Modélisation de l'écoulement diphasique dans les injecteurs Diesel

CHAPITRE 1 : QUE SE PASSE-T’IL DANS UN INJECTEUR DIESEL HAUTEPRESSION ? 23FIG. 1.4: Zoom sur la chambre de commande de l’injecteur.et celui de sortie. La buse d’injection est complètement ouverte et le carburant est injecté dans la chambrede combustion à une pression à peu près équivalente à celle du rail. La répartition des forces est identique àcelle qui est intervenue au cours de l’ouverture.L’injecteur se ferme. L’électrovanne est désactivée. L’induit descend sous la force du ressort et la billeobture le calibrage de sortie. La pression dans la chambre de commande (en amont du calibrage d’entrée)remonte alors jusqu’à atteindre celle du rail. Par conséquent, la force exercée par la pression sur la facesupérieure de la tige augmente. La contribution de cette force avec celle du ressort devient supérieure à laforce exercée par la pression environnant la buse. Par conséquent, l’aiguille se ferme et obture les trousd’injection. La vitesse de fermeture de l’aiguille est déterminée par la section du calibrage d’entrée.1.1.4 La buse d’injectionLa buse d’injection, ou nez de l’injecteur, est un élément déterminant du système afin de contrôler :– le dosage de l’injection (durée et débit) ;– la répartition des jets (nombre et forme des jets, mélange dans la chambre de combustion) ;– l’étanchéité entre la chambre de combustion et l’injecteur.Les buses sont montées sur les injecteurs (jouant alors le rôle de porte-injecteurs) et sont spécifiques aumoteur sur lequel est monté le système d’injection. Les moteurs actuels sont équipés de nez d’injecteursmultitrous, qu’on peut distinguer en deux catégories principales : les injecteurs à trou borgne (numéros 3 et4 de la figure 1.5) ou les injecteurs à siège perforé (numéro 5 de la figure 1.5).Dans le cas d’une buse à trou borgne, les trous d’injection sont disposés dans un sac (appelé égalementtrou borgne) et sont usinés soit de façon mécanique, soit par électroérosion. L’avantage de ce système est latolérance relativement importante de l’usinage, mais l’existence d’un volume mort dans la buse augmenteles émissions d’hydrocarbures imbrûlés (HC). En effet, en fin d’injection, lorsque l’aiguille est fermée, unvolume de carburant reste dans le sac et est injecté de façon incontrôlée dans la chambre de combustion,soit sous forme liquide (jet non atomisé), soit sous forme gazeuse (évaporation du carburant).Afin d’éviter ce phénomène, les équipementiers ont cherché à minimiser le volume mort des trousborgnes, ce qui a abouti à l’apparition des mini-sacs.La mise au point de buses à siège perforé (ou VCO 2 ) a permis d’écarter ce problème. Cette technologieconsiste à percer les trous d’injection dans la zone conique du corps de la buse. Ces trous sont recouverts parl’aiguille à la fin de la fermeture. Il n’y a donc aucune liaison entre le sac et la chambre de combustion. Laquantité injectée et la durée d’injection sont ainsi contrôlées de façon beaucoup plus précise que dans le casd’une buse à trou borgne. Le désavantage de cette technique provient des tolérances d’usinage qui sont plussévères. Le perçage des trous s’effectue habituellement par électroérosion (processus d’usinage qui consisteà enlever de la matière par l’action de l’énergie dissipée entre une électrode et la pièce métallique à usiner).2 VCO : Valve covered Orifice, littéralement “ orifices recouverts par l’aiguille” .