Les diesels à rampe commune sont considérés comme économiques et relativement écologiques. Vous découvrirez dans cet article comment fonctionne le système d’injection moderne des moteurs diesel et quels sont ses avantages.
Que signifie rampe commune pour un diesel ?
Le système de rampe commune est également appelé common rail. Dans un diesel, cette rampe est un tuyau de distribution. Ce tuyau permet de relier tous les injecteurs à une pompe haute pression et entre eux. Cette rampe est donc un « tuyau de distribution commun ».
Comment fonctionne le common rail?
Le système d’injection à rampe commune pour un moteur diesel se compose de plusieurs modules et pièces. Une pompe à carburant basse pression située dans le réservoir de carburant pompe le diesel via un filtre à carburant vers la pompe haute pression du moteur. Une électrovanne de dosage de carburant adapte alors la quantité de carburant acheminée vers la pompe haute pression en fonction des besoins.
Dans ce système d’injection, la pompe haute pression est généralement couplée au moteur. La puissance de la pompe est conçue de telle sorte qu’à tout moment, quel que soit l’état de fonctionnement du moteur, il y ait suffisamment de carburant à une pression suffisamment élevée. La pompe haute pression génère une pression pouvant atteindre 3 000 bars dans la rampe de distribution. La pression est la même dans tout le système. La pression est contrôlée par un capteur de pression relié au calculateur du moteur. Si nécessaire, un limiteur de pression décharge la rampe de distribution et renvoie le carburant excédentaire vers le réservoir.
Lors d’une injection, la rampe de distribution sert d’accumulateur de pression et de réservoir de carburant. Cela permet de compenser les variations de pression dans le système, qui sont causées par la pompe haute pression. Les systèmes d’injection à rampe commune sont donc également appelés injection à accumulation.
Les injecteurs sont commandés par le calculateur du moteur pour injecter le carburant dans les cylindres. Dans le cas d’un diesel à rampe commune, la quantité et le moment de l’injection peuvent être contrôlés séparément pour chaque cylindre par voie électronique. La pression élevée permet de pulvériser très finement le carburant injecté. Cette fine pulvérisation produit d’innombrables gouttes couvrant une grande surface, ce qui permet une combustion optimale.
Comment se déroule l’injection de carburant ?
Dans un diesel à rampe commune, le carburant n’est pas injecté en une seule fois, mais divisé en plusieurs phases : pré-injection, injection principale et post-injection.
La pré-injection assure un fonctionnement régulier du moteur. La quantité de carburant injectée étant relativement faible dans un premier temps, la combustion dans un diesel à rampe commune est plus douce. Le cliquetis typique d’un moteur diesel est réduit et le moteur est moins sollicité. Un diesel à rampe commune est nettement plus silencieux que les autres moteurs diesel.
L’injection principale qui suit peut également être divisée en deux phases. La plupart du temps, il y a encore une post-injection. La dernière injection de carburant doit permettre de réduire la formation de suie dans le moteur et, dans le cas des catalyseurs SCR, de réduire les valeurs de NOx. La post-injection sert également souvent à décrasser les filtres à particules diesel. Dans un diesel à rampe commune, ces phases d’injection peuvent être contrôlées individuellement pour chaque cylindre en fonction de l’état de fonctionnement du moteur.
Quels sont les avantages d’un diesel à rampe commune ?
Un diesel à rampe commune offre différents avantages par rapport à d’autres systèmes d’injection, tels que le système d’injecteur-pompe ou les anciens diesels à préchambre. Les avantages de ce système sont :
- Consommation de carburant réduite grâce à un rendement élevé
- Relativement écologique grâce à la réduction des émissions polluantes
- Fonctionnement silencieux, fonctionnement calme du moteur
- Couple élevé et puissance importante
- Décolmatage facile des filtres à particules grâce à la post-injection
- Coût réduit du système pour les moteurs diesel 6 et 8 cylindres
Du fait de sa conception, l’injection diesel à rampe commune est plus avantageuse à partir d’un certain nombre de cylindres que le système d’injection à injecteur-pompe par exemple. Dans le cas de l’injection à injecteur-pompe, chaque injecteur dispose de sa propre pompe, commandée séparément par l’arbre à cames. Dans le cas d’un système d’injection à rampe commune, que les injecteurs de 4, 6 ou 8 cylindres soient raccordés à la rampe de distribution ne joue pas vraiment de rôle sur les coûts.
Quels sont les inconvénients d’un système diesel à rampe commune ?
Comme tout système, celui-ci n’a pas que des avantages. Il présente aussi quelques inconvénients. En voici les inconvénients majeurs :
- Un carburant de haute qualité est nécessaire
- Les injecteurs sont vulnérables aux impuretés
- Les réparations sont complexes et coûteuses
- Il faut remplacer les filtres à carburant plus souvent
Avec un diesel à rampe commune, vous remarquez immédiatement si le carburant n’est pas de la qualité requise par le moteur. En effet, le fonctionnement devient irrégulier et la puissance diminue. L’un des principaux points faibles est toutefois la vulnérabilité des injecteurs aux impuretés. Il est donc important de remplacer régulièrement le filtre à carburant d’un diesel à rampe commune, conformément aux prescriptions du constructeur. La réparation ou le remplacement d’injecteurs obstrués sont coûteux.
De l’EPF de Zurich à Bosch en passant par Fiat – un bref historique du diesel common rail
Dès le milieu des années 1970, L’École Polytechnique Fédérale de Zurich travaille au développement de l’injection à rampe commune dans le cadre de différents projets de recherche. Le premier véhicule à circuler sur les routes du monde entier avec un diesel à rampe commune est un camion IFA W50 du grand fabricant de moteurs de l’ex-RDA VEB IFA de Nordhausen. À l’époque, la technologie de la rampe commune était appelée « système d’injection électronique diesel ». Toutefois, pour des raisons de coûts, cette technologie n’a jamais été mise en série en RDA.
En 1993, Fiat présente un premier prototype équipé de cette technique d’injection. Mais Fiat rencontre des soucis de tolérances de fabrication et abandonne le projet. Ensuite vers la fin de 1993, Bosch rachète les brevets de Fiat et poursuit le développement de la technologie Common-Rail. Aujourd’hui, l’Alfa Romeo 156 JTD de 1997 est considérée comme le premier véhicule de série équipé d’une injection diesel à rampe commune Bosch. La première Mercedes dotée de cette technique d’injection était une 220 CDI de 1998.
