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Choix d'une pompe pour injection indirecte

Comment choisir une pompe à essence pour un moteur à injection indirecte ?

 

Comment reconnaît-on une injection indirecte ?

 

La plupart des moteurs de course en service actuellement sont équipés d’injections indirectes d’essence. Pour reconnaître le type d’injection, rien n’est plus facile. Si l’injecteur est placé en amont de la ou des soupapes, c’est une injection indirecte. S’il est en aval de la soupape, c’est-à-dire dans la chambre de combustion, l’injection est directe.

 

Les moteurs à injection directe sont en principe un peu plus puissants que les autres, notamment parce que l’injection directe de carburant permet d’augmenter un peu  le rapport volumétrique sans risquer le cliquetis. En contrepartie, ils sont nettement plus difficiles à mettre au point. En fait, ce type de moteur ne s’est répandu que depuis peu de temps pour répondre aux nouvelles normes anti-pollution.  Á l’état neuf et sous cycle NVEG les moteurs à injection directe sont moins polluants que les moteurs à injection indirecte. Dans des conditions réelles d’utilisation, ce n’est pas toujours vrai. Á très forte charge, les moteurs à injection directe d’essence peuvent faire autant de particules que les Diesel.  Mais les pouvoirs publics ne semblent pas s’en émouvoir.

 

Le développement d’une injection directe d’essence est un domaine particulièrement complexe qui n’est pas à la portée du mécanicien amateur alors que celui d’une injection indirecte est nettement plus accessible.

 

Ce qui suit ne traite que des injections indirectes pilotées électroniquement.

 

Calcul du débit nécessaire pour une pompe à carburant

 

Les moteurs de course sont rarement optimisés en termes de consommation de carburant. On leur demande d’abord d’avoir d’autres qualités. Il faut environ 300 grammes de carburant par kilowattheure produit avec un moteur à essence atmosphérique de compétition. Il faut compter 20 % de plus pour un moteur suralimenté lorsqu’il fonctionne à pleine charge.

 

Un cheval vaut 736 watts ou 0,736 kilowatt. Il faut donc :

 

300 x 0,736 = 220 grammes d’essence par cheval et par heure pour un moteur atmosphérique et 

360 x 0,736 = 264 d’essence par cheval et par heure pour un moteur suralimenté à pleine charge

 

En France la masse volumique du supercarburant sans plomb 98 est réglementée par les douanes. Elle doit se situer entre 720 Kg et 775 Kg par m3 à 15 °C. Par conséquent pour fournir 1 cheval pendant une heure, un moteur à essence consomme :

 

0,220 / 0,72 = 0,307 litre de supercarburant sans plomb 98

s’il est à alimentation atmosphérique.

 

0,264 / 0,72 = 0,367 litre de supercarburant sans plomb 98

si c’est un moteur suralimenté fonctionnant à pleine charge.

 

Par exemple, un moteur atmosphérique de 200 chevaux fonctionnant à pleine puissance va consommer :

 

200 x 0,307 = 61,4 litre par heure.

 

Evidemment, un moteur de course ne fonctionne pas toujours à pleine puissance. Mais quand il fournit sa puissance maximale, la pompe à essence doit être capable de fournir 61,4 litres par heure, même si on ne se sert de la pleine puissance que 2 % du temps, la pompe doit être dimensionnée pour ces moments-là.

 

Pression de carburant nécessaire

 

Pour que l’injecteur fonctionne, il faut que la pression de carburant soit supérieure à la pression de l’air dans lequel on le pulvérise. Ainsi, les pressions de carburant sont généralement supérieures lorsque les moteurs sont suralimentés.

 

Le débit qui passe à travers un injecteur ouvert est proportionnel à la racine carrée de la différence entre la pression dans la rampe d’injecteurs et la pression de l’air dans lequel part le jet de l’injecteur. On peut profiter de cela pour augmenter un peu le débit d’injecteurs de série et ainsi enrichir un peu le mélange. Attention toutefois à ne pas exagérer car l’électro-aimant qui pilote l’injecteur risquerait de ne plus fonctionner correctement. Si le débit de carburant doit être fortement augmenté, il faut refaire la cartographie. Si ça ne suffit pas, remplacer les injecteurs pour des modèles à plus fort débit nominal.

 

Enfin, une grande différence de pression contribue à la formation de gouttelettes de carburant plus fines qu’une différence faible. Plus la pulvérisation est fine, plus le mélange carburé sera homogène et plus la vitesse de propagation de flamme sera grande. Une grande vitesse de propagation de flamme donne une loi de dégagement d’énergie plus favorable à l’obtention d’une puissance élevée.

 

Par exemple, certaines injections monopoint fonctionnent sous 1 bar, le moteur F4R RS des Clio RS fonctionne avec une pression de 3 bars, le même moteur installé dans une Formule Renault réclame une pression de 3,5 bars, le moteur de la R5 turbo était alimenté avec des pressions voisines de 7 bars. On est loin des pompes électriques d’alimentation des carburateurs des Groupe 2 et 4 et des Formule Renault Europe des années 70 qui délivraient des pressions nettement plus faibles (environ 0,15 à 0,2 bar.)

 

Choix de la pompe

 

Tout ceci fait qu’il faut non seulement pouvoir assurer un bon débit de carburant, mais aussi le maintenir sous une pression suffisante en permanence. Une fois qu’on a défini le débit et la pression nécessaires, on peut choisir la pompe à essence.  Il faut qu’elle soit surdimensionnée. Ceci pour plusieurs raisons :

 

-     La tension d’alimentation de la pompe impacte significativement ses performances. Les mauvaises masses, les faisceaux électriques allégés, les mauvais contacts au niveau des fusibles et des connecteurs peuvent considérablement réduire le débit. Le fonctionnement sans alternateur se traduit généralement par une perte de tension de plus de 15 %.

-     Le filtre à essence crée une perte de charge et cette perte évolue en fonction de son encrassement.

-      Les performances de la pompe neuve diminuent au fur et à mesure de son usage.

 

Pour ne pas être embêté, il faut que la pompe soit capable de débiter au moins 30 % de plus que ce qui sera nécessaire.

 

Pour choisir la pompe, on pourra se reporter au graphique ci-dessous.

Cliquer dans l'image pour l'agrandir.

 

courbes de débit des pompes à essence TRD.JPG

 

On n'a pas toujours l'une des pompes dont les courbes sont dans le graphique. Mais il y a des équivalences. On peut utiliser le tableau ci-dessous.

 

équivalences de pompes.jpg

 

Et finalement, de tout ça on peut déduire que la plupart du temps, il n'est pas nécessaire d'investir dans une coûteuse pompe de compétition. Dans la majorité des cas, une pompe de voiture de série en parfait état suffit largement.

 

 

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26/10/2014
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