1. Historique... 3 2. Introduction... 3 3. Fonctionnement... 3 4. Nomenclature... 3 5. Description du système... 4 6. Les gaz d échappement... 5
1. Historique Le système Common Rail fait partie des nouvelles technologies de gestion moteur, bien que le fait d injecter du Diesel sous pression depuis un rail commun soit étudié à l Ecole Polytechnique de Zurich depuis les années 1930. En 1996, Fiat sort l Alfa Roméo 156 JTD qui est la première voiture au monde à être équipée du système Common Rail. En 1994, Bosch rachète les brevets du groupe Fiat, puis vulgarise le montage du Common Rail dans les voitures légères dès 1997. Ce dernier estime, dans son dossier technique Système d injection Diesel à accumulateur Common Rail édité en 2005, que le véritable point de départ de l introduction et du développement du Common Rail a eu lieu à cette date. 2. Introduction Depuis la création des moteurs Diesel, l injection a toujours eu pour rôle de vaporiser plus ou moins bien le carburant dans la chambre de combustion. Il existe deux systèmes d injection : indirect et direct. Le Common Rail est clairement une évolution de l injection directe. Son fonctionnement a permis une vaporisation du carburant extrêmement efficace en augmentant le rendement et en influant sur la qualité de la combustion et, par réaction, sur les gaz sortant à l échappement. Nous le verrons en fin de dossier, les conséquences de cela ne sont pas toutes positives. 3. Fonctionnement Tous les injecteurs reçoivent du carburant à très haute pression uniforme, issue d un rail commun. Cette pression est générée par une pompe haute pression qui est, la plupart du temps, alimentée par une pompe de gavage à une pression bien inférieure. La quantité de carburant injecté dépend de la pression du rail, ainsi que du temps d ouverture des injecteurs. Ce système a nécessité la mise au point d injecteurs électromagnétiques et piézo-électriques de nouvelle génération. La gestion 100% électronique demeure également un élément innovant de l injection Diesel et est indispensable à son bon fonctionnement. Comme nous en avons pris l habitude avec les différents systèmes d injection essence, les périphériques utilisés par le boîtier pour assurer une gestion moteur performante sont divisés en deux catégories. Les périphériques principaux et les périphériques de corrections. Le Common Rail utilise le régime moteur ainsi que la pression du rail. Si l une des deux informations manque, le moteur ne démarre pas. Il faut cependant être prudent avec ce genre d information. En effet, certains constructeurs utilisent un capteur de référence d arbre à cames en plus du capteur de régime du vilebrequin. Dans cette configuration, il possible de pallier à une éventuelle défection du capteur de régime par le signal du capteur de phase. 4. Nomenclature
5. Description du système Le Common Rail se divise en trois parties : la basse pression, la haute pression et la gestion électronique. a) la basse pression : la plupart du temps, elle est fournie par une pompe de gavage située dans le réservoir, ressemblant à l exemple ci-contre. Elle fait partie intégrante de l unité de puisage, ainsi que le tamis et la jauge de niveau de carburant. La pression de gavage est de l ordre de 5 bar. Cette pression varie d un constructeur à l autre. Parfois, la pompe de gavage est située sur la pompe haute pression ou est même absente du système. A la différence des poids lourds, sur les véhicules légers, il est très rare de trouver une pompe d amorçage manuel. De ce fait, le réamorçage du circuit d alimentation de carburant, par exemple après le remplacement du filtre à mazout, peut s avérer difficile. Dans ce cas, il est fortement déconseillé de rajouter du mazout directement à l entrée de la pompe haute pression. N étant pas filtré, ce carburant pourrait causer des pannes au niveau des injecteurs. b) la haute pression : la pompe haute pression reçoit du carburant via la pompe de gavage. Entraînée par le moteur, elle refoule le carburant sous haute pression. Elle varie en fonction du régime moteur. La limitation de la haute pression varie selon les constructeurs. Par exemple, Scania annonce une pression maximum de 2500 bar, alors que MAN et Iveco limitent leur haute pression à 1600 bar. Dans l automobile légère, la fourchette de pression est proche de celle des poids lourds. Pour exemple : la Fiat Bravo 1.6 TDI de 2010 fonctionne avec des pressions allant de 270 bar au ralenti, à plus de 1400 bar en pleine charge. Sa pression maximum est de 1800 bar. Cette pression est envoyée dans le ou les rails communs. Il s agit d un tube muni de raccords recevant, au minimum, le capteur de pression ainsi que les tuyaux haute pression d alimentation des injecteurs. Ces tuyaux doivent tous avoir la même longueur. Dans ce système, tous les injecteurs ont exactement la même pression de service, c està-dire la pression résidant dans le rail. c) la gestion électronique : comme dans tous les systèmes modernes, si l on veut que cette avancée technique fonctionne correctement, il faut faire alliance avec l électronique. Le Common Rail ne fait pas figure d exception. Le calculateur reçoit un nombre important de signaux d entrée via le Can Bus lui permettant de calculer, puis comparer les données aux cartographies adéquates, afin de commander les actuateurs tels que les injecteurs, la régulation de pression et également certains éléments de dépollution, s ils sont présents, comme par exemple, l EGR. La grande force de ce système est que la gestion moteur est capable de commander des injections multiples : une ou plusieurs courtes pré-injections, une injection principale et parfois même une ou plusieurs post-injections dans le même temps moteur. Le principe de l injection multiple est utilisé pour le confort du chauffeur mais également pour la dépollution.
6. Les gaz d échappement Le fait de mieux vaporiser le carburant dans la chambre de combustion a des conséquences directes sur l émission de gaz d échappement. En voici les grandes lignes : Les micros-particules, appelées également les suies, ont vraisemblablement diminué mais elles ont surtout drastiquement rétréci. Une fois passées par le filtre à particules, leur taille est si petite qu elles ne sont plus mesurables. Auparavant, les poumons pouvaient en rejeter naturellement une bonne partie mais aujourd hui, notre organisme les ingère directement par les pores de la peau. Les NOx ont, en revanche, considérablement augmenté à cause de l augmentation de la température de combustion. De ce fait, il a fallu monter des systèmes tels que l EGR et l Ad Blue afin d en limiter la diffusion dans la nature. Malheureusement, le moteur à combustion interne propre n existe pas encore.