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Injecteurs - un actionneur conçu pour atomiser le carburant dans la voie d'admission du système d'alimentation en carburant ou dans les cylindres d'un moteur à combustion interne. Il existe les types suivants de ces dispositifs - mécaniques, électromagnétiques, hydrauliques, piézoélectriques. Les injecteurs pour moteurs à essence et diesel diffèrent par leur fonctionnement. En outre, dans différentes marques de voitures, les injecteurs fonctionnent avec différentes tensions et pressions. Nous vous parlerons de tout cela et bien plus encore dans ce document.

De quoi nous parlerons:

• Types de buses
• Injection directe
• Avantages et inconvénients
• Emplacement des buses
• Nettoyage des injecteurs
• Tension d'injecteur
• Contrôle d'injecteur

Types de buses

Caractérisons chacun des types listés séparément et commençons par injecteurs électromagnétiques... Ils sont installés dans les moteurs à essence. Les buses sont composées des composants suivants - une électrovanne, une aiguille de pulvérisation et une buse.

Buse d'injection électromagnétique

Buse électrohydraulique diesel

Le principe de leur travail est assez simple. Lorsqu'une commande est reçue de l'ECU de la voiture, une tension est appliquée à l'électrovanne, grâce à laquelle un champ magnétique y est créé, qui attire l'aiguille, libérant ainsi le canal dans la buse. En conséquence, le carburant le traverse. Dès que la tension sur la soupape disparaît, l'aiguille, sous l'influence du ressort de rappel, referme la buse et l'essence n'est plus fournie aux cylindres.

Différentes tensions sont fournies aux injecteurs de différents constructeurs automobiles. Ceci doit être pris en compte lors du remplacement et du nettoyage des injecteurs.

Le type suivant est buses électro-hydrauliques... Ils sont utilisés dans les moteurs diesel, y compris ceux basés sur le système Common Rail. Ces buses ont une conception plus complexe. En particulier, ils comprennent des selfs d'admission et de vidange, une électrovanne et une chambre de commande. L'injecteur fonctionne comme suit.

Buse piézoélectrique

Le mouvement est basé sur l'utilisation de la pression de carburant à la fois pendant l'injection et à l'arrêt. Dans la position initiale, l'électrovanne est désexcitée et, par conséquent, fermée. Dans ce cas, l'aiguille de la buse est plaquée contre son siège sous la pression naturelle du carburant sur le piston dans la chambre de commande. Autrement dit, il n'y a pas d'injection de carburant. Étant donné que le diamètre de l'aiguille est beaucoup plus petit que le diamètre du piston, il y a plus de pression dessus.

Lorsqu'un signal de l'ECU est appliqué à l'électrovanne, il ouvre le papillon de vidange. En conséquence, le carburant commence à s'écouler dans la conduite de vidange. Cependant, le papillon d'admission empêche une égalisation rapide de la pression entre la chambre de commande et le collecteur d'admission. En conséquence, la pression sur le piston diminue lentement, mais la pression sur l'aiguille ne change pas. Par conséquent, l'aiguille monte sous la pression différentielle et une injection de carburant se produit.

Le troisième type est buses piézoélectriques... Ils sont considérés comme les plus avancés et sont utilisés sur les moteurs diesel équipés d'un système d'alimentation en carburant à rampe commune. La conception d'une telle buse comprend un élément piézoélectrique, un poussoir, une valve de commutation et une aiguille.

La résistance électrique des injecteurs piézoélectriques est de plusieurs dizaines de kOhm.

Au moment où le carburant ne s'écoule pas à travers la buse, son aiguille se trouve fermement dans son siège, car une pression de carburant élevée exerce une pression dessus. Lorsqu'un signal est reçu de l'ECU à l'élément piézoélectrique, qui est un actionneur, alors à ce moment il augmente en taille (longueur), et pousse ainsi le piston.En conséquence, la soupape s'ouvre et, à travers elle, le carburant pénètre dans la conduite de vidange. La pression au sommet de l'aiguille diminue et l'aiguille monte. Dans ce cas, du carburant est injecté.

Le principal avantage des injecteurs piézoélectriques est grande rapidité de leur réponse (environ 4 fois plus rapide que l'hydraulique). Cela permet d'effectuer plusieurs injections de carburant en un seul cycle moteur. Au cours du processus d'alimentation, la quantité de carburant fournie peut être contrôlée de deux manières: le temps d'exposition à l'élément piézoélectrique, ainsi que la pression du carburant dans le rail. Cependant, les injecteurs piézoélectriques présentent un inconvénient majeur: ils ne sont pas réparables.

Le fonctionnement de la buse électromagnétique du moteur à injection

Le fonctionnement de l'injecteur dans le système Common Rail

Le principe de fonctionnement des injecteurs diesel étant un peu plus compliqué que celui des injecteurs à essence, il est logique de considérer plus en détail l'algorithme de leur fonctionnement à l'aide de l'exemple des injecteurs Common Rail des premières versions.

Comment fonctionne un injecteur diesel

Sur la base des informations reçues, l'ECU contrôle divers éléments du moteur, y compris les injecteurs de carburant. En particulier, pour quelle durée et exactement quand les ouvrir (le moment de l'ouverture).

L'injecteur diesel fonctionne en trois phases:

Buse de pompe

• Pré-injection... Il est nécessaire pour que le mélange air-carburant ait la qualité et le rapport souhaités. A ce stade, une petite quantité de carburant est introduite dans la chambre de combustion afin d'en augmenter la température et la pression. Ceci est fait pour accélérer l'allumage du carburant pendant l'injection principale.
• Injection principale... Sur la base de la haute pression obtenue à l'étape précédente, un mélange combustible homogène de haute qualité est créé. Sa combustion complète assure une puissance maximale du moteur et réduit les émissions de gaz nocifs.
• Injection supplémentaire... À ce stade, le filtre à particules diesel est nettoyé. Après l'injection principale, la pression dans la chambre de combustion baisse brusquement et l'aiguille de l'injecteur revient à sa place. En conséquence, le carburant cesse de s'écouler dans la chambre de combustion.

Ensuite, passons à l'examen de l'algorithme selon lequel l'injecteur de moteur diesel fonctionne:

1. La came de l'arbre à cames déplace le plongeur de l'injecteur, libérant ses canaux de carburant.
2. Le carburant entre dans l'injecteur.
3. La soupape se ferme, le carburant cesse de couler et la pression commence à s'accumuler dans l'injecteur.
4. Lorsque la pression limite est atteinte (pour chaque modèle, elle est différente et s'élève à plusieurs MPa), l'aiguille de la buse se soulève et une injection préliminaire se produit (dans certains cas, il peut y avoir deux injections préliminaires).
5. La vanne s'ouvre à nouveau et la pré-injection se termine.
6. Le carburant entre dans la conduite, sa pression diminue.
7. La soupape se ferme, à la suite de quoi la pression du carburant recommence à augmenter.
8. Lorsque la pression de service est atteinte (plus qu'avec l'injection préliminaire), le ressort de l'aiguille d'injecteur est relâché et l'injection principale de carburant a lieu. Plus la pression dans la buse est élevée, plus il y aura de carburant dans la chambre de combustion et, en conséquence, plus la puissance du moteur se développera.
9. La vanne se ferme, la phase d'injection principale se termine, la pression chute, l'aiguille de l'injecteur revient à sa position d'origine.
10. Une injection de carburant supplémentaire se produit (il y en a généralement deux).

Tout injecteur de carburant est caractérisé par les paramètres techniques suivants:

• Performance. C'est le paramètre le plus important qui caractérise la quantité de carburant que passe l'injecteur par unité de temps. Habituellement mesuré en centimètres cubes de carburant par minute.
• Plage dynamique de travail... Cet indicateur caractérise le temps minimum d'injection de carburant. C'est-à-dire le temps entre l'ouverture et la fermeture de l'injecteur de carburant. Habituellement mesuré en millisecondes.
• Angle de pulvérisation... La qualité du mélange de carburant formé dans la chambre de combustion en dépend. Indiqué en degrés.
• Gamme de torches de pulvérisation... Cet indicateur détermine la fraction dans laquelle les particules de carburant atomisées seront situées et comment elles seront introduites dans la chambre de combustion. En conséquence, cet indicateur est également critique pour la formation d'un mélange de carburant de haute qualité. Mesuré comme une distance conventionnelle en millimètres ou leurs dérivés.

Chaque fabricant d'injecteurs a ses propres désignations pour crypter les données techniques de ses produits. Par conséquent, lors de l'achat, demandez au vendeur les informations pertinentes ou sur Internet.

Si au moins l'un des paramètres énumérés dépasse les limites admissibles, l'injecteur fonctionnera de manière incorrecte et formera un mélange air-carburant de mauvaise qualité. Et cela, à son tour, affectera négativement le fonctionnement du moteur de votre voiture.

Il existe également un type distinct d'injecteurs pour les moteurs à injection directe. Leur principale différence est leur vitesse de réponse élevée, ainsi que la tension accrue à laquelle ils fonctionnent. Examinons-les plus en détail.

Injecteurs moteur à injection directe

Dispositif d'injection FSI

Ces injecteurs ont également un autre nom - GDI (FSI). Il a été inventé dans les entrailles de Mitsubishi, lorsque ses ingénieurs ont commencé à produire des moteurs à injection directe de carburant, fonctionnant sur mélanges super maigres... Leur travail est basé sur le moment précis de l'actionnement de la montée et de la descente de l'aiguille de travail.

Ainsi, dans les moteurs à injection conventionnels, le temps d'ouverture de l'injecteur est d'environ 2 ... 6 ms. Et les injecteurs dans les moteurs fonctionnant avec des mélanges super pauvres - environ 0,5 ms. Par conséquent, l'alimentation habituelle en 12 V standard de l'injecteur ne peut plus fournir la vitesse de réponse requise. Pour accomplir cette tâche, ils travaillent sur Technologies Peak-n-Hold, qui signifie «tension de crête et rétention».

L'essence de cette méthode est la suivante. Haute tension appliquée à l'injecteur (par exemple, une tension d'environ 100 V est fournie aux injecteurs de ladite société Mitsubishi). En conséquence, la bobine atteint très rapidement la saturation. Dans le même temps, son enroulement ne brûle pas en raison du back-emf existant. Et pour maintenir le noyau dans la bobine, un champ magnétique avec une valeur inférieure est nécessaire. En conséquence, moins de courant est nécessaire.

Graphique du courant et de la tension sur l'injecteur GDI

C'est-à-dire que le courant de fonctionnement dans la bobine augmente d'abord très rapidement, puis diminue rapidement. À ce stade, la phase de maintien commence. C'est-à-dire que le temps d'injection de carburant va du début de l'impulsion à la seconde salve inductive. Ces méthodes sont utilisées par les constructeurs automobiles Mitsubishi et General Motors.

Cependant, les constructeurs Mercedes et VW utilisent les développements de la société BOSCH. Selon leur méthode, le système ne réduit pas le stress, mais utilise modulation de largeur d'impulsion (PWM). La tâche d'implémentation de cet algorithme est assignée à un bloc spécial - Driver Injector. En règle générale, il est situé à proximité des injecteurs (par exemple, les sociétés Toyota et Mercedes placent l'unité en position horizontale dans la zone de la coupelle d'amortisseur, ce qui est la solution optimale aujourd'hui).

PWM sur injecteur FSI

Tous les moteurs FSI de plus de 90 ch équipé d'un système d'alimentation amélioré. Sa différence est:

• certaines parties de la pompe haute pression et des rampes d'injection sont dotées d'un revêtement anticorrosion spécial qui les protège de l'exposition aux carburants contenant jusqu'à 10% d'éthanol;
• le contrôle de la pompe haute pression a changé;
• la canalisation de drainage de carburant (vers le réservoir), qui fuyait le long du piston, a été éliminée car inutile;
• Le carburant évacué par la soupape de sécurité montée sur la rampe d'injection est détourné par une canalisation relativement courte dans le circuit basse pression, en amont de la pompe haute pression.

En ce qui concerne le fonctionnement des moteurs GDI, il convient de noter qu'il est très sensible à la qualité du carburant, au remplacement rapide du filtre à carburant. N'oubliez pas de nettoyer le système d'alimentation en carburant et de changer l'huile en temps opportun.

Avantages et inconvénients des injecteurs de carburant

Sans aucun doute, les injecteurs de carburant offrent des avantages par rapport au carburateur traditionnel.En particulier, ils comprennent:

• économie de carburant rendue possible par un dosage précis;
• faible niveau d'émissions de gaz d'échappement dans l'atmosphère, respect de l'environnement élevé (lambda est de l'ordre de 0,98 ... 1,2);
• augmentation de la puissance du moteur;
• facilité de démarrage du moteur par tous les temps;
• pas besoin de réglage manuel du système d'injection;
• larges possibilités pour contrôler le moteur dans différents modes (c'est-à-dire améliorer ses caractéristiques dynamiques et de puissance);
• la composition des gaz d'échappement des moteurs à injection répond aux exigences modernes concernant ce paramètre et la nocivité pour l'environnement.

Cependant, les buses ont également leurs inconvénients. Parmi eux:

• forte probabilité de leur colmatage lors de l'utilisation de carburant de mauvaise qualité;
• coût élevé par rapport aux anciens systèmes de carburateur;
• faible maintenabilité de la buse et de ses unités individuelles;
• le besoin de diagnostics et de réparations à l'aide d'un équipement spécial coûteux;
• forte dépendance à la disponibilité constante de l'alimentation électrique dans le réseau automobile (dans les systèmes modernes contrôlés par des appareils électroniques).

Cependant, malgré les inconvénients existants, les injecteurs sont aujourd'hui utilisés dans la plupart des moteurs à essence et diesel d'automobiles en tant que systèmes d'injection de carburant plus avancés technologiquement et plus respectueux de l'environnement. Quant aux moteurs diesel, les anciens injecteurs mécaniques ont été remplacés par des plus récents à commande électronique.

Emplacement des buses

Selon le type d'injecteurs et la méthode d'injection, l'emplacement des injecteurs peut varier. En particulier:

• Si la voiture utilise injection centrale de carburant, puis une ou deux buses sont utilisées pour cela, situé à l'intérieur du collecteur d'admission, à proximité du papillon des gaz. Un tel système a été utilisé sur les voitures plus anciennes à une époque où les constructeurs ont commencé à abandonner les moteurs à carburateur au profit des moteurs à injection.
• Avec injection distribuée le carburant pour chaque cylindre a son propre injecteur. Dans ce cas, il peut être vu à la base du collecteur d'admission.
• Si le moteur utilise injection directe de carburantalors les buses sont situées dans la zone supérieure des parois du cylindre... Dans ce cas, ils injectent directement du carburant dans la chambre de combustion.

Quel que soit l'endroit où la buse est installée, elle se salit pendant son fonctionnement. Par conséquent, il est nécessaire de vérifier périodiquement leur état et leurs performances. Dans les articles correspondants sur le site, vous pouvez découvrir en détail: comment vérifier l'état des injecteurs diesel à rampe commune, vérifier les injecteurs de pompe ou vérifier les buses d'injection.

Nettoyage des injecteurs

Afin de nettoyer les buses, deux méthodes sont utilisées - ultrasonique et chimique nettoyage. Chacune de ces méthodes peut être utilisée dans des conditions différentes. Ainsi, lors du processus de contamination du système d'alimentation en carburant et, en particulier, des buses, des dépôts durs et mous se forment sur les parois. Au début, des produits mous apparaissent, qui sont facilement lavés sous l'influence de produits chimiques. Lorsque les dépôts mous sont compactés, ils se transforment en dépôts durs et ne peuvent être éliminés qu'à l'aide d'un nettoyage par ultrasons.

Idéalement, le nettoyage à sec des buses doit être effectué environ tous les 20 000 kilomètres. Et ultrasons pas plus de 1 à 2 fois sur toute la période de fonctionnement, car cela détruit l'isolation de l'enroulement.

Si la buse a été utilisée plus de 100 mille kilomètres, alors le nettoyage chimique n'est pas seulement impraticable pour cela, mais aussi nuisible... Dans son processus, de grosses particules de dépôts solides peuvent se détacher et, lorsqu'elles sortent, elles peuvent simplement obstruer l'aiguille. Cela est particulièrement vrai pour les injecteurs à injection directe de carburant.

Comparaison des buses propres (à gauche) et sales (à droite)

Lors de l'utilisation du nettoyage par ultrasons, il est important de savoir à quelle tension de fonctionnement normale la buse fonctionne. Le fait est que la tension standard de 12 V ne fournit pas une vitesse d'ouverture et de fermeture élevée de l'injecteur. Par conséquent, de nos jours, de nombreux constructeurs automobiles utilisent la sous-tension. Par exemple, les injecteurs Toyota fonctionnent à 5 V, tandis que les injecteurs Citroën fonctionnent à 3 V. Par conséquent, ils ne peuvent pas être alimentés avec la tension 12 V commune, car ils vont simplement griller. Nous parlerons de la tension aux bornes des injecteurs un peu plus bas.

Le meilleur nettoyage sera utilisation cohérente de la méthode de nettoyage par ultrasons et chimique... Ainsi, au premier stade, les dépôts durs se transforment en dépôts mous et au second, ils sont éliminés à l'aide de produits chimiques.

Il y a aussi des spéciaux additifs à ajouter au réservoir de carburant... Leur fonction est de rincer les injecteurs lorsque du carburant avec un agent nettoyant les traverse.

La période entre l'utilisation périodique de ces additifs diffère et dépend de la marque de voiture spécifique et du carburant utilisé. Cependant, vous devez comprendre que cette méthode est moins efficace que celles décrites ci-dessus. Il est judicieux de l'utiliser lors du remplacement des filtres à carburant ou périodiquement après plusieurs milliers de kilomètres. Vous pouvez trouver plus d'informations sur la façon de nettoyer une buse de vos propres mains ici.

Tension d'injecteur

Arrêtons-nous plus en détail sur la question de savoir quelle tension est fournie aux injecteurs du moteur. Tout d'abord, vous devez comprendre qu'ils sont contrôlés par des impulsions électriques. De plus, «+» de la batterie est alimenté directement à l'injecteur par le fusible, mais «-» contrôle l'ECU. Autrement dit, à différents moments, la tension aux bornes de l'injecteur est constante. Cependant, si mesuré avec oscilloscope (le multimètre dans ce cas peut ne rien afficher, car les impulsions sont de très courte durée), alors cet appareil affichera la valeur moyenne. Cela dépendra de la fréquence à laquelle les impulsions sont envoyées à l'injecteur.

Graphiques des impulsions de tension sur les injecteurs

Les graphiques montrés dans la figure nous aideront à répondre à la question - quelle tension est fournie à l'injecteur. Plus les impulsions de tension appliquées à l'injecteur sont longues, plus la tension de fonctionnement moyenne est élevée. (la durée d'impulsion pour la plupart des machines est comprise entre 1 et 15 ms). Et de longues impulsions sont données à des régimes moteur élevés. Par conséquent, plus ces mêmes vitesses sont élevées, plus la tension de fonctionnement moyenne au niveau des injecteurs sera élevée. C'est-à-dire que 12 V fonctionnels sont fournis aux injecteurs (en fait, un peu moins en raison d'une légère chute de tension aux bornes du transistor de commande), cependant, dans une impulsion.

Certains propriétaires de voitures essaient d'ouvrir l'injecteur en appliquant simplement le courant de la batterie afin de le nettoyer. Il faut comprendre que le stress ne peut pas être directement alimenté à l'injecteur à partir de la batterie, car il y a un risque de défaillance (son enroulement va griller). Une impulsion est fournie à l'appareil via un commutateur à transistor. Il agit pendant une courte période, car l'enroulement de la buse chauffe rapidement et peut simplement brûler. Dans le processus de fonctionnement du moteur, le temps d'ouverture est contrôlé par l'ECU et son refroidissement naturel, quoique insignifiant, est effectué par le carburant entrant.

Comme mentionné ci-dessus, les constructeurs automobiles utilisent des injecteurs avec des tensions de fonctionnement différentes. Par conséquent, la solution idéale serait de regarder ces informations dans manuel de la voiture ou sur le site Web du fabricant. Si vous ne trouvez pas ces informations, la sélection de la tension pour l'ouverture de l'injecteur doit être abordée avec précaution.

Dans la pratique, les automobilistes expérimentés conseillent d'utiliser un support spécial pour ouvrir l'injecteur.Cependant, vous pouvez vous en tirer avec des appareils plus simples. Par exemple, achetez une alimentation chinoise avec une tension de sortie réglable entre 3 et 12 V (généralement par incréments de 1,5 V). Le schéma de connexion doit nécessairement avoir un bouton sans position stable (par exemple, à partir d'une cloche d'appartement). Pour ouvrir l'injecteur, appliquez d'abord la plus petite tension, en l'augmentant si l'injecteur ne s'est pas ouvert.

Si vous avez des injecteurs à faible résistance, vous pouvez les ouvrir littéralement pendant une fraction de seconde. Les buses à haute résistance peuvent rester ouvertes plus longtemps - 2 à 3 secondes.

Vous pouvez également utiliser une pile de tournevis. Après l'avoir démonté, vous verrez les soi-disant «banques» - petites batteries. Chacun d'eux produit une tension de 1,2 V. En les connectant en série, vous pouvez atteindre la tension requise pour ouvrir l'injecteur.

Contrôle d'injecteur

Comme mentionné ci-dessus, les injecteurs sont contrôlés par l'unité de commande électronique (ECU) du véhicule. Sur la base des informations de nombreux capteurs, son processeur décide des impulsions à appliquer à l'injecteur. Le régime moteur et son mode de fonctionnement en dépendent.

Ainsi, les données d'entrée pour le contrôleur sont:

• position et vitesse du vilebrequin;
• quantité massique d'air consommée par le moteur;
• température du liquide de refroidissement;
• position du papillon;
• teneur en oxygène des gaz d'échappement (en présence d'un système de rétroaction);
• la présence de détonation dans le moteur;
• tension dans le circuit électrique de la voiture;
• vitesse de la machine;
• position de l'arbre à cames;
• fonctionnement du climatiseur;
• température de l'air entrant;
• conduite sur route inégale (avec un capteur routier accidenté).

Le programme intégré au contrôleur ECU vous permet de sélectionner le mode de fonctionnement optimal du moteur afin d'économiser du carburant, de sélectionner le mode de fonctionnement nominal du moteur et d'assurer un fonctionnement confortable de la voiture.

Conclusion

Malgré la simplicité de son dispositif, les injecteurs de carburant, s'ils sont mal entretenus, peuvent causer beaucoup de problèmes au propriétaire de la voiture. Ainsi, s'ils sont obstrués, la voiture perdra ses caractéristiques dynamiques, une consommation de carburant excessive apparaîtra et il y aura une grande quantité de combustion dans les gaz d'échappement. Par conséquent, nous vous recommandons de surveiller l'état des injecteurs de carburant du moteur de votre voiture et de les nettoyer périodiquement. N'oubliez pas que les dysfonctionnements de ces pièces essentiellement triviales et bon marché peuvent se transformer en problèmes avec des pièces plus chères de votre voiture.