Injection indirecte dans les moteurs : fonctionnement et importance

Dans les moteurs à combustion interne où le carburant doit être injecté dans une chambre de combustion, diverses méthodes ont été employées par les constructeurs, dont l'injection directe et indirecte.

L'injection indirecte dans un moteur à combustion interne est lorsque le carburant n'est pas injecté directement dans la chambre de combustion. On pense souvent à tort qu'elle n'équipe que les moteurs diesel, mais elle est maintenant aussi utilisée sur les moteurs essence.

Sur les moteurs essence à injection indirecte, un injecteur délivre le carburant avant la soupape d'admission. Sur les moteurs diesel, le carburant est délivré dans une chambre de la chambre de combustion, appelée préchambre. Cela sera détaillé.

Aujourd'hui, vous découvrirez la définition, les fonctions, la classification, les composants et le fonctionnement d'un système d'injection indirecte, ainsi que ses avantages et inconvénients sur moteurs essence (petrol) et diesel.

Qu'est-ce qu'un système d'injection indirecte ?

Comme mentionné, l'injection indirecte est un processus d'injection de carburant dans les moteurs à combustion interne où le carburant n'est pas injecté directement dans la chambre. Cette invention permet d'atteindre des régimes plus élevés sur les moteurs diesel. Elle est généralement utilisée sur les diesels légers, présents sur les premières générations de voitures de tourisme, berlines et véhicules utilitaires.

Dans un système d'injection indirecte, les injecteurs ne pulvérisent pas le carburant directement sur le piston, mais dans une pré-chambre de combustion située dans la culasse. Certains constructeurs installent maintenant un système à double injection combinant injecteurs directs et indirects pour bénéficier des avantages des deux systèmes.

L'injection directe permet un dosage précis du carburant dans la chambre sous haute pression, donnant plus de puissance et de rendement. Ses limites : émissions de particules et le carburant ne contacte plus les soupapes d'admission, causant une accumulation de carbone au fil du temps.

L'injection indirecte joue alors un rôle parfait car elle continue de pulvériser du carburant sur les soupapes d'admission, aidant à éliminer le carbone accumulé sur les soupapes et en conditions de faible charge.

Fonctions de l'injection indirecte

Voici les fonctions de l'injection indirecte dans les moteurs diesel :

• L'injection indirecte sert à augmenter le régime moteur car la puissance est augmentée.
• L'ajout de la pré-chambre augmente les pertes thermiques vers le système de refroidissement.
• L'injection indirecte permet à l'air de se déplacer plus vite pour se mélanger au carburant.

Caractéristiques d'un système d'injection indirecte

Voici les caractéristiques d'une chambre de combustion indirecte :

• Chambre de tourbillon (Swirl chamber) : permet à environ 50 % du carburant d'y entrer pendant la compression. C'est une chambre sphérique dans la culasse.
• Pré-chambre de combustion (Pre-combustion chamber) : pendant la compression, l'air du cylindre principal passe dans la pré-chambre pour commencer la combustion. Elle est dans la culasse, reliée au cylindre par de minuscules orifices.
• Chambre à cellule d'air (Air cell chamber) : chambre cylindrique avec un orifice à une extrémité. Montée plus ou moins coaxiale à l'injecteur pour minimiser le contact thermique avec la masse de la culasse.

Composants d'un système d'injection indirecte

Les composants d'une injection indirecte sur moteur diesel automobile incluent : sommet de culasse, piston, trous d'injection, culasse, pompe d'injection, culasse de près, chambres de combustion, bougies de préchauffage. Tous seront mentionnés et expliqués dans la section principe de fonctionnement.

Schéma d'un système d'injection indirecte :

(Schéma non inclus dans le texte source)

Principe de fonctionnement

Le fonctionnement de l'injection indirecte est simple et facile à comprendre. Dans le système, le carburant est pulvérisé dans une chambre séparée, la pré-chambre de combustion. Contrairement aux moteurs diesel conventionnels qui atomisent le carburant directement sur le piston.

Cette pré-chambre, située dans la culasse, crée un mouvement de tourbillon dans l'air comprimé. Ainsi, le mélange carburant/air est uniforme. Dans ce système, l'air se déplace vite pendant le mélange.

Pendant la compression, l'air du cylindre moteur entre d'abord dans la pré-chambre. En se comprimant, sa température monte, l'air devient extrêmement chaud. À ce moment, un injecteur injecte le carburant dans la pré-chambre.

La combustion commence alors et se propage à tout le cylindre.

Regardez la vidéo pour en savoir plus sur le fonctionnement d'un système d'injection indirecte :

(Vidéo non incluse)

Avantages et inconvénients d'un système d'injection indirecte

Avantages :

Voici les bénéfices de l'injection indirecte sur moteurs diesel :

• Possibilité de produire des moteurs diesel plus compacts, adaptés aux voitures.
• Régimes plus élevés atteignables que les diesels à injection directe.
• Pression d'injection plus basse, injecteurs moins chers à produire.
• Contraintes moindres sur les composants internes, permettant une plateforme commune essence/diesel pour économies.
• Direction d'injection moins critique.
• Conception et fabrication bien plus simples.
• Régime élevé atteint grâce à la combustion continue dans la pré-chambre.

Inconvénients :

Malgré les avantages, certaines limites persistent :

• L'injection indirecte nécessite des bougies de préchauffage pour le démarrage à froid sur diesel.
• Rendement énergétique inférieur à l'injection directe à cause des grandes surfaces exposées causant des pertes de chaleur, et pertes de pression dues au mouvement d'air dans les gorges.
• Comme la chaleur et la pression de combustion s'appliquent sur un point du piston (existence de la pré-chambre), ces moteurs sont moins adaptés aux hautes puissances que les diesels à injection directe.

En conclusion, un système d'injection indirecte est un type de processus d'injection dans un moteur à combustion interne avec de bons avantages. Nous avons expliqué son fonctionnement, ses fonctions et ses composants. Les avantages et inconvénients ont aussi été discutés.

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