Nouveau-moteur-BMW

Aujourd’hui, BMW présente la nouvelle génération de moteurs essence et diesel à trois et à quatre cylindres.

Je vous invite à lire le communiqué de presse ci-dessous, intéressant.

Voici ma synthèse de ce que nous pouvons en retenir :

  • Concerne uniquement les 3 et 4 cylindres
  • La consommation et les émissions baissent jusqu’à 5% (essence et diesel)
  • La puissance augmente de de 7ch (essence)
  • Le couple progresse de 20Nm (essence)
  • Deux turbocompresseurs sur tous les 4 cylindres Diesel pour réduire le temps de réponse du moteur
  • Possibilité d’avoir le système SRC AdBlue sur les 3 et 4 cylindres pour réduire les émissions

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Caractéristiques des nouveaux moteurs BMW:
Les nouvelles mécaniques reposent une fois encore sur la banque d’organes moteurs qui permet d’utiliser les mêmes principes de conception et une
architecture commune et de mettre en œuvre des composants identiques. La standardisation comprend notamment le principe de base du moteur à cylindres en ligne, un carter de vilebrequin en aluminium sur lequel le côté admission et le côté échappement occupent systématiquement la même position, une cylindrée unitaire d’environ 500 centimètres cube par chambre de combustion ainsi qu’un agencement identique des chaînes de distribution et des organes périphériques. En plus, tous les moteurs essence et diesel partagent la technologie BMW TwinPower Turbo. Il en résulte des effets de synergie importants, tant dans le développement que dans la fabrication des moteurs, effets qui bénéficient au développement durable du point de vue non seulement écologique, mais aussi économique. Grâce au degré élevé d’éléments partagés (communauté) au sein de la famille des moteurs, chaque groupe répond aux exigences élevées de BMW Group en matière de rendement, de débit de puissance et de velouté, indépendamment du nombre de cylindres, de la puissance ou du type de combustion.

Le perfectionnement des moteurs Efficient Dynamics passe essentiellement par une nouvelle réduction des valeurs de consommation et d’émission, doublée d’une optimisation de la caractéristique de puissance. Toute une série de mesures contribuent chacune à améliorer encore le rendement des moteurs. La réduction de la consommation ainsi obtenue est constatée autant dans le cycle de conduite européen que dans la circulation réelle au quotidien. En outre, les innovations introduites pour optimiser les émissions des moteurs ne visent pas seulement une diminution des rejets de CO2, mais aussi une baisse d’autres substances contenues dans les gaz d’échappement.

Les progrès réalisés avec la nouvelle génération des moteurs Efficient Dynamics se traduisent aussi par une nouvelle optimisation de leur velouté et de leur confort acoustique ainsi que par un poids réduit. Les nouveaux moteurs à essence et diesel peuvent être montés en position longitudinale ou transversale et se prêtent ainsi à l’utilisation sur une multitude de modèles des marques BMW et MINI.

Les moteurs à essence de nouvelle génération: puissance, couple et efficience en hausse.
Sur les moteurs à essence, la technologie BMW TwinPower Turbo comprend un système de suralimentation, une injection directe de l’essence, la commande variable de la levée des soupapes d’admission (VALVETRONIC) ainsi que le calage en continu des arbres à cames assurant l’ouverture et la fermeture des soupapes d’admission et d’échappement (double VANOS). Cette association réunit les conditions idéales pour assurer un débit de puissance spontané, une grande facilité de monter en régime, un dosage efficace du carburant et une combustion propre.
Ces caractéristiques sont encore plus prononcées sur les moteurs de la nouvelle génération. La consommation et les émissions baissent à nouveau (jusqu’à 5 pour cent), alors que la puissance et le couple maximal des moteurs augmentent respectivement de 5 kW (7 ch) et de 20 Newtons-mètres.
Le système de suralimentation formé par un turbocompresseur intégré dans le collecteur d’échappement et, donc, à même d’exploiter particulièrement bien la dynamique d’écoulement des gaz d’échappement recyclés, a été perfectionné lors de la revue de cette famille de moteurs. Désormais, le collecteur d’échappement et le turbocompresseur sont intégrés dans la culasse. Selon la puissance, le carter de turbocompresseur des trois cylindres est soit en aluminium soit en acier, celui des quatre cylindres étant exclusivement en acier.

Dans une variante revue, l’injection directe essence augmente encore l’efficacité des nouveaux moteurs à essence. Les injecteurs implantés en position centrale entre les soupapes sont alimentés par une nouvelle pompe à carburant, via des conduites également nouvelles, et fonctionnent désormais sous une pression maximale portée à 350 bars. La pression d’injection accrue permet en même temps de mieux doser le carburant et contribue à améliorer la qualité des gaz d’échappement sur une large plage de charge.

Le système de refroidissement perfectionné pour les moteurs de la nouvelle génération est un autre facteur d’optimisation de la combustion qui vise à réduire les émissions de CO2 et d’autres substances. Ainsi, la nouvelle pompe du fluide de refroidissement est dotée de sorties séparées assurant l’écoulement du fluide de refroidissement autour de la culasse d’une part et du bloc moteur de l’autre, ce qui accroît sensiblement l’efficacité de la gestion thermique.

Sur les trois et les quatre cylindres essence, des arbres d’équilibrage veillent au fonctionnement régulier si typique des moteurs BMW et MINI. Ces arbres annulent les vibrations produites lors de la transmission du couple sur le vilebrequin. Un nouvel arbre d’équilibrage avec un entraînement modifié permet d’alléger les trois cylindres de la nouvelle génération, d’optimiser leur réponse et d’améliorer encore leurs qualités acoustiques.
Parmi les autres innovations exerçant un effet positif sur le rendement, citons la mise en œuvre d’un dispositif de commande monobloc de la chaîne de distribution, qui a en même temps un impact positif sur le niveau sonore des moteurs. En plus, les moteurs revus sont équipés d’un nouvel entraînement par courroie identique sur toutes les variantes de moteur. La courroie d’entraînement de l’alternateur, de la pompe à eau, du damper et du compresseur de la climatisation est désormais disposée en L.

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Moteurs diesel de la prochaine génération: consommation de carburant et rejets de CO2 réduits de jusqu’à 5 pour cent.
S’agissant des moteurs diesel, BMW Group a également déjà fixé les références en termes de sobriété, de débit de puissance et de velouté grâce à la famille actuelle des moteurs Efficient Dynamics. La technologie BMW TwinPower Turbo dédiée aux diesels comprend un système de suralimentation avec un ou plusieurs turbocompresseurs ainsi que l’injection directe à rampe commune. Ces deux composants essentiels font l’objet d’un perfectionnement déterminant pour les moteurs revus. S’y ajoutent des optimisations relatives à la conception du bloc moteur et de nombreuses améliorations de détail. Celles-ci contribuent à leur tour à augmenter le rendement, tout en optimisant le comportement à l’émission. En moyenne, les diesels évolués de la famille de moteurs Efficient Dynamics consomment jusqu’à 5 pour cent de carburant en moins et rejettent donc jusqu’à 5 pour cent de CO2 en moins. De plus, des mesures prises à l’intérieur des moteurs ainsi qu’une optimisation du système de dépollution entraînent une baisse significative d’autres substances contenues dans les gaz d’échappement.

Pour une réaction encore plus spontanée à la moindre impulsion imprimée à l’accélérateur tout en augmentant le rendement des moteurs, les
turbocompresseurs des quatre cylindres diesel fonctionnent désormais selon le principe de la suralimentation étagée. Ce principe réservé jusqu’ici aux quatre cylindres diesel les plus puissants fait appel à deux turbocompresseurs de différente taille dont l’interaction est accordée avec une grande précision et se porte ainsi garant d’un punch disponible tout de suite pour se maintenir sur une large plage de régimes. La suralimentation étagée prévue sur les nouveaux quatre cylindres comprend un étage basse pression à géométrie d’admission variable et un étage haute pression. Pour optimiser la réactivité et l’acoustique, les deux turbocompresseurs disposent de paliers lisses répondant à la technologie la plus moderne. L’étage haute pression du nouveau système de suralimentation est entièrement intégré au collecteur d’échappement.

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La commande du système est assurée par les aubes de compresseur de l’étage basse pression qui se règlent par voie électrique ainsi que par le volet de régulation principal de l’étage haute pression – appelé wastegate – et une dérivation du compresseur qui sont actionnés par voie pneumatique. Il est ainsi possible d’adapter, avec une grande précision, l’alimentation en air comprimé des chambres de combustion à la puissance demandée et à la situation de conduite. De plus, un système de refroidissement piloté du carter de l’étage basse pression permettra à l’avenir d’accroître encore le rendement du quatre cylindres diesel le plus puissant. Un système de recirculation des gaz d’échappement (EGR) de conception nouvelle
contribuera également à abaisser la consommation de carburant et à optimiser le comportement à l’émission. Le système – à étage unique sur les nouveaux quatre cylindres diesel et à deux étages sur les nouveaux trois cylindres – assure une réduction particulièrement complète des émissions d’oxydes d’azote (NOX). Le module haute pression de l’EGR, mis en œuvre sur tous les moteurs de la prochaine génération, fait passer les gaz d’échappement du collecteur par une vanne à réglage entièrement variable pour les amener directement au système d’admission, à l’état refroidi ou non refroidi selon les besoins. En plus, les nouveaux trois cylindres diesel sont équipés d’un EGR basse pression. Ce module qui est également doté d’un système de refroidissement redirige dans la conduite d’air pur les gaz d’échappement sortant du filtre à particules et ne comportant donc plus de
particules. La recirculation des gaz d’échappement dans l’étage basse pression peut aussi être exploitée dans les plages cartographiques du moteur dans lesquelles la pression différentielle dans le système de suralimentation est insuffisante pour activer l’EGR de l’étage haute pression.

L’injection directe à rampe commune, également perfectionnée, des nouveaux diesels à trois et à quatre cylindres fonctionne sous une pression et avec une précision accrues. La version actuelle des injecteurs dispose de capteurs affinés permettant de doser le carburant injecté avec une précision particulièrement élevée ce qui, pour des injections multiples lors d’un même cycle, permet de réduire encore les intervalles entres les différentes injections. La pulvérisation plus fine du carburant liée à la nouvelle augmentation de la pression d’injection maximale permet une combustion particulièrement propre avec, à la clé, moins de résidus polluants dans les gaz d’échappement. Les systèmes d’injection des trois cylindres atteindront désormais une pression maximale de 2200 bars. Sur les quatre cylindres diesel, la valeur maximale passera à 2500 bars, voire à 2700 bars sur la
variante la plus puissante.

Pour la fabrication des diesels à trois et à quatre cylindres, l’usinage des surfaces de glissement des cylindres qui, dans le carter en aluminium, portent un revêtement appliqué par projection arc-fil (procédé LDS), se fait désormais par un honage qui permet la réalisation de formes complexes. Dans l’état de l’art, les surfaces de glissement des cylindres honées sont de forme cylindrique. Elles présentent donc un diamètre identique en tous points. Sous l’action de forces thermiques et dynamiques, les surfaces de glissement des cylindres sont cependant soumises à une dilatation dans leur partie supérieure dès le montage de la culasse, mais surtout lors du fonctionnement du moteur. Selon la conception des pistons, il en résulte
soit un jeu dans la partie supérieure des surfaces de glissement, ce qui est désavantageux pour le bruit du moteur, soit une augmentation de la friction, ce qui nuit à l’efficacité, dans leur partie inférieure. La nouvelle méthode d’usinage, utilisée pour la première fois sur des moteurs de série, tient compte de ces déformations se produisant au fil du temps. Pour compenser ces déformations, les surfaces de glissement des cylindres sont désormais légèrement évasées dans leur partie inférieure. La géométrie souhaitée est engendrée par un mouvement de levée axial auquel se superpose une rotation. Lorsque le moteur tourne, la dilatation observée dans la partie supérieure des surfaces de glissement des cylindres entraîne un diamètre sensiblement uniforme en tous points des surfaces, ce qui permet de réduire les pertes de puissance par frottement des pistons sans impact négatif sur l’acoustique du moteur.

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Un circuit d’huile perfectionné offrant un refroidissement des pistons piloté et, donc, asservi aux besoins, et un système d’entraînement par courroie modifié pour les organes périphériques sont d’autres innovations qui contribuent à augmenter le rendement. En outre, les qualités acoustiques des quatre cylindres diesel sont optimisées une fois encore, grâce à une nouvelle technique de serrage des arbres d’équilibrage.

En complément aux mesures ciblant l’intérieur des moteurs, les futurs diesels à trois et à quatre cylindres bénéficient d’une dépollution particulièrement efficace. Outre les composants logés près du moteur, à savoir le filtre à particules et le piège à NOx, tous les diesels de la prochaine génération peuvent être dotés d’un système SRC (ou RCE, pour réduction catalytique sélective). Ce dispositif de post-traitement des émissions fait appel à une solution d’urée, appelée AdBlue. Dans le tuyau d’échappement, le mélange eau/urée injecté avec une grande précision par un module de dosage refroidi par eau est converti en ammoniac, puis entre en réaction avec les oxydes d’azote dans le catalyseur SCR pour former de l’azote et de l’eau.

Un capteur logé en aval du système SCR surveille en permanence l’efficacité du traitement des émissions. La solution AdBlue, contenue dans un réservoir dédié, est injectée dans le tuyau d’échappement selon un dosage calculé avec précision et sans que le conducteur ne s’en aperçoive. Se joignant à la combustion optimisée et aux autres mesures de dépollution, elle assure que toutes les variantes de moteurs Efficient Dynamics de la génération à venir respecteront, elles aussi et à l’échelle mondiale, toutes les dispositions légales actuelles et futures visant à réduire les émissions.

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