Common rail : composants, principe de fonctionnement et fonctions

May 30, 2023

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Kunle Shonaike

Bosch a lancé le premier système à rampe commune en 1997. Le système doit son nom au réservoir haute pression partagé (rampe commune) qui alimente tous les cylindres en carburant. Avec les systèmes d'injection diesel conventionnels, la pression du carburant doit être générée individuellement pour chaque injection. Cependant, avec le système à rampe commune, la génération de pression et l'injection sont séparées, ce qui signifie que le carburant est constamment disponible à la pression requise pour l'injection.

Les systèmes à rampe commune ont une conception modulaire. Chaque système se compose d'une pompe haute pression, d'injecteurs, d'un rail et d'une unité de commande électronique.

Une rampe commune est l’un des composants les plus importants d’un système d’injection directe diesel et essence. La principale différence entre une injection directe et une injection standard réside dans l’apport de carburant et la manière dont celui-ci se mélange à l’air entrant. Dans le système à injection directe, le carburant est injecté directement dans la chambre de combustion, éliminant ainsi la période d'attente dans le collecteur d'admission d'air. Contrôlé par l'unité électronique, le carburant est projeté directement là où la chambre de combustion est la plus chaude, ce qui lui permet de brûler de manière plus uniforme et plus complète.

Les principaux avantages de l’injection directe de carburant à rampe commune peuvent être résumés dans la réduction des émissions de gaz d’échappement et sonores, un meilleur rendement énergétique et des performances globales améliorées du moteur. Le système se compose d'une pompe haute pression, d'injecteurs, d'un rail et d'une unité de commande électronique.

La rampe commune est un long cylindre métallique. Il reçoit le carburant de la pompe et le distribue aux injecteurs sous une pression extrêmement élevée. L'augmentation de la pression du carburant est le résultat de la conception des moteurs les plus récents. Les moteurs diesel et essence ont tendance à devenir plus petits et plus légers pour un meilleur rendement énergétique et des performances améliorées, ce qui augmente la pression du carburant et établit des normes entièrement nouvelles pour la fabrication d'une rampe commune de haute qualité.

Premièrement, la précision géométrique du composant est d’une importance cruciale. Une conception précise contribue à de meilleures performances à rampe commune. Même une fluctuation minime de taille ou de forme pourrait entraîner des défaillances. Définir les bons paramètres dès la phase de conception est essentiel, mais ce qui compte vraiment, c'est de les suivre strictement pendant le processus de fabrication.

Le choix des matériaux est également un point à ne pas sous-estimer. De bonnes propriétés mécaniques assurent la résistance et préviennent la corrosion. Les matériaux utilisés sont généralement l'acier et l'acier inoxydable. La rampe commune du moteur diesel est en acier, tandis que la rampe commune du moteur à essence est en acier inoxydable, car le carburant est trop corrosif et l'acier inoxydable possède une meilleure résistance à la corrosion que l'acier.

Injection directe à rampe commune

Les systèmes de carburant de la plupart des moteurs modernes utilisent une technologie avancée connue sous le nom de CRDi ou injection directe à rampe commune. Les moteurs essence et diesel utilisent une « rampe d'injection » commune qui alimente les injecteurs en carburant. Cependant, dans les moteurs diesel, les constructeurs appellent cette technologie CRDi tandis que les moteurs essence l'appellent injection directe d'essence ou injection stratifiée de carburant. Ces deux technologies présentent une conception similaire puisqu’elles consistent en une « rampe d’injection » qui alimente en carburant les injecteurs. Cependant, ils diffèrent considérablement les uns des autres sur des paramètres tels que la pression et le type de carburant utilisé.

Dans l'injection directe à rampe commune, la combustion a lieu directement dans la chambre de combustion principale située dans une cavité au-dessus de la tête du piston. Aujourd'hui, les constructeurs utilisent la technologie CRDi pour surmonter certaines des lacunes des moteurs diesel conventionnels qui étaient lents, bruyants et peu performants lors de leur mise en œuvre, en particulier dans les véhicules de tourisme.

La technologie CRDi fonctionne en tandem avec l'ECU du moteur qui reçoit les entrées de divers capteurs. Il calcule ensuite la quantité précise de carburant et le moment de l'injection. Le système de carburant comporte des composants de nature plus intelligente et les contrôle électriquement/électroniquement. De plus, les injecteurs conventionnels sont remplacés par des injecteurs solénoïdes plus avancés, à commande électrique. Ils sont ouverts par un signal ECU, en fonction de variables telles que le régime moteur, la charge, la température du moteur, etc.