Injection de carburant

L'injection de carburant est le système qui achemine une quantité de carburant précisément dosée dans le moteur en la pulvérisant sous pression, en remplacement du carburateur qui assurait cette tâche sur pratiquement toutes les voitures construites avant la fin du XXe siècle. En maîtrisant exactement la quantité de carburant introduite dans le moteur et le moment de son introduction, l'injection permet d'ajuster bien plus finement le rapport carburant-air dans toutes les conditions de fonctionnement, ce qui constitue le fondement de l'efficience, de l'agrément et de la conformité aux normes antipollution des moteurs modernes. Elle est aujourd'hui généralisée sur les voitures neuves, essence comme diesel.

Sa fonction première est le dosage et l'atomisation. Un injecteur est essentiellement une électrovanne usinée avec précision, qui s'ouvre pendant quelques millièmes de seconde pour libérer le carburant en un fin brouillard atomisé. Plus l'atomisation est fine et la synchronisation précise, plus la combustion du carburant est complète. Là où le carburateur reposait sur la dépression passive de l'air admis pour aspirer le carburant à travers des gicleurs fixes — un compromis mécanique astucieux mais imprécis —, l'injection pousse activement une dose mesurée dans le moteur, pilotée par des capteurs lisant la charge, le régime, la température et la teneur en oxygène des gaz d'échappement.

Plusieurs architectures coexistent. Dans l'injection indirecte, la solution établie sur les moteurs à essence, les injecteurs pulvérisent le carburant dans les conduits d'admission, juste en amont des soupapes d'admission, où il se mélange à l'air avant d'entrer dans le cylindre. L'injection directe pulvérise le carburant à très haute pression directement dans la chambre de combustion, autorisant une précision accrue, un taux de compression plus élevé et un meilleur rendement, au prix d'une complexité supplémentaire et d'une tendance à produire de fines suies. Les moteurs diesel recourent à l'injection à rampe commune (common rail), dans laquelle une rampe haute pression partagée alimente des injecteurs à commande électronique capables de délivrer plusieurs jets précisément profilés par cycle de combustion, à des pressions dépassant 2 000 bars.

La quasi-totalité de l'injection contemporaine est à commande électronique, une configuration connue sous le nom d'injection électronique (EFI). Un calculateur central détermine le dosage idéal à chaque instant à l'aide d'un réseau de capteurs et d'une boucle de régulation fermée fondée sur la sonde à oxygène placée à l'échappement, ajustant en continu le mélange pour le maintenir proche du rapport chimiquement idéal. Des systèmes d'injection mécaniques et électromécaniques existaient dès le milieu du XXe siècle, mais c'est l'arrivée d'une électronique bon marché et fiable qui a rendu l'injection à la fois abordable et nettement supérieure au carburateur.

Les bénéfices pour l'automobiliste sont substantiels et concrets : démarrage à froid fiable sans starter, fonctionnement plus souple, meilleure réponse à l'accélérateur, consommation réduite et émissions bien plus faibles. La contrepartie tient à une complexité accrue et à une dépendance vis-à-vis de l'électronique, des pompes haute pression et d'un carburant propre, même si la fiabilité s'est avérée excellente au fil de décennies de perfectionnement.

L'injection se comprend mieux en regard de ses principales variantes et de l'électronique qui la pilote : l'injection électronique en décrit la méthode de commande, tandis que l'injection directe et le diesel à rampe commune en représentent les stratégies de distribution les plus abouties, toutes au service du même moteur à combustion interne que le carburateur alimentait jadis bien moins précisément.