Les injecteurs d'essence en injection directe

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Description détaillée

Sur les moteurs à injection directe d'essence, l'injecteur pulvérise le carburant directement à l'intérieur du cylindre. Suivant les constructeurs et les motorisations, 2 technologies peuvent être utilisées : l'injecteur électromagnétique ou l'injecteur piézoélectrique. Dans les 2 cas, ils sont pilotés électriquement par le calculateur de gestion moteur sous une tension comprise entre 60 et 160 Volt. Ces injecteurs permettent de pulvériser le carburant sous haute pression (environ 200 bar). Sur le moteur Volkswagen 1,5 TSI Evo (Injection Delphi), la pression d'injection maximale peut atteindre 350 bar. En fonction du moteur et des phases de fonctionnement, l'injection d'essence peut se faire :

• Pendant le temps d'admission,
• En fin de phase de compression,
• En deux fois (pendant l'admission et la compression).
• En plusieurs fois en fin de phase de compression (multi-injection).

Pour améliorer l'oxydation du carburant et ainsi réduire la formation des particules les équipementiers et les constructeurs travaillent sur plusieurs axes :

• Le positionnement de l'injecteur : L'injecteur est positionné au centre du cylindre proche de la bougie d'allumage afin de minimiser le phénomène de mouillage sur les parois.

 

• L'augmentation des pressions d'injection : L'injecteur pulvérise des gouttelettes d'essence de plus petit diamètre, la surface de contact avec l'air est augmentée. L'oxydation du carburant est optimisée.
• Le type d'injecteur (multi-trous ou à ouverture extérieure) : L'utilisation d'injecteurs à ouverture extérieure permet d'accélérer le phénomène d'évaporation (oxydation accrue). La pénétration du jet dans la chambre est plus courte, le phénomène de mouillage sur le piston et le cylindre est réduit.

Le positionnement du nez de l'injecteur dans le cylindre favorise son encrassement. Une dégradation de la pulvérisation est donc prévisible avec le temps.

Les injecteurs multi-trous :

Lorsque l'injecteur est piloté, l'aiguille de l'injecteur se soulève vers l'intérieur et libère le carburant par plusieurs trous (4 à 8 suivant les modèles).

 

Les injecteurs à ouverture extérieure :

Lorsque l'injecteur est piloté, la buse de l'injecteur se déplace vers l'extérieur.

 

L'injecteur électromagnétique :

Composition de l'injecteur :

1. Joint torique.
2. Arrivée de carburant.
3. Connexion électrique.
4. Bobine de l'électroaimant.
5. Ressort de fermeture.
6. Noyau magnétique.
7. Aiguille d'injecteur.
8. Joint de combustion (en téflon).

 

L'intérêt de l'injecteur électromagnétique est son coût de production inférieur à son homologue piézo-électrique. La technologie est à ce jour maitrisée et fiabilisée, c'est la solution principalement utilisée par les constructeurs. Elle permet de réaliser des multi-injections jusqu'à 400 bar. L'injecteur électromagnétique existe aussi en version "ouverture extérieur". 

Exemple d'injecteur Bosch :

L'injecteur piézoélectrique :

Composition de l'injecteur :

1. Joint torique.
2. Arrivée de carburant.
3. Connexion électrique.
4. Actionneur Piézoélectrique.
5. Accouplement hydraulique.
6. Ressort de fermeture.
7. Aiguille d'injecteur.
8. Joint de combustion (en téflon).

 

L'intérêt de l'injecteur Piézoélectrique est sa rapidité d'ouverture. Son coût de production est supérieur à son homologue électromagnétique. Il existe uniquement en version à "ouverture extérieur".

On peut citer 2 applications :

• Chez BMW les injecteurs Siemens VDO,
• Chez Mercedes les injecteurs Bosch.

Exemple d'injecteur Bosch :

Exemple d'injecteur Siemens VDO :

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Méthodes et pratiques

Lors d'une intervention sur le circuit de carburant, les règles d'hygiène et de sécurité énoncées par le constructeur doivent être respectées. Il faudra particulièrement veiller :

• À porter les EPI (gants et lunettes).

• À respecter la méthode permettant de faire chuter la pression d'essence dans les circuits.

Ci-dessous les opérations principales qui peuvent être réalisées sur les injecteurs essence :

• Contrôle électrique et diagnostic.

Cette opération consiste à effectuer des contrôles électriques de l'injecteur (commande à l'oscilloscope, résistance à l'ohmmètre, écart de débit à l'outil de diagnostic) mais aussi un contrôle hydraulique (maintien de la pression).

• Dépose et repose.

Cette opération consiste à déposer les injecteurs en respectant les consignes décrites ci-dessus (mise en sécurité en faisant chuter la pression d'essence). Dans certains cas l'utilisation d'un arrache spécifique sera nécessaire pour ôter les injecteurs de la culasse. Le remplacements des joints sera indispensable avant toute repose. Attention lors des interventions sur le circuit Haute Pression : les éléments du circuit (injecteur, rampe, tuyau HP, pompe HP) forment un « ensemble ». En cas de dépose de l'un de ces éléments une procédure de serrage doit être respectée (ordre et couple de serrage). Après dépose, les tuyaux HP doivent être systématiquement remplacés.

• Nettoyage aux ultrasons.

Cette opération s'effectue avec un banc spécifique, les injecteurs doivent donc être déposés. Les nez d'injecteurs sont immergés dans le produit de nettoyage, les injecteurs sont pilotés durant toute la phase de nettoyage. Attention après nettoyage les injecteurs doivent être rincés avec du liquide d'essai.

 

• Contrôle des débits.

Cette opération s'effectue sur un banc spécifique, les injecteurs doivent donc être déposés. Les injecteurs sont pilotés en continu ils fonctionnent sous pression avec un liquide d'essai. Le technicien compare le contenu des éprouvettes.

 

• Contrôle de la conformité des jets. (Opération qui s'effectue sur un banc spécifique et qui impose la dépose / repose des injecteurs).

Cette opération s'effectue sur un banc spécifique, les injecteurs doivent donc être déposés. Les injecteurs sont pilotés à différents régimes (de vitesse démarreur à 7000 tr/min) ils fonctionnent sous pression avec un liquide d'essai. Le technicien compare la forme des jets.

 

• Remplacement des joints d'injecteur. (Opération qui doit être effectuée avant toute repose d'injecteur).

Exemples de procédure de réparation sur systèmes à injection directe :

• La dépose / repose des injecteurs : toute dépose d'injecteur nécessite le remplacement systématique des joints toriques (étanchéité rampe injecteur) et des joints de combustion en téflon (étanchéité cylindre). Le joint torique doit être lubrifié pour faciliter sa mise en place à la fois sur l'injecteur et sur la rampe. La mise en place du joint téflon (certains injecteurs sont équipés de 2 joints) nécessite l'utilisation d'un outil spécifique (3a) pour sa mise en place. L'outil 3b permet de reformer le joint au diamètre de l'injecteur (8). Attention : le positionnement des injecteurs sur la culasse doit être respecté. En règle générale les injecteurs sont équipés d'un ergot de positionnement.

 

• Le remplacement des injecteurs peut nécessiter un codage à l'outil de diagnostic des injecteurs neufs.
• Le nettoyage des injecteurs se fait dans des établissements spécialisés avec un outillage spécifique.
• Le contrôle de la qualité de carburant (taux d'éthanol).

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Impact sur les compétences en atelier

• Connaitre le fonctionnement des systèmes de gestion moteur essence.
• Connaitre le fonctionnement des circuits d'essence basse pression.
• Connaitre le fonctionnement des circuits d'essence haute pression.
• Savoir appliquer une méthode de diagnostic.
• Savoir utiliser un outil de diagnostic dans ses fonctions : lecture des paramètres, lecture et effacement des défauts, test des actionneurs...
• Savoir utiliser un manomètre, un multimètre.
• Savoir utiliser l'outillage spécifique à la dépose / repose des injecteurs.
• Savoir utiliser un banc de nettoyage et de contrôle des injecteurs dans le cas des entreprises "spécialistes".