Injecteurs d'essence

Genèse et application.

L'alimentation en carburant des moteurs à essence a connu une évolution considérable au cours des dernières décennies. Depuis les débuts de ce type de moteur, les ingénieurs ont cherché à améliorer l'efficacité de leur alimentation afin d'obtenir un meilleur rendement, une plus grande puissance et une consommation de carburant réduite. Des simples carburateurs aux systèmes d'injection mécanique et électronique, en passant par les technologies avancées d'injection directe, chaque solution a eu ses avantages et ses inconvénients. Les technologies actuelles d'injection directe (GDI) représentent le summum de la précision et de l'efficacité, bien que les développements dans ce domaine soient toujours en cours, avec pour objectif une efficacité et un respect de l'environnement encore plus grands. Les systèmes d'injection avancés sont capables de mieux contrôler le processus de combustion, ce qui permet de réduire considérablement les émissions. Les voitures sont donc plus respectueuses de l'environnement et répondent à des normes d'émission plus strictes. 

L'introduction des systèmes d'injection de carburant dans les années 1960 a marqué un tournant dans le développement de la technologie de l'injection, lorsque Bosch a dévoilé le D-Jetronic, le premier système électronique d'injection de carburant qui permettait un dosage plus précis du carburant grâce à l'utilisation de capteurs et d'un contrôleur électronique. Au cours des décennies suivantes, la technologie s'est progressivement affinée et les années 1980 ont vu apparaître des systèmes plus avancés tels que le L-Jetronic, qui a été le premier à utiliser un débitmètre d'air massique. 

Des systèmes avec un seul injecteur central remplaçant le carburateur (d'où le nom d'injection monopoint) ont été mis sur le marché, mais leur place a été relativement vite prise par des systèmes dans lesquels le carburant est fourni à chaque cylindre par un injecteur séparé (ce que l'on appelle l'injection multipoint). La nécessité d'un contrôle précis du moteur et d'une réduction de la consommation de carburant a entraîné le développement de la commande séquentielle des injecteurs, c'est-à-dire l'ouverture et la fermeture individuelles de chaque injecteur. Cette évolution a été suivie par la mise au point de systèmes d'injection directe d'essence produits en série, qui ont permis de réduire encore la consommation de carburant et les émissions de gaz d'échappement.

Construction et principe de fonctionnement.

Le système d'injection d'un moteur à essence se compose de plusieurs éléments de base :

1. Réservoir de carburant
2. Pompe à carburant
3. Filtre à carburant
4. Pompe haute pression (dans les systèmes d'injection directe)
5. Valve de contrôle de la pression du carburant
6. Rail de carburant
7. Capteur(s) de pression et de température du carburant
8. Injecteurs de carburant
9. Contrôleur électronique du moteur et une série de capteurs et d'actionneurs 

L'injecteur d'essence contient les éléments suivants :

1. Boîtier d'injecteur
2. Valve de contrôle (solénoïde ou élément piézo)
3. Flèche
4. Buse
5. Filtre d'entrée et joints

Les injecteurs d'essence sont le dernier maillon du système d'injection et sont chargés de fournir avec précision la bonne dose de carburant aux cylindres du moteur. Le carburant prélevé dans le réservoir est pompé sous pression dans le système, puis purifié en passant à travers un filtre. Dans les systèmes d'injection indirecte, le carburant est acheminé vers un réservoir, puis vers les injecteurs. Dans les systèmes d'injection directe, une pompe située entre le filtre à carburant et l'accumulateur (rail) génère une pression de carburant élevée. Le carburant est injecté lorsque l'injecteur est ouvert, ce qui se fait en alimentant l'actionneur, qui est généralement la bobine. Dans certaines solutions, en particulier dans les systèmes d'injection directe, des injecteurs piézoélectriques sont présents. Le processus commence par l'unité de contrôle électronique (ECU) du moteur, qui décide de la quantité de carburant à injecter dans le moteur sur la base de signaux provenant de différents capteurs (tels que le capteur de débit d'air massique, le capteur de position du vilebrequin, le capteur de température du moteur, etc.) L'ECU envoie une impulsion électrique à la bobine du solénoïde de l'injecteur, qui génère un champ électromagnétique. Le champ magnétique attire le noyau de l'électroaimant, qui est relié à l'aiguille (vanne à aiguille). La force magnétique surmonte la résistance du ressort, qui maintient normalement le percuteur en position fermée, et le soulève, ouvrant ainsi l'injecteur. Lorsque l'aiguille est soulevée, la voie d'écoulement du carburant s'ouvre. Le carburant sous haute pression traverse la buse de l'injecteur et est pulvérisé dans la chambre de combustion ou le collecteur d'admission. La buse de l'injecteur est conçue pour créer un fin brouillard de carburant afin de mieux le mélanger à l'air et d'obtenir une combustion plus efficace. Lorsque l'impulsion électrique envoyée par l'ECU se termine, le courant cesse de circuler dans le solénoïde. Le champ magnétique disparaît et un ressort ramène l'aiguille en position fermée. De cette manière, l'injecteur se ferme, interrompant le flux de carburant.

La tâche principale de l'injecteur est de délivrer une dose de carburant correctement mesurée au cylindre du moteur. La portion de carburant doit être atomisée et hachée avec précision pour assurer une évaporation, un mélange avec l'air et une combustion corrects. Pour ce faire, l'injecteur doit être commandé avec précision et rapidité et être alimenté en carburant à une pression suffisamment élevée. 

Processus de régénération.

Malheureusement, les injecteurs d'essence ne sont pas réusinables au sens propre du terme. Cela est principalement dû à leur conception : la plupart d'entre eux ne peuvent être démontés sans être irrémédiablement endommagés, de sorte qu'il est impossible d'accéder aux composants. C'est pourquoi il n'existe pas de procédures de remise à neuf et les fabricants ne fournissent pas de pièces de rechange.

Dans le cas de la plupart des injecteurs d'essence, on ne peut donc parler que de leur nettoyage et de la vérification du dosage et de la qualité de pulvérisation du carburant.

Les injecteurs retirés du moteur font l'objet d'une première évaluation visuelle. À ce stade, l'état extérieur des injecteurs est vérifié et tout dommage visible est recherché. Les injecteurs sont placés dans un bain à ultrasons, qui élimine efficacement la saleté et les dépôts accumulés. Le processus utilise des ondes ultrasoniques pour générer des bulles microscopiques, qui implosent pour éliminer les contaminants de la surface de l'injecteur. Les bancs d'essai d'injecteurs que nous utilisons sont également équipés d'une fonction de lavage à contre-courant pour éliminer les sédiments et les dépôts à l'intérieur de l'injecteur.

Après le nettoyage, les injecteurs sont testés sur des bancs d'essai spéciaux qui simulent les conditions de fonctionnement du moteur. On y vérifie les fuites, le dosage et la qualité de l'atomisation du carburant. Les tests sont effectués à différentes pressions pour s'assurer que l'injecteur fonctionne correctement dans toute sa plage de fonctionnement.

Si l'injecteur n'est pas mécaniquement endommagé ou usé et qu'il fonctionne électriquement, son nettoyage donne des résultats satisfaisants et permet de l'utiliser pendant longtemps.

Causes et types de dommages.

Les symptômes les plus courants des injecteurs d'essence endommagés sont les suivants :

1. Fonctionnement irrégulier du moteur
2. Perte de performance du moteur
3. Augmentation de la consommation de carburant
4. Perte d'allumage
5. Le témoin de contrôle du moteur s'allume

Les causes les plus courantes de défaillance des injecteurs d'essence :

1. Contamination, mauvaise qualité du carburant
2. Accumulation de sédiments
3. Effet de la chaleur excessive
4. Usure mécanique
5. Problèmes liés aux composants éclectiques