Injecteurs diesel (ON)

Genèse et application.

L'histoire du développement des injecteurs de moteurs diesel s'étend sur plus d'un siècle d'innovation et de progrès technologique. À l'origine, l'injection de carburant était réalisée à l'aide d'air à haute pression, mais les premiers injecteurs mécaniques sans assistance d'air sont apparus dans les années 1920. Au cours de cette période, Bosch a joué un rôle clé avec l'introduction d'injecteurs à haute pression, qui ont trouvé leur place dans les moteurs de camions et de machines agricoles.

Dans les années 1930, Mercedes-Benz a présenté la première voiture de tourisme diesel produite en série, ce qui témoigne de la popularité croissante de cette technologie. La Seconde Guerre mondiale a accéléré le développement des injecteurs, en particulier dans un contexte militaire. Les années 1950 et 1960 ont été marquées par d'autres innovations majeures, telles que les injecteurs dotés d'un système de ressort inversé et les premières pompes d'injection à commande électronique.

Dans les années 1960 et 1970, les injecteurs à double ressort sont devenus la norme dans de nombreuses applications, des camions aux machines agricoles. L'introduction de ces injecteurs a permis de mieux contrôler le processus de combustion, ce qui a eu un impact direct sur l'amélioration des performances du moteur et la réduction de la consommation de carburant.

Dans les années 1990, Bosch a initié une révolution avec son système d'injecteurs-pompes, suivi par le système Common Rail, qui permet un contrôle précis de l'injection de carburant à très haute pression. 

Le système pompe-injecteur, introduit dans les voitures et les camionnettes par le groupe Volkswagen, a constitué une étape importante dans le développement de la technologie des injecteurs diesel. Ce système intègre la pompe d'injection directement dans l'injecteur, ce qui permet un contrôle plus précis de l'injection de carburant. Chaque cylindre du moteur disposait d'une unité pompe-injecteur distincte, ce qui permettait de mieux contrôler le processus d'injection et la combustion du carburant. Les injecteurs-pompes offrent une puissance et une efficacité supérieures à celles des systèmes d'injection traditionnels, notamment en termes de réactivité aux changements de charge du moteur et aux conditions de fonctionnement. Cette technologie a été particulièrement populaire dans les véhicules Volkswagen et d'autres marques du groupe VW pendant de nombreuses années. Elle a également trouvé des applications dans les moteurs de camions, les machines et les véhicules commerciaux.

Toutefois, au fur et à mesure de son évolution et de sa recherche de réduction des émissions et d'amélioration de l'efficacité, le système pompe-injecteur a été progressivement remplacé par des systèmes à rampe commune plus avancés, dotés d'injecteurs à commande électromagnétique ou piézo-électrique. Dans ce type de système, les fonctions de compression et d'injection du carburant sont séparées. Cela permet un contrôle précis de l'injection du carburant, ce qui se traduit par une amélioration des performances du moteur et une réduction des émissions de gaz d'échappement.

Depuis les années 2000, la technologie des injecteurs diesel n'a cessé d'évoluer, l'accent étant mis sur la réduction des émissions, l'amélioration de la précision de l'alimentation en carburant et l'intégration dans les systèmes hybrides.

Construction et principe de fonctionnement.

Injecteurs mécaniques.

Les injecteurs de carburant mécaniques étaient couramment utilisés dans les moteurs diesel en raison de leur simplicité et de leur fiabilité. 

Le corps de l'injecteur est généralement fabriqué en acier de haute qualité, qui résiste aux pressions et aux températures élevées. Le corps contient tous les autres composants de l'injecteur et est monté directement dans la tête du moteur. L'aiguille est l'élément clé qui contrôle le flux de carburant. Il s'agit d'un piston de précision qui se déplace à l'intérieur de l'atomiseur. L'aiguille est pressée contre le siège par un ressort, ce qui empêche toute fuite de carburant en l'absence de pression. La buse d'injection (pointe) est située à l'extrémité de l'injecteur et comporte des trous de très petit diamètre par lesquels le carburant est pulvérisé dans la chambre de combustion. La fine pulvérisation du carburant assure un meilleur mélange avec l'air et une combustion plus efficace. Un ressort presse l'aiguille contre le siège de l'injecteur. La force du ressort doit être réglée pour que le percuteur s'ouvre à la pression de carburant spécifiée. En ajustant la force du ressort, le couple d'ouverture de l'injecteur peut être réglé avec précision. Les injecteurs mécaniques plus perfectionnés (appelés injecteurs à double ressort) sont dotés de deux ressorts de force différente. Cela permet à l'injecteur de s'ouvrir progressivement et d'effectuer une pré-injection. La cale permet de régler la force du ressort et donc la pression à laquelle l'aiguille commence à monter. En modifiant l'épaisseur de la cale, le point d'ouverture de l'injecteur peut être réglé avec précision. Un canal de carburant situé dans le corps guide le carburant à haute pression de la pompe d'injection vers l'intérieur de l'injecteur. Le carburant présent dans le canal entraîne une augmentation de la pression sur l'aiguille. Lorsque la pression dépasse la valeur fixée par le ressort, l'aiguille se soulève et ouvre la buse d'injection. À la fin de la phase d'injection, la pression du carburant diminue, ce qui amène le ressort à presser l'aiguille contre le siège, fermant l'injecteur et interrompant le flux de carburant.

Pompe-injecteurs.

L'injecteur-pompe combine une pompe et un injecteur dans son corps. La partie pompe est entraînée mécaniquement par le moteur, généralement par un arbre à cames spécifique. Un piston se déplaçant dans le boîtier comprime le carburant à une pression élevée. Chacun des injecteurs de la pompe est équipé d'une électrovanne de commande, qui permet de régler avec précision la dose de carburant fournie aux cylindres du moteur. L'extrémité de l'injecteur-pompe est percée d'un certain nombre de petits trous qui permettent de pulvériser le carburant juste assez finement pour favoriser un meilleur mélange avec l'air et une combustion complète.

Injecteurs électromagnétiques et piézoélectriques (common rail).

Le corps est fabriqué dans des matériaux durables, généralement de l'acier, qui peuvent résister à des pressions et des températures élevées. Le corps contient tous les composants de l'injecteur et est monté directement dans la tête du moteur.

Le solénoïde est l'élément de commande clé de l'injecteur. Alimenté par un courant électrique, il génère un champ magnétique qui permet l'ouverture de la vanne de contrôle (by-pass). Lorsque le solénoïde est activé, la vanne s'ouvre, ce qui permet à une partie du carburant de retourner dans le trop-plein et donc de commencer l'injection de carburant. L'atomiseur est situé à l'extrémité de l'injecteur et contient de très petits trous par lesquels le carburant est envoyé dans la chambre de combustion. Ces trous sont réalisés avec précision afin de garantir une bonne atomisation du carburant. Le ressort de rappel est responsable de la fermeture de la vanne à aiguille lorsque le solénoïde cesse de fonctionner. Il pousse l'aiguille de la vanne contre le siège, ce qui ferme l'injecteur et met fin à l'injection de carburant. Les canaux d'alimentation acheminent le carburant à haute pression du rail vers l'intérieur de l'injecteur. La prise électrique est l'endroit où l'injecteur se connecte à l'unité de contrôle du moteur (ECU). Elle est parcourue par un courant qui active le solénoïde.

Les injecteurs piézo-électriques sont dépourvus de bobine, remplacée par un empilement de piézocristaux. Le contrôle de l'ouverture et de la fermeture de l'injecteur s'effectue par l'effet piézocristal, qui consiste à modifier la longueur de la pile piézocristalline lorsqu'une tension lui est appliquée. La modification de la longueur de la pile piézoélectrique active la vanne de commande de l'injecteur, ce qui permet de démarrer et d'arrêter l'injection. L'avantage de cette conception par rapport aux injecteurs électromagnétiques est la rapidité de fonctionnement, qui se traduit par un dosage précis du carburant dans le cylindre. 

Processus de régénération.

Pompe-injecteurs.

Les tests des injecteurs unitaires Bosch, avant et après reconditionnement, sont effectués sur un banc d'essai Bosch EPS 815 équipé d'une CAMBOX. Seul un tel ensemble permet de mesurer avec précision les paramètres de performance de l'injecteur-pompe, y compris la valeur importante connue sous le nom de BIP (Beginning of Injection Period). Le reconditionnement consiste principalement à remplacer l'atomiseur, à remplacer les joints, à inspecter et à nettoyer les autres composants. Si nécessaire, d'autres composants tels que le piston et le ressort qui font partie du système d'entraînement de l'injecteur-pompe ou les composants de la vanne de contrôle sont remplacés.

Dans le cas des injecteurs-pompes de Delphi, les tests et l'étalonnage ont lieu sur le banc d'essai Hartridge AVM2-PC. Le reconditionnement consiste principalement à remplacer la buse et la valve de contrôle, à remplacer les joints, à inspecter et à nettoyer les autres composants. Si nécessaire, d'autres composants tels que le ressort, le connecteur électrique et autres sont remplacés. Si le fabricant l'a prévu, l'injecteur-pompe reconditionné reçoit un nouveau code de correction, qui est généré sur la base des paramètres prévus lors du test d'étalonnage effectué sur le banc d'essai.

Injecteurs électromagnétiques et piézoélectriques (common rail).

À la demande du client, des tests d'injecteurs sont effectués avant la réparation. Les tests sont effectués sur des bancs d'essai agréés par les différents fabricants des systèmes d'injection. Il s'agit de machines fabriquées par Bosch, Hartridge et Carbon Zapp. Le reconditionnement comprend toutes les étapes prévues dans les instructions préparées par les différents fabricants. Il s'agit généralement du remplacement de l'atomiseur, des joints et de la valve de contrôle et, si nécessaire, de la bobine. Les autres composants sont soigneusement nettoyés, vérifiés et réutilisés. Il est important de noter que les dispositifs génèrent des codes de classification ou de correction individuels (IMA/C2i/C3i/C4i) en fonction des mesures de dosage de chaque injecteur. L'introduction de ces codes dans le contrôleur du moteur garantit le bon fonctionnement des injecteurs installés dans le véhicule.

Causes et types de dommages

Symptômes pouvant indiquer des injecteurs défectueux :

1. Fonctionnement irrégulier du moteur.
2. Fonctionnement bruyant du moteur.
3. Diminution de la puissance du moteur.
4. Augmentation de la consommation de carburant.
5. Problèmes de démarrage du moteur.
6. Fumée excessive provenant du système d'échappement.
7. Voyant lumineux "check engine".

Les pannes d'injecteurs les plus courantes sont les suivantes

1. Endommagement de l'embout (atomiseur).
2. Endommagement de la valve de contrôle.
3. Endommagement de la bobine ou de la pile piézo.
4. Fuite de carburant interne ou externe.