.

Le plus grand avantage de l'injection électronique de carburant (EFI), de loin la forme d'injection la plus courante, est qu'elle peut fonctionner en boucle fermée. Cela signifie que l'EFI peut s'ajuster activement en fonction des conditions, optimisant toujours le mélange de carburant en fonction des lectures du capteur de débit d'air massique ou du capteur de pression du collecteur, ou du capteur d'oxygène. Cela signifie que la voiture peut démarrer sans effort à des températures inférieures à zéro à 14 000 pieds, puis faire immédiatement la même chose à 110 degrés Fahrenheit au niveau de la mer.

Parmi les systèmes EFI modernes, il existe deux types principaux: l'injection directe et l'injection par port. L'injection directe est maintenant considérée comme la forme dominante d'injection de carburant à essence et a été le système d'injection de carburant diesel dominant pendant un certain temps. Il injecte du carburant directement dans la chambre de combustion à des pressions extraordinairement élevées, environ 2 900 psi dans le cas du moteur Volkswagen EA888 actuel. Cela permet au carburant d'être pulvérisé dans un brouillard presque atomiquement fin en courtes rafales pour favoriser un mélange maximal d'air et de carburant, et une quantité absurdement précise de carburant par impulsion d'injecteur. L'un de ses principaux inconvénients est qu'il nécessite plus d'entretien que l'injection dans l'orifice et laisse derrière lui la tristement célèbre accumulation de carbone sur les soupapes, car le carburant nettoierait normalement les soupapes d'un moteur à injection dans l'orifice.

L'autre est l'injection de port, qui est la forme dominante d'EFI depuis la fin des années 90. Les injecteurs de carburant sont positionnés dans les orifices d'admission avant les soupapes, ce qui signifie que le carburant et l'air sont mélangés avant la soupape, puis encore mélangés dans la chambre de combustion. Il a également l'avantage de nettoyer l'arrière des soupapes, empêchant l'accumulation de carbone. Il s'agit toujours d'une forme précise de distribution de carburant et d'une excellente économie de carburant, mais l'étape supplémentaire de l'injection directe a été importante pour les émissions. Néanmoins, de nombreuses voitures sont encore injectées dans le port, et certains constructeurs automobiles utilisent même le port et l'injection directe au nom de la maintenance et de la fiabilité.

Nous savons tous comment l'histoire se déroule : les règles d'émissions de plus en plus strictes ont forcé l'innovation pour le moteur à combustion interne. S'il n'y avait pas eu l'EPA dans les années 70, nous vivrions dans un pays bien différent. Alors qu'il devenait plus difficile de maintenir la conformité aux émissions jusque dans les années 80 avec les carburateurs, les constructeurs automobiles sont passés en masse à l'injection de carburant dans les années 90. Il était certainement motivé par les émissions, mais l'économie de carburant, la fiabilité et la simplicité de l'EFI sont devenues largement supérieures aux carburateurs.

Et c'est une méthode plus simple et plus fiable de distribution de carburant que les carburateurs. La plupart des EFI peuvent diagnostiquer eux-mêmes les problèmes, ce qui simplifie les réparations. Les pièces sont bon marché et omniprésentes et sont principalement partagées par de nombreux constructeurs automobiles. Il n'est pas aussi facile à modifier ou à réparer sur le terrain qu'un carburateur, mais la fiabilité de l'injection de carburant dépasse de loin celle d'un carburateur.

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