L'injecteur Piézo-électrique

Les injecteurs sont une des pièces maîtresses des moteurs, qu’ils soient Diesel, ou essence. Breveté en 1893 par l’ingénieur Rudolph Diesel, l’injecteur a pour rôle de pulvériser le carburant, soit juste à l’entrée du cylindre (injection dite directe) soit en amont, dans le collecteur d'admission (injection dite indirecte).

Cette dernière, utilisée pendant des années, présente l’avantage  de créer un mélange air-carburant plus homogène. Cependant, l’injection directe permet de mieux gérer l’apport de l’essence, et même de réaliser plusieurs pulvérisations, gérées électroniquement. Pour autant, l’injection directe provoque une combustion moins efficace, synonyme de rejet de très fines particules difficilement éliminables, qui requiert des système antipollution supplémentaires.

De nos jours, pratiquement tous les moteurs disposent d’une injection directe, qu’ils soient essence ou Diesel. 

Jadis, les injecteurs à solénoïde

Pendant des années, les moteurs Diesel ont utilisé des injecteurs dits à solénoïde. Ce type d'injecteur fonctionne sur le principe d’une aiguille qui se déplace au sein de l’injecteur, permettant de laisser passer ou de bloquer l’arrivée du carburant.

Pour cela, l'injecteur est composé d'un électroaimant alimenté par un courant électrique qui va venir ouvrir ou fermer une valve qui va faire bouger l’aiguille.

Tout comme les injecteurs piézo-électriques, les injecteurs à solénoïde peuvent également réaliser une injection dite “multiple”, mais celles-ci s’avèrent plus limitées.

L'injecteur Piezo-électrique révolutionne les moteurs Diesel

Même si son objectif final reste identique à l’injecteur à solénoïde, c’est à dire de délivrer le carburant en faisant se déplacer une aiguille, l'injecteur piézoélectrique est bien plus rapide et bien plus précis. Il utilise toujours un courant électrique, mais celui-ci passe désormais par un empilement d'électrodes et de céramique, le "stack". Devant le passage du courant, cet empilement s'allonge alors, provoquant le déplacement de l'aiguille.

Vue en coupe d'un injecteur solénoïde (gauche) piezoelectrique (droite) (Crédit photo: Bosh)

Pour faire simple, plutôt que d'ouvrir une valve qui va déséquilibrer l'aiguille, cette fois, c'est le phénomène d'allongement du corps interne de l'injecteur qui va faire bouger l'aiguille de façon bien mieux contrôlée.

Les principaux avantages sont de pouvoir mieux gérer le dosage du carburant et de le délivrer de façon bien plus rapide, tout augmentant la pression d'injection. Mais ce n'est pas tout, car en réalisant de nombreuses pré-injections et post-injections dans la chambre de combustion, ils permettent de réduire les vibrations tout comme le niveau sonore.

Les pré-injections s’enflamment pour chauffer la chambre de combustion, et ainsi préparer l’arrivée de l’injection principale, tandis que la post-injection alimente la combustion pour brûler les suies qui en découlent.

Cette révolution dans le domaine des injecteurs sera principalement visible sur les moteurs Diesel dCi chez Renault (CDI chez Mercedes, HDI chez PSA) au début des années 2000. En seulement quelques années, ils ont révolutionné le monde des moteurs Diesel qui étaient jusque là considérés comme poussifs et bien trop bruyants.

Pour autant, ils ne sont pas seulement limités au Diesel puisqu'ils équipent également les moteurs essence à injection directe tels que les blocs TCe chez Renault.

Le cas des injecteurs pompe

Alors que les injecteurs doivent disposer d’une pompe à haute pression entraînée par la courroie ou la chaîne de distribution pour pouvoir pulvériser le carburant, Volkswagen a choisi une technologie différente, celle de Bosh, qui consiste à doter chaque injecteur d’une mini pompe. Chaque cylindre, via son injecteur, dispose donc de sa propre pompe, diminuant ainsi toute la tuyauterie puisque le carburant arrive directement aux injecteurs pompes qui sont commandés par l'arbre à cames et non pas l’électronique.

Injecteur Pompe (Crédit photo: Bosh)

Ils présentent l’avantage de profiter d’une plus haute pression que les modèles classiques, gage d’une encore meilleure gestion du carburant, et donc, de la consommation. Cependant, cette technologie impose également un surcoût du fait de la complexité du système, se révèle plutôt bruyante, et rend impossible la postinjection, rendue quasiment obligatoire pour les normes de dépollution actuelles.

De sorte, cette technologie a été abandonné par le constructeur allemand vers 2007 / 2008.

La fragilité des injecteurs reconnue

Comme toute pièce de précision, les injecteurs restent des pièces fragiles, ou plutôt sensibles  ce qui passe dedans. Il supporte par exemple très mal la présence d’eau ou de condensation dans le carburant. Par ailleurs, il a une tendance à s’encrasser du fait d’un carburant de mauvaise qualité ou de résidus de combustion, poussant les clients à faire changer leurs injecteurs.

Pourtant,  le plus souvent, un simple décalaminage par des additifs suffisent à nettoyer des injecteurs encrassés.

Note: comme pour les voitures, les motorisation des camions disposent également d’un système d’injection à haute pression.