Les moteurs Diesel : Principe général de fonctionnement

Le common rail Bosch - Principe de fonctionnement

C'est sous l'impulsion des marques allemande que la technique de l'injection directe est apparue dans l'automobile de monsieur tout le monde. Cette technique d'injection était utilisée depuis plus longtemps sur les moteurs de poids-lourd.

Les avantages de l'injection directe sont indéniables :
- Moteur moins bruyant
- Consommation réduite
- Pollution réduite

Le système common rail n'est qu'un type d'injection directe. Il existe également le système Injecteurs-pompe utilisé entre autre chez WV ou le système à sphère développé par Lucas. Si les systèmes common rail et système à sphère sont proches l'un de l'autre, l'Injecteur-pompe est totalement différent.
L'injection directe haute-pression offre l'avantage de réduire considérablement la pollution. Mais le problème est de créer cette haute-pression.
Sur un moteur diesel à injection indirecte, la pression délivrée par la pompe est entre 130 et 180 Bars, alors que pour l'injection directe, la pression se situe entre 1350 et 1700 bars, voir plus de nos jours. Ce qui fait quand même 10 fois plus !!!

La bonne vieille pompe mécanique est incapable de fournir une telle pression. Elle est donc remplacée par une pompe haute-pression qui compresse le gazole à la pression voulue dans le common rail ou la sphère d'accumulation. Il est également impossible de faire travailler un système mécanique sous de telles pressions. C'est là qu'est née la rampe commune (common-rail) Les injecteurs reliés à la rampe commune sous haute pression, sont commandés électriquement. Ceci implique l'arrivée de l'électronique pour la gestion du moteur.

Les composants d'un système common-rail sont les suivants :

Depuis le réservoir :
- Une pompe de gavage
- Une valve de coupure
- une pompe Haute pression
- Le common rail ou la sphère d'accumulation
- Un capteur de pression avec une valve de régulation
- Injecteurs Piezo
- Un refroidisseur de carburant pour le retour au réservoir
- Un calculateur embarqué pilote les injecteurs et la pression du common-rail en fonction des éléments fournis par les différents capteurs.


La pompe haute-pression
Cette pompe est entrainée par la courroie de distribution.elle possède 3 pistons décalés de 120 degrés commandé par un excentrique


La rampe commune (common-rail)


La rampe commune est un tuyau dont la paroi peut supporter la haute pression.
Cette rampe alimente en permanence les injecteurs . La pression varie en fonction du régulateur de charge lui même commandé par le calculeur.
Ce régulateur renvoie le carburant en trop quand il faut faire baisser le pression dans la rampe.

Le capteur de pression
Un capteur de pression mesure la pression dans la rampe. Celui informe le calculateur qui agira sur la vanne régulatrice. Le carburant en trop retourne au réservoir en étant préalablement refroidi.

Les injecteurs
comme sont nom l'indique, l'injecteur a pour rôle l'injection du gazole dans le cylindre. La quantité de gazole injectée est définie par le couple durée d'ouverture et pression dans la rampe. Ces injecteurs sont de type électromagnétique ou piezo-électrique et sont pilotés par le calculateur. L'usinage est réalisé au micron. Ils sont un des points faibles du système. Ils ne supportent pas du tout l'eau. Les grippages nombreux dans les années précédentes semblent cependant avoir moins cours.


Le calculateur
Le calculateur d'injection pilote l'ensemble des injecteurs et la vanne de régulation en fonction des paramètres fournis par les capteurs.
Les principaux capteurs sont :
- Capteur de pression (basse pression)
- Capteur de haute-pression
- Capteur de la position de la pédale d'accélérateur
- Capteur de température de liquide de refroidissement
- Débimètre d'air
- Capteur de PMH
- Contacteur de la pédale de frein
- Capteur de régime.
- D'autre calculateur peuvent intervenir comme par exemple l'anti-patinage et l'ABS

Les pannes et le diagnostic
Lorsqu'un problème se pose au niveau d'un système d'injection diesel common rail, trouver la solution s'apparente souvent à un casse-tête.
Le démarrage difficile du moteur, son refus de démarrer, son arrêt automatique ou une diminution globale de sa puissance peuvent avoir de nombreuses causes. Lorsqu'il s'agit de résoudre un de ces problèmes, la première étape consiste à lire la mémoire de pannes du boîtier électronique. Dans presque tous les cas, ce dernier va générer un code d'erreur qui aidera le spécialiste à identifier l'origine de la panne. Souvent, ce message d'erreur ne constitue cependant qu'une indication de la direction dans laquelle la solution au problème doit être recherchée.

Panne du capteur de pression
Un code d'erreur général du type "Anomalie de régulation de pression dans le circuit de carburant" se produisant sur un système d'injection diesel common rail peut avoir plusieurs explications. Comme il est vital d'avoir une pression de carburant élevée dans les systèmes common rail pour assurer le bon fonctionnement du moteur, le niveau de puissance correct et la limitation des émissions nocives, cette pression est toujours surveillée de très près. Lorsque l'anomalie dans la partie haute pression du système d'injection est par trop importante, le boîtier électronique du moteur réagit de façon adéquate en limitant la puissance moteur (fonctionnement de secours), voire en coupant le moteur.
Le code d'erreur mentionné ci-dessus fait référence à une anomalie de pression du carburant par rapport à la valeur donnée par l'unité de commande électronique. La panne d'un capteur de pression de rampe peut en être la cause. Le capteur de pression est monté sur la rampe commune du système et gère en permanence la pression dans la rampe. Essentielle au bon fonctionnement du système d'injection dans son ensemble, cette information est envoyée à l'unité de régulation centrale de l'injection de carburant. Si le capteur présente une panne d'origine électrique, le testeur de diagnostic affiche en règle générale un code d'erreur spécifique. Le contrôle de la tension de signal du capteur en fonction de la pression peut également offrir une solution. Mais une chute brutale de tension peut également être due à une diminution réelle de la pression. Dans ce cas, le problème doit être cherché ailleurs. S'il s'avère que le capteur de pression de rampe fonctionne bien, l'étape suivante du diagnostic peut être de vérifier si la vanne de régulation de pression est à l'origine du message d'erreur. Parfois montée sur la rampe commune, cette vanne de régulation de la pression se situe toutefois généralement sur la pompe common rail et elle est commandée par le boîtier électronique. Elle régule la pression dans la rampe commune centrale, laquelle peut varier de 150 à
1350 bars, voire jusqu'à 1600 bars pour le système common rail de la dernière génération mise en oeuvre sur la nouvelle Audi A6 3.0 V6 TDI. Le signal desservant cette vanne est du type 'duty cycle' et peut être lu à l'aide d'un oscilloscope. En l'absence de toute commande, ou en cas de défectuosité de la vanne, celle-ci est réglée de telle sorte à ne maintenir qu'une pression de 100 bars dans le système. En cas de panne mécanique, le signal de commande mesuré est correct tandis que la pression demandée n'est pas fournie.

Pour que le système fonctionne, il est bien entendu important qu'une quantité suffisante de carburant passe du réservoir vers la rampe commune. Si ce n'est pas le cas, la pression obtenue sera insuffisante. Si la pompe haute pression est en mesure de générer une pression élevée, elle n'est pas assez puissante pour aspirer du carburant. C'est la raison pour laquelle une pompe à carburant basse pression est nécessaire. Trois possibilités s'offrent ici : soit il y a une pompe basse pression mécanique séparée, soit la pompe haute pression elle-même est équipée d'une pompe à engrenages, soit il y a une pompe à carburant électrique comme on en utilise depuis longtemps sur les véhicules à essence. Une simple mesure côté sortie de cette pompe basse pression permet de contrôler la pression, qui doit être d'environ 2,5 bars.

Problème au niveau de la pompe basse pression ou des injecteurs
Si tous les contrôles qui précèdent et les remplacements éventuels de pièces ne permettent pas de résoudre le problème, il se peut que le message d'erreur provienne directement de la pompe de la rampe commune ou des injecteurs. Si un ou plusieurs injecteurs ne fonctionnent plus correctement (lorsque par exemple ils s'ouvrent trop tard ou trop peu et injectent donc une quantité insuffisante de carburant, ou qu'ils restent ouverts trop longtemps et injectent trop de carburant), la pression mesurée dans la rampe commune ne variera pas selon le schéma attendu. Le contrôle des injecteurs est une opération assez simple. Chaque injecteur common rail dispose d'une tubulure de retour par laquelle une certaine quantité de carburant est renvoyée vers le réservoir de carburant durant le fonctionnement de l'injecteur. En relevant ces quantités de carburant refluant pour chaque injecteur durant un bref laps de temps et en les comparant entre elles, on peut identifier l'injecteur qui présente un dysfonctionnement et pourrait être en panne. Notons toutefois que le boîtier électronique va essayer de compenser le dysfonctionnement de cet injecteur en demandant à un autre injecteur d'injecter plus de carburant. Il est en conséquence possible qu'un autre injecteur présente un retour de carburant plus important. Il est donc important d'analyser de façon critique les résultats du test et de tenir compte du fonctionnement du système d'injection dans son ensemble.

POMPE HAUTE PRESSION , FUITE
Une fuite sur une conduite de carburant du côté haute pression et un boîtier de gestion moteur défectueux peuvent également entraîner une fluctuation de la pression. Enfin, le problème peut être dû à la pompe haute pression proprement dite, qui ne fonctionne plus correctement en raison de l'utilisation de carburant encrassé ou erroné ou par la suite d'une usure. (diag source Bosch)

LES CONSEILS
- 1. Si vous avez un problème avec votre injection BOSCH, avant toute intervention, contactez une station BOSCH. Il seront à même de vous remplacer un injecteur à la moitié du prix concession.

- 2. Tous les 5000 Kms, mettez un nettoyant injecteurs et circuit injection. Pour cela si vous ne savez pas quoi mettre, voyez avec notre ami QUICKLY qui pourra vous en fournir.

- 3. Changez votre filtre à gazole tout les 5000 et purgez votre filtre

- 4. Quand vous voyez un camion décharger dans une station-service, allez plus loin.
Toute la merde remuée dans la cuve avec en plus la condensation , vous la récupérez dans votre réservoir. Pour un W123, pas de problème, pour un common-rail, c'est beaucoup moins bien.

Moteur Les Injections Common Rail

Je ne suis pas un feru de méca, mais il est super ce sujet

Merci, ça nous fait de la lecture.

C'est sympa, ça fait un contraste, entre les 4 cylindres à l'ancienne, et les nouveaux, et on remarque bien un gros changement, ça n'a plus rien à voir.

Pourquoi un moteur Diesel consomme moins qu’un moteur essence ?
Par Benoît le 12 octobre 2010
Source : http://blogautomobile.fr

Les quatre cycles d’un moteur et les différences entre un moteur à allumage commandé (moteur essence) et un moteur à allumage par compression (moteur Diesel) :
- Admission : le cylindre descend et vient « aspirer » l’air via les soupapes d’admission
- Compression : les soupapes d’échappement sont fermées. Le piston remonte et comprime les gaz frais (air + carburant dans le cas d’un moteur essence, seulement de l’air pour un moteur Diesel)
-Combustion / détente : c’est la phase moteur. Pour un moteur essence, les gaz frais comprimés sont allumés par l’étincelle de la bougie et une flamme se propage. Pour un moteur Diesel, le carburant est injecté et, vu les conditions thermodynamiques dans la chambre de combustion (pression et température), s’enflamme directement. Dans les deux cas, cette combustion provoque une augmentation de la pression et de la température et pousse le piston vers le bas.
-Echappement : en remontant, le piston vient « pousser » les gaz brûlés par les soupapes d’échappement


L’industrie automobile est en train de vivre une véritable course à la réduction des émissions de CO2. Comme le CO2 est directement lié à la quantité de carburant consommé, on recherche à diminuer au maximum cette dernière. Outre certains avantages, ce sont des choix politiques qui font que le moteur Diesel équipe aujourd’hui plus des 2/3 des véhicules immatriculés. Le moteur Diesel présente donc un avantage non négligeable sur son homologue à essence

1. Le rendement global d’un moteur Diesel est supérieur à celui d’un moteur à allumage commandé. Plusieurs raisons à cela :
- Le rapport volumétrique d’un moteur Diesel est plus élevé que celui d’un moteur essence. La principale spécificité d’un moteur Diesel réside dans le fait que l’allumage du carburant dépend des conditions thermodynamiques qui règnent dans le moteur (pression, température). Plus le rapport volumétrique est élevé, plus le rendement est élevé.

- La chambre de combustion a également un rôle à jouer. Comme vous pouvez le remarquer sur ces deux vues en coupe, les deux pistons ont des formes totalement différentes. Le piston du bas (moteur Diesel) a une forme particulière, un bol, dans laquelle va se dérouler la combustion. Le piston du moteur Essence est quant à lui plus plat et la combustion se déroule plus au contact de la chemise.


- Dans un moteur, un tiers seulement de l’énergie contenue dans le carburant va être utile, c’est à dire qu’elle va servir à faire tourner le vilebrequin. Un autre tiers va être dissipé en chaleur dans le liquide de refroidissement. Le dernier tiers se retrouve dans les gaz d’échappement. Lorsque la combustion a lieu dans le bol (pour le moteur Diesel), on réduit les échanges thermiques avec le cylindre et donc avec le liquide de refroidissement, on gagne donc en énergie utile...

- Dans un moteur essence, une vanne (appelée papillon) peut s’ouvrir et se fermer et permet ainsi de faire chuter la pression et d’introduire la masse d’air nécessaire à la combustion de toute la masse de carburant introduite (mélange stœchiométrique, richesse =1). Ce papillon introduit ce qu’on appelle une perte de charge à l’admission (on bouche en quelque sorte l’entrée et le piston qui descend vient aspirer l’air). Le moteur a donc « du mal » à se remplir et impacte directement sur le rendement. Le moteur Diesel, quant à lui, fonctionne toujours en mélange pauvre (richesse <1, c’est à dire que le cylindre contient plus d’air qu’il ne faut pour brûler une quantité de carburant donnée). On n’a donc pas besoin de réguler la masse d’air présente dans le cylindre d’où l’absence de papillon et de la perte de charge qu’il engendre.


2. Le moteur Diesel fonctionne en mélange pauvre.
Les moteurs essence actuels, quant à eux, fonctionnent quasiment (même si cela est en train de changer) tous en mélange stœchiométrique. En effet ils sont équipés d’un système de dépollution des gaz d’échappement – le fameux catalyseur – qui ne traite les polluants que lorsque le moteur fonctionne en mélange stœchiométrique . Comme la consommation est optimale pour une richesse légèrement inférieure à 1, le moteur Diesel est encore avantagé.

3. Le Gasoil a une énergie volumique plus élevé.
On appelle PCI (Pouvoir Calorifique Inférieur) l’énergie dégagée par un kilogramme carburant lors de sa réaction avec l’oxygène. Le PCI de l’essence est de 47,3 MJ/kg et celui du gazole est de 44,8. On voit ici que la combustion d’1 kg d’essence dégage plus d’énergie qu’1 kg de gazole. Mais la masse volumique du Gazole est d’environ 850 kg/m3 et celle de l’essence est de 750 kg/m3.

En résumé, lorsque vous mettez 1l de Gazole dans votre voiture, vous disposez d’une énergie de 38 MJ et seulement de 35,5 MJ dans le cas de l’essence. Moyennant la chaîne de rendement que l’on peut trouver dans le moteur et la transmission, pour une même puissance à fournir, la consommation volumique de carburant est plus faible dans le cas d’un moteur Diesel qu’un moteur à allumage commandé.


4. Les moteurs Diesel ont été très vite munis d’une injection directe Voir : ICI.
Pour que la combustion se déroule correctement, il est nécessaire de créer des turbulences dans la chambre de combustion. Ces turbulences sont obtenues par l’intermédiaire des conduits d’admission, qui ont une forme particulière. Cette forme permet de donner un mouvement à l’air mais entraine également une perte de charge (comme le papillon). Pour remplir correctement le moteur d’air et ainsi obtenir des performances correctes, les moteurs Diesel ont été équipés de système de suralimentation qui permettent de faire entrer une masse d’air plus importante dans le cylindre. Pour un régime de rotation donné, on peut donc brûler une quantité de carburant plus importante avec un moteur suralimenté qu’avec un moteur atmosphérique.


Nous arrivons donc à une tendance apparue il y a quelques années : le down-sizing. Les moteurs utilisés sont d’une cylindrée plus faible mais équipée d’un système de suralimentation (turbocompresseur, compresseur, …). On se retrouve donc avec des « petits » moteurs dans des « grosses voitures » (exemple la future classe S avec un 4 cylindres Voir : ICI). Le moteur est sollicité à des charges (charge = couple moteur / couple maxi disponible à ce régime) plus élevées : ça tombe bien puisque c’est ici que la consommation spécifique (consommation de carburant/puissance délivrée) est la plus faible

Mercedes Diesotto Concept: le meilleur des 2 mondes
par Patrick Garcia Le 26 Juillet 2007
Source : caradisiac



Ce nouveau concept de moteur présenté par Mercedes s'inscrit dans un futur proche, durant lequel le thermique aura encore sa place. Mercedes cherche à répondre à une demande virtuelle mais logique, celle d'un moteur combinant les avantages du diesel et de l'essence.
Le Diesotto (Otto étant le nom du cycle à 4 temps des moteurs essence) marie donc le meilleur des 2 mondes. Encore faudra-t'il convaincre les acheteurs qu'il sera bon pour leur image de rouler dans une Classe S dotée d'un 4 cylindres 1800 cm3....

En effet, le Diesotto est un 4 cylindress 1.8l mais ne partez pas encore... Il offre 238 ch et 400 Nm de couple pour une consommation, estimée avec un modèle Classe S, de 6 l au 100 km ! Pour cela, le Diesotto adopte le downsizing avec son moteur 1.8l turbocompressé, l'injection directe, les soupapes aux levées variables, le taux de compression tout aussi modulable, un système stop&start et un processus de combustion similaire à celui des moteurs diesels. Ce ne sont plus les bougies qui allument le mélange mais l'échauffement du à la compression.

Les avantages de cette avalanche de technologie sont une réduction des émissions de CO2 (grâce aussi à un catalyseur 3 voies) et une efficacité globale largement optimisée grâce à une meilleure combustion. Toutes ces technologies combinées dans ce moteur concept seront progressivement intégrées aux moteurs de série.

Bob,

Je pense que les injections Bosch K et L jetronic sont pour des moteurs essence... Ils ont commence avec la "D", que j'ai cotoye sur les DS et SM, la K est une injection a dominante mecanique, et la L a succede a la D, puis si j'ai bonne memoire, est devenue LE lors de la suppression de l'injecteur de depart a froid...

Corrige et efface mon message, si tu lis la doc de la "K", ils parlent d'essence...

Bonsoir Jean-Luc

Je n'ai pas bien compris, les injections K-Jetronic & L-Jetronic sont uniquement des injections essences ?!?
Dans ce cas comment s'appellent les injections Diesel ?!?

C'est moi qui me suis gouré de Topic ou c'est eux en parlant d'essence au lieu de carburant ???

Bonsoir Bob,

Oui, les injections D, K, L, LE, puis le motronic sont les noms des injections essence developpees par Bosch.

Dans un moteur essence, le melange air/essence est enflamme par une etincelle provoquee au meilleur moment, c'est le role de l'allumage.
Dans un moteur diesel, le melange air/gazole est enflamme par la pression elevee, couplee a une temperature importante.

Ce qui fait que les injections essence et diesel sont fondamentalement differentes, puisque les carburants sont soumis a des contraintes differentes (un carburant est le melange entre le combustible et l'air, en proportions optimales)... (sauf la "K", qui est une injection a dominante mecanique et qui se rapproche un peu du principe des diesels, pas tres sympa pour la consommation, demandez aux gens qui ont des 116...)

Les injections diesels ne portent pas de nom particulier, elles sont simplement identifiees par la marque et le type des pompes a injection utilisees, apres pour le common rail je ne sais pas, entre temps j'avais compris que si je persistais a faire de la mecanique je n'aurais jamais un rond...

En esperant avoir repondu au moins partiellement a ta question, je suis reste volontairement dans la generalite...

Ou que la plupart n'a rien ose te dire... Tu es la terreur du forum...

En plus tu nous induis en erreur

JB