LE MOTEUR - SOLUTIONS TECHNIQUES NOUVELLES

moteur BMW-PSA - bielles "cassées" - volant bimasse

contrôle du jeu des coussinets (Plastigage)
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Moteur BMW-PSA

- Moteur BMW-PSA (Vincent Desmonts, l'Argus de l'Automobile, 16.12.2004)

En 2002, l'annonce d'une coopération entre BMW et PSA Peugeot Citroën concernant les moteurs avait surpris tout le monde. Certes, le groupe français est coutumier de ces alliances, puisqu'il travaille déjà avec Ford sur des versions Diesel, mais les collaborations entre un constructeur spécialiste et un généraliste sont rares... et guère fructueuses tant leurs intérêts divergent. En effet, le premier désire une technique de pointe et une qualité sans faille, tandis que le second cherche constamment à réduire ses coûts de développement et de production !
Objectif ambitieux. Faisant foin de ces considérations, les deux groupes ont levé le voile sur leur nouvelle famille de moteurs de 1.6 l. Des blocs conçus par BMW en vue de respecter les engagements des constructeurs d'automobiles européens en matière d'émissions polluantes (140 g de CO2 en moyenne par kilomètre en 2008). Un objectif environnemental ambitieux, servi par une technique de pointe : injection directe ou levée variable des soupapes suivant les versions, turbocompresseur Twin Scroll à double entrée, pompe à huile pilotée, pompe à eau débrayable...
Deux déclinaisons de ce moteur ont été dévoilées par les partenaires, une atmosphérique de 115 ch et une suralimentée de 143 ch, mais la famille est appelée à s'élargir vers le bas (à partir de 75 ch) et vers le haut (jusqu'à 170 ch).
Les premiers modèles à en bénéficier seront les Peugeot 207 (lancement au printemps de 2006) et Mini (en 2007), mais aussi les Citroën C3 et C4.
Maintenant que BMW a achevé son travail de mise au point, PSA va pouvoir assurer la production de ces moteurs dans son usine de Douvrin (Pas-de-Calais). Les capacités sont plafonnées à 2 500 unités par jour, pour l'essentiel destinées aux véhicules du groupe français.


La technique en bref
Moteur1.61.6 turbo
ArchitectureQuatre cylindres en ligne
cylindrée1 598 cm3
Alésage * course77 * 85.8 mm
Soupapes par cylindreQuatre
DistributionDeux ACT
levée variable des soupapes
admission variable
Deux ACT
admission variable
AlimentationInjection multipointInjection directe d'essence
à rampe commune
Suralimentation-Turbo Twin Scroll
Puissance115 ch à 5 700 tr/min160 ch à 4 250 tr/min
Couple143 Nm à 5 500 tr/min240 Nm de 1 400 à 4 000 tr/min
Poids du moteur114 kg120 kg

Bielles "cassées"

Elles sont apparues sur le V8 BMW 4 litres de la série 7 de 1993.

Le vilebrequin comporte 5 paliers (3 litres GGG; 4 litres C45 BY) et 6 contrepoids.
On a choisi un vilebrequin dont les manetons sont calés à 90° pour des raisons de confort, à la place des manetons à 180°, et l'ordre d'allumage adopté (1-5-4-8-6-3-7-2) minimise les forces sur les paliers et leur amplitude, tout en réduisant les vibrations de torsion du vilebrequin. On remarquera que parmi les 3 solutions possibles (1-6-3-5-4-7-2-8 et 1-8-3-6-4-5-2-7), c'est la seule qui n'assure pas (8-6) un allumage alternativement d'une rangée à l'autre.
Les bielles sont en métal fritté, ce qui est une première pour la grande série. Elles ne pèsent que 538 grammes; soit 17 % de moins que des bielles traditionnelles et le procédé de fabrication permet de respecter une tolérance de plus ou moins 3 grammes, ce qui permet d'éviter une sélection par classes de poids au moment du montage et offre un avantage aussi en cas d'échange en réparation.
Le procédé de fabrication des bielles innove lui aussi puisque la tête de bielle n'est pas coupée, mais brisée et que les surfaces de cassure ainsi formées assurent un centrage exact du chapeau sur la tête.



Les bielles sont cassées selon un angle précis et boulonnées ensuite sans passe d'ajustage.


On les rencontre également sur le 4 cylindres PSA 1.4 HDi DVD4TD de la Citroën C3.

Le vilebrequin est en acier, à huit contrepoids. Il est obtenu selon le procédé de forge précise qui permet de conserver les contrepoids bruts de fonderie. Ils ne sont donc pas usinés, et seuls sont réalisés les trous d'équilibrage. C'est une première chez PSA.
Autre point à noter les vilebrequins sont avant toute opération pré-équilibrés dynamiquement. Cette opération consiste à rechercher l'axe naturel de balourd du vilebrequin, les trous étant réalisés sur cet axe. En fin de chaîne un vilebrequin sur deux seulement requiert un équilibrage d'ou des économies industrielles importantes d'investissement.
Les bielles sont réalisées en acier forgé, vissées, avec chapeau obtenu par fracture. C'est une technique connue mais peu utilisée pour des petits moteurs fabriqués à très forte cadence. La bielle étant d'une seule pièce, cette opération consiste après amorce laser à obtenir les chapeaux en les "cassant" par un mandrin.
Les avantages de cette technique sont à la fuis industriels puisque cette méthode évite l'usinage et conceptuels par la précision de l'assemblage bielle /chapeau au remontage. On a véritablement l'impression d'un seul morceau d'acier, bielle assemblée.
Elle possède une tête de vipère pour la tenue du bossage de piston.
Les coussinets sont particuliers. En effet le coussinet supérieur n'est pas réalisé dans le même matériau que celui inférieur. Devant résister à de très fortes charges (de l'ordre de 1 000 bars). Sur un moteur Diesel le coussinet inférieur est très peu sollicité, par contre il en est tout autrement pour celui supérieur : c'est pourquoi il est réalisé dans un matériau de très haute qualité.



Les bielles sont en acier forgé avec chapeaux obtenus par "cassage".
Une technique jusqu'à présent réservée aux moteurs de haut de gamme.
Le demi-coussinet supérieur reçoit un revêtement déposé sous vide pour répondre à la forte charge qu'il doit supporter.


Exemple : moteur Citroën DV4TD (2001)

1398 cm3, 50 kW / 69 ch à 4000 tr/min, 16 mdaN à 2000 tr/min

Les bielles sont en acier forgé, elles ont comme particularités :
- un entraxe de 126,8 mm,
- une tête fracturée,
- des demi-coussinets de tête de bielle sans ergot et lisses,
- un assemblage tête-chapeau par vis.
La tête de bielle est dite "fracturée". C'est un principe de fabrication qui consiste à séparer le chapeau de bielle de la tête par amorce de rupture obtenue par laser et cassure par mandrin expansif.


Volant "bimasse"

- Valeo DVA Radial


DVA Radial de Valeo : un filtre fin pour les vibrations
Valeo vient de développer le Double Volant Amortisseur Radial (DVA Radiai) pour répondre aux problèmes de filtrage des vibrations torsionnelies existant sur les applications essence et Diesel de petites cylindrées (1,6 à 1,9-2 litres) et à motorisation transversale.
Il est composé d'un volant primaire lié au moteur et d'un volant secondaire lié à la boîte de vitesses.
La fonction "filtrage des vibrations" est réalisée par 4 boîtes à ressorts disposées radialement.
La transmission du couple entre volant primaire et secondaire est assurée par les boîtes à ressorts qui s'étirent en comprimant les ressorts.
En effet, ce produit innove par rapport à l'offre actuelle des équipementicrs européens. L'offre du marché en matière de double volants amortisseur est destinée à des applications supérieures à 2,5 l et à motorisations longitudinales.
Les performances améliorees par le DVA Radial en matière de compacité font qu'il peut être utilisé en motorisation transversales. La caractéristique de la courbe d'amortissement non linéaire C = F est telle que les filtrages point mort, roulage ralenti sont meilleurs. Le fonctionnement est réalisé à sec (plus de problèmes de graisse). Enfin, la disposition des cages à ressorts permet d'améliorer le ratio poids/inertie au niveau du primaire et donc d'être plus en concordance avec les évolutions actuelles moteurs.
La Branche Embrayages de Valeo apporte la solution intéressante aux problèmes de contrôle des vibrations du moteur avec le double volant amortisseur à ressorts radiaux (DVA Radial).
Le concept du DVA consiste à transférer la fonction filtrage (ou amortissement) de la friction au volant moteur pour réduire les nuisances liées aux acyclismes moteur, en roulage comme au point mort. Il utilise un dispositif amortisseur, facteur d'élasticité, inséré entre les deux parties du volant moteur.
Dans les DVA classiques, ce sont des ressorts courbes disposés sur la périphérie qui jouent ce rôle.
Pour le DVA Radial, Valeo a réalisé cette fonction filtrage par 4 boîtes à ressorts ou "cassettes" disposées radialement. La transmission du couple entre les volants primaire et secondaire est assurée par les cassettes qui compriment les ressorts en s'étirant.
Cette disposition apporte de nombreux avantages. La raideur est non linéaire, le filtrage est amélioré en roulage ralenti et au point mort.
On obtient une sensible réduction des à-coups de couple.
L'ensemble est plus compact, c'est pourquoi il convient pour les motorisations transversales.
Enfin les ressorts coûtent moins cher que des ressorts courbes.


- Amortisseur de vibrations Luk (Yves Martin, l'Argus de l'Automobile, 1.1.2004)

La réduction des vibrations émises par le moteur est également un cheval de bataille de Luk.
Hormis les produits déjà connus pour la réduction des vibrations dans la chaîne de transmission, Luk s'intéresse aux problèmes engendrés par le moteur et a développé un amortisseur destiné à équiper directement le vilebrequin.
En forme de fer à cheval, l'amortisseur est fixé au vilebrequin avant que celui-ci ne soit monté dans le bloc moteur.
En outre, l'amortisseur assure une fonction d'équilibrage du vilebrequin. L'installation de ce dispositif permet de réduire l'encombrement du moteur puisqu'il n'est plus nécessaire de monter le traditionnel amortisseur de vibrations en prolongement du vilebrequin.
Enfin, selon la taille du moteur, la réduction de poids peut atteindre deux kg.
La fabrication en série a déjà commencé pour les moteurs R5 des VW Transporter et Touareg.