Technique : L'injection

Le premier moteur à combustion interne alimenté par un système d'injection fut breveté en 1893 par l'ingénieur Rudolph Diesel.

Le combustible, constitué alors par de la poudre de charbon, fut ensuite remplacé par les dérivés du pétrole, à partir duquel il est possible d'obtenir, par distillation, différents types d'huiles : les huiles légères, qui distillent au-dessous de 150 °C, et les huiles lourdes, aux températures supérieures. Les premières, très volatiles, se mélangent facilement à l'air ; si l'opération s'effectue dans des proportions convenables, le mélange est combustible.

En revanche, les huiles lourdes doivent être injectées en fines particules dans l'air, sinon le mélange est impossible à la température ambiante, les huiles se déposant sur les parois des conduits d'admission.

L'injection dans les moteurs Diesel

Dans les moteurs Diesel, fonctionnant au gas-oil (combustible beaucoup moins volatil que l'essence), la qualité de la combustion dépendra de la pulvérisation du carburant et de l'homogénéité du mélange.

Tous ces moteurs devront être équipés de systèmes d'injection, seuls capables de réaliser le mélange air carburant même en présence de pressions élevées. L'allumage du mélange dans un diesel est provoqué spontanément par la température atteinte par l'air (plus de 500 °C) grâce à des rapports volumétriques très élevés (de 16 à 22:1).

Leur cycle théorique de fonctionnement prévoit une combustion à pression constante, assurée par le fait que le combustible est injecté progressivement et brûle au fur et à mesure de son introduction dans la chambre. Mais en pratique la combustion ne s'effectue jamais à pression constante, puisque le combustible s'allume avec retard (délai d'inflammation). Il se produit donc au début une accumulation de mélange provoquant une augmentation inévitable de pression, surtout aux régimes élevés. Le retard à l'allumage dépend du type de combustible (indice de cétane) et de la qualité de la pulvérisation.

On peut le réduire en donnant au jet une forte capacité de pénétration et en augmentant la turbulence.

La première mesure a pour effet de permettre aux gouttelettes qui traversent l'air comprimé d'atteindre des températures suffisantes pour que l'évaporation se réalise; la seconde (turbulence), en réalisant l'agitation de l'air frais, évite que les gaz brûlés séjournent à proximité de l'injecteur, entravant ainsi le contact entre les nouvelles particules injectées et l'oxygène. contact indispensable pour la combustion. Les systèmes employés pour réaliser l'injection dans les moteurs Diesel sont de type pneumatique ou mécanique.

L'injection pneumatique, aujourd'hui complètement abandonnée, est fondée sur l'emploi de l'air comprimé pour la propulsion du combustible. L'ensemble se compose d'une pompe à combustible, qui règle le débit d'un compresseur d'air et d'un injecteur-pulvérisateur. L'alimentation s'effectue en deux phases : dans la première, la pompe dose le combustible et l'envoie à l'injecteur ; dans la seconde, l'aiguille de ce dernier se soulève, le carburant est injecté dans le cylindre et entraîné par le courant d'air à haute pression fourni par le compresseur.

Dans l'injection mécanique, le combustible est injecté et pulvérisé sous l'action d'une très haute pression hydraulique, l'énergie nécessaire à la pulvérisation est fournie par une pompe qui travaille à des pressions pouvant atteindre 1000 kg/cm2. Les injecteurs peuvent être du type à buse ouverte ou à aiguille, celle-ci s'ouvrant automatiquement sous la pression du combustible.

Les pompes, compte tenu des fortes pressions qu'elles doivent supporter, sont de type volumétrique, à pistons axiaux ou plongeants; leur cylindrée est toujours plus importante que ne l'exigent les prestations maximales. On obtient en effet le dosage du combustible en faisant refluer, durant la phase de compression du piston, la fraction excédentaire dans l'enceinte d'aspiration (pompes à soupape de reflux). Un autre système de dosage, largement utilisé (surtout sur les diesels rapides), prévoit une variation du reflux, obtenue par la rotation du piston, provoquée automatiquement par le régulateur.