Modélisation de l'écoulement diphasique dans les injecteurs Diesel

CHAPITRE 1 : QUE SE PASSE-T’IL DANS UN INJECTEUR DIESEL HAUTEPRESSION ? 21– les conduites haute presssion (4) ;– l’accumulateur de pression ou rail (5) ;– le capteur manométrique de rail (6) ;– le limiteur de pression (7) ;– le limiteur de débit (8) ;– les injecteurs (9).La pompe haute pression a pour rôle d’assurer l’interface entre les circuits basse pression et hautepression. Elle doit fournir de façon continue suffisamment de carburant compressé dans toutes les conditionsmoteur, y compris lors d’un démarrage rapide. Elle génère en permanence la pression du gasoil dans le rail.Le régulateur de pression permet de réguler la pression dans le rail en fonction de la charge moteur. Sila pression est trop élevée, le régulateur s’ouvre et une partie du carburant contenu dans le rail retourneau réservoir. En cas de pression trop faible, le régulateur se ferme et isole ainsi les circuits basse et hautepression. L’accumulateur a pour fonction de stocker le carburant sous haute pression. Ce “ grand volume” destockage permet d’amortir les oscillations de pression générées par le pompage et l’injection du carburant.La pression qui règne dans la rampe, commune à tous les cylindres, reste relativement stable, même en casde prélèvement de grandes quantités de carburant. La pression d’injection est donc théoriquement toujoursconstante à l’ouverture de l’injecteur. Le limiteur de pression sert de soupape de surpression. Il limite lapression dans le rail en ouvrant, en cas de surcharge, un canal de décharge. Le limiteur de débit est actifen cas de dysfonctionnement d’un des injecteurs qui débiterait en continu. Si le débit d’un des injecteursdépasse la valeur maximale prédéterminée, le limiteur de débit bloque l’arrivée du carburant vers l’injecteurdéfaillant.1.1.3 L’injecteurL’injecteur est le composant du circuit qui transforme l’énergie potentielle de pression du fl uide enénergie cinétique dans la chambre de combustion. C’est l’élément clef du système haute pression. Il estcomposé de trois groupes fonctionnels :– l’électrovanne ;– le système de commande hydraulique ;– la buse d’injection.Le pilotage de l’aiguille est assuré indirectement par un circuit hydraulique amplificateur de force. En effet,à la différence d’un injecteur basse pression (type injecteur essence), l’électrovanne n’est pas en mesure degénérer la force nécessaire au mouvement de l’aiguille.Le fonctionnement de l’injecteur peut être divisé en quatre étapes (le moteur et la pompe haute pressionétant en marche). La figure 1.3 permet une meilleure compréhension de la chronologie de l’injection.L’injecteur est fermé. L’électrovanne n’est pas activée et reste fermée. Le ressort plaque la bille solidairede l’induit contre la portée conique du calibrage. La haute pression régnant dans le rail s’établit doncdans la chambre de commande (voir figures 1.3 et 1.4), et dans l’espace environnant la buse d’injection. Laforce appliquée par la pression du rail sur la face supérieure de la tige, combinée avec la force exercée parle ressort, maintient l’aiguille en position fermée.L’injecteur s’ouvre. L’électrovanne s’ouvre rapidement sous l’effet du courant d’attraction. La force del’électroaimant activé surpasse celle du ressort. L’induit libère donc le passage du calibrage de sortie. Le fortcourant d’attraction diminue alors très rapidement, jusqu’à se stabiliser au niveau du courant de maintien del’électroaimant. Grâce à l’ouverture du calibrage de sortie, le carburant passe de la chambre de commande àl’espace qui la surplombe (là il est utilisé comme liquide de refroidissement pour l’électrovanne). Puis, parl’intermédiaire du canal de retour, le carburant est emmené jusqu’au réservoir. Le calibrage d’entrée empêcheune compensation totale du débit sortant, ainsi la pression diminue dans la chambre de commande.La pression dans l’espace environnant la buse d’injection est donc maintenant plus importante que celledans la chambre de commande, provoquant la levée de l’aiguille de l’injecteur. L’injection commence. Lavitesse d’ouverture de l’aiguille est déterminée par la différence de débit entre le calibrage d’entrée et lecalibrage de sortie.L’injecteur est complètement ouvert. La tige de contrôle atteint sa butée hydraulique et reste donc stablesur un “ coussin” de carburant. Cet amortisseur est constitué du fl ux de carburant entre le calibrage d’entrée