De la quantité injectée à la durée d'ouverture : IQ, rampe et microsecondes

Le modèle de couple produit une grandeur : une masse de carburant par coup. L'injecteur, lui, ne sait faire qu'une chose : rester ouvert pendant un certain temps. Toute la chaîne d'injection tient dans la traduction de l'une en l'autre.

Les trois unités à ne jamais mélanger

• La quantité, en milligrammes par coup et par cylindre. C'est la grandeur de commande, souvent notée mg/cp dans les outils. Un ralenti se joue autour de quelques milligrammes ; une pleine charge, sur un diesel de tourisme, à quelques dizaines.
• La durée, en microsecondes ou en millisecondes. C'est ce que l'étage de sortie applique concrètement à l'injecteur. Voir l'étage de sortie.
• La pression, en bar. C'est ce qui règle le débit instantané à travers les orifices.

Une quatrième grandeur les accompagne : l'angle, en degrés vilebrequin, qui fixe le moment de l'injection. Quantité et angle sont deux paramètres indépendants.

Pourquoi la pression change tout

Le débit à travers un orifice calibré ne varie pas proportionnellement à la pression : il varie approximativement comme sa racine carrée. Multiplier la pression par deux ne multiplie donc pas le débit par deux, mais par environ 1,4.

Conséquence directe : pour une même masse injectée, la durée d'ouverture nécessaire est plus courte à haute pression qu'à basse pression. C'est pourquoi une durée d'injection lue en diagnostic ne veut rien dire seule. Deux véhicules affichant la même durée peuvent injecter des quantités très différentes si leur rampe ne travaille pas à la même pression. Il faut toujours lire les deux ensemble.

C'est aussi la raison d'être des pressions considérables du common rail — de l'ordre de 1 600 bar sur les systèmes anciens, au-delà de 2 500 bar sur les plus récents. Voir le common rail.

La table de conversion

La traduction est faite par une cartographie dédiée : elle prend en entrée la quantité voulue et la pression de rampe du moment, et renvoie une durée. Il y en a généralement plusieurs : une pour l'injection principale, d'autres pour les petites quantités.

Cette table n'est pas une simple formule pour deux raisons physiques :

• L'aiguille met du temps à s'ouvrir et à se fermer. Une partie de la durée commandée ne débite rien, une autre débite partiellement. La relation entre durée et quantité n'est donc pas linéaire près de zéro.
• Aux très petites quantités, l'aiguille n'atteint pas sa butée. On parle de fonctionnement balistique : le débit dépend alors de la dynamique de l'aiguille, très sensible aux dispersions de fabrication. C'est le domaine des pré-injections.

Le codage des injecteurs

C'est exactement cette sensibilité qui justifie le codage individuel. Chaque injecteur est mesuré en fin de fabrication et reçoit un jeu de valeurs correctives, écrit dans le calculateur. Sans ces corrections, quatre injecteurs commandés à la même durée n'injecteraient pas la même masse. Voir le codage des injecteurs.

À noter, comme le relève le rapport technique interne : certaines gestions Siemens — SID803, SID803A, SID202, SID206, SID83M — n'utilisent pas de valeurs individuelles mais un numéro de classification unique valable pour les quatre injecteurs, qui doivent alors tous appartenir à la même classe.

La consigne de rampe

La pression n'est pas fixe non plus. Elle vient d'une cartographie indexée par le régime et la quantité demandée : plus le moteur tourne vite et plus il faut de carburant, plus la pression monte. La régulation qui l'atteint est décrite dans la fiche common rail : dosage à l'entrée de pompe, décharge à la rampe, souvent les deux.

Il faut retenir que la consigne de rampe est elle-même bornée : par la capacité de la pompe, par la tenue mécanique du circuit, et par la protection de composants. Une demande de quantité qui grimperait sans que la pression suive se traduirait par des durées d'ouverture excessives, une injection étalée trop loin dans le cycle, et une combustion qui se dégrade.

La multi-injection

Une injection n'est presque jamais un événement unique. Sur un diesel moderne, le cycle comporte typiquement :

• une ou deux pré-injections, de très petite quantité, qui préparent la combustion et réduisent le bruit ;
• l'injection principale, qui produit le couple ;
• une post-injection rapprochée, qui limite les particules ;
• éventuellement une post-injection éloignée, qui envoie du carburant imbrûlé dans la ligne d'échappement pour en élever la température lors d'une régénération.

Chacune a sa propre quantité, son propre angle, et sa propre table de conversion. La répartition entre ces événements est un choix de calibration à part entière : c'est elle qui fait le bruit, la douceur et le comportement à froid d'un moteur. Voir démarrage difficile à froid.

Les corrections apprises

Par-dessus tout cela viennent des corrections que le calculateur ajuste seul en roulant : équilibrage cylindre à cylindre à partir des irrégularités de rotation, apprentissage du point de début de débit, correction de la petite quantité. Ces valeurs vivent dans la mémoire d'adaptation, pas dans la calibration. Voir adaptations et réapprentissages.

C'est ce qui explique qu'un moteur puisse retrouver son agrément après quelques dizaines de kilomètres, et pourquoi un log fait juste après une intervention n'a pas la même valeur qu'un log fait après réapprentissage.

Voir aussi le modèle de couple en détail, pression de rampe aberrante et le test de retour des injecteurs.

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