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#1 21-07-2016 22:20:00

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Le Moteur Audi V6 TFSI de 3,0l à compresseur Roots CAJA

Moteur Audi V6 TFSI de 3,0l à compresseur Roots CAJA

moteur-V6.png

Audi propose pour la première fois, avec le moteur V6 TFSI de 3,0l, un moteur à suralimentation mécanique.
La base du moteur suralimenté par un compresseur Roots est le moteur V6 atmosphérique de 3,2l de l’actuelle gamme de moteurs en V Audi.
En faisant appel à des techniques inédites et en combinaison avec le procédé de combustion FSI, il a été possible de réaliser un concept de moteur plus que convaincant en termes de compacité, acoustique, comportement en réponse et consommation.

La caractéristique du moteur est très largement ventilée. Ainsi, l’éventail de mise en oeuvre va d’« axé sur le confort » à « très sportif ». La définition sportive du moteur cible notamment une clientèle spéciale aux USA. Ici, le comportement au démarrage (Take-Off) du véhicule joue un rôle important. L’objectif est d’atteindre en circulation urbaine une accélération aussi élevée que possible entre les différentes phases de feux tricolores.

Comme le moteur V6 TFSI de 3,0l, qui développe une énorme puissance, convient également très bien à une conduite axée sur le confort, il est prévu d’en équiper un grand nombre de véhicules de la gamme Audi. Il sera ainsi proposé pour la première fois en automne 2008 sur l’Audi A6 en Europe, en Chine et aux États-Unis.

L’utilisation d’une suralimentation mécanique constituée par un compresseur Roots n’est pas tout à fait nouvelle, si l’on considère le passé de la marque aux quatre anneaux. Des compresseurs Roots équipaient déjà les moteurs des légendaires voitures de course d’AUTO UNION (« flèches d’argent »). Les voitures de course étaient dotées de moteurs en V de gros volume, pouvant compter jusqu’à 16 cylindres, et suralimentés par un, voire deux compresseurs Roots. Entre 1934 et 1939, les pilotes AUTO UNION, tels qu’Hans Stuck et Bernd Rosemeyer, ont remporté de nombreux grands prix et ont battu des records de vitesse mondiaux.

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Moteur V6 TFSI de 3,0l d’Audi

moteur-V6-TFSI.jpg

Introduction

Description technique succincte

La description du moteur V6 TFSI de 3,0l se réfère à l’Audi A6 millésime 2009. C’est sur ce véhicule qu’a lieu la première mise en service du moteur.

En voici les principales caractéristiques techniques :
– Moteur six cylindres en V avec suralimentation mécanique (base technique : moteur V6 FSI de 3,2l)
– Alimentation en carburant, système de filtre à charbon actif, système d’échappement (collecteur pour régulation lambda sélective) présentent une géométrie et une implantation identiques à celles du moteur V6 FSI de 3,2l.
– Système à dépression avec pompe à vide mécanique (identique à celui du moteur V6 FSI de 3,2l)

Principales modifications par rapport au moteur V6 FSI de 3,2l :
– Traitement thermique du carter moteur
– Équipage mobile
– Module de suralimentation avec refroidissement de l’air de suralimentation intégré
– Tubes de radiateur vers le circuit basse température du véhicule
– Commande par courroie pour l’entraînement du module de suralimentation
– Gestion du moteur avec régulation p/n «Simos 8»
– Système d’air secondaire en vue de répondre aux normes antipollution EU V et ULEV II

Des adaptations ont été effectuées sur :
– Système d’admission
– Arbres à cames
– Soupapes et ressorts de soupape
– Bride pour les volets de turbulence
– Le système valvelift Audi
– et la distribution variable côté échappement ont été supprimés.

moteur-TFSI-de-32L.jpeg

caracteristiques-techniques_20160721-1530.png

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Caractérisation

Bien que le moteur V6 TFSI de 3,0l ne dispose pas de la plus grosse cylindrée de la gamme de moteurs V6 d’Audi, il en détient la puissance maximale absolue. Cela se reflète également dans les performances routières car le moteur réalise dans ce domaine de meilleures valeurs que le moteur V6 FSI de 3,2l, sans suralimentation, comparable.
Il en va de même de la rentabilité, à savoir de la consommation de carburant et des émissions de polluants. Vous pouvez voir en comparaison sur la figure les caractéristiques de pleine charge des moteurs V6 FSI équipant l’Audi A6.

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Mécanique moteur

Bloc-cylindres

Le bloc-cylindres est identique à celui du moteur V6 FSI de 3,2l. La sollicitation est toutefois supérieure en raison de l’augmentation de la pression de pointe moyenne (pression de combustion).
Pour garantir malgré tout une solidité et une stabilité élevées, les zones des demi-portées inférieures de palier de vilebrequin sont soumises durant le processus de fabrication à un traitement thermique spécial. En outre, les vis des paliers de vilebrequin présentent une classe de résistance différente, plus élevée.

bloc-cylindres.png

Équipage mobile

Vilebrequin

Le vilebrequin est adapté à une course de 89 mm. Il s’agit, comme dans le cas du moteur V6 FSI de 3,2l, d’un vilebrequin de type « split-pin »*
(cf. glossaire). Les bielles fracturées*ont une longueur de 153 mm et leur résistance est optimisée. Tous les demi-coussinets sont en exécution trimatière exempte de plomb.

vilebrequin_20160721-1541.jpg

Pistons

Les pistons sont, à la différence du moteur V6 FSI de 3,2l, des pistons à anneau porte-segments définis pour une compression de 10,5 : 1.
C’est pourquoi les jupes de piston sont dotées d’une couche de Ferrostan résistant à l’usure. Une combinaison de segments de piston adaptée
garantit, à puissance élevée, un faible débit de gaz de carter et une consommation d’huile minime, allant de pair avec une faible friction et une usure réduite.

pistons_20160721-1543.png

Dégazage du carter

Le dégazage du carter, comme sa ventilation, sont identiques à ceux du moteur V6 FSI de 3,2l.
La différence réside dans l’introduction de gaz réaspirés dépollués. Elle a lieu sur une course aussi courte que possible, directement depuis la chambre du V située en amont des rotors du compresseur Roots.

degazage-du-carter_20160721-1544.png

Raccord au module de suralimentation

Les gaz de carter (gaz de blow-by)*sont introduits par le bas dans le module de suralimentation. Un élément intermédiaire étanche la conduite d’arrivée par rapport au module de suralimentation. L’ouverture du module de suralimentation est d’exécution conique en vue de faciliter l’introduction de l’élément intermédiaire. L’élément intermédiaire est doté d’un ergot. Cela permet de garantir au montage le positionnement
précis en sortie du dégazage du carter.

module-de-suralimentation.jpeg

Culasse

Les culasses à quatre soupapes ont été, dans leurs grandes lignes, reprises du moteur V6 FSI de 3,2l. Le système valvelift Audi n’est pas utilisé sur ce groupe motopropulseur.
Il a également été possible de renoncer au variateur du calage de l’arbre à cames d’échappement. Un recyclage interne des gaz d’échappement est
malgré tout réalisé.

Modifications par rapport au moteur V6 FSI de 3,2l

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Commande par chaîne

L’architecture de la commande par chaîne correspond à celle du moteur FSI de 3,2l. Les différences concernent le calage de la distribution*modifié et l’absence de variateur de calage d’arbre à cames côté échappement.

commande-par-chaine_20160721-1548.jpg

Entraînement des organes auxiliaires

Pour l’entraînement des organes auxiliaires, le moteur est équipé de deux commandes par courroie distinctes.
Le compresseur Roots est entraîné par une courroie distincte. L’entraînement des organes auxiliaires assure la commande de l’alternateur, du compresseur de climatiseur et de la pompe hydraulique de direction assistée.

organes-auxilliaires_20160721-1550.png

Alimentation en huile

Circuit d’huile

Le circuit d’huile du moteur V6 TFSI de 3,0l a été repris du moteur V6 FSI de 3,2l.
Les différences sont toutefois les suivantes :
– Suppression des gicleurs des doigts culbuteurs de la commande de soupape, ces derniers n’étant nécessaires que dans le cas d’un moteur
avec système valvelift Audi, où les galets plus étroits requièrent une meilleure lubrification.
– Suppression du pilotage des variateurs de calage d’arbre à cames d’échappement.

circuit-d-huile_20160721-1551.jpeg

Guidage d’air

L’élément central de l’alimentation en air est le module de suralimentation implanté à l’intérieur du V du moteur. Le compresseur Roots, la régulation de by-pass et le refroidissement de l’air de suralimentation y sont intégrés.

guidage-d-air_20160721-1552.jpeg

Vu la large expérience d’Audi dans la mise en oeuvre des turbocompresseurs, on s’interroge quant au choix d’une suralimentation mécanique pour le V6 TFSI de 3,0l.
Après avoir soigneusement pesé le pour et le contre et en raison de nombreux essais durant les phases d’étude et de développement, c’est la suralimentation mécanique qui a emporté la décision.

Les critères suivants ont été, notamment, déterminants :
– satisfaction d’exigences de confort élevées
– comportement puissant au démarrage, large éventail de mise en oeuvre entre « axé sur le confort » et « très sportif »
– Le moteur peut, en raison de sa caractéristique, être monté sur différents modèles de véhicules (de l’Audi A4 à l’A8).
– Satisfaction des normes antipollution valables actuellement et dans un avenir proche (EU V et ULEV II)

Avantages et inconvénients de la suralimentation mécanique par compresseur Roots par rapport à une suralimentation par turbocompresseur

Avantages :
– Pression de suralimentation disponible immédiatement si besoin est.
– La pression de suralimentation est fournie en continu et augmente avec le régime.
– Il n’est pas nécessaire de refroidir autant l’air de suralimentation.
– Longévité élevée, fonctionnement nécessitant un minimum de maintenance.
– Conception compacte (peut être intégré à l’intérieur du V à la place de la tubulure d’admission)
– Faible consommation de carburant.
– Établissement rapide, dynamique du couple ; couple de pointe atteint à un niveau précoce, d’où un excellent comportement au démarrage.
– Courses très courtes de l’air à comprimer jusque dans les cylindres ; il s’ensuit un très faible volume d’air et donc un comportement de réponse spontané.
– Meilleur comportement d’échappement. Raison : le catalyseur atteint plus rapidement sa température de service. Dans le cas d’un moteur suralimenté par turbocompresseur, une partie de l’énergie thermique, nécessaire à l’entraînement du turbocompresseur, est perdue.

Inconvénients :
– Coûts de production élevés en raison des tolérances de fabrication très serrées (rotors par rapport au carter et rotors entre eux)
– Sensibilité élevée en cas de pénétration de corps étrangers dans le circuit d’air épuré
– Poids relativement élevé
– Mesures d’insonorisation complexes
– Une partie de la puissance du moteur, nécessaire à l’entraînement du compresseur, est perdue.

compresseur_20160721-1602.png

Le compresseur Roots

Unité de commande de volet de régulation J808

La mise en oeuvre de l’unité de commande de volet de régulation J808 permet de renoncer à une coupure complexe et coûteuse de l’entraînement par courroie via un embrayage électromagnétique. La puissance absorbée du module de suralimentation s’inscrit, en fonction du régime-moteur, entre 1,5 et 38 kW.

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signaux-de-potentiometre.png

volet-regulation-regulation.png

Potentiomètre de volet de régulation G584

Le composant détecte la position momentanée du volet de régulation. Il est monté dans le couvercle du boîtier de l’actionneur.
Sa plage de tension de sortie se situe entre 0,5 et 4,5 V. Le potentiomètre fonctionne suivant le principe de mesure magnétorésistif. Il est par
conséquent insensible au rayonnement électromagnétique (CEM*).

Répercussions en cas de défaillance du signal

Le volet est privé d’alimentation électrique et se déplace sous la charge du ressort en butée d’ouverture. Le défaut est irréversible pour un cycle de
conduite. Dans ce cas, aucune pression de suralimentation n’est établie. Ni la puissance totale, ni le couple total ne sont disponibles.
Le composant est assujetti à l’OBD et en cas de défaillance, le témoin de dépollution K83 (MIL) est piloté.

Exploitation du signal

Le signal de rétrosignalisation de position du volet sert à la définition de la valeur d’entrée du régulateur. Elle sert également à la détermination des valeurs d’adaptation.


Capteurs d’enregistrement de la masse d’air et de la pression de suralimentation

Les principales grandeurs de pilotage de la régulation de la charge du moteur utilisées sont la masse d’air et la pression de suralimentation.
Il existe pour cela trois capteurs de fonctionnalité absolument identique. Ils mesurent la température de l’air d’admission et la pression de la tubulure d’admission.

Le premier capteur est implanté en amont de l’unité de commande de papillon J338. Il renferme les capteurs suivants :
– transmetteur de température de l’air d’admission G42
– transmetteur de pression de tubulure d’admission G71

capteur-1.jpg

Les deux autres capteurs, de type identique, sont montés dans le module de suralimentation. Ils mesurent individuellement la pression et la
température de l’air pour chaque banc de cylindres. Il est important ici que le point de mesure soit situé en aval du refroidisseur d’air. Les valeurs de mesure qui y sont calculées correspondent alors à la masse d’air réelle des bancs de cylindres.

Il s’agit des transmetteurs suivants :
– transmetteur de pression de suralimentation G31 (banc de cylindres 1)
– transmetteur de température de tubulure d’admission G72 (banc de cylindres 1)
– transmetteur de pression de suralimentation G447 (banc de cylindres 2)
– transmetteur de température de tubulure d’admission G430 (banc de cylindres 2)

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Commutation

Le transmetteur de température de l’air d’admission G42 est un capteur de température à coefficient de température négatif (CTN). Il délivre un signal de tension à l’attention du calculateur du moteur.

commutation_20160721-1633.png

transmetteur-de-pression.png

Exploitation du signal

Le signal du transmetteur de pression de tubulure d’admission G71 implanté en amont de l’unité de commande de papillon sert au calcul anticipé de la position de consigne du volet de by-pass.
Cela est nécessaire à la régulation de la pression de suralimentation souhaitée. Cette position de consigne requise du volet de by-pass dépend largement du niveau de pression en amont du module de suralimentation.

Les deux transmetteurs de pression de suralimentation G31 et G447 servent d’une part à réguler la pression de suralimentation à la valeur de consigne souhaitée. De l’autre, la masse d’air est calculée à partir de leur signal de sortie à chaque cycle de fonctionnement. Cette masse d’air est une grandeur d’entrée essentielle pour la commande du moteur basée sur le couple, le débit d’injection, le point d’injection et l’angle d’allumage.

Répercussions en cas de défaillance du signal

En cas de défaillance, le témoin de dépollution K83 (MIL) est piloté. Une défaillance du transmetteur de pression de tubulure d’admission G71 a pour conséquence que la pression de suralimentation est moins bien régulée, ce qui peut se traduire pour le conducteur par une accélération irrégulière.
Des défaillances des transmetteurs de pression de suralimentation G31 et G447 entraînent dans toute la plage de charge-régime une composition erronée du mélange car une masse d’air erronée est calculée.

Cela se traduit à son tour par un débit d’injection erroné. Le résultat en est une détérioration du degré de pollution du moteur, mais aussi du déploiement de puissance (pouvant aller jusqu’à des ratés d’allumage). En mode suralimentation, un défaut de ces transmetteurs peut conduire à des pressions de suralimentation erronées, pouvant entraîner la détérioration du moteur.

C’est pourquoi tous les transmetteurs font l’objet d’une plausibilisation dès la mise du contact d’allumage. En cas de constatation d’irrégularités, un défaut est mémorisé dans la mémoire de défauts et il y a commutation, soit sur un capteur « équivalent », soit sur un mode dégradé. Le système se comporte alors dans l’ensemble pour le conducteur comme s’il était en état correct et des défauts consécutifs sont évités.

Schéma de circuit

schema-de-circuit.png

Régulation de la charge

L’unité de commande de volet de régulation J808 fonctionne en interaction avec l’unité de commande de papillon J338.
Lors du développement de cette régulation, on a particulièrement veillé à un fonctionnement exempt dans la mesure du possible de restriction et à un déploiement de puissance musclé simultané.

Le graphique ci-dessous illustre la division du travail des deux volets. Dans la plage de charge partielle/d’admission, le volet de by-pass est ouvert
sans restriction et le papillon du moteur assure la commande de la charge. Dans la plage de pression de suralimentation, le volet de by-pass est responsable de la régulation de la charge, le papillon est entièrement ouvert.

schema-de-la-charge.png

Volets de tubulure d’admission

En vue d’améliorer le conditionnement interne du mélange sur le moteur V6 TFSI de 3,0l, il a été fait appel à des volets de tubulure d’admission. Ils sont fixés dans une bride intermédiaire entre le module de suralimentation et la culasse.

Nota

Lors du montage de la bride intermédiaire, les volets de tubulure d’admission doivent être amenés en position puissance (conduit d’admission ouvert).

Module de volets de tubulure d’admission du banc de cylindres gauche

module-de-volets.png

Vanne de volet de tubulure d’admission N316

L’actionnement des volets de tubulure d’admission, fixés sur un arbre commun, est assuré par une capsule à dépression.
La dépression nécessaire est fournie par la vanne de volet de tubulure d’admission N316. Le calculateur du moteur pilote alors la vanne de volet de
tubulure d’admission N316 en fonction d’une cartographie.

Répercussions en cas de défaillance

Si la vanne N316 n’est pas pilotée ou est défectueuse, aucune dépression n’est fournie. Les volets de tubulure d’admission ferment alors le canal de
puissance dans la culasse sous l’effet de la force de ressort de la capsule à dépression. Il s’ensuit une réduction de la puissance du moteur.

vanne-de-volet.jpg


Potentiomètre de volets de tubulure d’admission

Deux capteurs surveillent la position des volets de tubulure d’admission :
– Banc de cylindres 1 : potentiomètre de volet de tubulure d’admission G336
– Banc de cylindres 2 : potentiomètre de volet de tubulure d’admission 2 G512

Les capteurs sont directement intégrés dans la bride de la capsule à dépression. IL s’agit de transmetteurs d’angle de rotation sans contact, fonctionnant selon le principe du transmetteur de Hall*.
Il y a dans l’électronique du capteur génération d’un signal, qui est évalué par le calculateur du moteur.

volets-de-tubulure.jpg

Exploitation du signal

Le signal sert à la surveillance de la position et est utilisé à des fins de diagnostic (usure, par ex.).

Répercussions en cas de défaillance du signal

La position n’est plus détectée correctement. Il n’est pas possible de procéder au diagnostic.
Le composant est assujetti à l’OBD, ce qui revient à dire que le témoin de dépollution K83 (MIL) est piloté en cas de défaillance. Une perte de puissance est éventuellement possible.

courbe-tubule-d-admission.png

Insonorisation

Un autre objectif du développement était de réduire la génération de bruit du compresseur Roots. Cela est réalisé par des mesures de conception sur le carter. Une tôle d’insonorisation multicouche agit au niveau de la sortie des gaz du compresseur Roots.
En outre, des mesures prises au niveau de l’admission ont permis une nouvelle réduction du bruit (cf. figure). Des plaques d’insonorisation, entourant le module de suralimentation et placées sous ce dernier, constituent des mesures supplémentaires

insonorisation.png

Plaques d’insonorisation

Plusieurs plaques d’insonorisation sont insérées entre le module de suralimentation et la culasse/le bloc cylindres.
Elles amortissent les bruits du compresseur Roots vers le bas. Deux petits éléments d’insonorisation sont installés en face arrière du module de suralimentation (cf. figure ci-contre).

insonorisation-1.jpg

D’autres plaques d’insonorisation se trouvent sous le module de suralimentation, à l’intérieur du V du moteur.
Tandis qu’une assez grande plaque est positionnée entre les deux tubulures d’admission, deux plaques d’insonorisation plus minces sont intercalées latéralement entre les tubulures d’admission et les culasses.

insonorisation-2.jpg

La figure ci-contre présente l’ensemble complet de plaques d’insonorisation entre le module de suralimentation et la culasse/le bloc-cylindres.

insonorisation-3.jpg

Système de refroidissement

Circuit de refroidissement

En fonction du marché, il existe plusieurs exécutions de circuit de refroidissement pour l’Audi A6 équipée du moteur V6 TFSI de 3,0l.
La figure ci-contre présente une variante avec chauffage stationnaire et pompe de recirculation du circuit de refroidissement V51 (pour pays très
chauds n˚ PR : 8z9).

La pompe de refroidissement de l’air de suralimentation V188 constitue une autre pompe de liquide de refroidissement à commande électrique.
Elle est utilisée pour le circuit basse température du refroidissement de l’air de suralimentation. Les deux circuits sont toutefois reliés et utilisent conjointement le vase d’expansion du liquide de refroidissement.

* Nota :

Veuillez tenir compte des directives de travail données dans les ouvrages SAV pour le remplissage et la purge du liquide de refroidissement.

Circuit de refroidissement sans chauffage stationnaire

circuit-de-refroidissement.jpg

Circuit de refroidissement avec chauffage stationnaire

circuit-de-refroidissement-2_20160721-1649.jpg

Légende :

A Conduite d’aération
B Vase d’expansion
C Échangeur de chaleur
D Bloc de clapets de pompe (N175/N176 et V50)
E Vis de purge
F Pompe de circulation du liquide de refroidissement V50
G Radiateur d’huile moteur
H Pompe de liquide de refroidissement
I Pompe de recirculation du liquide de refroidissement (pays chauds uniquement)
J Régulateur de liquide de refroidissement
K Radiateur d’eau
L Clapet antiretour
M Transmetteur de température de liquide de refroidissement G62
N Radiateur d’ATF
N175 Clapet de régulation de chauffage gauche
N176 Clapet de régulation de chauffage droit
O Pompe de recirculation
P Chauffage stationnaire
Q Vanne de coupure du liquide de
refroidissement du chauffage N279
R  Radiateur supplémentaire avant
S  Vis de purge
T  Refroidisseur d’air droit
U  Vis de purge
V  Refroidisseur d’air gauche
W  Pompe de refroidissement de l’air de suralimentation V188


Refroidissement de l’air de suralimentation

Dans le module de suralimentation, on a un refroidisseur d’air par banc de cylindres. Ces refroidisseurs sont traversés par le liquide de refroidissement et sont intégrés en parallèle dans le circuit de refroidissement de l’air de suralimentation.

suralimentation.png

* Nota :

La dépose et la réponse du refroidisseur d’air requiert un soin particulier. Prière de tenir compte des remarques du Manuel de réparation.

Circuit de refroidissement de l’air de suralimentation

Le circuit de refroidissement de l’air de suralimentation constitue un circuit de refroidissement autonome par rapport au circuit de refroidissement
principal. Les deux circuits sont toutefois reliés et utilisent conjointement le vase d’expansion du liquide de refroidissement.
Il règne généralement dans le circuit de refroidissement de l’air de suralimentation un niveau de température plus faible que dans le circuit principal.

circuit-de-refroidissement-en-suralimentation.jpg

Pompe de refroidissement de l’air de suralimentation V188

La pompe de refroidissement de l’air de suralimentation V188 est une pompe à eau électrique. C’est sa première utilisation dans un système de refroidissement chez Audi.

Elle refoule le liquide de refroidissement réchauffé des refroidisseurs d’air du module de suralimentation au radiateur basse température. Ce dernier est intégré dans l’ensemble de radiateurs à l’avant du véhicule (dans le sens de la marche, devant le radiateur principal). La pompe est montée à proximité du radiateur d’huile, à l’avant à gauche dans le compartiment moteur.

L’architecture de la pompe est assimilable à celle d’une pompe centrifuge. Une pompe centrifuge n’est pas autoaspirante. Elle ne doit donc pas fonctionner à vide. Le palier de pompe risquerait de surchauffer.

Les sous-ensembles suivants sont intégrés dans le module de pompe :
– pompe centrifuge
– moteur électrique
– commande électronique

La connexion électrique de la pompe est équipée de trois broches :
– tension de la batterie du calculateur de boîte automatique J271
– signal MLI*
– borne 31

pompe-de-refroidissement.jpg

Fonctionnement de la commande de pompe

Le pilotage de la pompe a lieu en fonction de la température en aval du refroidisseur d’air, issue d’une cartographie mémorisée dans le calculateur du moteur, et de la pression en aval du refroidisseur d’air. La pompe fonctionne systématiquement à partir d’une pression de 1300 mbar ou d’une température du liquide de refroidissement de 50 °C.

La pompe est pilotée par le calculateur du moteur via un signal MLI. L’électronique de pompe calcule à partir de ce signal la vitesse de rotation requise de la pompe et pilote le moteur électrique.
Si la pompe est en état correct, l’électronique de pompe procède à la rétrosignalisation de la vitesse de pompe momentanée au calculateur du moteur. Ce processus se répète cycliquement durant toute la durée de fonctionnement de la pompe.

Répercussions en cas de défauts

Si l’électronique de pompe détecte un défaut, le signal MLI est modifié. Le signal modifié est évalué par le calculateur du moteur. La réaction dépend alors du type de défaut.

En cas de détection d’un défaut, ce dernier est mémorisé dans le calculateur du moteur.
Comme en cas de défaillance, la réduction de puissance n’est perceptible qu’en dessous de la pleine charge et qu’il n’y a pas de détérioration du degré de pollution du moteur, aucun témoin n’est piloté.

Aucune réaction de remplacement directe n’est déclenchée dans le calculateur du moteur en cas de défaillance de la pompe. La température de l’air de suralimentation fait toutefois l’objet d’une surveillance. Si une température trop élevée est détectée, il y a réduction de la puissance du moteur.

En cas de coupure du câble de signalisation en direction de la pompe ou de court-circuit au positif sur le câble de signalisation, la pompe passe en mode dégradé et délivre alors une puissance de 100 %. En cas de court-circuit à la masse sur le câble de signalisation, la pompe s’arrête.

Détection de défauts

En cas de détection de défauts, il y a tentative de protection de la pompe. Pour cela, la vitesse de la pompe est réduite ou bien la pompe est coupée. Le tableau suivant présente les défauts possibles et leurs répercussions.

defauts-detectes-par-la-pompe.png

Possibilités de diagnostic dans le Service

Les possibilités de diagnostic sont les suivantes :
– lecture de la mémoire de défauts dans le calculateur du moteur
– plan de contrôle de l’assistant de dépannage
– lecture du bloc de valeurs de mesure 109 (Audi A6)
– test des actionneurs

Lors de l’exécution du test des actionneurs, diverses vitesses de totation de la pompe sont réalisées et font l’objet d’une évaluation par le calculateur du moteur. Le test des actionneurs ne doit pas être interrompu pour cette raison.


Dépollution des gaz d’échappement

Système d’air secondaire

Une autre mesure destinée à satisfaire aux normes antipollution EU V et ULEV II est l’utilisation d’un système d’air secondaire.
Ce système assure un réchauffement plus rapide des catalyseurs et la réduction des émissions polluantes. Pour ce faire, de l’air est injecté dans la
ligne d’échappement, en aval des soupapes d’échappement, pendant un temps défini après le démarrage à froid du moteur.

Les hydrocarbures et le monoxyde de carbone imbrûlés contenus dans les gaz d’échappement ou stockés dans le catalyseur réagissent alors avec
l’oxygène de l’air. La chaleur dégagée permet d’atteindre plus rapidement la température d’amorçage (ou température light-off)*du catalyseur.

depollution.png

Différences par rapport aux systèmes utilisés jusqu’à présent :
– Deux électrovannes de commutation sont mises en oeuvre dans le système en vue de satisfaire à la norme antipollution EU V. Jusqu’à présent,
les deux clapets combinés étaient pilotés par une soupape d’injection d’air secondaire N112.
– Le système permettant de satisfaire à la norme antipollution ULEV-II possède en supplément un capteur de pression, le transmetteur 1 de
pression d’air secondaire G609.

Il est monté directement dans l’embranchement de la conduite d’air secondaire en direction des bancs de cylindres.

Soupapes d’injection d’air secondaire

Les deux soupapes d’injection d’air secondaire destinées au pilotage des deux clapets combinés sont implantées en face arrière du moteur.
Elles commutent la dépression et sont à cet effet pilotées électriquement par le calculateur du moteur. L’alimentation en dépression est assurée
par la pompe à dépression à commande mécanique.

Diagnostic

Dans le cas d’un système défectueux, les seuils d’émission prescrits peuvent être rapidement dépassés. Il n’est pas autorisé de dépasser une
valeur équivalente à 1,5 fois celle préconisée par la norme antipollution.
C’est pourquoi la législation exige le contrôle du système.

soupapes-d-injection.jpg

* Nota :

Une interversion des connecteurs et des flexibles des soupapes d’injection d’air secondaire doit être exclue car sinon des défauts peuvent se produire dans le système !

Contrôle du système sur les moteurs répondant à la norme antipollution EU V

Le « diagnostic de l’air secondaire basé sur les sondes lambda »s’applique dans le cas des moteurs de la catégorie EU V.
La masse d’air secondaire est calculée par le calculateur du moteur via la variation de la teneur en oxygène durant l’injection d’air secondaire.
Le diagnostic n’a cependant pas lieu durant le temps de fonctionnement normal de l’air secondaire car les sondes lambda atteignent trop tard
leur température de service. Le système est piloté distinctement à des fins de diagnostic. La vérification s’effectue en plusieurs phases.

Phase de mesure :

La pompe à air secondaire et pilotée et les soupapes d’air secondaire (clapets combinés) sont ouverts. Le calculateur du moteur évalue les
signaux des sondes lambda et les compare avec les seuils. Si les seuils ne sont pas atteints, il y a signalisation d’un défaut.

Phase décalée :

Après coupure de la pompe à air secondaire, la qualité du mélange fait l’objet d’une évaluation. Si la valeur déterminée présente une différence excessive, le résultat du diagnostic du système d’air secondaire est réfuté. On suppose alors que l’on est en présence d’un défaut au niveau du conditionnement du mélange.

Contrôle du système sur les moteurs répondant à la norme antipollution ULEV (Amérique du Nord et Corée du Sud)

Le CARB (California Air Ressources Board), Office californien responsable de la qualité de l’air, exige la surveillance du système d’air secondaire dès la phase de réchauffage du catalyseur.
Les sondes lambda n’atteignent pas, dans cet objectif, assez rapidement leur température de service. C’est pourquoi il est fait appel, pour le diagnostic, à un capteur de pression (transmetteur 1 de pression d’air secondaire G609). Il procède à un « diagnostic de l’air secondaire basé sur la pression ».

Sur ce système, le signal du transmetteur G609 est évalué dans le calculateur du moteur. Le débit d’air insufflé est déterminé sur la base du niveau de pression. Une restriction, par exemple une impureté dans le système en aval du transmetteur de pression, provoque une augmentation du niveau de pression. Une restriction en amont du transmetteur de pression ou une fuite dans le système se traduisent par une réduction du niveau de pression.


Déroulement du diagnostic de l’air secondaire basé sur la pression (cf. figure)

Phase 0

La « mise du contact d’allumage » provoque l’initialisation du calculateur. Le signal du transmetteur 1 de pression d’air secondaire G609 est mémorisé et comparé aux signaux du transmetteur de pression ambiante et du transmetteur de pression dans la tubulure d’admission.

Phase 1

Lors de l’insufflation de la masse d’air secondaire, la pression augmente également dans le système d’air secondaire (à env. 90 mbar). Cette augmentation de pression est déterminée par le transmetteur 1 de pression d’air secondaire G609. Le signal analogique généré est évalué par le calculateur du moteur.

S’il dépasse le seuil défini, par exemple en raison d’une accumulation dans le système ou d’une fuite, un défaut est mémorisé. Si un défaut se reproduit, le témoin d’électronique moteur est piloté. Si aucun défaut ne se produit durant la phase 1, il y a poursuite du diagnostic.

Phases 2.1 et 2.2

Durant ces deux phases, il y a pendant une brève période alternance entre l’ouverture d’une soupape d’air secondaire (clapet combiné) et la fermeture de l’autre. Les valeurs obtenues sont comparées à la valeur mémorisée durant la phase 0. Il est ainsi possible de déterminer des colmatages ou fuites pour chaque banc de cylindres. L’importance des amplitudes de pression permet même de déterminer des fuites en aval des
clapets combinés.

Phase 2

Ici, les deux clapets combinés sont fermés et font l’objet d’un contrôle d’étanchéité. Pour cela, il y a évaluation de la valeur déterminée par le transmetteur 1 de pression d’air secondaire G609.

Phase 3

La pompe à air secondaire est coupée, les deux clapets combinés sont fermés. La différence entre la pression momentanément mesurée et la valeur mémorisée en phase 0 fait l’objet d’une évaluation. Une pompe à air secondaire défectueuse (n’est pas coupée) ou un transmetteur 1 de pression d’air secondaire G609 défectueux peuvent ainsi être détectés.

phase-de-diagnostic.png

Système d’alimentation

Vue d’ensemble

Comme le moteur V6 FSI de 3,2l avec système valvelift Audi, le moteur V6 TFSI de 3,0l est équipé du système d’alimentation asservi aux besoins.

vue-d-ensemble_20160721-1706.png

Pompe à carburant haute pression

La pompe à carburant mise en oeuvre est une pompe de la 3e génération. Le fabricant de la pompe à carburant haute pression est la société Hitachi.

pompe-a-carburant.jpg

Injecteurs

Les injecteurs mis au point en coopération avec la société Continental (ex Siemens VDO) constituent un perfectionnement du système.
Les injecteurs à six trous ont été conçus de sorte à garantir à chaque état de marche du moteur une homogénéisation optimale du mélange air carburant.

En outre, le débit a été considérablement augmenté. Il s’ensuit une réduction de la durée d’injection (inférieure à 4 millisecondes à pleine charge).
La lucarne temporelle de l’injection peut par conséquent être déterminée de façon à n’avoir à choisir ni un point d’injection très précoce (accumulation de carburant au niveau du piston) ni un point d’injection très tardif (courte durée de conditionnement du mélange jusqu’au point d’allumage).

Les nouveaux injecteurs contribuent essentiellement à :
– la réduction des émission d’hydrocarbures
– l’augmentation de la vitesse de combustion
– une tendance au cliquetis réduite

injecteurs_20160721-1708.jpg

Gestion du moteur

Vue d’ensemble du système (Audi A6 millésime 2009)

Capteurs

capteurs_20160721-1715.png

Actionneurs

actionneur_20160721-1716.png

Calculateur du moteur

Ce groupe motopropulseur est équipé de la toute dernière génération de calculateurs du moteur. Le calculateur du moteur Simos 8 a été développé
en coopération par Audi et Continental (ex Siemens VDO).
Lors du développement, l’on a particulièrement veillé à une régulation de la charge exempte de restriction (cf. chapitre Régulation de la charge).

calculateur-du-moteur.jpg

Modes opératoires

Le procédé d’injection FSI est conçu en vue d’un fonctionnement avec un mélange homogène.
La quantité totale de carburant est injectée dans la chambre de combustion durant l’admission.Seuls le lancement du moteur et la phase de réchauffage en constituent des exceptions. Les modes opératoires décrits ci-après s’appliquent alors.

1. Lancement du moteur

En phase de démarrage, un démarrage stratifié haute pression est réalisé. Pour ce faire, la pression du carburant est augmentée à 45 – 100 bar. La valeur de la pression du carburant dépend de la température du moteur.

La pression du carburant est plus élevée à basses températures. La plage de fonctionnement lors du démarrage stratifié haute pression se situe à des températures du liquide de refroidissement comprises entre -24 °C et la température de service (90 °C).
Dans le cas de températures du liquide de refroidissement inférieures à -24 °C, le démarrage s’effectue à « basse pression » en vue de la protection des composants. La pression correspond à la pression de la pompe électrique à carburant dans le réservoir de carburant.

2. Démarrage à froid/phase de réchauffage

Durant cette phase, c’est le mode double injection, encore appelé mode homogène-split (HOSP), qui s’applique.
Le carburant, subdivisé en deux volumes, est injecté à différents points dans la chambre de combustion.
Les lucarnes temporelles de l’injection se situent respectivement avant et après le point mort bas du piston. Lors de la seconde injection, les soupapes d’admission sont déjà fermées.

Le mode HOSP est utilisé pour deux applications :
– La première est le « démarrage à froid » ; elle est toujours réalisée. Elle sert au réchauffage des catalyseurs et a lieu dans la plage de température du liquide de refroidissement comprise entre -7 °C et 45 °C.
– La seconde application est la « phase de réchauffage », qui n’a lieu que lors d’une demande de charge plus élevée.

Elle sert à l’optimisation de la charge et du régime, mais aussi à la réduction des émissions de suie. La plage de température pour cette application se situe entre -20 °C et 45 °C.
La seconde injection a ici lieu plus tard que lors du démarrage à froid.


Service

Opérations d’entretien

operation-d-entretion.png

Dernière modification par Audi-Tech (25-07-2016 17:32:06)


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#2 25-07-2016 17:33:11

DaddyKool
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Inscription : 05-01-2014
Messages : 1 302
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Re : Le Moteur Audi V6 TFSI de 3,0l à compresseur Roots CAJA

Sacré dossier sur le V6 TFSI à compresseur, merci smile


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