Moteurs à injection directe - se retrouvent dans les véhicules
allant des voitures sport aux motoneiges - deviennent plus communs auprès
des fabricants qui cherchent à améliorer le moteur à combustion interne en
combinant puissance accrue, réduction des émissions et meilleur rendement du
carburant.
Plusieurs gammes de moteurs GM utilisent actuellement la technologie
d'injection directe à allumage par bougie (SID), incluant le moteur le 2,0L
turbocompressé 4 cylindres dans la Saturn SKY et la Pontiac Solstice et le 3,6L
V6 dans la Cadillac CTS. (Fig. 1) On prévoit
qu'un moteur sur six sera conçu selon cette technologie d'ici quelques années.
Les nombres illustrent la valeur de la technologie : Le V6 3,6L de 300 HP
dans la nouvelle Chevy Camaro est coté à 29 mi/gal à vitesse sur autoroute.
Le processus d'injection directe signifie que le carburant est injecté
directement dans la chambre de combustion. L'injection directe n'est pas un
nouveau concept. C'est en fait un principe de base du moteur diesel. Le moteur
diesel dépend de la chaleur de compression pour allumer le carburant Ã
l'instant où il est injecté dans le cylindre (c'est ce qu'on appelle injection
directe à allumage par compression ou CIDI). En comparaison, le moteur SIDI
injecte l'essence directement dans l'air à l'intérieur du cylindre, et le
mélange qui en résulte est ensuite allumé par une bougie. (Fig. 2)
Un élément important différencie le système d'injection utilisé pour les
moteurs SIDI de l'injection de carburant ordinaire. La pression d'injection du
carburant de la technologie SIDI est beaucoup plus élevée (jusqu'à 2 176
psi ou 15 000 kPa), car le carburant est injecté directement dans la
chambre de combustion plutôt que dans la tubulure d'admission (injection dans
l'orifice d'admission).
Avantages de la SIDI
En comparaison à l'injection dans l'orifice d'admission, la SIDI offre
notamment les avantages suivants :
- moins d'émissions, surtout au démarrage
- compression plus élevée
- plus faible consommation de carburant (surtout les moteurs
turbocompressés)
- puissance accrue
Pour tous les moteurs à essence, la pulvérisation du carburant est
essentielle avant la combustion. Toutefois, avec les carburateurs, les corps de
papillon et même l'injection dans l'orifice d'admission, la pulvérisation se
produit à une certaine distance de la chambre de combustion. Avant que le
carburant pulvérisé et l'air n'atteignent la chambre de combustion, une
certaine quantité du carburant s'est détachée et s'accumule sur les surfaces
d'admission. La technologie SIDI élimine tous ces inconvénients en pulvérisant
le carburant directement dans la chambre de combustion. Lorsque le carburant est
pulvérisé, le mélange air/carburant est refroidi, et cela permet un taux de
compression plus élevé.
Une meilleure pulvérisation permet de réduire l'allumage par point chaud
et les détonations, ce qui explique pourquoi le moteur SIDI peut fonctionner Ã
un taux de compression plus élevé et consommer moins de carburant. La
technologie SIDI permet au moteur de fonctionner avec un mélange plus pauvre
(plus d'air, moins de carburant) à pleine puissance. Elle permet également un
taux de compression plus élevé, ce qui en retour permet une meilleure économie
de carburant lors des accélérations, faibles ou fortes.
L'injection directe permet la commande d'un mélange plus riche autour de
la bougie, ce qui rend l'allumage plus facile lorsque le moteur est froid. Le
moteur SIDI tourne plus en douceur et produit moins d'émissions lors du
démarrage à froid et du réchauffage.
Éléments
Les composants du circuit d'alimentation du moteur SIDI se divisent en
deux groupes, le système basse pression et le système haute pression.
Les composants basse pression sont essentiellement les mêmes que ceux
d'un système d'injection dans le conduit d'admission. Le réservoir de carburant
comprend un réservoir modulaire (pompe à carburant). La basse pression de
carburant est d'environ 60 psi (410 kPa).
Les conduites basse pression transmettent le carburant depuis la pompe
dans le réservoir jusqu'au compartiment moteur. (Fig.
3)
Là où un tuyau en acier inoxydable, contenant le réducteur d'impulsions de carburant (Fig.
4) et le clapet de service de pression de carburant, relie la conduite
de carburant à la pompe haute pression. Le réducteur d'impulsions de carburant
peut produire un cliquetis lorsque le moteur est au ralenti.
La haute pression commence à la pompe haute pression (Fig. 5) qui est située à l'arrière de la culasse.
Elle est entraînée par des lobes supplémentaires sur l'arbre à cames. Cette
pompe peut alimenter le carburant à une pression de 2 176 psi (15 000
kPa).
La pompe haute pression intègre le régulateur de pression de la rampe d'alimentation en carburant. La pression de
la rampe d'alimentation en carburant est commandée par le module de commande du
moteur, à l'aide de la modulation de durée
d'impulsion, pour fournir la pression de carburant commandée par ce
dernier. La pompe haute pression comprend également un clapet
de décharge.
La rampe d'alimentation en carburant transmet le carburant de la pompe
jusqu'aux injecteurs. Un capteur de pression du carburant qui est fixé à la
rampe d'alimentation contient un diaphragme et des extensomètres. La rampe
d'alimentation en carburant et le capteur de pression sont tous deux faits
d'acier inoxydable. Un lubrifiant sans silicone doit être utilisé avant de
monter le capteur.
Des injecteurs de carburant électromagnétiques sont utilisés. (Fig. 6) Ils sont fixés à la culasse, et ils vaporisent
le carburant directement dans la chambre de combustion. Des trous usinés avec
précision produisent une vaporisation de forme conique. La bride de retenue de
l'injecteur doit être remplacée si elle est déposée.
Le module de commande du moteur contient un convertisseur qui élève la
tension de 12 V Ã 65 V et qui charge un condensateur. Le condensateur
fournit une tension de 65 V pour l'ouverture de l'injecteur. Le module de
commande du moteur fournit ensuite une tension de durée d'impulsions modulée de
12 V pour maintenir l'injecteur ouvert pendant la durée prescrite.
Points saillants de l'entretien SIDI
Un analyseur peut être utilisé pour exécuter la procédure suivante (voir
les renseignements techniques (SI) appropriés pour obtenir plus de
détails) :
- Équilibrage de la puissance des cylindres
- Équilibrage des injecteurs
- Régulation de pression de carburant
- Marche/arrêt de pompe à carburant
- Diminution de la haute pression du circuit d'alimentation
La décharge de pression du système basse pression est semblable à celle
des systèmes d'injection standard.
La décharge de pression du système haute pression peut être effectuée de
deux façons :
- Arrêter le moteur pendant au moins deux heures, puis recouvrir le
raccord haute pression avec un chiffon d'atelier et desserrer.
- Utiliser un analyseur pour commander la mise hors tension du relais de
pompe, faire tourner le moteur jusqu'à ce qu'il s'arrête (environ 30 secondes).
Couper le contact et confirmer la pression de carburant à l'aide de
l'analyseur.
Pour déposer et réparer les injecteurs, il peut être nécessaire
d'utiliser des outils spéciaux. Consultez les renseignements techniques (SI)
pour obtenir plus de détails sur les bons outils.
Lors de la dépose des injecteurs, les éléments suivants doivent être mis
au rebut et remplacés :
- brides de retenue d'injecteur
- joints toriques
- entretoises en plastique
- joints d'étanchéité d'injecteur
Lors de la dépose de la pompe à carburant haute pression, les éléments
suivants doivent être mis au rebut et remplacés :
- boulons de pompe à carburant
- joint et joint torique de pompe à carburant
- conduite d'alimentation en carburant haute pression
Lors de l'installation de la pompe à carburant haute pression,
assurez-vous que le poussoir à rouleau est correctement orienté, l'arbre Ã
cames est au cercle de base et le piston numéro 1 est au point mort haut de la
course d'échappement.
- Merci à Mike Militello et à GM Powertrain
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