Comment fonctionne l’injection de carburant ?

L’injection de carburant est l’une des principales raisons pour lesquelles les voitures modernes sont si bonnes dans tous les domaines.

ChrishasCamera

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L’injection de carburant est un équipement d’ingénierie moderne que nous tenons largement pour acquis. Il n’y a pas si longtemps, la technologie qui permet à nos voitures de démarrer de manière fiable à n’importe quelle température, n’importe quelle altitude et dans toutes les conditions en était à ses balbutiements et comportait ses propres réserves par rapport aux carburateurs.

Mais aujourd’hui, l’injection de carburant alimente la grande majorité des voitures à combustion interne, et ce depuis 30 ans.

Il a parcouru un long chemin depuis ses débuts en tant que système d'injection mécanique de carburant et est en grande partie responsable de l'incroyable équilibre entre économie de carburant, émissions et puissance que possèdent les moteurs modernes. Tout dépend de la précision avec laquelle l’injection de carburant moderne peut faire son travail. Mais comment ça fonctionne? Eh bien, bons lecteurs, asseyez-vous, détendez-vous et laissez-moi vous expliquer.

Pour comprendre l’injection de carburant, vous devez généralement comprendre le fonctionnement d’un moteur. Dans sa forme la plus simple, un moteur est une pompe à air qui ingère un mélange air/carburant, comprime ce mélange, l'enflamme et l'évacue. L’un des paramètres les plus importants d’un moteur est le mélange entre l’air et le carburant, et le contrôle précis de ce mélange affecte tout. Puissance, économie de carburant, émissions, chaleur, efficacité, etc.

Dans le passé, les voitures utilisaient des carburateurs pour doser ce mélange d’air et de carburant. Ceux-ci fonctionnaient comme des ordinateurs mécaniques qui fonctionnaient en utilisant des différentiels à dépression et à pression dans des passages complexes pour déterminer si la voiture était au ralenti, en croisière ou à plein régime. Le problème avec les carburateurs est qu'ils sont préréglés avec des jets de carburant d'une certaine taille, ce qui signifie que les changements d'altitude ou de température modifient radicalement la puissance et le comportement du moteur. Essentiellement, il mélangeait le carburant bien avant la chambre de combustion, sans grande précision. Il s'agit d'un système dit « en boucle ouverte » dans lequel le réglage du moteur est prédéterminé.

L’injection de carburant fonctionne d’une manière complètement différente et présente quelques variantes. Mais la différence cruciale est que l'injection de carburant est précisément programmée pour son application au lieu d'un carburateur qui délivre un brouillard de carburant constant. L'injection de carburant est réglée en fonction de la quantité d'air qui pénètre dans l'admission. Ensuite, une impulsion de carburant correspondante est injectée pour cet événement de cylindre.

La différence entre les formes d’injection de carburant réside dans la façon dont l’injection de carburant est chronométrée. L'injection mécanique de carburant fonctionne sans électronique et est physiquement synchronisée avec le moteur, généralement à l'aide de l'un des arbres à cames du moteur. L'injection électronique de carburant est chronométrée à l'aide de capteurs situés sur le vilebrequin du moteur, l'arbre à cames ou les deux, afin de déterminer le timing et la durée corrects de l'injection.

Le plus grand avantage de l’injection électronique de carburant (EFI), de loin la forme d’injection la plus courante, est qu’elle peut fonctionner en boucle fermée. Cela signifie que l'EFI peut s'ajuster activement en fonction des conditions, en optimisant toujours le mélange de carburant en fonction des lectures du capteur de débit massique d'air, du capteur de pression du collecteur ou du capteur d'oxygène. Cela signifie que la voiture peut démarrer sans effort à des températures inférieures à zéro, à 14 000 pieds, puis immédiatement faire la même chose à 110 degrés Fahrenheit au niveau de la mer.

Parmi les systèmes EFI modernes, il existe deux principaux types : l’injection directe et l’injection par port. L'injection directe est désormais considérée comme la forme dominante d'injection de carburant essence et constitue depuis un certain temps le système d'injection de carburant diesel dominant. Il injecte le carburant directement dans la chambre de combustion à des pressions extraordinairement élevées, environ 2 900 psi dans le cas du moteur Volkswagen EA888 actuel. Cela permet au carburant d'être pulvérisé dans une brume presque atomiquement fine en courtes rafales pour favoriser un mélange maximal d'air et de carburant, et une quantité absurdement précise de carburant par impulsion d'injecteur. L'un de ses principaux inconvénients est qu'il nécessite plus d'entretien que l'injection par orifice et laisse derrière lui la fameuse accumulation de carbone sur les soupapes, car le carburant nettoierait normalement les soupapes dans un moteur à injection par orifice.