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#1 03-08-2015 11:07:56

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Le moteur M 271 EVO 4 cylindres essence

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Nouveau moteur essence 4 cylindres M 271 EVO

Description abrégée

Le moteur M 271 EVO sera utilisé sur les modèles BlueEFFICIENCY des Classes C et à partir de septembre 2009. Il sera disponible dans trois versions de puissance : 115, 135 et 150 kW.
Le développement du moteur M 271 EVO associe les objectifs suivants :
• Amélioration de la souplesse du moteur par une augmentation de la puissance et du couple
• Optimisation du confort par une amélioration de la régularité de marche
• Réduction nette de la consommation et des émissions de CO2
• Conformité à la norme Euro 5

Le moteur M 271 EVO associe ainsi les exigences imposées par le concept BlueEFFICIENCY en matière d'économie et de compatibilité avec l'environnement avec les caractéristiques de confort et de plaisir de conduite.
Les objectifs ont été réalisés par la mise en oeuvre de nombreuses innovations et optimisations techniques :
• Entraînement par chaîne silencieux et à faible entretien
• Calage des arbres à cames
• Équilibrage des masses Lanchester
• Injection directe homogène à une pression d'injection de 140 bar
• Injecteurs de carburant
• Pompe à carburant à régulation du débit
• Turbocompresseur
• Régulation lambda
• Insufflation d'air secondaire pour un échauffement rapide du catalyseur
• Thermostat à deux coupelles avec fonctionnalité de thermostat à trois coupelles
• Volet de radiateur
• Pompe à huile régulée à haut rendement
• Système d'allumage
• Système démarrage-arrêt ECO

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Vue d'ensemble des nouveautés et des optimisations
1 Système d'échappement avec turbocompresseur, régulation lambda optimisée et insufflation d'air secondaire
2 Système d'allumage
3 Injection directe homogène avec pompe à carburant à régulation du débit
4 Injecteurs de carburant
5 Système démarrage-arrêt ECO
6 Pompe à huile régulée
7 Équilibrage des masses Lanchester
8 Volet de radiateur
9 Thermostat à deux coupelles avec fonctionnalité de thermostat à trois coupelles
10 Entraînement par chaîne silencieux et à faible entretien avec calage optimisé de l'arbre à cames

Vue du moteur

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M 271 EVO côté distribution

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M 271 EVO côté sortie

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Culasse

La culasse et les soupapes d'admission ont été adaptées aux exigences de l'injection directe homogène.
Le moteur M 271 EVO fonctionne selon le concept associant quatre cylindres avec deux arbres à cames, deux variateurs d'arbre à cames et des bougies d'allumage centrales.

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Culasse
1 Arbre à cames d'échappement
2 Arbre à cames d'admission
3 Soupapes d'admission
4 Injecteur de carburant
5 Soupapes d'échappement
6 Bougie d'allumage

- Variateurs d'arbre à cames
Les variateurs d'arbre à cames des arbres à cames d'admission et d'échappement forgés sont conçus comme variateurs à ailettes optimisés. Ils permettent une variation en continu encore plus rapide du calage de la distribution.
Le variateur d'arbre à cames est un entraînement pivotant hydraulique. L'angle de réglage est de 40° (angle de rotation du vilebrequin) – ce qui correspond à un angle de rotation effectuée au niveau du variateur (échappement) de 20°. Le réglage des arbres à cames permet d'optimiser la courbe du couple moteur et d'améliorer les caractéristiques d'émission des gaz d'échappement.
Dans la position de base, un axe commandé par ressort verrouille le variateur d'arbre à cames lors de la coupure du moteur, afin de prévenir tout mouvement incontrolé du variateur lors du démarrage.
Le nouveau variateur d'arbre à cames présente un poids réduit de 34 % pour une vitesse de réglage double.

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Variateurs d'arbre à cames
1 Variateur d'arbre à cames arbre à cames d'échappement
2 Variateur d'arbre à cames arbre à cames d'admission

Bloc-cylindres

- Purge du moteur
Le moteur M 271 EVO dispose de deux systèmes de purge du moteur :
• Purge en charge partielle avec séparateur d'huile cyclone simple
• Purge à pleine charge avec séparateur d'huile cyclone double

- Purge en charge partielle
Le séparateur d'huile cyclone simple se charge de la séparation d'huile au niveau de la conduite de charge partielle. La conduite de purge en charge partielle va de la bride du support moteur gauche à la conduite de répartition d'air de suralimentation derrière l'actuateur de papillon des gaz.
Par un orifice dans le bloc-cylindres, les gaz de fuite (soufflage dans le carter) affluent dans le séparateur d'huile cyclone simple situé derrière le support moteur gauche. Le séparateur d'huile a la forme d'un cyclone : l'air entrant est entraîné dans un mouvement en spirale destiné à séparer l'huile par les forces centrifuges ainsi générées, l'huile retournant ensuite dans le carter.
L'air ainsi filtré quitte le séparateur d'huile par une valve combinée enfichée au-dessus du cyclone, servant de valve antiretour en cas de surpression dans la conduite de répartition d'air de suralimentation et de valve de coupure d'air destinée à protéger le catalyseur.

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Purge en charge partielle séparateur d'huile cyclone

- Purge à pleine charge
La conduite de purge à pleine charge va du séparateur d'huile dans la conduite d'air de suralimentation située en amont du turbocompresseur. Les séparateurs d'huile sont intégrés dans le couvre-culasse. La sortie des gaz de purge à pleine charge se fait du côté gaz d'échappement.
Un séparateur d'huile cyclone double parallèle garantit une séparation d'huile fine extrêmement efficace.

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Gaz de fuite dans le couvre-culasse
1 Entrée des gaz contournant le piston
2 Séparateur de volume
3 Rampe
4 Séparateur d'huile cyclone double
5 Sortie des gaz contournant le piston

Entraînement par chaîne

- Entraînement par chaîne silencieux
Les arbres à cames sont entraînés par une chaîne crantée à rouleaux de conception nouvelle.
Le logement de la glissière de guidage et du guidetendeur est conçu sans aucun contact avec le couvercle du carter de distribution. Ceci entraîne une nette réduction du niveau sonore.
Y contribuent également le positionnement plus bas du tendeur de chaîne et la diminution de l'effort ainsi obtenue dans l'entraînement par chaîne.
Les deux arbres d'équilibrage Lanchester sont entraînés par une deuxième chaîne, elle aussi disposée à l'avant sur le moteur. L'entraînement de la pompe à huile est assuré par l'arbre d'équilibrage Lanchester gauche.
À cet effet, l'entraînement utilise une chaîne à rouleaux simples de conception nouvelle.

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Entraînement par chaîne
1 Chaîne crantée à rouleaux : entraînement des arbres à cames
2 Glissière
3 Vilebrequin
4 Pompe à huile
5 Arbre d'équilibrage
6 Chaîne à rouleaux simples : entraînement des arbres d'équilibrage Lanchester
7 Pignon de chaîne
8 Tendeur de chaîne avec guide-tendeur

Embiellage

- Équilibrage des masses Lanchester
Le nouvel équilibrage des masses Lanchester a permis une réduction considérable des oscillations perturbatrices occasionnées par les mouvements de pistons et d'obtenir ainsi une régularité de marche gage de confort.
L'équilibrage des masses Lanchester fonctionne avec deux arbres d'équilibrage contrarotatifs, supportés chacun par trois paliers dans un carter en aluminium monopièce coulé sous pression.
Ces arbres en tube d'acier sont insérés dans le tunnelpalier du carter puis vissés avec les segments de masse de balourd. Les surfaces frontales des segments de masse de balourd servent simultanément au positionnement et au guidage axial dans le carter.

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Équilibrage des masses Lanchester
1 Entraînement du vilebrequin
2 Arbre d'équilibrage
3 Pignon de chaîne

Transmission par courroie

- Généralités
Les organes du moteur M 271 EVO présentent une disposition nouvelle, due entre autres à la suppression du compresseur mécanique.
La poulie du vilebrequin assure l'entraînement des organes suivants :
• Pompe d'assistance de direction
• Compresseur frigorifique
• Alternateur
• Pompe à liquide de refroidissement

L'entraînement est assuré par une courroie trapézoïdale à nervures monopièce, sans entretien. La courroie
trapézoïdale à nervures est tendue par un tendeur de courroie automatique avec galet tendeur.

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Transmission par courroie
1 Poulie de renvoi
2 Poulie de renvoi
3 Pompe d'assistance de direction
4 Tendeur de courroie avec galet tendeur
5 Compresseur frigorifique
6 Poulie
7 Alternateur
8 Pompe à liquide de refroidissement

Injection directe homogène

- Technologie d'injection
Le moteur M 271 EVO utilise l'injection directe homogène avec allumage commandé et alimentation par turbocompresseur. La consommation de carburant et l'émission de substances nocives s'en trouvent de ce fait considérablement réduites.

- Principe de fonctionnement de la régulation d'injection
La pression de carburant actuelle dans le rail est saisie par le capteur de pression de rail et transmise à la vanne de régulation de débit. Cette vanne agit sur la pompe à carburant à haute pression qui génère alors une pression pouvant atteindre 140 bar dans le rail.
La durée précise de l'injection est calculée par le calculateur ME.
Le calculateur ME analyse les signaux provenant des composants suivants :
• Actionneur de papillon
• Capteur d'arbre à cames
• Capteur Hall de vilebrequin
• Transmetteur de régime
• Capteurs de pression
• Transmetteur de température

Le calage de la distribution des soupapes d'admission et d'échappement est variable.
De ce fait, la formation du mélange dans la chambre de combustion peut être adaptée de façon optimale aux conditions de service actuelles.
Les soupapes d'admission et d'échappement sont commandées par les arbres à cames réglables. La position exacte des arbres à cames est saisie par les capteurs d'arbre à cames et transmise au calculateur ME.

- Rail
Dans l'injection à accumulateur et rail, la génération de la pression et l'injection sont indépendantes l'une de l'autre. La pression d'injection est générée et régulée par la pompe à carburant à haute pression. La pression est disponible dans le rail lors de l'injection.
Le calculateur ME pilote la vanne de régulation de débit, et les injecteurs de carburant assurent l'injection précise du carburant dans la chambre de combustion.

- Injecteurs de carburant
Les injecteurs de carburant sont montés de sorte que le carburant est injecté dans un angle d'inclinaison spécifique. Cet angle est tel que le carburant ne se dépose pas sur les parois de la chambre de combustion ni n'humidifie les soupapes d'admission.
Les injecteurs multitrous des injecteurs de carburant produisent des jets individuels parfaitement accordés en fonction du mouvement de la charge et de la pression interne du cylindre.
Ceci se traduit par une stabilité de combustion élevée ainsi que par des émissions et une consommation de carburant réduites.

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Injecteur de carburant avec jets individuels
1 Injecteur de carburant
2 Jets individuels
3 Soupape d'admission
4 Soupape d'échappement

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Vue en coupe de l'injecteur de carburant
1 Ressort hélicoïdal
2 Siège de soupape
3 Pastille multitrous
4 Aiguille d'injecteur
5 Induit magnétique
6 Enroulement magnétique

Injection directe homogène

- Pompe à carburant à haute pression
La pompe à carburant à haute pression est disposée à l'arrière, sur la culasse. Elle est entraînée par l'arbre à cames d'admission. La pompe à carburant à haute pression est une pompe à piston unique. Chaque tour d'arbre à came permet ainsi quatre refoulements générés par l'intermédiaire de quatre cames.

- Vanne de régulation du débit
La vanne de régulation de débit constitue une unité avec la pompe à carburant à haute pression. Elle joue le rôle d'étranglement d'aspiration (vanne proportionnelle) et assure la régulation du débit de carburant (pression de carburant maxi = 140 bar). La pression de carburant actuelle est saisie dans le rail par le capteur de pression de rail pour la régulation.

- Capteur de pression de rail
Le capteur de pression de rail mesure la pression instantanée du carburant à l'intérieur du rail et délivre un signal de tension correspondant au calculateur ME.
Lors de l'arrêt du moteur, la vanne de régulation de débit coupe l'alimentation en carburant et réduit ainsi la haute pression.

haute-presion.jpg
Système haute pression
18 Rail
20 Pompe à carburant à haute pression
20 / 1 Entraîneur (entraînement)
20 / 2 Amortisseur de pression de carburant
B4 / 6 Capteur de pression de rail
Y76 / 1 Injecteur de carburant du cylindre 1
Y76 / 2 Injecteur de carburant du cylindre 2
Y76 / 3 Injecteur de carburant du cylindre 3
Y76 / 4 Injecteur de carburant du cylindre 4
Y94 Vanne de régulation du débit
A Arrivée de carburant depuis le réservoir de carburant (basse pression carburant)
B Arrivée de carburant vers le rail (haute pression carburant)

Système d'alimentation en carburant

- Système basse pression
Le système basse pression fonctionne avec un calculateur pour la pompe à carburant et un capteur de pression de carburant dans la conduite d'arrivée de carburant.
Le calculateur est intégré dans l'interconnexion CAN (CAN = Controller Area Network) du moteur.
Il assure la régulation de la pompe à carburant en fonction de la sollicitation du moteur. Comme référence, la pression de carburant est maintenue constante.

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Système basse pression
1 Conduite d'arrivée de carburant
2 Bride de filtre
3 Capteur de pression de carburant
4 Pompe à jet aspirant 1
5 Soupape de sûreté
6 Bride de pompe
7 Pompe à carburant régulée
8 Pompe à jet aspirant 2
N10 / 2 Calculateur SAM avec module à fusibles et à relais arrière
N118 Calculateur réservoir

Vue d'ensemble du système

Pour augmenter la puissance et le couple, le moteur M 271 EVO est équipé d'un turbocompresseur à refroidissement de l'air de suralimentation. La suralimentation par compresseur est supprimée.

- Principe de fonctionnement de la suralimentation
Dans la suralimentation, l'énergie d'écoulement des gaz d'échappement est utilisée pour entraîner le turbocompresseur.
De l'air frais ou de l'air filtré afflue jusqu'à l'entrée du compresseur par le filtre à air. Il est amené dans la conduite d'air de suralimentation, avant le refroidisseur d'air de suralimentation, par la sortie du compresseur.
L'air est comprimé dans la conduite d'air de suralimentation du fait du régime élevé de la roue du compresseur et du débit volumique important qui en résulte. La pression de suralimentation maxi est de 1,2 bar.
Le silencieux situé à la sortie du compresseur amortit les variations de pression de suralimentation et les bruits d'écoulement associés, produits lors des variations rapides de régime.
L'air comprimé afflue vers le refroidisseur d'air de suralimentation par la conduite d'air de suralimentation.
Le refroidisseur refroidit l'air de suralimentation réchauffé lors de la compression, et le guide vers la conduite de répartition d'air de suralimentation, par la conduite d'air de suralimentation.

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Vue d'ensemble du système
1 Turbocompresseur
2 Conduite de répartition d'air de suralimentation
3 Collecteur d'échappement
4 Silencieux

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Schéma fonctionnel de la suralimentation
12 Conduite de répartition d'air de suralimentation
50 Turbocompresseur
50 / 1 Volet de régulation de pression de suralimentation (wastegate)
50 / 3 Silencieux
110 / 1 Boîtier de filtre à air
110 / 2 Conduite d'air de suralimentation
110 / 3 Conduite d'air de suralimentation vers le refroidisseur d'air de suralimentation
110 / 4 Refroidisseur d'air de suralimentation
110 / 5 Conduite d'air de suralimentation vers l'actuateur de papillon des gaz
B17 / 8 Capteur de température air de suralimentation
B28 / 6 Capteur de pression avant papillon des gaz
B28 / 7 Capteur de pression après papillon des gaz
B28 / 15 Capteur de pression avant roue de compresseur
M16 / 6 Variateur de papillon des gaz
Y31 / 5 Convertisseur de pression régulation de la pression de suralimentation
Y101 Valve d'air pulsé en poussée
A Gaz d'échappement
B Air d'admission (non filtré)
C Air d'admission (filtré)
D Air de suralimentation (non refroidi)
E Air de suralimentation (refroidi)

Régulation de la pression de suralimentation

- Principe de fonctionnement du volet de régulation de pression de suralimentation
La régulation de la pression de suralimentation a lieu par un volet de régulation de pression de suralimentation (wastegate), monté à l'entrée de la turbine.
Le convertisseur de pression de régulation de la pression de suralimentation commande la capsule à pression du volet de régulation de pression de suralimentation par pression de suralimentation.
Si la pression de suralimentation est trop élevée, les gaz d'échappement contournent la turbine. Cela se traduit par une réduction du régime du turbocompresseur et par conséquent de la pression de suralimentation.

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Vue d'ensemble des composants
50 / 1 Volet rég. pres. suralimentation
50 / 2 Caps. dép. vol. reg. pres. suralimentation
50 / 3 Silencieux
Y101 Valve de commutation air pulsé en poussée
A Conduite d'arrivée liquide de refroidissement
B Conduite de retour liquide de refroidissement
C Conduite d'arrivée huile moteur
D Conduite de retour huile moteur

- Convertisseur de pression de la régulation de la pression de suralimentation
Le convertisseur de pression est commandé par le calculateur ME, en fonction de la courbe caractéristique et de la charge.
Pour cela, le calculateur ME analyse les capteurs et les fonctions suivantes :
• Capteur de température d'air de suralimentation
• Capteur de pression avant papillon des gaz
• Capteur de pression avant roue de compresseur
• Capteur de pédale d'accélérateur : demande de charge exprimée par le conducteur
• Capteur Hall de vilebrequin : régime moteur
• Régulation du cliquetis
• Protection contre les surcharges de la boîte de vitesses
• Protection de surchauffe

Le convertisseur de pression commande la capsule à pression du wastegate par pression de suralimentation provenant de la conduite d'air de suralimentation.
La capsule à pression ouvre alors le wastegate et par conséquent le by-pass. Le flux de gaz d'échappement contourne la roue de turbine par le by-pass, ce qui a pour effet de réguler la pression de suralimentation et de limiter le régime de turbine.

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Convertisseur de pression de la régulation de la pression de suralimentation
A By-pass fermé
B By-pass ouvert

- Capteur de pression avant papillon des gaz
Le capteur de pression avant papillon des gaz mesure la pression d'air de suralimentation dans la conduite d'air de suralimentation.

- Principe de fonctionnement
La pression d'air de suralimentation déforme la membrane qui agit sur le potentiomètre. Le potentiomètre modifie la valeur de résistance et influence ainsi le signal de tension transmis par le capteur de pression au calculateur ME.

- Capteur de pression après papillon des gaz
Le capteur de pression après papillon des gaz mesure la pression de l'air de suralimentation dans la conduite de répartition d'air de suralimentation et transmet cette valeur au calculateur ME.

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Capteur de pression avant papillon des gaz
M16 / 6 Variateur de papillon des gaz
B28 / 6 Capteur de pression avant papillon des gaz

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Capteur de pression après papillon des gaz
B17 / 8 Capteur de température air de suralimentation
B28 / 7 Capteur de pression après papillon des gaz

- Capteur de pression avant roue de compresseur
Le capteur de pression avant roue de compresseur est utilisé par le calculateur ME pour détecter la pression du côté air filtré.
Ceci permet de détecter une chute de pression soudaine, suite notamment à un encrassement de la cartouche de filtre à air. Le capteur de pression avant roue de compresseur se trouve dans la conduite d'air de suralimentation, avant le turbocompresseur.

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Capteur de pression avant roue de compresseur
1 Capsule à dépression
Y31 / 5 Convertisseur de pression régulation de la pression de suralimentation
B28 / 15 Capteur de pression avant roue de compresseur

- Valve électrique d'air pulsé en poussée
Le turbocompresseur continue de tourner après le début de la poussée, en raison de l'inertie de masse de l'arbre, de la roue du compresseur et de la roue de turbine. De ce fait, lors d'une fermeture rapide de l'actuateur de papillon des gaz, une onde de pression de suralimentation retourne au compresseur.
Cette onde de pression de suralimentation provoque un état caractérisé par un faible volume de refoulement et par un rapport de pression élevé au niveau de la roue de compresseur, qui cause ce que l'on appelle "sifflement de turbocompresseur" (bref bruit strident et sollicitation mécanique). Pour prévenir cette onde de pression de suralimentation, la valve d'air pulsé en poussée s'ouvre et fait chuter rapidement la pression dans la conduite d'admission.
Lorsque le calculateur ME détecte le passage de charge à poussée, il pilote la valve d'air pulsé en poussée. La valve d'air pulsé en poussée ouvre alors le by-pass au niveau de la roue de compresseur, et la pression de suralimentation est réduite. En charge, la valve d'air pulsé en poussée se ferme sous l'action d'un ressort intégré.

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valve-detail.jpgvalve-detail-2.jpg
Principe de fonctionnement de la valve d'air pulsé en poussée
Y101 Valve d'air pulsé en poussée
A Valve d'air pulsé en poussée ouverte
B Valve d'air pulsé en poussée fermée

Commande des volets de turbulence

- Généralités
La commande des volets de turbulence a pour fonction de modifier le guidage d'air dans les canaux d'admission. Chaque cylindre possède deux canaux d'admission. L'un deux peut être obturé par un volet de turbulence.
Le servomoteur de volet de turbulence règle les volets de turbulence par l'intermédiaire d'une tringlerie.
Quatre des huit canaux d'admission sont fermés en permanence, afin de "générer la turbulence".
Le calculateur ME analyse les capteurs suivants pour la commande des volets de turbulence :
• Capteur de pression après papillon des gaz
• Capteur Hall de vilebrequin
• Capteur Hall de volet de turbulence

Le calculateur ME commande le servomoteur de volet de turbulence par un signal modulé en largeur d'impulsion, en fonction de la courbe caractéristique.
Le réglage des volets de turbulence a lieu en particulier lors de la phase de mise en température, afin d'optimiser la formation du mélange. Au ralenti et à bas régimes, les volets de turbulence sont fermés.
Ceci provoque un puissant effet de turbulence, dont l'effet est positif sur la formation du mélange.
Selon la charge et le régime moteur, les volets de turbulence sont réglés de sorte d'assurer à chaque instant un mouvement optimal de l'air. À une charge du moteur élevée, les volets de turbulence sont ouverts complètement.
À l'état sans courant, les volets de turbulence sont ouverts. Cette fonction est assurée par un ressort de rappel intégré dans le servomoteur.

volet.jpg
Vue en coupe du tube de répartition d'air de suralimentation
1 Levier de réglage du servomoteur
2 Tringlerie du servomoteur
3 Axe de réglage
4 Levier de réglage du volet de turbulence
5 Guidage supérieur du volet de turbulence
6 Volet de turbulence
M59 Servomoteur volet de turbulence
A Volet de turbulence fermé
B Volet de turbulence ouvert

Régulation lambda

- Principe de fonctionnement de la régulation lambda
Le moteur M 271 EVO fonctionne avec deux sondes lambda. La sonde lambda située avant le catalyseur mesure les variations d'oxygène dans le flux de gaz d'échappement. La sonde lambda montée après le catalyseur mesure l'oxygène résiduel dans les gaz d'échappement, après dépollution des gaz d'échappement dans le catalyseur.
Afin d'obtenir un taux de conversion élevé des gaz d'échappement dans les catalyseurs, la composition du mélange fait l'objet d'une régulation destinée à la maintenir à l'intérieur des limites étroites d'une plage de λ = 1.
L'oxygène résiduel est une donnée importante de la composition du mélange. Une faible teneur restante en oxygène est le signe d'un manque d'air, on parle alors de mélange "riche". Une teneur restante élevée en oxygène signifie un excès d'air, le mélange est alors qualifié de "maigre". Lorsque la sonde lambda détecte un mélange trop riche, le calculateur ME raccourcit la durée de l'injection, jusqu'à ce que le mélange s'appauvrisse. Si le mélange est trop maigre, c'est le processus inverse qui a lieu.

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Régulation lambda
G3 / 1 Sonde lambda après catalyseur G3 / 2 Sonde lambda avant catalyseur

- Sonde lambda avant catalyseur
La sonde lambda avant catalyseur est une sonde lambda à large bande dotée de deux sondes à saut de tension.

- Sonde lambda après catalyseur
La sonde lambda mesure la teneur restante en oxygène dans les gaz d'échappement, pour assurer les fonctions suivantes :
• Régulation à deux sondes
• Surveillance du rendement du catalyseur

- Système d'échappement
Le système d'échappement est un système monoflux comportant un catalyseur situé près du moteur, un catalyseur sous plancher ainsi qu'un silencieux de prédétente et un silencieux arrière.

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Système d'échappement
1 Collecteur d'échappement
2 Turbocompresseur
3 Catalyseur
4 Catalyseur sous plancher
5 Silencieux de prédétente
6 Silencieux arrière
G3 / 1 Sonde lambda après catalyseur
G3 / 2 Sonde lambda avant catalyseur

Insufflation d'air secondaire

- Pompe à air secondaire électrique
La pompe à air secondaire électrique insuffle de l'air frais dans les gaz d'échappement, afin d'accélérer la mise en température de service du catalyseur.
L'insufflation d'air permet d'assurer une post-combustion des gaz d'échappement chauds avec l'air frais dans les canaux d'échappement. Les hydrocarbures (HC) et l'oxyde de carbone (CO) contenus dans les gaz d'échappement réagissent avec l'oxygène (O2) de l'air frais pour former de l'eau (H2O) et du dioxyde de carbone (CO2).
La post-combustion entraîne une augmentation de la température des gaz d'échappement et par conséquent un échauffement plus rapide du catalyseur. Ceci permet d'optimiser la teneur en gaz polluants lors de la phase de mise en température du moteur.
Après l'activation, l'insufflation d'air reste bloquée, jusqu'à ce que la température du liquide de refroidissement atteigne 60 °C puis retombe en-deçà de 40 °C. La pompe à air secondaire électrique est ainsi à même de se refroidir également.

air-secondaire.jpg
Système d'air secondaire
1 Valve de coupure d'air de la pompe à air secondaire
2 Pompe à air secondaire
3 Guidage d'air vers la soupape d'échappement
4 Soupape d'échappement

- Valve de commutation de la pompe à air
Pour activer l'insufflation d'air, la valve de commutation commande la valve de coupure d'air avec une dépression générée par la pompe à dépression. La conduite d'air de la pompe à dépression comporte une valve antiretour. Celle-ci garantit la montée et le maintien de la pression établie dans la valve de commutation.
La valve de commutation est commandée directement par le calculateur ME, au moyen d'un signal de masse. Valve de coupure d'air de la pompe à air secondaire
La valve de coupure d'air libère l'insufflation d'air lors de la commande. Lorsque l'insufflation d'air est coupée, elle prévient toute aspiration d'air dans les canaux d'échappement en raison du flux de gaz d'échappement.
La valve de coupure d'air est commandée par dépression, depuis la valve de commutation de la pompe à air. Sous l'effet de la dépression, la membrane est ouverte, et l'air insufflé par la pompe à air secondaire électrique peut s'écouler par la valve de coupure d'air dans les canaux d'échappement de la culasse. En l'absence de dépression agissant sur la valve de commutation, la membrane prévient toute entrée d'air.

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Refroidissement du moteur

- Principe de fonctionnement
Le moteur M 271 EVO est doté d'un thermostat à deux coupelles à commande électronique, dont la
fonctionnalité est celle d'un thermostat à trois coupelles pour une température du liquide de refroidissement commandée par courbe caractéristique.
La température du liquide de refroidissement fait l'objet d'une régulation en fonction des besoins, pour chaque point de fonctionnement.
Cette fonction présente les avantages suivants :
• Le coefficient de friction du moteur est réduit en charge partielle par une augmentation parallèle de la température d'huile et de la température du moteur.
• La température du moteur est abaissée dans la plage élevé avec un rendement du moteur plus élevé.

Lors d'un démarrage à froid, le liquide de refroidissement ne circule pas. Le liquide de refroidissement ne traverse pas la culasse. Ceci permet un échauffement rapide des chambres de combustion et des parois durant la phase de mise en température. Une fois que le liquide de refroidissement a atteint une température de 80 °C, le thermostat ouvre le circuit de bypass.
Ce n'est qu'à une température de 103 °C que la température théorique du liquide de refroidissement est atteinte en charge partielle, et que le liquide de refroidissement est réglé à cette température par le début d'ouverture du circuit de refroidissement.

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Positions du thermostat à deux coupelles doté de la fonctionnalité d'un thermostat à trois coupelles
1 Radiateur
2 Chauffage
3 Moteur
4 By-pass
A Étranglement intégral : les deux coupelles sont fermées lorsque le moteur est froid.
B Mode court-circuit : la coupelle by-pass s'ouvre à une différence de pression de > 0,7 bar.
C Fonctionnement mixte : la coupelle principale s'ouvre à 103 °C (sans courant) ou 80 °C (alimenté).
D Mode de refroidissement : la coupelle principale est complètement ouverte, le by-pass est fermé.

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Vue d'ensemble du circuit de liquide de refroidissement
1 Radiateur
2 Réservoir d'expansion
3 Refroidisseur d'huile de boîte de vitesses
4 Réservoir de gel de silice
5 Thermostat à deux coupelles avec fonctionnalité de thermostat à trois coupelles
6 Pompe à liquide de refroidissement
7 Turbocompresseur
8 Étranglement
9 Vanne d'arrêt
10 Bloc-cylindres
11 Chauffage de liquide lave-glace
12 Refroidisseur d'huile moteur
13 Duovalve
14 Échangeur thermique de chauffage

- Volet de radiateur
Le volet de radiateur commande le passage du flux d'air frais à travers le radiateur et le compartiment moteur. Parallèlement à la réduction du débit d'air frais, la résistance de l'air baisse, réduisant ainsi la consommation de carburant.
La fermeture régulée du volet de radiateur, par l'intermédiaire du calculateur ME, réduit le refroidissement du compartiment moteur.
En même temps, la fermeture du volet de radiateur permet d'amortir considérablement le bruit extérieur du moteur.

- Principe de fonctionnement
Le réglage du volet de radiateur est activé par l'intermédiaire d'une capsule à dépression / d'un élément de réglage situé sur le carter de radiateur. Un actionneur commandé par le calculateur ME est actionné par le calculateur ME par un signal de masse émis après le démarrage du moteur. La dépression provenant du servofrein est établie dans la capsule à dépression / l'élément de réglage, et le volet de radiateur est fermé par une tringlerie.

volet-radiateur.jpg
Volet de radiateur
1 Radiateur
2 Ventilateur de radiateur
3 Volet de radiateur
4 Conduite à dépression venant du servofrein
5 Câble signal venant du calculateur ME
Y84 Capsule à dépression / élément de réglage pour volet de radiateur (apte au diagnostic)

Lubrification du moteur

- Pompe à huile régulée
Le circuit d'huile est alimenté par une pompe à huile régulée. Elle se caractérise par un volume de refoulement important pour un encombrement réduit et un rendement élevé.
La pompe à huile régulée est conçue comme pompe rotative à ailettes. Elle est en mesure de régler la pression d'huile au moyen d'un débit variable en continu.

- Principe de fonctionnement
La pompe à huile régulée bridée sur la face avant du palier de butée arrière du carter Lanchester est entraînée par l'arbre d'équilibrage du côté admission, par l'intermédiaire d'une paire de pignons.
La régulation de la pompe à huile a lieu du côté huile propre. À cet effet, l'huile est prélevée dans la canalisation d'huile principale et acheminée dans la chambre de régulation. Dans cette chambre de régulation, l'huile agit contre la bague de positionnement de la pompe rotative à ailettes, commandée par ressort.
Lorsque la pression théorique est atteinte dans la canalisation d'huile principale, la bague de positionnement est déplacée en s'opposant à la force du ressort, de sorte que l'excentricité de l'ailette est réduite. La taille utile de la pompe à huile s'en trouve réduite, de même que le volume de refoulement, de sorte que la pression d'huile ne peut plus augmenter.

pompe-a-huile.jpg
Pompe à huile régulée
1 Point de transmission vers bloc-cylindres
2 Entraînement
3 Bague de positionnement
4 Douille d'ajustage
5 Ressort de bague de positionnement
6 Carter
7 Canal d'admission
8 Ailette
9 Huile de régulation

- Contacteur de contrôle de niveau d'huile
La saisie du niveau d'huile se fait au moyen d'un contacteur de contrôle de niveau d'huile, qui transmet au calculateur ME un signal indiquant que le niveau minimum d'huile est atteint. Cette information est
ournie au combiné d'instruments par CAN (Control Area Network), de sorte que le client est invité sans tarder à effectuer un contrôle du niveau d'huile, avant l'apparition d'un risque de lubrification insuffisante.

contacteur.jpg
Contacteur de contrôle de niveau d'huile
S43 Contacteur de contrôle de niveau d'huile

Calculateur électronique moteur

Le moteur M 271 EVO est doté d'une version améliorée de la gestion moteur électronique SIM4KE20 équipant le M 271.
Les extensions tiennent compte de l'adoption du turbocompresseur et du passage du système d'injection à l'injection directe.
Le calculateur du moteur M 271 EVO est intégré dans le filtre à air, ce qui lui fait bénéficier de conditions de refroidissement optimales.
L'adoption des injecteurs de carburant modifiés s'est accompagnée d'une transformation du matériel, celuici comportant désormais des étages finaux conçus pour des tensions élevées et des commutations rapides et permettant ainsi la réalisation d'une stratégie d'injection double. Ce perfectionnement est une contribution à la mise en conformité du système à la norme Euro 5.
Pour ce qui concerne la gestion moteur, le moteur M 271 EVO a été conçu comme une plateforme modulaire permettant une mise en oeuvre polyvalente sur différentes séries, dans différents pays et pour différentes versions de puissance. Du fait de la multitude de versions, la gestion moteur a été configurée dès le début comme calculateur flashable côté production.

plan-ensemble.png
Vue d'ensemble
N3 / 10 Calculateur ME
M16 / 6 Variateur de papillon des gaz
B28 / 6 Capteur de pression avant papillon des gaz
B28 / 7 Capteur de pression après papillon des gaz
B28 / 15 Capteur de pression avant roue de compresseur
S43 Contacteur témoin du niveau d'huile
Y101 Valve d'air pulsé en poussée
Y84 Capsule à dépression / élément de réglage pour volet de radiateur (apte au diagnostic)
B70 Capteur Hall vilebrequin
B6 / 15 Capteur Hall arbre à cames d'admission
B6 / 16 Capteur Hall arbre à cames d'échappement
B4 / 6 Capteur de pression de rail
B17 / 8 Capteur de température air de suralimentation
B11 / 4 Capteur de température de liquide de refroidissement
Y49 / 1 Électro-aimant arbre à cames d'admission
Y49 / 2 Électro-aimant arbre à cames d'échappement
Y31 / 5 Convertisseur de pression régulation de la pression de suralimentation
Y76 / 1-4 Injecteur de carburant cylindre 1-4
T1 / 1-4 Bobine d'allumage cylindres 1-4

Calculateur électronique moteur

calculateur-elec.jpg
A1 Combiné d'instruments
A1e58 Témoin de contrôle diagnostic moteur
A16 / 1 Capteur de cliquetis arrière
A16 / 4 Capteur de cliquetis avant
B4 / 1 Transmetteur de réservoir indicateur de niveau de carburant, gauche
B4 / 2 Transmetteur de réservoir indicateur de niveau de carburant, droit
B4 / 6 Capteur de pression de rail
B4 / 7 Capteur de pression carburant
B6 / 15 Capteur Hall arbre à cames d'admission
B6 / 16 Capteur Hall arbre à cames d'échappement
B11 / 4 Capteur de température de liquide de refroidissement
B17 / 8 Capteur de température air de suralimentation
B28 / 6 Capteur de pression avant papillon des gaz
B28 / 7 Capteur de pression après papillon des gaz
B28 / 15 Capteur de pression avant roue de compresseur
B37 Capteur de pédale d'accélérateur
B70 Capteur Hall vilebrequin
CAN B CAN habitacle
CAN C CAN d'entraînement
CAN D CAN diagnostic
CAN E CAN train de roulement
G2 Alternateur
G3 / 1 Sonde lambda après catalyseur
G3 / 2 Sonde lambda avant catalyseur
L6 / 1 Capteur de vitesse de rotation essieu avant gauche
L6 / 2 Capteur de vitesse de rotation essieu avant droit
L6 / 3 Capteur de vitesse de rotation essieu arrière gauche
L6 / 4 Capteur de vitesse de rotation essieu arrière droit
LIN C1 LIN transmission
M1 Démarreur
M3 Pompe à carburant
M4 / 7 Moteur de ventilateur moteur thermique et climatiseur avec régulation intégrée
M16 / 6 Variateur de papillon des gaz
M33 Pompe à air électrique
M59 Servomoteur volet de turbulence tubulure d'admission
N2 / 10 Calculateur système de retenue
N3 / 10 Calculateur ME
N10 / 1 Calculateur SAM avec module à fusibles et à relais avant
N10 / 1kJ Relais borne 15
N10 / 1kM Relais borne 50 démarreur
N10 / 1kN Relais borne 87 moteur
N10 / 1kP Relais insufflation d'air secondaire
N10 / 2 Calculateur SAM avec module à fusibles et à relais arrière
N15 / 3 Calculateur commande électronique de boîte de vitesses (avec code (423) Boîte de vitesses automatique 5 rapports (NAG))
N15 / 5 Calculateur module de sélecteur électronique (avec Code (423) Boîte de vitesses automatique 5 rapports (NAG))
N22 / 7 Calculateur et clavier climatiseur automatique
N30 / 4 Calculateur régulation du comportement dynamique (sauf Code (233) DISTRONIC PLUS)
N30 / 7 Calculateur régulation du comportement dynamique Premium (avec code (233) DISTRONIC PLUS)
N62 / 1 Calculateur capteur radar (avec code (233) DISTRONIC PLUS)
N73 Calculateur contacteur antivol électronique
N80 Calculateur module de jupe de direction
N118 Calculateur pompe à carburant
R48 Élément chauffant thermostat de liquide de refroidissement
S9 / 1 Contacteur feu stop
S40 / 3 Contacteur pédale d'embrayage (avec boîte de vitesses mécanique)
S40 / 4 Levier de TEMPOMAT
S43 Contacteur témoin du niveau d'huile
T1 / 1-4 Bobine d'allumage cylindres 1-4
X11 / 4 Prise de diagnostic
Y16 / 2 Vanne d'arrêt système de chauffage
Y31 / 5 Convertisseur de pression régulation de la pression de suralimentation
Y32 Valve de commutation pompe à air
Y49 / 1 Électro-aimant arbre à cames d'admission
Y49 / 2 Électro-aimant arbre à cames d'échappement
Y58 / 1 Valve de commutation régénération
Y76 / 1-4 Injecteur de carburant cylindre 1-4
Y84 Capsule à dépression / élément de réglage pour volet de radiateur (apte au diagnostic)
Y94 Vanne de régulation du débit
Y101 Valve de commutation air pulsé en poussée

Système d'allumage

- Bobines d'allumage
Le moteur M 271 EVO utilise des bobines d'allumage à une étincelle.
Chaque cylindre possède sa bobine d'allumage propre, commandée et régulée par le calculateur ME.
Quel que soit l'état de marche (démarrage, pleine charge, charge partielle, poussée), le système est en mesure d'effectuer des corrections de l'angle d'allumage si des variables extérieures (par exemple température du moteur, température d'air d'admission, tension de batterie) l'exigent.
La courbe caractéristique d'allumage est accordée en règle générale d'après les critères suivants :
• Abaissement de la consommation
• Réduction des polluants
• Augmentation du couple à bas régime
• Augmentation de la puissance
• Amélioration de la régularité de marche du moteur

Le calculateur ME intègre des fonctions additionnelles telles que :
• Régulation du régime de ralenti
• Limitation de régime (à réglage variable)
• Régulation du cliquetis
• Programme de fonctionnement de secours
• Surveillance des capteurs
• Autodiagnostic

allumage.jpg
Disposition des bobines d'allumage
1 Bobine d'allumage
2 Bougie d'allumage

Système démarrage-arrêt ECO

Le moteur M 271 EVO recevra, en vue de son introduction sur le marché en septembre 2009, un système démarrage-arrêt ECO, réservé dans un premier temps aux véhicules à boîte de vitesses mécanique.

- Principe de fonctionnement
Grâce au système démarrage-arrêt ECO, le moteur peut être coupé à très petites vitesses et à l'arrêt (fonction auto-stop), en fonction des conditions côté véhicule et côté conducteur.
Cette fonction permet de réduire encore la consommation de carburant.
Le démarreur peut opérer dès que nécessaire un redémarrage automatique (fonction auto-start). Le système démarrage-arrêt ECO utilise un capteur Hall de vilebrequin avec détection du sens de rotation ainsi qu'un démarreur modifié.
Le capteur Hall de vilebrequin modifié permet au calculateur ME de détecter la position du vilebrequin.
En cas de démarrage répété, il est ainsi possible d'injecter directement une quantité de carburant réduite dans le premier cylindre, afin d'assurer un démarrage rapide, par exemple au niveau de feux de circulation.

- Conditions de fonctionnement
Pour amener le système de démarrage-arrêt ECO en mode auto-stop, les conditions suivantes doivent être remplies :
1 Le moteur a atteint les paramètres de service requis (par exemple la température minimale requise du liquide de refroidissement).
2 Les conditions suivantes, côté conducteur, sont remplies :
• La boîte de vitesse est au point mort.
• L'embrayage et la pédale d'accélérateur ne sont pas actionnés.
• Le frein de service est actionné.
• La vitesse du véhicule est inférieure à une vitesse limite.
3 Le système démarrage-arrêt ECO n'a pas été coupé au moyen du contacteur ECO (l'état standard après démarrage initial est l'état enclenché).
4 Après un démarrage effectué par clé ou après des manoeuvres, les vitesses limites correspondantes ont été dépassées.
5 Les conditions des systèmes suivants, côté véhicule, sont remplies :
• Climatiseur
• Réseau de bord
• Système de freinage
• Train de roulement
• Autres capteurs, au niveau des serrures de porte et des boucles de ceinture ainsi que des contacteurs de capot moteur

eco.jpg
Contacteur ECO avec témoin de contrôle

- Fonctions principales
Le système démarrage-arrêt ECO comporte les fonctions principales suivantes :
• Fonction arrêt moteur
• Fonction démarrage moteur
• Démarrage forcé du moteur

- Fonction d'arrêt moteur
Le moteur est coupé par le calculateur ME, lorsque les conditions de fonctionnement suivantes sont remplies :
• La boîte de vitesse est au point mort.
• L'embrayage et la pédale d'accélérateur ne sont pas actionnés.
• Le frein de service est actionné.
• La vitesse du véhicule est inférieure à une vitesse limite donnée.

- Fonction démarrage moteur
Un démarrage automatique du moteur a lieu lorsque le moteur se trouve en mode auto-stop, c'est-à-dire que le moteur a été coupé par la fonction arrêt moteur et que la borne 15 (contact MIS) est toujours sous tension.
Pour cela, une des conditions de fonctionnement suivantes doit être remplie :
• La pédale d'accélérateur est actionnée.
• L'embrayage est actionné.
• Le système démarrage-arrêt ECO est coupé par actionnement du contacteur ECO.
• La vitesse du véhicule est supérieure à une vitesse limite donnée.
• Une fonction associée au fonctionnement du moteur, telle qu'élévation du niveau du véhicule, est activée par le conducteur.
Pour démarrer de nouveau le moteur, le calculateur ME requiert un redémarrage (auto-start).

eco-2.jpg
Schéma du passage des rapports sur les véhicules à système démarrage-arrêt ECO

- Démarrage forcé du moteur
Une autre forme du démarrage du moteur automatique, le démarrage forcé du moteur, est également disponible comme fonction de protection. Cette fonction doit satisfaire à une condition, à savoir que la chaîne cinématique doit être ouverte.
Le démarrage du moteur est commandé de manière autonome, sans intervention du conducteur, par le calculateur ME, lorsque l'une des conditions de fonctionnement suivantes est présente :
1 Le conducteur détache la ceinture de sécurité ou ouvre la porte conducteur.
2 Une condition, côté véhicule, de l'un des systèmes suivants n'est plus remplie :
• Climatiseur
• Réseau de bord
• Système de freinage
• Train de roulement
• Autres capteurs

- Affichages dans le combiné d'instruments
Sur les véhicules dotés du système de démarragearrêt ECO, d'autres messages sont enregistrés dans l'affichage multifonction du combiné d'instruments.
Le symbole ECO signale au conducteur la disponibilité de la fonction auto-stop.

eo-3.jpg
Symbole ECO dans l'affichage multifonction


forum-mercedes-2.png
          - Important - Aucun support technique ne sera apporté par MP, inutile d'essayer - Important -

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#2 03-08-2015 15:53:56

Spy59
Voyageur
Lieu : France
Inscription : 03-03-2012
Messages : 6 069

Re : Le moteur M 271 EVO 4 cylindres essence

Joli article ! cool


Ex(W140 - W202)

Hors Ligne

#3 03-08-2015 22:25:56

DaddyKool
Admin
Inscription : 11-02-2012
Messages : 4 814
Site Web

Re : Le moteur M 271 EVO 4 cylindres essence

Très beau sujet, c'est épinglé! smile


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