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#1 22-10-2015 23:31:11

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[Audi TT RS Mk2] Moteur 2.5L TFSI 5 cylindres

Moteur TFSI R5 de 2,5 litres

Introduction

Dans les années 80, Audi incarnait la marque aux moteurs 5 cylindres. Ces moteurs puissants soulignaient le nouveau profil sportif et ont apporté une contribution décisive à l’Avance par la technologie, slogan de la marque. Les moteurs à cinq cylindres allient la sobriété d’un cinq cylindres au silence de fonctionnement d’un six cylindres pour un faible poids et un encombrement compact. Plus tard, la suralimentation a fait son apparition. C’est ainsi qu’il y a plus de 30 ans déjà, un moteur de conception Downsizing* déclenchait les passions.

Moteur-TFSI-R5-de-25-litres.jpg

Vue d’ensemble des moteurs 5 cylindres antérieurs

Le premier moteur à 5 cylindres équipait en 1977 l’Audi 100 5E. Il avait 2,1 l de cylindrée et fournissait 100 kW (136 ch). À l’automne 1978 suivit un moteur Diesel atmosphérique 5 cylindres avec deux litres de cylindrée et une puissance de 51 kW (70 ch). En 1979, le premier moteur à essence 5 cylindres à suralimentation par turbocompresseur fit son entrée dans la gamme Audi. Avec 125 kW (170 ch) de puissance et un couple de 265 Nm, l’Audi 200 5T devint le nouveau modèle haut de gamme, l’une des berlines les plus rapides de son époque.

Audi-quattro-millesime-1980.png

Audi quattro, millésime 1980

En 1980 apparut l’Audi quattro, qui conjuguait les deux technologies, c’est-à-dire la suralimentation par turbocompresseur et la transmission intégrale. Pour le démarrage des ventes, le cinq cylindres suralimenté affichait une puissance de 147 kW (200 ch). Sur l’Audi Sport quattro de 1984, directement dérivée du sport automobile, la puissance a été portée à 225 kW (306 ch). Ce fut l’un des ensembles motopropulseurs les plus puissants des années 80.

Audi-RS2-millesime-1994.png

Audi RS2, millésime 1994

L’Audi 100 TDI, lancée en 1989, avec son moteur de 2,5 litres développant 88 kW (120 ch) et fournissant un couple de 261 Nm, a marqué une grande étape dans l’histoire automobile. Vers le milieu des années 90, les cinq cylindres ont été peu à peu remplacés par les nouveaux moteurs V6 – sans oublier cependant de briller par un dernier éclat. L’Audi RS2, présentée en 1994, développait une puissance de 232 kW (315 ch). La version break, au caractère pratique, avec la puissance d’une voiture de sport, a été le précurseur d’une nouvelle catégorie de véhicules.

Motorisation 5 cylindres en course automobile

Audi a apporté la preuve de la puissance et de la robustesse de cette conception à travers les véhicules qui ont disputé les championnats du monde des rallyes. Dans ce cadre, le moteur 5 cylindres à forte pression de suralimentation fournissait largement 350 kW (476 ch).

Audi-Sport-quattro-S1.png

Audi Sport quattro S1

Les grandes heures d’une carrière en sport automobile ont été marquées par deux voitures de course de l’extrême : l’Audi Sport quattro S1, avec laquelle Walter Röhrl a remporté la course dite Pikes Peak (États-Unis) en 1987, fournissait une puissance de quelque 440 kW (environ 600 ch). Le modèle IMSA-GTO, une voiture tourisme-sport, sous l’aspect d’une Audi 90 et/ou 200, a dominé en 1989 la scène nordaméricaine avec une puissance de 530 kW (environ 720 ch) à partir d’une cylindrée de 2,2 litres.

Audi-IMSA-GTO.png


Caractéristiques techniques

Courbe-couple-puissance.jpg

caracteristiques-tableau.jpg


Bloc-cylindres

Bloc-cylindres.jpg

Le bloc-cylindres avec ses cotes extrêmement courtes provient du moteur atmosphérique MPI R5 de 2,5 litres, tel qu’il a été monté par VW depuis 2004 sur les modèles Bora et Jetta destinés au marché nord-américain.
En raison de sa longueur d’implantation très réduite, il est très bien approprié pour un montage transversal. C’est le moteur le plus court et le plus puissant dans la comparaison avec la concurrence (voir photographie ci-dessous). Les gicleurs pour le refroidissement du piston sont vissés dans le carter de vilebrequin.

Comparaison avec la concurrence

Comparaison-avec-la-concurrence.jpg

Sélection des matériaux

Le matériau qui constitue le bloc-moteur est adopté pour la première fois sur un moteur à essence. Il s’agit d’une fonte grise très résistante à la traction, comme Audi l’utilise sur ces moteurs TDI V6 et V8. Cette utilisation a été nécessaire parce que la largeur des paliers des bielles et des paliers principaux est relativement faible. Par ailleurs, sur les moteurs atmosphériques de course automobile des années 90, on utilisait aussi ce matériau pour les blocs-cylindres.

Selection-des-materiaux.jpg

Carter d’huile

Le carter d’huile est réalisé en deux éléments. L’élément supérieur sert de chicane et de support de pompe à huile. La pompe à huile est vissée au bloc-cylindres. L’élément inférieur du carter d’huile est en tôle d’acier. C’est ici que se trouve le transmetteur de niveau et de température d’huile G266 ainsi que la vis de vidange. L’étanchéité des faces frontales est assurée côté boîte de vitesses par le couvercle du carter de distribution et côté amortisseur de vibrations par un flasque d’étanchéité. Les deux assurent l’étanchéité du vilebrequin par le biais de joints spi. Les carters d’huile ainsi que les couvercles des faces frontales sont étanchées par un produit d’étanchéité liquide sur le bloc-cylindres.

/!\ Les produits d’étanchéité liquides sont différents les uns des autres et portent donc d’autres numéros de pièce. Veuillez prendre en compte les indications correspondantes dans le catalogue ETKA et dans le Manuel de réparation !


Équipage mobile

Le vilebrequin réalisé en acier est fixé par six paliers. Le diamètre des paliers de vilebrequin s’élève à 58 mm, celui des paliers de tête de bielle à 47,8 mm. Sur l’extrémité avant se trouve l’amortisseur de vibrations. Il est réalisé sous forme d’amortisseur à visco-coupleur*.

Equipage-mobile.jpg

Caractéristiques techniques du bloc-moteur

Caracteristiques-techniques-du-bloc-moteur.jpg

Piston et bielle

Lors de la mise au point du piston à architecture en caisson*, on a prêté beaucoup d’attention à réduire la consommation d’huile et diminuer le poids. Ce piston se compose d’un alliage résistant aux fortes températures. Un anneau porte-segment a été coulé dans le piston pour recevoir le segment supérieur. En raison de la forte sollicitation, le piston présente des tiges au profil asymétrique, côté poussée, et sur le côté opposé à la poussée radiale, les parois du caisson sont de biais. La bielle est une bielle forgée réalisée par craquage sans perçage profond. Le diamètre du pivot au niveau du petit bossage s’élève à 22 millimètres et les matériaux utilisés pour les coussinets sont exempt de plomb.

Piston-et-bielle.jpg


Culasse

La culasse est également une pièce modifiée et reprise du moteur MPI de 2,5 l R5 de VW. Afin de résister aux sollicitations plus importantes d’un moteur FSI suralimenté, il a fallu procéder aux modifications suivantes :
• Autre alliage d’aluminium pour le moulage
• Chemise d’eau plus étirée autour de la bougie d’allumage
• Sièges de soupape d’échappement rapportés, durcis par trempe
• Fixation de la pompe haute pression sur le cadre de paliers
• Contour optimisé des cames d’échappement
• Variateur supplémentaire d’arbre à cames d’échappement
• Les soupapes d’échappement sont refroidies par un remplissage de sodium
• Canal d’admission spécifique au turbo (pour produire (l’effet tumble de l’air dans la chambre de combustion)

Culasse_20151019-1304.jpg


Commande par chaîne

La commande de distribution du moteur TFSI à 5 cylindres se trouve en sortie de l’arbre d’entraînement. Elle se subdivise en deux niveaux et opère avec deux types de chaîne différents. Au premier niveau de la commande par chaîne, le vilebrequin entraîne la pompe à huile et un pignon intermédiaire. La pompe à huile présente une démultiplication courte. Par ailleurs, un pignon intermédiaire qui assure deux fonctions est entraîné. Il sert, d’une part, d’entraînement aux deux arbres à cames et, d’autre part, il entraîne la pompe à dépression. Ces deux entraînements sont équipés de tendeur de sangle à amortisseur hydraulique.
Dans l’entraînement primaire (entraînement de la pompe à huile et du pignon intermédiaire), on utilise une chaîne dite silencieuse de 3/8". Celle-ci est de constitution similaire à celle des chaînes utilisées dans le moteur TFSI R4 de 1,8 l et présente des avantages au niveau sonore par rapport à une chaîne à rouleaux. Pour l’entraînement secondaire, on utilise une chaîne à rouleaux de 3/8".
Le graissage de l’ensemble de la commande par chaîne est garanti par le retour d’huile des deux variateurs d’arbre à cames ainsi que par un alésage dans la chambre haute pression du tendeur de sangle avec mise au point très souple dans l’entraînement secondaire. Il n’est prévu aucune périodicité d’entretien pour la commande par chaîne.

Montage

Montage-chaine.jpg

/!\ En cas de travaux de montage à effectuer sur la commande par chaîne, il convient de remplacer tous les joints sur les couvercles de carter de distribution. Veuillez, à cet effet, tenir compte des indications correspondantes dans le Manuel de réparation.


Commande par courroie

La commande par courroie pour l’entraînement du compresseur de frigorigène, d’alternateur et de la pompe de liquide de refroidissement se subdivise en deux niveaux pour des raisons d’encombrement. L’amortisseur de vibrations sur le vilebrequin entraîne le compresseur de frigorigène via le premier entraînement. Ce compresseur est doté d’une double poulie qui permet d’entraîner la deuxième commande par courroie. Il entraîne l’alternateur équipé d’une roue libre ainsi que la pompe de liquide de refroidissement. Ces deux courroies multipistes sont réalisées avec cinq nervures et un câble polyester comme élément de traction. Les deux tendeurs de courroie sont amortis par rapport à la friction. L’ensemble de la commande par courroie a été mis au point pour durer à vie.

Constitution

courroie-1.jpg

courroie-2.jpg


Dégazage du carter

Le système de dégazage est réalisé comme un dégazage uniquement via la culasse. La prise des gaz de blow-by* se trouve dans le bloc-cylindres. Les canaux à flux ascendant se trouvent protégés dans la partie supérieure des paliers principaux de vilebrequin deux, trois et quatre. Les gaz de blow-by sont directement acheminés à travers la culasse vers le couvre-culasse. Dès leur arrivée dans la zone des canaux à flux ascendant, les gaz de carter sont épurés de façon grossière. Pour constituer une protection vis-à-vis du carter d’huile, une chicane a été intégrée à l’élément supérieur du carter. Les retours d’huile parviennent en dessous du niveau de l’huile dans le carter.

Vue d’ensemble

Degazage-du-carter_20151019-1314.jpg

/!\ Cette représentation étant en coupe, la soupape de recyclage des gaz de carter (clapet combiné PCV) et le deuxième clapet anti-retour ne sont pas visibles.

Fonctionnement

Le mélange brouillard d’huile / de gaz, acheminé dans le couvre-culasse arrive tout d’abord dans une chambre creuse largement dimensionnée. C’est là que les premières gouttelettes d’huile se déposent sur les parois. Ensuite, elles traversent le séparateur de vapeurs d’huile fin. Le séparateur de vapeurs d’huile est, de par son principe de fonctionnement, un décanteur à force centrifuge, ce que l’on appelle un cyclone axial (*Polyswirl TM). Ce séparateur se compose de quatre « swirls » (tuyau à écoulement hélicoïdal) ouverts en permanence ainsi que de six paquets comportant chacun neuf swirls qui peuvent être mis en circuit ou coupés en fonction du débit. La mise sous tension ou bien la coupure des six paquets est provoquée par des ressorts de fermeture ayant à différentes caractéris- tiques élastiques. L’ouverture du séparateur de vapeurs d’huile fin est engendrée par le flux des gaz de blow-by. Il dépend du régime-moteur. Sa fermeture intervient sous l’action des ressorts de fermeture. L’huile décantée en provenance du couvre-culasse ou du séparateur fin est introduite en continu via le retour d’huile en dessous du niveau d’huile-moteur se trouvant dans le carter d’huile. Dans le cas extrême d’un givrage ou bien d’un dysfonctionnement, un clapet de décharge, placé dans le couvre-culasse (soupape de recyclage des gaz de carter PCV) empêche que le moteur ne soit endommagé par une trop forte pression effective. Afin d’éviter dans de telles circonstances une aspiration d’huile à partir du carter en direction de l’admission, un autre clapet antiretour se ferme. Celui-ci est vissé dans l’élément supérieur de carter d’huile. Les gaz de carter épurés sont maintenant acheminés vers le moteur pour combustion. À cet effet, les gaz sont dirigés via une vanne de régulation de pression monoétagée et ensuite introduits dans la tubulure d’admission en fonction de la pression régnante via des clapets antiretour en aval du papillon dans la tubulure d’admission ou plus exactement avant la turbine du turbocompresseur à gaz d’échappement. Le clapet de régulation de pression est intégré au couvre-culasse. En raison de l’espace largement disponible, il est plus grand et a été réalisé à un seul étage. Les clapets de non-retour optimisés du point de vue de la pression différentielle (vers la tubulure d’admission ou bien vers le côté suralimentation) garantissent en association avec le clapet de régulation de pression, la dépression requise dans le carter-moteur.

Séparateur de vapeurs d’huile fin

Separateur-de-vapeurs-dhuile-fin.jpg


Recyclage des gaz de carter

Le moteur est équipé d’un système PCV* pour assurer une circulation d’air frais en régime de charge partielle. Ce système contribue à éliminer les concentrations d’eau et de carburant contenues dans l’huile, qui se forment normalement pendant la combustion lorsque le moteur fonctionne. En restant dans le carter d’huile, celles-ci peuvent givrer si la température extérieure est basse et ainsi endommager le système de dégazage, voire même le moteur (par ex. perte de pression d’huile en raison du colmatage du reniflard d’aspiration d’huile par la boue de givrage, fuites d’huile en raison de la surpression dans le moteur). En introduisant de l’air ambiant, pris après le filtre à air, on adjoint cet air dans la culasse via le couvre-culasse. Ensuite, l’air frais sec parvient en traversant le conduit de chaîne dans le carter-moteur et absorbe sur ce long parcours l’humidité et les concentrations de carburant en asséchant ainsi le moteur par chasse. La durée de maintien de la qualité d’huile s’en trouve aussi nettement allongée car le processus de vieillissement diminue ainsi. L’air frais, provenant du recyclage des gaz de carter est prélevé dans la conduite de dégazage du carter vers le turbocompresseur. Ce clapet de recyclage des gaz de carter (PCV) est intégré au couvre-culasse. Ce clapet est un clapet combiné.
Ses fonctions sont les suivantes :
• Il s’ouvre pour la ventilation du carter-moteur lorsqu’en marche normale, il y règne une légère dépression. De l’air frais, prélevé dans la conduite en aval du filtre à air est acheminé vers le moteur.
• Si la pression dans le moteur devait dépasser 100 millibars, cette trop forte pression serait déchargée dans la conduite, ce qui permet de protéger les joints du carter-moteur.

En outre, tous les systèmes Audi sont encore conçus de manière à ce que l’absence ou le montage erroné du clapet puisse être diagnostiqué. C’est-à-dire que si l’une des deux conduites pour le dégazage du carter ou le recyclage des gaz de carter ne devait pas être montée, l’air perturbateur sera diagnostiqué via la régulation lambda et affiché au conducteur via l’éclairage du témoin MIL.

Schéma fonctionnel du dégazage de carter et de recyclage des gaz de carter

Schema-fonctionnel-du-degazage-de-carter.jpg

/!\ Tous les composants nécessaires à l’épuration, au dégazage et au recyclage des gaz se trouvent dans le couvre-culasse. Si le bon fonctionnement de l’un de ces composants n’est plus garanti, on ne peut remplacer que le couvre-culasse au complet.


Alimentation en huile

Comme sur ce moteur sport, on peut s’attendre à de fortes accélérations transversales et longitudinales, il faut en assurer par conséquent l’alimentation en huile, même dans des conditions extrêmes. C’est pourquoi, le moteur dispose d’une quantité d’huile relativement importante (premier remplissage : 7 litres). Par ailleurs, la conduite d’aspiration de la pompe à huile a été placée de manière à obtenir une sécurité suffisante pour prévenir une aspiration d’air en cas de forte dynamique de roulage.

Circuit d’huile
La pression d’huile (huile brute) fournie par la pompe à huile est d’abord guidée à travers le module de filtre à huile et ensuite via le radiateur d’huile. L’huile pure parvient alors via les canaux d’huile concernés vers les points de lubrification (consommateurs). Le filtre à huile et le radiateur d’huile sont des composants du module d’huile en matière plastique. Ce module d’huile intègre les clapets anti-retour de la culasse et du bloc-moteur ainsi qu’une vanne de dérivation du radiateur.

Alimentation-en-huile.jpg

Pompe à huile

La pompe à huile entraînée par la commande par chaîne est à engrenages. Réalisée comme pompe à débit constant, elle intègre la vanne de démarrage à froid et le piston de régulation. Le piston de régulation s’ouvre à une pression maximale de 3,7 (+0,7) bar. La vanne de démarrage à froid (clapet de sûreté) s’ouvre à une pression maximale de 13 bars.

Pompe-a-huile.jpg

Fonction de la régulation de pression

À partir du canal principal, un canal de court-circuit bifurque et revient vers la pompe à huile (voir Fig. 451_032). C’est ici qu’agit la pression d’huile fournie momentanément sur le piston de régulation soumis à l’action du ressort. Si la pression agissant sur la surface du piston est supérieure à la force du ressort de régulation, le piston sera repoussé, libérant ainsi un canal dans la pompe. L’huile en excédent est, de ce fait, redirigée vers le côté aspiration de la pompe jusqu’à l’obtention d’une pression d’huile légèrement inférieure à 3,7 bar où la force du ressort de régulation repousse le piston de régulation et le canal de court-circuit se ferme de nouveau. C’est par ce moyen que sur toute la plage de régimes du moteur, on obtient une pression d’huile constante de 3,7 (+0,7) bar (hormis ralenti et plage inférieure de régimes).

Fonction-de-la-regulation-de-pression.jpg


Circuit de refroidissement

Le concept de refroidissement repose sur un flux de traversée longitudinale des cylindres 1 à 5. La pompe de liquide de refroidissement est entraînée par la commande des organes auxiliaires au moyen de la courroie multipistes. Elle est dimensionnée en conséquence pour maintenir à un niveau correspondant la sollicitation thermique élevée du moteur suralimenté. Afin d’empêcher une surchauffe du turbocompresseur lorsque le
moteur est coupé, le système de refroidissement est doté d’une pompe de recirculation du liquide de refroidissement V51. Elle est pilotée selon les besoins par le calculateur moteur (cartographie) via le relais de pompe supplémentaire de liquide de refroidissement (J496).

Circuit-de-refroidissement.jpg


Alimentation en air

Côté air frais

Lors de la conception du conduit d’admission, on a recherché en premier lieu de forts rendements et un comportement actif. Les sections et le guidage le plus direct possible de l’air ont été adaptés de façon optimale à l’espace de montage disponible. Il est possible de réaliser un débit d’air maximum pouvant atteindre 1000 kg/h.

Alimentation-en-air.jpg

Radiateur d’air de suralimentation

Les plus grandes pertes de pression ont toujours lieu au niveau du radiateur d’air de suralimentation. C’est ici que l’on a de façon systématique perfectionné et amélioré les choses. Le nouveau concept prévoit une disposition dans la partie inférieure de la face avant et se trouve ainsi entièrement dans la zone de pression dynamique. Cela a permis de maximiser le flux d’air frais extérieur. Cela permet à son tour une mise au point favorable du nombre de lamelles intérieures. Au total, le circuit d’air comprimé ne présente qu’une perte de pression de 135 millibars à débit maximal.

Radiateur-dair-de-suralimentation.jpg

Tubulure d’admission avec volets de tubulure

La tubulure d’admission est une pièce coulée en sable et composée de deux éléments. Elle se compose du collecteur d’air et de la galerie de conduits d’admission. Un dispositif de volets à commutation pneumatique est intégré dans cette galerie. Elle permet à l’aide du canal d’admission à volet tumble de créer le mouvement de la charge nécessaire pour obtenir une homogénéisation optimale du mélange. La position des volets réclamée par le calculateur moteur est mesurée par le potentiomètre du volet de tubulure d’admission G336 et surveillée par le calculateur moteur. En cas de non-pilotage de la vanne de volet de tubulure d’admission N316, il n’y aura pas d’introduction de dépression et les volets de tubulure d’admission ne pourront pas complètement se fermer. Le collecteur d’air constitue, en relation avec le couvre-culasse et le petit cache du moteur, la pièce centrale du design du compartiment-moteur qui dévoile ouvertement la technique, même sur ce modèle Audi RS.

Tubulure-dadmission-avec-volets-de-tubulure.jpg

Côté gaz d’échappement

Le côté gaz d’échappement comporte les sous-groupes suivants :
• Module (ATL) collecteur du turbocompresseur à gaz d’échapp.
• Précatalyseur à proximité du moteur
• Tubulure amont bi-flux avec éléments de découplage
• Deux catalyseurs sous plancher avec silencieux centraux en aval
• Silencieux de sortie dotés de deux embouts

Le module de turbocompresseur à gaz d’échappement est dérivé de celui du moteur TFSI à 4 cylindres. L’introduction des gaz dans la turbine se fait séparément à partir du cylindre « supplémentaire ». La figure montre la jonction du cylindre séparé sur le 3e cylindre. De même que la construction modulaire, la fixation du module de turbocompresseur à gaz d’échappement a été dérivée des moteurs à 4 cylindres. On utilise ici de nouveau une « fixation par flasque de raccordement ». A une date ultérieure, on adoptera une fixation modifiée par vissage.

Cote-gaz-dechappement.jpg

Fixation par flasque de raccordement

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Turbocompresseur à gaz d’échappement

Le turbocompresseur à gaz d’échappement utilisé ici, de type K16 et fourni par la société Borg Warner Turbo Systems, se distingue par son rendement élevé sur une large plage de fonctionnement. Ses dimensions sont imposantes - la roue de son compresseur présente à la sortie un diamètre de 64 millimètres. À pleine charge, il peut comprimer 290 litres d’air par seconde, la pression de suralimentation relative peut atteindre 1,2 bar. Son carter dispose d’une alimentation d’huile distincte. Il est également intégré dans le circuit de refroidissement. Après l’arrêt du moteur, la pompe de recirculation du liquide de refroidissement V51 assure l’évacuation de la chaleur accumulée. Le respect de la température des gaz d’échappement maximale admissible de 980 °C est assuré par une régulation de la température des gaz d’échappement soutenue par des capteurs dans toutes les conditions de fonctionnement. Le transmetteur de température des gaz d’échappement 1 G235 mesure à cet effet la température des gaz d’échappement dans le module du turbocompresseur à gaz d’échappement peu avant la roue de turbine.

Turbocompresseur-a-gaz-dechappement.jpg

Vanne de recyclage d’air du turbocompresseur N249

La vanne de recyclage d’air du turbocompresseur N249 ne se trouve pas directement à la sortie du turbocompresseur. Il est relié à l’ajutage de papillon en amont du papillon. Avantage : le mouvement de l’air perdure lors de l’ouverture de la vanne de recyclage sur un trajet relativement long, via le radiateur d’air de suralimentation en direction de la tubulure d’admission. La turbine est peu freinée par le régime, ce qui permet de réagir de nouveau très rapidement après la fermeture de la vanne de recyclage du turbocompresseur et de mettre à disposition la pression de suralimentation requise. Lors de l’ouverture de la vanne de dérivation d’air, de l’air est dirigé via la conduite de by-pass de recyclage sur le côté admission du compresseur derrière le filtre à air.


Système d’échappement

La sonorité typique des cinq cylindres signale agréablement sa présence via le système d’admission et d’échappement lors d’une accélération à pleine charge. Lors d’un parcours à vitesse constante et d’une accélération modérée, on a préféré une sonorité plus réservée.
Pour satisfaire avec certitude la norme antipollution EU 5, il a été nécessaire d’implanter le précatalyseur le plus près possible de la sortie de turbine. Ce catalyseur est réalisé en céramique. La sonde lambda constante a été positionnée à la sortie de la turbine, la sonde étant directement vissée sur le module de turbocompresseur à gaz d’échappement. La sonde lambda après catalyseur est fixée juste après le précatalyseur. Elle fonctionne comme une sonde lambda à saut. Dans la suite de la ligne d’échappement, qui devient bi-flux à partir du précatalyseur, on retrouve les deux catalyseurs sous le plancher du véhicule. Ils sont réalisés en métal.
L’autre objectif majeur du développement de cette ligne d’échappement était de maintenir aussi faible que possible la contre-pression des gaz d’échappement. C’est pourquoi les tuyaux d’échappement sont très largement dimensionnés et réalisés en partie à double flux. Par rapport au système d’échappement de base, on peut obtenir en option un système d’échappement sport à cache noir pour les embouts. Cette version dispose d’une sonorité encore plus marquée.

Systeme-dechappement.jpg

Volet de gaz d’échappement

Après les silencieux centraux, les gaz d’échappement sont dirigés vers le grand silencieux, lui-même doté de deux embouts. L’embout gauche présente un volet de gaz d’échappement. Lorsqu’il s’ouvre la sonorité est encore plus sportive. L’ouverture et la fermeture du volet de gaz d’échappement interviennent au moyen d’une capsule à dépression. À cet effet, la vanne de volet de gaz d’échappement 1 N321 sera pilotée par le calculateur moteur. Si, au ralenti et le véhicule à l’arrêt, on actionne la touche sport, ce volet de gaz d’échappement s’ouvrira, cela permet de vérifier rapidement et simplement le système. L’ouverture et la fermeture sont par ailleurs calculées au moyen d’une cartographie mémorisée dans le calculateur moteur. Si la vanne de volet de gaz d’échappement 1 N321 est défaillante ou s’il y a une fuite dans les flexibles, le volet de gaz d’échappement sera ouvert en permanence.

Volet-de-gaz-dechappement.jpg


Système d’alimentation en carburant

Le système d’alimentation en carburant est régulé par asservissement aux besoins, tant côté haute pression que basse pression. Côté basse pression, le calculateur moteur régule le calculateur de pompe à carburant J538 et donc la puissance de refoulement de la pompe à carburant. Côté haute pression, le calculateur moteur régule la vanne de dosage de carburant N290 placée directement sur la pompe haute pression. Pour surveiller les pressions dans le système, deux transmetteurs de pression de carburant, qui envoient leur signal au calculateur moteur, sont intégrés au système. L’élément central du système d’alimentation en carburant est la pompe haute pression à un seul piston, asservie aux besoins. Il s’agit d’une pompe à carburant de 3e génération fournie par Hitachi. Son entraînement est assuré par une triple came située sur l’arbre à cames d’échappement. Le système fonctionne avec une pression maximale de 120 bars. À 145 bars environ, la vanne de limitation de pression montée dans la pompe s’ouvre.

Synoptique du système

Synoptique-du-systeme-carburant.jpg

/!\ Attention, risque de blessure ! Le système est sous très haute pression ! Pour ouvrir le côté haute pression, veuillez absolument suivre les directives du Manuel de réparation !

synoptique-systeme-carburant-schema.jpg


Gestion moteur

La saisie de la charge du système Bosch MED 9.1.2 est assurée par le transmetteur de pression dans la tubulure d’admission G71 et le transmetteur de régime moteur G28. L’objectif visé pour le classement antipollution était le respect des valeurs limites imposées par la norme EU 5. Cet impératif a été atteint par la mise en oeuvre des sous-ensembles suivants :
• tubulure d’admission avec volet de tubulure
• injecteurs multitrous en relation avec des pistons plats
• précatalyseur implanté près du moteur, associés à des stratégies d’injection et de réchauffage du catalyseur correspondantes.
On a pu renoncer à la mise en oeuvre d’une insufflation d’air secondaire.

Modes de fonctionnement
Voici les différents modes de fonctionnement réalisés :
• démarrage en charge stratifiée haute pression jusqu’à une température extérieure de -26 °C
• réchauffage du catalyseur et réchauffement du moteur par double injection
• à moteur chaud, dans les plages de bas régimes, on réalise une réduction très importante du gaz résiduel par des taux de balayage importants en utilisant la variation du calage des arbres à cames d’admission et d’échappement ainsi que l’adaptation de la distribution et des longueurs d’ouverture de soupape*.
Dans la plage supérieure de régimes, l’ensemble du système est optimisé pour les débits élevés. L’accent décisif étant mis ici sur l’harmonisation mutuelle et l’optimisation des tronçons admission, pression et gaz d’échappement pour éviter des pertes de pression.

Procédé de combustion
La base de référence prise pour la mise au point du procédé de combustion est le moteur Audi TFSI de 2,0 litres. Tout comme celui-ci, le moteur TFSI de 2,5 litres met à profit les avantages bien connus de la technique des injecteurs multitrous. Par le biais d’une optimisation des paramètres de pulvérisation du carburant, associée à la forme plate de la tête de piston, la préparation du mélange a pu être améliorée malgré un débit des injecteurs haute pression augmenté d’environ 25 % par comparaison au moteur TFSI de 2,0 litres.

Procede-de-combustion.jpg

Saisie de la charge

Sur le moteur TFSI R5 de 2,5 l, la saisie de la charge intervient par le régime moteur et la masse d’air. Comme il n’y a pas de débitmètre d’air massique, on utilise deux capteurs de pression et de température identiques et combinés pour saisir la quantité d’air :
• Transmetteur de pression de suralimentation G31, transmetteur de température d’air d’admission 2 G299
• Transmetteur de pression de la tubulure d’admission G71, transmetteur de température d’air d’admission G42
La raison pour laquelle on utilise deux capteurs est la présence d’un papillon. Il doit être considéré comme source de perturbation car la pression peut être en aval et en amont du papillon très différente. L’autre raison est l’utilisation d’une tubulure d’admission en fonte d’aluminium. Celle-ci accumule la chaleur et pourrait ainsi falsifier le signal de température du transmetteur de température (G71/G42). A cet effet, c’est le signal du transmetteur de température du capteur avant papillon (G31/G299) qui est utilisé.

Saisie-de-la-charge-1.jpg

Premier capteur :

Mission : saisie de la pression et de la température en amont du papillon
Désignation : transmetteur de pression de suralimentation G31 et transmetteur de température d’air d’admission 2 G299
Il s’agit ici d’un capteur de pression de suralimentation. C’est sur la base de son signal qu’est régulée la pression de suralimentation. Comme l’on veut rouler le plus souvent possible avec papillon entièrement ouvert, cela ne serait pas nécessaire parce que la pression de suralimentation est identique à la pression régnant dans la tubulure d’admission. Afin d’obtenir une meilleure réponse, la régulation de pression de suralimentation fonctionne même avant que le papillon soit entièrement ouvert. Il y a donc en principe une accumulation contre le papillon.

Défaillance du capteur
En cas de défaillance de ce capteur, il existe un mode dégradé pour la régulation de la pression de suralimentation. C’est-à-dire que le moteur fonctionnera en mode admission. En plus, les témoins EPC et MIL seront pilotés et un défaut correspondant sera mémorisé dans la mémoire de défauts.

Saisie-de-la-charge-2.jpg

Deuxième capteur :

Mission : saisie de la pression et de la température dans la tubulure d’admission
Désignation : transmetteur de pression de tubulure d’admission G71 et transmetteur de température d’air d’admission G42
Pour ce capteur combiné, identique, il s’agit d’un capteur dit de remplissage principal. Celui-ci remplace ainsi le débitmètre d’air massique à film chaud. À partir du signal de pression et de température fourni par ce capteur, on détermine le débit d’air qui passe par le moteur à chaque point de fonctionnement. Et on injectera la quantité de carburant correspondante.

Défaillance de ce capteur
En cas de défaillance de ce capteur, le moteur fonctionnera en mode dégradé. À cet effet, la puissance sera réduite. La définition de la quantité d’air se fera dans ce cas selon la formule « mode alpha-n », c’est-à-dire via l’angle de papillon (α) et le régime moteur (n). En plus, les témoins EPC et MIL s’allumeront et il y aura un défaut mémorisé dans la mémoire.

Mode sport

Les fonctions suivantes sont activées quand on actionne la touche sport :
• Une réponse plus directe de l’accélérateur. Le calculateur moteur sélectionnera une autre courbe caractéristique.
• Une modification du système des gaz d’échappement, c’est-à-dire une interprétation plus sportive. À cet effet, le calculateur moteur va piloter au moyen du pilotage électronique de la vanne de volet de gaz d’échappement 1, N321, l’élément de réglage pneumatique qui va lui ouvrir ou fermer le volet de gaz d’échappement.
• Le mode de conduite sport du système Audi magnetic ride est enclenché.
• Le témoin de programme sport K91 s’allume.

Mode-sport.jpg

Schéma fonctionnel

Schema-fonctionnel-mode-sport.jpg

Schema-fonctionnel-mode-sport-legende.jpg


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