Le système d'injection, common rail

Depuis quelques années le diesel n'a pas bonne publicité entre le bruit qu'il émet et son taux de pollution élevé.

Alors pour résoudre ces problèmes les ingénieurs ont réussi à conserver les avantages de l'injection directe tout en réduisant fortement les inconvénients. Ils sont tous unanimes pour dire que la haute Pression est la solution d'avenir pour le diesel. En effet l'injection haute pression a l'avantage de réduire fortement le taux de pollution des moteurs diesel. C'est de là qu'est née l'injection directe haute pression appelée common-rail.

Mais le problème est de créer cette haute pression, car sur un moteur diesel injection indirecte le gazole est injecté entre 130 à 175 bars ; alors que sur le common-rail on atteint 1350 bars à 1700 bars, c'est-à-dire 10 fois plus. Dans son principe de fonctionnement le common-rail est semblable au système d'injection essence, c'est une injection électronique diesel haute pression. Voici le chemin parcouru par le gazole, du réservoir jusqu'au cylindre :

A partir du réservoir le système se compose d'un réchauffeur de carburant, d'un filtre, d'une pompe d'alimentation, d'une valve de coupure, de la pompe haute pression, de la rampe commune comprenant un capteur de pression et une valve de régulation de pression, des canalisations vers les injecteurs, des injecteurs électromagnétiques et d'un refroidisseur de gazole vers le retour au réservoir.

La pompe haute pression

La pompe est spécifique au système et possède trois pistons radiaux décalés de 120 degrés. Ils sont commandés par un excentrique via un pignon intermédiaire entraîné par la courroie de distribution. La pompe haute pression alimente la rampe commune, le débit est bien sûr lié à la vitesse du moteur, toute la haute pression sera dirigée vers la rampe commune, elle sera ensuite régulée par un régulateur de pression intégré en bout de rampe (selon modèle).

La rampe commune

Il s'agit d'un tube de forte épaisseur pouvant résister à de très hautes pressions, portant à ses extrémités le capteur de pression et le régulateur de pression. La rampe reçoit et stocke le gazole haute pression en provenance de la pompe, elle alimente en permanence les injecteurs toujours sous pression. Cette pression est régulée par le régulateur qui est commandé par le boîtier électronique selon une cartographie en mémoire.

Remarque : une cartographie est un ensemble de données mis en mémoire dans le calculateur qui sert de référence à celui-ci pour commander le régulateur de façon optimale, c'est le "logiciel" du calculateur.

Capteur et régulateur de pression

A l'aide d'une résistance variable, le capteur de pression mesure précisément la pression réelle dans la rampe et informe le calculateur. Celui-ci, en fonction de cette donnée et de nombreuses autres commande le régulateur de pression.

Le régulateur de pression est une valve électromagnétique. Il règle la pression dans la rampe en fonction du courant reçu venant du calculateur. L'intensité détermine la force de fermeture de la valve du régulateur de pression. L'excédent retourne au réservoir.

Le calculateur

La technologie common-rail apporte à la motorisation Diesel la maîtrise du temps d'injection. Le calculateur, en fonction des multiples informations envoyées par les différents capteurs reçoit les signaux d'entrée et gère les sorties en fonction des critères de fonctionnement du moteur. Pour adapter la quantité de gazole, le calculateur agit :

• soit sur la pression de carburant dans la rampe (valve du régulateur de pression)
• soit sur la durée d'activation des électrovannes des injecteurs.

Remarque : la quantité injectée dépend de la commande des électrovannes, de la vitesse d'ouverture et de la fermeture de l'aiguille de l'injecteur, de la pression de carburant dans le rail, de la quantité passée par l'injecteur et de la levée de l'aiguille.

L'injecteur

1. connexion électrique
2. joint torique
3. noyau magnétique
4. douille
5. écrou de serrage de l'aimant
6. bobine magnétique
7. bague de réglage
8. filtre crayon
9. tubulure de pression
10. rondelle d'étanchéité
11. guide de bille
12. bille de vanne
13. bague d'étanchéité
14. élément de vanne
15. piston de vanne
16. garniture de vanne
17. corps d'injecteur
18. pointeau d'injecteur
19. injecteur
20. écrou de serrage de l'injecteur
21. goupille de serrage spirale
22. pièce de pression
23. ressort d'appui d'injecteur
24. rondelle de compression
25. bille
26. axe d'induit
27. bague de réglage
28. rondelle d'induit
29. vis de serrage de vanne
30. ressort d'induit
31. plateau d'induit
32. rondelle de sécurité
33. ressort de vanne
34. tubulure d'évacuation
35. rondelle de réglage

Mise à jour : les pressions d'hier et d'aujourd'hui

130 – 175bars · injection indirecte

1350 – 1700bars · common rail à l'époque de cet article

jusqu'à 2500bars · common rail actuel

Depuis la publication de cet article, la pression n'a cessé d'augmenter : dès 2013, Denso a présenté un système common rail à 2500 bars. Cela représente jusqu'à 800 bars de plus que les 1700 bars cités plus haut, soit environ 50 % de pression en plus, et près de 15 fois la pression d'une injection indirecte. Plus la pression est élevée, plus le gazole est finement pulvérisé, ce qui améliore la combustion et réduit les émissions.

Voir aussi : Le système d'injection, injecteur pompe et Les différents types d'injections