Les pompes Haute Pression en injection directe d'essence

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Description détaillée

Présentation :

Les pompes à essence Haute Pression équipent les moteurs à Injection Directe. Elles sont alimentées en carburant par une pompe Basse Pression électrique, généralement implantée dans le réservoir du véhicule.

Le rôle d'une pompe H.P. est de fournir aux injecteurs, via une rampe, une quantité et une pression d'essence adaptées aux besoins du moteur.

Ces pompes sont entraînées par le moteur (souvent par l'arbre à cames), et sont généralement équipées d'un actionneur électrique piloté par le calculateur de gestion moteur. Elles possèdent un ou plusieurs cylindres suivant les modèles. La montée en pression est réalisée par le ou les pistons qui compriment un volume d'essence bien défini.

 

La pression de refoulement des pompes Haute Pression a évolué depuis les premières générations apparues à la fin des années 90.

1998 : Mitsubishi GDI, la pression est de 50 bar environ.

2000 : Renault IDE, PSA HPI, Opel essence Direct, les pressions varient de 30 à 100 bar environ.

2005 : PSA THP, VW TFSI, les pressions varient de 30 à 150 bar environ.

2007 : Certaines pompes peuvent fournir des pressions de 200 bar.

2018 : Certaines pompes peuvent fournir des pressions qui dépassent 300 bar.

 Les fournisseurs présents sur le marché sont :

Bosch, Magneti Marelli, Denso, Delphi, Hitachi, Siemens/Continental.

On peut classer les pompes Haute Pression suivant 3 catégories :

• Les pompes à 3 pistons radiaux ou axiaux.
• Les pompes à 2 pistons radiaux.
• Les pompes monopiston.

Les pompes à 3 pistons :

On rencontre 2 architectures :

• les pompes à piston axiaux,
• les pompes à piston radiaux.

 

 

Exemple de pompe à 3 pistons radiaux :

Fournisseur : Bosch.

Commercialisation : 2001

Exemple de véhicule concerné : VW Lupo 1,4 FSI 105 ch

Système de gestion moteur : BOSCH MED 7.5.10

Système régulé en pression (régulateur monté sur le rail)

Pression de fonctionnement : 40 à 100 bar

  

 

(Source Bosch)

La pompe est lubrifiée par le carburant.

Exemple de pompe à 3 pistons axiaux :

Commercialisation : 2006

Exemple de véhicule concerné : BMW 335i 306 ch (6 cylindres 3.0 litres)

Système de gestion moteur : SIEMENS MSD80

Système régulé en débit (régulateur monté sur la pompe)

Pression de fonctionnement : 40 à 200 bar

  

 

(Source BMW)

La pompe est lubrifiée à vie par une huile spécifique.

Les pompes à 2 pistons :

Exemple de pompe à 2 pistons axiaux :

Commercialisation : 2006

Exemple de véhicule concerné : PSA moteur 1,6 THP 150/175 ch

Système de gestion moteur : BOSCH MED17.4

Système régulé en débit (régulateur monté sur la pompe)

Pression de fonctionnement : 40 à 150 bar

  

 

(Source Peugeot)

La pompe est similaire à l'exemple précédent, elle est lubrifiée à vie par une huile spécifique.

Les pompes à 1 piston :

Exemples de pompe monopiston (montage radial/arbre à cames):

Exemple 1 :

Fournisseur : DENSO

Commercialisation : 2012

Exemple de véhicule concerné : Renault/Dacia 1,2 TCE 115 Ch

Système de gestion moteur : DENSO EMS 3150

Système régulé en débit (régulateur monté sur la pompe)

Pression de fonctionnement : 20 à 150 bar.

  

 

La partie interne de la pompe est lubrifiée par le carburant.

L'entraînement est réalisé par un poussoir à rouleaux entraîné par 4 cames carrées, le tout est lubrifié par l'huile du moteur.

Exemple 2 :

Fournisseur : Bosch.

Commercialisation : 2012

Exemple de véhicule concerné : BMW moteur N20 (4 cyl) 245 ch

Système de gestion moteur : BOSCH MEVD 17.2.4

Système régulé en débit (régulateur monté sur la pompe)

Pression de fonctionnement : 50 à 200 bar

  

 

(Source Bosch)

La partie interne de la pompe est lubrifiée par le carburant.

L'entraînement est réalisé par un poussoir à rouleaux entraîné par 3 cames, le tout est lubrifié par l'huile du moteur. Les moteurs V8 et V12 de chez BMW sont équipés de 2 pompes du même type.

Exemple 3 :

Fournisseur : Magneti-Marelli / Delphi

Commercialisation : 2015

Exemple de véhicule concerné : Peugeot / Citroen 1,2 THP 110/130 Ch

Système de gestion moteur : VALEO VD46

Système régulé en débit (régulateur monté sur la pompe)

Pression de fonctionnement : 20 à 200 bar.

 

  

La partie interne de la pompe est lubrifiée par le carburant.

L'entraînement est réalisé par un poussoir à rouleaux entraîné par 3 cames, le tout est lubrifié par l'huile du moteur.

Exemple de fonctionnement de la pompe à 3 pistons radiaux équipant le moteur 1,4 FSI de la VW Lupo :

  

 

(Source Bosch)

L'arbre à cames entraîne l'axe excentrique et transmet grâce aux sabots coulissants un mouvement de bas en haut aux pistons creux. Ceux-ci coulissent à l'intérieur de l'élément de pompe. Durant les phases de descente, le piston se remplit de carburant sous 5 bar au travers du clapet d'admission. Pendant la phase de remontée, le carburant quitte la pompe. La pression est fonction de la commande du régulateur de pression placé sur la rampe.

Avantage :

La gestion de la haute pression est simple à réaliser, les risques de pic de pression en phase de décélération sont écartés.

Inconvénient :

Une partie du carburant comprimé quitte la rampe par le régulateur de pression vers un circuit de retour. Il en résulte un réchauffement de l'essence et une puissance absorbée par la pompe élevée. La pompe reste assez volumineuse.

Exemple de fonctionnement de la pompe monopiston équipant le moteur BMW à 4 cylindres (N20) :

  

 

(Source BMW)

La pompe HP est alimentée en carburant (sous 5 bar) au travers du raccord (A). Le carburant pénètre ensuite dans la chambre de pression (7) au travers de la vanne de régulation (5) normalement fermée. La remontée du piston (4) crée une mise en pression de l'essence qui est refoulée vers la rampe au travers du clapet antiretour (2) et du raccord HP (B). En cas de surpression, le carburant est déchargé de la HP vers la BP au travers du limiteur de pression (3) taré à 245 bar. Les phases de descente du piston créent des pointes de pression dans la BP. Ces variations de pression sont atténuées  par la chambre de compensation (1).

La vanne (5) est alimentée électriquement au travers du connecteur (6) pendant les phases de descente du piston (4).

Pour diminuer la pression le calculateur retarde le point de fermeture de la vanne, qui reste alimentée pendant la phase de remontée du piston. (Une partie du carburant repart vers la BP).

Pour augmenter la pression, le calculateur avance le point de fermeture de la vanne.

Lorsque la vanne est fermée au PMB du piston, la pression obtenue sera maximale.

Lorsque la vanne est maintenue ouverte, la pression est nulle.

Les phases de commande de la vanne sont synchronisées avec les phases de montée et de descente du piston. Il y aura donc 3 phases de commande de la vanne par tour d'arbre à cames.

 

 

 

Avantage :

Tout le carburant comprimé est consommé, il n'y a pas de retour vers le réservoir. La puissance absorbée par la pompe est moindre, le carburant n'est pas chauffé. La taille de la pompe est réduite.

Inconvénient :

Des pics de pression peuvent survenir, d'où la présence d'un limiteur de pression.

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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.

Remplacement d'une pompe haute pression :

Avant de remplacer une pompe haute pression, il faudra procéder à un diagnostic complet du circuit de carburant. En général une pompe haute pression défaillante fait remonter un défaut (anomalie de pression) dans le calculateur de gestion moteur. Le conducteur est informé du dysfonctionnement par l'allumage d'un voyant au tableau de bord.

Le diagnostic de la pompe peut parfois nécessiter l'utilisation d'un outil de type "rail bouché". La lecture des défauts et une mesure des paramètres du circuit de haute pression à l'aide d'un outil de diagnostic, aideront le technicien à identifier une défaillance de la pompe. Le circuit basse pression devra être contrôlé à l'aide d'un manomètre.

Avant de procéder à la dépose de la pompe, le technicien devra valider l'absence de pression dans le circuit de carburant. L'actionneur électrique de la pompe est généralement indissociable, il se remplace avec la pompe. Lors de la repose d'une pompe monopiston, les cames d'entrainement devront être positionnées au point mort bas.

Les éléments du circuit haute pression (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.

Avant le remplacement de la pompe, un contrôle de la qualité de carburant (taux d'éthanol) est conseillé.

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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 appliquer une méthode de dépose repose.

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Exemple d’outillage approprié

• Outil de diagnostic,
• Multimètre,
• Manomètre de pression d'essence.
• Testeur "haute pression" de type rail bouché.