Injection directe: dépôts de carbone ?

[ze_shark]

Ai lu un sujet intéressant sur l'accumulation de problèmes de dépôts de carbone sur les soupapes d'admission des moteurs à injection directe, qu'ils soient de Porsche, BMW, Audi ou Mazda:




Ces photos proviennent d'un Cayenne Turbo dernière génération (avec injection directe). L'effet détergent du carburant n'opère plus (le carburant étant injecté directement dans la chambre), il n'y a plus que de l'air qui passe par les soupapes d'admission.
Je lis que le problème est endémique sur les Audi RS4, nouveaux Cayenne et BMW 335i. Autre problème reporté, la dilution accélérée de l'huile moteur par du carburant, mais là je comprends moins pourquoi ...

[ze_shark]

Audi RS4 B7, 32'000km, au Royaume Uni ...


Une explication assez fouillée du problème:

"Gasoline engines with direct injection of the fuel into the combustion chamber, i.e., not into the intake port, suffer especially from the problem of the formation of carbon deposits on components. Carbon deposits form especially in the neck region of intake valves. A more exact analysis of how these carbon deposits form leads to the following result: Oil and fuel constituents first form a sticky coating on the components. These constituents are chiefly long-chain and branched-chain hydrocarbons, i.e., the low-volatility components of oil and fuel. Aromatic compounds adhere especially well. This sticky base coating serves as a base for the deposition of soot particles. This results in a porous surface, in which oil and fuel particles in turn become embedded. This process is a circular process, by which the coating thickness of the carbon deposits continuously increases. Especially in the area of the intake valves, the deposits originate from blowby gases and from internal and external exhaust gas recirculation, and in this process, the blowby gasses and the recirculated exhaust gas come into direct contact with the intake valve.

Especially in the area of the neck of the intake valves, excessive carbon deposits have extremely negative effects for the following reasons: In the case of Otto direct injectors, the successful ignition of the stratified charge depends to a great extent on the correct development of the internal cylinder flow, which ensures reliable transport of the injected fuel to the spark plug to guarantee reliable ignition at the spark plug. However, a coating of carbon deposits in the neck region of the intake valve may interfere so strongly with the tumble flow that ignition failures may occur there as a result. Under certain circumstances, however, ignition failures can lead to irreversible damage of a catalytic converter installed in the exhaust gas tract for purifying the exhaust gas. Furthermore, the coating of carbon deposits in the neck region of the intake valve causes flow resistance, which can lead to significant performance losses due to insufficient cylinder filling, especially in the upper load and speed range of the internal combustion engine. In addition, the carbon deposits in the neck region of the intake valve may prevent correct valve closing, which leads to compression losses and thus sporadic ignition failures. This in turn could irreversibly damage the catalytic converter. There is the potential for small particles to break away from the coating of carbon deposits in the neck region of the intake valve and get into the catalytic converter. These hot particles may then cause secondary reaction and corresponding local damage of the catalytic converter. For example, a hole may be burned in the structure of the catalytic converter.

Globular deposits are found especially on the valve stem downstream from a partition plate in the intake port. Due to the dripping of high-boiling hydrocarbons from the partition plate towards the valve neck or valve stem, globular carbon deposits eventually form there by the sequence of events explained above. These deposits on the valve stem can result in flow deficits due to undesired swirling and turbulent flow around the globular carbon deposits. This may persistently interfere with the formation of stable tumble flow from cycle to cycle.

A possible solution would be to keep these sources of deposits away, for example, from the intake valve, by completely eliminating exhaust gas recirculation and the introduction of blowby gases into the intake port. However with the combustion behavior of modern reciprocating internal combustion engines, at least external exhaust gas recirculation and the introduction of blowby gases into the intake port are absolutely necessary for reasons of emission control and fuel consumption, so that this approach is not possible."

Autre photo d'une Audi 2.0 FSI:

[Derrick]

Aïe, ce qui me choque le plus c'est le nombre de km de l'auto.

A possible solution would be to keep these sources of deposits away, for example, from the intake valve, by completely eliminating exhaust gas recirculation and the introduction of blowby gases into the intake port. However with the combustion behavior of modern reciprocating internal combustion engines, at least external exhaust gas recirculation and the introduction of blowby gases into the intake port are absolutely necessary for reasons of emission control and fuel consumption, so that this approach is not possible.[/i]"

[Corsugone]

Je ne comprends pas bien, si les soupapes d'admission ne servent qu'à l'arrivée d'air, cela veut dire que ce dépôt se forme à l'ouverture de la soupape d'admission. Cela veut dire que soit le dépôt est l'accumulation de carburant vaporisé sur la soupape lors de l'ouverture de la soupape, soit le dépôt est le résultat du contact de la soupape avec le reste du volume d'air "vicié" de la chambre à combustion en partant du principe en grossissant le trait que tous les gaz brulés n'ont pas été évacués ce qui provoque des dépôts dans la chambre à combustion, ce qui engendre une augmentation de la consommation d'huile du fait des frottements supplémentaires à corriger par un apport supplémentaire, frottements dus aux dépôts sur la paroi du cylindre.

Raisonnement débile mais si vous avez une autre idée ?

[tof]

ça engendre des pannes ?
mis a part l'augmentation de consommation d'huile, ça fait quoi de plus ? (fermeture de soupape ??)

[Corsugone]

ça engendre des pannes ?
mis a part l'augmentation de consommation d'huile, ça fait quoi de plus ? (fermeture de soupape ??)

En plus d'une perte de compression et d'une mauvaise fermeture de la soupape d'admission, cela peut tuer le catalyseur :

Under certain circumstances, however, ignition failures can lead to irreversible damage of a catalytic converter installed in the exhaust gas tract for purifying the exhaust gas

A la longue, ce n'est pas bon pour le moteur ....

De ce que j'en comprends, ces dépôts pénalisent le flot d'air à l'arrivée, cela veut dire que dans le temps le phénomène ne peut qu'augmenter.

[tof]

ah donc mauvaise fermeture des soupapes. ça doit engendrer une perte d'air (ou entrée) dans la chambre de combustion, d'ou une perte de puissance, un mélange peut-être moins adapté (trop d'essence donc trop riche)
a plus long terme ça pourrait tuer le moteur plus rapidement. le mélange n'étant plus adapté, plus ou moins détonant, la sonde lambda et le debimètre ne pouvant plus capter + compenser ce qui se passe, ça devient très difficile à contrôler.
les pistons n'ayant plus la meme valeur de détonation, certains petent plus fort que d'autres, je crains aussi pour l'équilibrage ou une casse a ce niveau.

ça fait quand même peur... le temps du bon vieux carbu....

[sputnick]

Je ne comprends pas non plus d'où peut venir ce carbone au niveau de l'admission.
Est-ce le dépôt du carbone du CO2 contenu dans l'air l'admission, fixé sous l'effet de la chaleur des soupapes ?
Très étrange en tout cas.

- Sput

[Corsugone]

Ce problème a-t-il était constaté sur des modèles roulants aux States ou en Europe ? Ou les deux continents ???

[ze_shark]

Deux sources à ce que j'ai compris: remontées de vapeurs d'huile et recirculation des gaz d'échappement par l'admission.

"Especially in the area of the intake valves, the deposits originate from blowby gases and from internal and external exhaust gas recirculation, and in this process, the blowby gasses and the recirculated exhaust gas come into direct contact with the intake valve."

[Corsugone]

Je n'arrive pas à croire que les ingénieurs de ces marques lors des tests des prototypes n'aient pas vu le problème, 32.000 km, c'est neuf pour un moteur !!!

De plus, la recirculation des gaz d'échappement par l'admission n'est possible qu'à la condition qu'ils n'aient pas été totalement évacués lors de la phase d'évacuation, soit celle de remontée du piston. Normalement, cette phase d'évacuation des gaz est associée au phénomène de contre-pression :

Dans le cas d'un multicylindre, à l'ouverture de la soupape d'échappement, apparaît une onde de pression appelée contre-pression dans la ligne d'échappement. Elle progresse alors jusqu'au silencieux où elle se réfléchit en onde de dépression, favorisant ainsi la vidange du cylindre.

La difficulté réside dans le fait que cette onde de dépression doit arriver avant que la soupape ne se referme. Or ceci ne se produit que pour un régime donné et une configuration géométrique de la ligne d'échappement : c'est l'accord acoustique.

Cela m'amène à poser la question, est-ce que les voitures sur lesquelles le phénomène a été constaté possédées une ligne d'échappement modifiée ??

[ze_shark]

Je crois que tu cherches trop loin.
Beaucoup de moteurs implémentent un circuit de recirculation des gaz d'échappement pour baisser les émissions d'oxydes d'azote. Ce n'est pas un phénomène parasite de second ordre, c'est un dispositif actif et conçu à dessin.
Sources: Wikipedia. Audi. Un autre article.

Ces systèmes sont également apparus sur les motos il y a une dizaine d'année, il me semble.

[Corsugone]

Merci pour ces compléments d'informations, je ne connaissais pas, je me coucherais moins bête ce soir

[vravolta]

Euh, avant même de parler de la recirculation des gaz, faut savoir que le petit non du truc dans lequel glisse la soupape c'est aussi larmier, rapport au fait qu'il faut lubrifier le guide de soupape et que donc il laisse couler par construction un peu d'huile qui est habituellement avallée ensuite par le moteur et brulée. Mais là apparemment sans essence, l'huile semble rester.
Par ailleurs, bien avant la recirculation, la loi oblige à réinjecter les valeurs d'huile issues du bas moteur dans l'admission. Et donc même quand la recirculation n'existait pas, les collecteurs d'admission étaient tout huileux à l'intérieur à cause de ca. Donc la recirculation doit pas aider, c'est sur, voire même ca doit faciliter le fait de rendre cette huile solide, mais la provenance n'a rien d'anormal en fait, c'est surtout sa non évacuation qui pose problème en fait.

[David]

Est-ce que le fait d'utiliser de l'essence à haut indice d'octane (genre V-Power) peut diminuer le phénomène ?

Les M5 E39 souffrant du même mal, c'est ce qui semble être conseillé ainsi que de pousser régulièrement le moteur dans les hauts régimes pour "décrasser" le moteur !