Oulah ... J'ai loupé quelques épisodes
Devant ce plébiscite, je ne peux que m'incliner, vous allez me faire rougir
Bon, alors voyons voir ... Le plus simple est de procéder par ordre chronologique, et de suivre l'évolution de la technologie. On comprend mieux le pourquoi de l'évolution.
1) Le carbu : C'est full mécanique, Le carburant est aspiré naturellement dans le cylindre quand le piston descend (lors de la phase d'amission). Il suffit donc d'une cuve avec du carburant et d'un gicleur correctement calibré pour donner le bon débit. En pratique c'est un peu plus compliqué, il y a plusieurs gicleurs pour obtenir des lois de débit plus fines selon les phases de fonctionnement du moteur (ralenti, charge partielle - filet de gaz - et pleine charge - godasse quoi
)
Avantages : construction purement mécanique, pas de technologie trop avancée (on peut dépanner un carbu en plein désert avec des bouts de ficelles, mais quand un calculateur crame, on est bien emm ...
). Et puis c'est bien maîtrisé par tout le monde.
Inconvénients : Pas très précis dans le dosage du carburant ou alors on fait des carbus genre "usine à gaz" et la fiabilité n'est plus au rendez-vous.
2) L'injection monopoint. L'idée de base est toute simple. A la place du gicleur on va mettre une électrovanne (l'injecteur). Avantage : on peut l'ouvrir et la fermer comme on veut sous contrôle d'un calculateur électronique et du coup, on a un système mécaniquement assez simple. En plus, les lois de débit on en fait ce qu'on veut. La complexité mécanique est moindre qu'un carbu, mais en fait elle a déménagé dans le logiciel du calculateur.
Contrairement à ce qu'on pourrait croire, l'homogénéité du mélange est excellente avec un carbu (souvent meilleure qu'avec un injecteur) parce qu'on a un processus de brassage quasi-continu (gicleur toujours ouvert, contrairement à l'injecteur).
Par contre la richesse est plus facile à contrôler finement, ce qui fait que le AAU (monopoint) de mon papa, malgré son cata et sa boîte 4, consomme moins que mon HZ, sans cata et en boîte 5 (quoique, au fur et à mesure que je le décrasse, ça s'arrange
). Autre avantage de taille : un système d'injection ne se dérègle pas (hormis l'encrassement), et encore, la régulation de richesse (qui utilise la fameuse sonde lambda) rattrape pas mal de choses.
Par contre, l'injection monopoint et le carbu ont un défaut commun. la position centrale du carbu ou du corps d'injection ne permet pas d'avoir une richesse identique dans les 4 cylindres. On peut à la rigueur avoir les cylindres 2 et 3 (au centre) un peu riches et les 1 et 4 (à chaque bout de la culasse) un peu pauvres. En moyenne c'est assez bon pour ne pas malmener le cata mais ce n'est pas l'optimum.
D'où ...
3) L'injection multipoints. Avec un injecteur par cylindre, tous les quatre sont à richesse (presque) optimum. Pourquoi presque ? En fait tout dépend de la manière dont on commande les injecteurs.
Dans un 3F(GT) ou PY(G40), l'injection est "full group", ça veut dire que les 4 injecteurs sont commandés simultanément. On peut donc quand même avoir des écarts de richesse entre cylindres (tolérances sur les débits des injecteurs, sur les diamètres et états de surface des conduits d'admission, etc ...).
Pour éviter, ça il y a l'injection multipoints séquentielle. Les quatre injecteurs sont commandés séparément au moment optimum par rapport au cycle de chaque cylindre (meilleure homogénéité), et on peut compenser les tolérances en faisant de la régulation de richesse cylindre par cylindre (temps de commande différents).
C'est presque le top ... mais pas tout à fait.
Comme le montre l'excellente illustration qu'a dégoté sgregizmo, le mélange est préparé derrière la soupape
quand celle-ci est fermée. Le mélange air essence est stocké derrière la soupape (vous avez remarqué que les tubulures sont plus longues sur un 3F ou PY que sur un AAU ou un HZ. Il faut de la place pour stocker la "charge"). Et en plus il faut pas qu'un cylindre adjacent bouffe la patée qu'on a préparé sur mesure.
Ca marche bien, mais la charge doit être "transférée" dans le cylindre avant d'être brûlée. Ici encore, c'est le cylindre qui bosse et qui suce la giclée par aspiration (quand je me relis, ça me fait rire
). C'est des pertes supplémentaires, donc de la conso, et on n'est jamais sûr de tout aspirer. Une partie de l'essence se colle sur les parois du répartiteur d'admission (le "film fluide") et ça perturbe un peu la richesse en transitoires qui pourrait être meilleure.
Par exemple, quand on met "godasse", l'air s'engrouffre dans les tubes, aspire le mélange (adapté automatiquement par le calculateur) ... mais aussi une partie du film fluide. On a donc intérêt à avoir une idée de son épaisseur à tout moment si on veut être capable de gérer correctement les aspects dynamiques.
C'est pas simple ...
Du coup ...
4) Injection directe. Cette fois on prépare la soupe directement dans le cylindre (voir dessin). La chambre de combustion est dans le cylindre et présente une forme assez biscornue (soit un bol comme l'illustration si l'injecteur est excentré - soit un cratère avec un cône au milieu si l'injecteur est central). On gagne des pertes, et le contrôle de richesse est vraiment pil-poil. Pas de film fluide.
Par contre l'homogénéité du mélange n'est pas facile à optimiser. C'est de la mécanique des fluides avancée là ! La forme de la chambre de combustion dans le piston est prépondérante et les motoristes ont fait bosser les fabricants de pistons comme des brutes avant de trouver ce qui marche bien.
Un autre truc est prometteur avec l'injection directe ...
Pour l'instant, on a toujours fait du mélange 'idéal' (richesse = 1). Parce que en gros, ça brûle quand la richesse est entre 0,8 et 1,2. Au ralenti, par exemple, on est obligé de se démerder pour ne pas faire rentrer trop d'air dans le moteur parce qu'on a pas besoin de beaucoup de puissance. C'est une des raisons d'être du papillon de gaz. On bouche l'entrée pour que le moteur suce à travers un petit trou, donc peu d'air, peu d'essence, mais énormément de pertes par le travail d'aspiration du moteur (donc rendement pitoyable !)
Ca serait bien d'arriver à faire brûler des mélanges plus pauvres non ?
... genre 0,3, ça suffirait. Mais ça prend pas feu à 0,3, SAUF ...
Si on arrive à se débrouiller pour avoir assez de richesse AUTOUR de la bougie et beaucoup moins ailleurs, alors là ... ça brûle (une fois que le feu est mis, c'est bon). En injection directe, on peut faire (il suffit d'injecter très tard, avec un injecteur très proche de la bougie). On est très proche du fonctionnement d'un moteur Diesel.
On appelle ça "mélange stratifié"
C'est pas que ça marche pas ... mais il y a deux problèmes important pas encore vraiment résolus :
- L'encrassement. Ca brûle mais pas si bien que ça et ça fait du dépôt.
- La dépollution (techniques de cata spéciales pas encore bien maîtrisées)
Et pourtant, l'injection directe essence, ça avance (FSI chez VW, Tous les moteurs essence chez Alfa, les Japonais qui ont été les premiers à tirer),
En attendant la résolution des problèmes ci-dessus, la tendance serait plutôt avec une tendance richesse 1 + turbo.
Et sur nos polos alors
On peut aller jusqu'à l'injection indirecte multipoints séquentielle, ce qui serait en soi pas mal. Quoique un FSI 1,4l doit pouvoir s'acccoupler sur les boîtes de polo. Je serai curieux d'en avoir un devant le nez pour zyeuter de près la face côté boîte
Ben voilà, vous savez presque tout
merci tripolooooo 
)