Au milieu des années 1980, le long règne des carburateurs a commencé à décliner avec l'émergence d'une nouvelle méthode de ravitaillement. Le système d'injection électronique de carburant (Electronic Fuel Injection – EFI), beaucoup plus efficace et économique que son prédécesseur, a commencé à être largement utilisé dans la construction automobile et prévaut encore aujourd'hui.

Il s'agissait d'un système électronique intégré qui mesurait, adaptait et contrôlait avec précision toutes les étapes de l'injection de carburant dans le moteur. L'ensemble du processus a été optimisé grâce à une unité de commande électronique (ECU) qui recevait des données de divers capteurs et effectuait des calculs mathématiques complexes pour, entre autres, maintenir le meilleur mélange air/carburant possible, indépendamment des facteurs externes.

La popularité rapide de l’injection électronique s’explique par de nombreuses raisons :

De plus, le principal concurrent du système électronique était l’ancien carburateur, ce qui a grandement facilité l’adoption à grande échelle de l’injection électronique.

Avant d'aborder le système d'injection électronique complexe et fascinant, nous devons comprendre le fonctionnement du système à carburateur et de l'injection électronique ainsi que leurs principales différences.

Les carburateurs assurent le contrôle du carburant grâce à des moyens dynamiques, où une différence de pression contrôle le débit de carburant ainsi que la rotation des vannes de régulation du débit d'air. La relation entre le débit d’air et le débit de carburant est essentiellement réglée mécaniquement.

Diverses méthodes ont été utilisées au fil des années pour tenter de fournir une forme de compensation pour différentes conditions de fonctionnement dans les systèmes à carburateur. Aucune de ces méthodes n’était aussi efficace que l’injection électronique.

Dans le système d'injection électronique, le carburateur est supprimé. La régulation du débit d'air continue de s'effectuer à l'aide d'un papillon ou d'une vanne, mais la quantité de carburant utilisée est contrôlée électroniquement par le système. La proportion de carburant et d'air fournie au moteur peut être régulée indépendamment.

EFI fournit le mélange carburant/air requis sur la base des informations fournies par plusieurs capteurs, notamment le capteur de température de l'air, la température du moteur, le capteur de pression d'admission, le capteur d'oxygène, le capteur de régime moteur et la position du papillon.

Une unité de commande électronique (ECU) effectue les calculs nécessaires pour optimiser à la fois l'alimentation en carburant et le système d'allumage. L'EFI permet d'ajuster en continu le rapport air/carburant en fonction des conditions de fonctionnement (altitude et température) et des demandes du moteur (ouverture du papillon, démarrage à froid, démarrage à chaud, etc.).

Les moteurs équipés d'une injection électronique offrent généralement une puissance et un couple supérieurs à ceux d'une version à carburateur. Dans les carburateurs, il est difficile d'optimiser la puissance/le couple sur différentes plages de vitesse de rotation, tandis que les systèmes EFI sont capables de s'adapter à tous les cycles de fonctionnement.

De plus, l’injection électronique peut en même temps compenser d’autres facteurs pour maintenir des performances optimales. Généralement, les moteurs à injection produisent environ 5% à 10% de plus d'énergie que leur version à carburateur.

Si le cœur d’une voiture est son moteur, on peut dire que son cerveau est l’Engine Control Unit (ECU – Engine Control Unit). L'UCE optimise les performances du moteur en prenant des décisions basées sur les données collectées via les capteurs qui composent le système d'injection électronique. Cette unité centrale est chargée de réaliser quatre fonctions fondamentales au fonctionnement du véhicule :

Avant d'entrer dans les détails de la façon dont le calculateur effectue ses tâches, suivons le chemin parcouru par une goutte d'essence insérée dans votre voiture. Dans le réservoir, le carburant est aspiré par une pompe électrique. Cet appareil envoie l'essence, à travers des conduites de carburant rigides, vers le tube distributeur.

Un régulateur de dépression à l'extrémité du distributeur garantit que la pression du carburant dans le tube reste constante par rapport à la pression d'entrée et renvoie le surplus vers le réservoir. Les soupapes d'injection sont immédiatement reliées au distributeur, qui restent fermées jusqu'à ce que le calculateur décide d'envoyer du carburant aux cylindres.

Normalement, les soupapes d'injection ont deux connexions. L'un est connecté à la batterie via un relais d'activation et l'autre est connecté à l'unité de contrôle. L'ECU, lorsqu'il décide d'envoyer du carburant à la chambre de combustion, émet une impulsion électrique à l'injecteur, qui ferme le circuit et assure le passage du courant électrique vers le solénoïde.

L'aimant situé en haut du piston est attiré par le champ magnétique généré par le courant dans le solénoïde, provoquant l'ouverture de la vanne. Une fois à haute pression dans le tube distributeur, l'ouverture de la vanne envoie le carburant à grande vitesse à travers la buse de pulvérisation de l'injecteur. Le temps pendant lequel la vanne sera ouverte et, par conséquent, la quantité de carburant envoyée au cylindre, dépend de la largeur de l'impulsion envoyée par le calculateur.

Lorsque vous appuyez sur la pédale d'accélérateur, le capteur de position du papillon envoie un signal à l'ECU. Le capteur de pression du collecteur détermine la quantité d'air entrant dans le collecteur d'admission et transmet également cette information à l'unité de commande. L'ECU utilise ces informations pour décider de la quantité de carburant à injecter dans les cylindres pour maintenir le mélange stœchiométrique.

L'ordinateur vérifie en permanence la position du papillon pour mesurer la quantité d'air admise dans le système afin d'ajuster l'impulsion électrique envoyée aux soupapes d'injection, garantissant ainsi que la quantité appropriée de carburant est insérée.

De plus, l'ECU utilise le capteur d'oxygène pour connaître la quantité de ce gaz présente dans les gaz d'échappement. La teneur en oxygène des gaz d'échappement donne une indication de la qualité de combustion du mélange. Entre les capteurs de position du papillon, la pression du collecteur et le compteur d'oxygène, l'ordinateur ajuste l'impulsion qu'il transmet aux soupapes d'injection.

Pour fonctionner parfaitement, le courant électrique destiné aux bougies d'allumage doit être fourni à des points bien précis du cycle de fonctionnement des moteurs. L'étincelle, produite par la bougie d'allumage, est optimisée par rapport à la position du piston. Cela permet au moteur de bénéficier d'un maximum de travail dû à la détente des gaz issus de la combustion.

Sur la base des données du capteur de position du cylindre, également appelé capteur de rotation et des autres capteurs mentionnés ci-dessus, l'ECU détermine quand activer la bobine et, par conséquent, les bougies d'allumage. L'ECU reçoit en permanence des informations du capteur de vitesse et les utilise pour optimiser l'allumage.

Il s’agit d’un système très complexe, dans lequel de nombreux composants fonctionnent ensemble. C'est pourquoi nous avons apporté un petit diagramme simplifié avec tous les membres du système et leurs positions respectives dans le cycle des opérations.

Malgré toute leur complexité et leur ingéniosité, les systèmes d’injection électronique de carburant sont intrinsèquement plus fiables que ceux à carburateur. Cela découle de sa capacité à maintenir des rapports air/carburant idéaux tout au long du cycle de fonctionnement. Les calages inattendus du moteur, les bougies d'allumage excessivement usées et autres problèmes liés à des mélanges disproportionnés sont éliminés.

Les carburateurs ont tendance à nécessiter plus d’entretien, en plus d’exiger des ajustements constants. Les moteurs équipés d'un système d'injection électronique de carburant restent constamment parfaitement réglés. Cela améliore non seulement la fiabilité, mais réduit également la quantité de maintenance de routine requise pour des performances satisfaisantes.