Les défis technologiques de l'injection directe

En plus des émissions polluantes générées par les moteurs à injection directe, d'autres problèmes peuvent survenir à plus ou moins long terme avec ce type de mécanique. Des pépins qui peuvent accentuer les émissions de carbone noir et de particules fines, mais qui peuvent aussi avoir un impact sur la performance générale du moteur.

Par sa conception, le moteur à injection directe voit son carburant être pulvérisé directement dans la chambre de combustion. Ainsi, aucun carburant ne transite par les soupapes d'admission, contrairement aux moteurs à injection multipoints, où le mélange air-essence se fait en amont, dans la tubulure d'admission.

Soupapes encrassées, cascade de problèmes

Les soupapes ne bénéficient donc pas des produits détergents ajoutés dans l'essence par les sociétés pétrolières.

Ce qui entraîne à long terme la formation de dépôts de carbone sur les soupapes d'admission et, dans une moindre mesure, sur la paroi des cylindres. Les soupapes, ainsi encrassées, n'arrivent plus à fermer adéquatement, ce qui peut entraîner une cascade de problèmes : baisse du taux de compression, diminution de l'apport en air frais, puissance réduite à haut régime, hausse de la consommation d'essence. Dans le pire des cas, il peut même en résulter des troubles d'allumage et de démarrage.

Le problème est causé à la fois par l'huile qui sert à lubrifier les tiges des soupapes et par les vapeurs de gaz de carter qui sont recyclées pour être brûlées dans la chambre de combustion. Ainsi, l'huile coule lentement le long des tiges des soupapes et vient se loger sur les têtes, où elle est graduellement carbonisée. Les vapeurs d'essence et les gouttelettes d'huile issues du système de recyclage des gaz de carter (positive crankcase ventilation system) s'y fixent de la même façon. Le problème est pire encore quand la voiture est utilisée par temps froid et sur de courtes distances, la température du moteur n'atteignant pas un niveau suffisant pour brûler les dépôts gênants.

Remèdes: parfois simples, parfois très chers

La meilleure façon d'éviter les problèmes est de nettoyer régulièrement les soupapes, grâce à des solutions chimiques pulvérisées dans le papillon des gaz. Dans les cas graves, il faut retirer la tête du moteur pour procéder au nettoyage, une opération qui peut s'avérer très coûteuse.

La configuration des injecteurs peut aussi minimiser la formation des dépôts de suie et de carbone dans le carter. « Quand l'injecteur est installé sur le côté du cylindre, l'essence peut se retrouver diluée dans l'huile qui se trouve sur les parois du cylindre, explique Jim Wallace, professeur au département d'ingénierie mécanique et industrielle de l'Université de Toronto. Par contre, si l'essence est pulvérisée du sommet du cylindre, elle rencontre la tête du piston, beaucoup plus chaude, ce qui contribue à une évaporation plus efficace. »

Injection directe ET multipoints

Quelques rares moteurs font aussi appel à l'injection multipoints et à l'injection directe, ce qui contribue à nettoyer les soupapes tout en réduisant les émissions polluantes.

Toyota le fait avec son bloc D4-S - qui équipe notamment son coupé FR-S - et Audi propose en Europe une version à double injection de son populaire quatre-cylindres EA888. Cette solution technologique semble malheureusement insuffisante pour répondre aux exigences des prochaines normes d'émissions américaines, c'est pourquoi Volkswagen a choisi de graduellement installer des filtres à particules sur ses moteurs à injection directe.

Selon M. Wallace, qui a participé aux travaux de l'équipe de Naomi Zimmerman sur les émissions de carbone noir des moteurs à injection directe, ce type de mécanique n'est pas condamné pour autant.

C'est après cela qu'on on a voulu profiter des économies de carburant. «Maintenant, ils doivent trouver le moyen de réduire les émissions polluantes. Mais c'est comme à l'époque où les convertisseurs catalytiques ont été introduits ; peu fiables au départ, ils sont aujourd'hui sans soucis. Ce sera la même chose pour l'injection directe : à terme, on va trouver la solution. »

Mais pour le moment, il est bon de savoir que cette technologie encensée par plusieurs ne fait pas foi de tout, loin de là.