LES INJECTEURS POMPES

& le moteur TDI

Et bien nous venons de découvrir sur la page précédente, toute la chronologie du moteur TDI VAG. Découvrons maintenant en détail le fonctionnement de ce moteur.

Et bien voici la pièce maîtresse appelée Injecteur-pompe. Comme son nom le précise c'est à la fois un injecteur mais également une pompe d'injection haute pression. C'est en 1998 que Bosch a démarré en série la production du système mono-cylindre commandé par une électrovanne dénommée INJECTOR SYSTEM UIS. Ce système permet des pressions d'injection très élevées dépassant les 2000 bars (2050 bars). Avec cette technologie nouvelle remplaçant l'injection directe, on est passé de l'alimentation en carburant (injection directe) à la pulvérisation de carburant sous haute pression (injecteurs pompes). Cette technique produite en partenariat avec Bosch est née du Docteur Karl Heinz Neumann, responsable du développement des organes mécaniques chez VW. C'est la 3ème évolution de l'injection haute pression. Ce système d'injection est donc autonome et chaque injecteur pompe alimente donc 1 cylindre. 5 becs injecteurs propulsent le carburant diesel en une fine brume de gouttelettes permettant ainsi une combustion parfaite et complète assurant plus de puissance et moins de pollution.

Voici ci-contre une animation réalisée par mes soins afin d'expliquer le mode de fonctionnement de l'injecteur pompe.

La pompe étant implantée sur la partie haute de l'injecteur, celle-ci reprend le principe des rustiques pompes à injection avec porte injecteur mais à contrario, les longues tuyauteries sont purement supprimées. La pression d'injection atteint donc 2050 bars soit environ 800 bars de plus que les injections directes classiques à un régime de 4000 tours/mn.

L'injecteur pompe est actionné par une came supplémentaire de l'arbre à cames en tête, et ce par l'intermédiaire d'un culbuteur à galet tourillonnant sur un axe spécifique. Le culbuteur agissant sur un piston plongeur, lorsque celui-ci descend, la haute pression est obtenue à une vitesse extrêmement rapide de par la forme particulière de la came de commande afin de fournir la haute pression maxi désirée. Le ressort de rappel (en mouvement ci-contre) ramène le piston à sa position initiale. Il est à noter que l'arrivée du gasoil dans chaque injecteur pompe se réalise sans tuyauterie aucune, simplement grâce aux divers alésages usinés dans la culasse et est refoulée par une pompe mécanique basse pression montée sur la culasse. Pour finir, l'injecteur pompe intègre son électrovanne qui pilote la courbe d'injection. C'est ainsi que la montée en pression dans la chambre sous le piston est contrôlée par l'électrovanne , et ne peut se constituer dans la chambre que si l'électrovanne est fermée électriquement. Son ouverture prompte entraîne la coupure brusque de l'injection favorisant une combustion complète et propre.

COUPE DE CULASSE TDI 130 - 150 CV

Contrairement à une alimentation Common rail (rampe commune) ou Injection directe, les Injecteurs pompes sont intégrés à l'intérieur de la culasse, logés sous le cache culbuteurs.

Voici ci-contre les points clefs:

1: Came de commande d'injecteur pompe.

2: Partie Pompe haute pression (2050 bars).

3: Partie Injecteur.

4: Arbre à came.

La technologie Injecteur pompe a beaucoup progressé entre 2001 & 2003, car l'intégration des Injecteurs pompes au coeur de la culasse n'est pas sans conséquences. Il était impossible au stade du TDI 130 Cv de cumuler technologie injecteurs pompes et technologie 16 soupapes, notamment à cause de l'axe culbuteur des injecteurs pompes et du diamètre trop important des premières générations d'injecteurs pompes.

Le lancement du Volkswagen Touran est aussi celui d'un nouveau moteur 4 cylindres 2.0 TDi développant 140 Cv. Ce moteur réussit la prouesse technique de réunir dans la culasse 4 soupapes et un système d'injection à injecteur pompe. Les systèmes produits jusqu'à maintenant ne permettaient pas de réunir les deux technologies par manque de place.

Bosch a donc miniaturisé l' injecteur pompe et VAG  a travaillé sur le système de distribution avec pour conséquence un positionnement des 4 soupapes en étoile. La culasse est traversée par un arbre à cames central de forte dimension commandant l'injecteur et les soupapes d'échappement. Quant aux soupapes d'admission, elles sont mises en mouvement par un 2ème arbre à cames via des culbuteurs de longueurs différentes.

Dès l'arrivée de la technologie Injecteur pompe sur le TDI 130 Cv, Audi a du remanier bon nombre de paramètres afin de répondre aux nouvelles exigences et contraintes mécaniques, au regard des premiers moteurs TDI 110 Cv. Il est à noter que la culasse était donc nouvelle, toujours à 8 soupapes entre 1998 & 2003. Pour répondre aux nouvelles valeurs de couple et de puissance, des bielles trapézoïdales ont été choisies (c'est une première chez Audi), ce type de bielle permet une réduction des tensions périphériques au niveau de la cavité du piston de l'ordre de 10% et 15% de réduction des pressions superficielles au niveau du bossage de l'axe piston. Le gain en terme de poids est de 50 grammes par cylindre soit 200 grammes, mais surtout un gain en équilibrage général. Quant au vilebrequin, subissant de plein fouet "l'effet de couple important", ce dernier a subi un écrouissage du premier flasque pour une meilleure résistance.

Autre modification concernant la courroie de distribution. Bien évidemment les contraintes nouvelles se font ressentir partout. Son crantage a été redessiné et son matériau plus résistant. A 3000 Tours / mn la distribution occasionne des phénomènes de résonances et une augmentation des forces dynamiques au niveau du brin,  ce qui a nécessité la mise au point par les ingénieurs d'Audi d'une masse d'équilibrage, comme sur une roue à aube, ou simplement sur un pneumatique.

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PARAMÈTRES PRIS EN CHARGE PAR LE CALCULATEUR ET AGISSANT SUR LE SYSTÈME D' INJECTEUR POMPE.   1°/ - Capteur de pression d'alimentation. 2°/ - Débitmètre d'air. 3°/ - Commande régulée de pression de suralimention. 4°/ - Commande de recirculation des gaz d'échappement. (EGR). 5°/ - Commande de coupure d'alimentation. 6°/ - Réchauffage du circuit de refroidissement. 7°/ - Bougies de préchauffage. 8°/ - Injecteurs pompes. 9°/ - Capteur de température de carburant. 10°/ - Capteur de position d'arbre à cames. 11°/ - Capteur de position de vilebrequin. 12°/ - Capteur de vitesse du véhicule. 13°/ - Capteur de position de la pédale d'accélérateur. 14°/ - Alternateur. 15°/ - Circuit multiplexé. 16°/ - Connexion Do - diagnostique.
	GAIN DE PRESSION INJECTEUR - POMPE. On peut découvrir ci-joint qu'en passant au système injecteur pompe, VAG  a gagné +64,30% en pression d'injection en comparatif du TDi 110 Cv à injection directe. La puissance quant à elle, n'a grimpé que de 5 Cv. Courbe bleu: TDi 115 Cv. Courbe rouge: TDi 110 Cv.
	GAIN EN COUPLE. Le couple a lui aussi progressé de manière significative. Le gain est de +21,27% à 1900 T/mn. Il s'établit à 285 Nm à 1900 T/mn pour le TDi 115 Cv. Il est de 235 Nm à 1900 T/mn pour le TDi 110 Cv. Courbe bleu: TDi 115 Cv. Courbe rouge: TDi 110 Cv
Ce gain de puissance se traduit par des reprises plus toniques. Entre le TDi 110 et le TDi 115 Cv: Un gain de 2,5 secondes (Passat) entre 80 Km/h et 120 Km/h en 5ème. Une consommation en légère régression entre -5% et -10%. Moins de pollution pour notre environnement. Le nouveau TDI 140 offre 1 mkg de couple en plus au regard du précédent TDI 130 Cv & 10 chevaux de plus.

injecteur pompe en mouvement