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Pulvérisé jusqu’à la dernière goutte avec le common rail

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Comme nous le savons, le moteur diesel (ou moteur à combustion spontanée) tourne grâce à un mélange d’air et de carburant (dans les bonnes proportions). La combustion est d’autant meilleure que les proportions du mélange et la pulvérisation sont bonnes. Dans les années 80, techniciens et scientifiques se sont mis à chercher des solutions pour les moteurs diesel. Ils ont eu l’idée d’injecter le carburant dans les cylindres sous haute pression, à l’aide d’un dispositif 100 % électronique.

Le principe est simple : l’atomisation du carburant est d’autant meilleure et la durée d’injection d’autant plus courte que la pression est forte. C’est ainsi que l’on obtient la combustion idéale, avec toutes les conséquences positives que cela entraîne. Ce système, ils l’ont appelé « common rail » (rampe commune à haute pression pour les injecteurs). La mise en pratique de cette invention n’a pas été une mince affaire.

Ce n’est qu’en 1997 que la première voiture équipée d’un système à rampe commune est sortie des chaînes de montage : une Alfa Roméo. Progressivement, d’autres marques automobiles ont également appliqué ce système d’injection. Et désormais, le common rail remporte un succès éclatant. Pratiquement toutes les nouvelles voitures à moteur diesel en ont un.

Avantages

  • Baisse de la consommation de carburant : Le système à injection permet un bien meilleur dosage du carburant, et la voiture engloutit donc moins de diesel au kilomètre ;
  • Un couple à bas régime jusqu’à 50 % supérieur, et jusqu’à 25 % de puissance en plus : Une meilleure pulvérisation permet de tirer un gain d’énergie maximal de chaque goutte de carburant ;
  • Moins de bruit : Etant donné que la combustion est beaucoup plus propre, les moteurs sont nettement plus silencieux ;
  • Moins d’émissions de substances nocives et de CO2 : Une bonne atomisation du carburant permet une combustion intégrale, qui libère moins de particules de suie et de gaz polluants. Les émissions de CO2 sont, elles aussi, réduites de 20 %. Pour la protection de la couche d’ozone, c’est déjà ça.
  • Moins de vibrations : En combinant haute pression et atomisation du carburant, on obtient la meilleure forme possible de combustion du diesel et on empêche les vibrations et les chocs du moteur, pour un meilleur confort de conduite.

Le système à rampe commune, ça marche comment ?

Le système à rampe commune est une petite démonstration de maestria en matière de haute technologie. Le circuit d’alimentation en carburant joue un rôle crucial. Il est divisé en une partie basse pression et une partie haute pression.
• La partie basse pression contient le réservoir à carburant, la pompe à carburant et le filtre à carburant.
• La partie haute pression consiste en une série d’éléments beaucoup plus nombreux, dont les principaux sont la pompe à haute pression, le rail et les quatre injecteurs.

Beaucoup d’éléments contiennent des capteurs électroniques qui transmettent des informations et réceptionnent celles du module électronique de commande.

common rail

1. Pompe à carburant

La pompe à carburant est généralement montée à l’intérieur du réservoir à carburant ; elle alimente en diesel la pompe à haute pression, via le filtre à carburant. Electrique ou mécanique, la pompe à carburant reçoit ses instructions du module électronique de commande.

2. Filtre à carburant

Le filtre épure le carburant et évite l’usure de tout le système. Grâce à un réchauffeur de carburant, le diesel reste toujours bien liquide, même si le froid est vraiment piquant.

3. Pompe à haute pression

Cette pompe fait la liaison entre la partie basse pression et la partie haute pression ; elle envoie du carburant sous haute pression vers le rail. La pression du carburant envoyé vers le rail est réglée par des valves et des capteurs.

4. Rail

Le rail est un tuyau creux, relié à quatre injecteurs par de petits conduits. Ce rail est aussi appelé rampe commune à haute pression, car la pression du carburant y est fortement augmentée. A l’intérieur du rail, la pression est réglée par des valves et des capteurs.

5. Les injecteurs

Dans le rail, la pression transmet le liquide en un éclair vers l’injecteur, qui atomise tellement le diesel que la combustion est optimale dans le cylindre. Et le moteur tourne alors impeccablement.

6. Le module électronique

C’est le cerveau du système « common rail ». Il transmet des instructions notamment aux capteurs, à la pompe à haute pression et à la pompe à carburant.

Le common rail: pression et électronique

Tu l’auras compris : tout le système tourne autour de l’idée d’une pression élevée, optimale, exercée sur le carburant. Voyons comment est générée cette pression. La pompe à haute pression possède trois pistons placés à angle de 120°. Ces pistons sont actionnés par un arbre. La pompe peut ainsi imprimer sur le diesel une pression de pas moins de 1.600 bars !

Ensuite, le liquide remplit le rail qui doit fournir du carburant aux injecteurs en continu. Ce rail est une tubulure creuse en acier forgé d’un diamètre de 10 mm et d’une longueur qui varie entre 28 et 60 cm. Pour éviter les variations de pression, le rail doit contenir un maximum de carburant. En fin de compte, ce rail devrait être le plus long et le plus large possible... Mais cela présenterait des inconvénients pour la vitesse de démarrage qui, elle, nécessite justement un volume réduit au maximum. Il faut donc peser le pour et le contre jusqu’à ce que l’on trouve la bonne mesure.

Par ailleurs, comme une pression constante est très importante pour une bonne pulvérisation, le rail contient pas mal de régulateurs. Premièrement, il y a un capteur de pression qui assure le contrôle. Le limiteur de débit est le chien de garde qui veille à ce que l’injecteur ne se mette pas en action inutilement. Le limiteur de pression à la même fonction qu’une vanne de surpression et la soupape régulatrice de pression a pour mission d’éliminer les fluctuations de pression. Le rail est relié à quatre injecteurs (ou six, dans le cas d’un moteur à six cylindres). Chaque injecteur est alimenté par le rail via un conduit sous haute pression.

Et les injecteurs ? Ceux-ci injectent tout d’abord dans le cylindre une petite quantité de carburant, qui se consume en un éclair. Une fraction de seconde plus tard, c’est au tour de l’injection principale ; l’allumage se fait grâce au diesel qui vient d’être brûlé. Vient encore ensuite, éventuellement, une post-injection qui rend les gaz d’échappement encore plus propres. Plus la pré-injection est précise, plus la combustion s’effectue facilement et plus le moteur est silencieux.

La quantité exacte de carburant et le moment de l’injection sont tous deux régulés électroniquement par le module électronique, ce qui permet de déterminer pile-poil le timing de l’injection et d’adapter précisément le mélange de carburant à la prestation que doit fournir le moteur.

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