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#1 07-08-2016 11:06:03

Audi-Tech
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[Audi A8 D4] Moteurs V8 4.2 l FSI CDRA et V8 4.2 l TDI CDSA

Moteur

Description technique abrégée du moteur V8 FSI de 4,2 l sur l’Audi A8 D4

moteur-audi-a8.jpg

moteur-V8_20160806-2019.png

Caractéristiques techniques

• Pignons de chaîne tri-ovale sur les arbres à cames
• Frottement entre les segments de piston et la surface de glissement du cylindre par modification des paramètres de honage en association à des segments de piston optimisés
• Pompe à huile à deux niveaux de régulation asservie aux besoins
• Tubulure d’admission à double flux
• Système de détection du remplissage sans étranglement au lieu d’un débitmètre d’air massique
• Gestion thermique innovante (ITM)
• Injecteurs haute pression multitrous au lieu d’injecteurs à turbulence
• Récupération



Pompe à huile à régulation du débit volumique du moteur V8 FSI de 4,2l et du moteur V8 TDI de 4,2l

L’utilisation d’une régulation du débit volumique représente une mesure pour diminuer la puissance d’entraînement nécessaire de la pompe à huile. En conformité avec la stratégie par famille de moteurs AUDI en V, la pompe à huile montée sur le moteur V8 FSI de 4,2l a pu être utilisée comme pièce identique aussi pour le moteur V8 TDI de 4,2 l.

Sur le nouveau moteur V8 FSI/TDI de 4,2 l, on utilisera une pompe à palettes dont la caractéristique de refoulement peut être modifiée au moyen d’une bague de réglage à palier rotatif excentré. Les surfaces de pilotage 1 + 2 permettent d’appliquer la pression d’huile sur cette bague de réglage et de la faire pivoter contre la force du ressort de pilotage.

A bas régime, l’électrovanne N428 qui est sous tension (b. 15) recevra un signal de masse du calculateur moteur et libérera ainsi le canal d’huile menant à la deuxième surface de pilotage de la bague de réglage.


Maintenant les deux flux d’huile – à même pression – agissent sur les deux surfaces de pilotage.
Les forces qui en résultent sont plus importantes que celles du ressort de pilotage et font pivoter la bague de réglage dans le sens inverse d’horloge. La bague de réglage pivote dans le centre de la pompe à palettes et réduit l’espace de refoulement entre les différentes palettes.

Le niveau de pression inférieur sera commuté en fonction de la charge moteur, du régime moteur, de la température d’huile et d’autres paramètres de fonctionnement ce qui va réduire la puissance d’entraînement de la pompe à huile.
Les critères d’interprétation sont, ici, l’alimentation en huile des paliers de bielle ainsi que la garantie d’un refroidissement suffisant des pistons à forte charge.

pompe-a-huile_20160806-2020.jpeg

Grand débit

À partir d’un régime de 4000 tr/min sur le moteur FSI et respectivement de 2500 tr/min sur le moteur TDI ou d’un couple élevé (accélération à pleine charge), l’électrovanne N428 est déconnectée du raccord de masse par le calculateur moteur J623, ce qui provoque la fermeture du canal d’huile vers la surface de pilotage 2. La pression d’huile régnant ne va agir maintenant que sur la surface de pilotage 1 et n’oppose à la force du ressort de pilotage qu’une faible force.

Le ressort de pilotage fait pivoter la bague de réglage autour du contre-palier dans le sens d’horloge. La bague de réglage pivote maintenant à partir de la position médiane et augmente l’espace de refoulement entre les différentes palettes. L’accroissement de ces espaces entre les différentes palettes permet de refouler plus d’huile. À ce flux volumique d’huile plus important s’oppose une résistance qui va faire augmenter la pression d’huile et s’exerce à travers les alésages d’huile et le jeu du palier de vilebrequin. C’est ainsi que l’on a pu réaliser une pompe à huile à régulation de débit volumique à deux niveaux de pression.

grand-debit.jpeg

Gestion thermique innovante (ITM) sur le moteur V8 FSI de 4,2l

gestion-thermique.jpeg

C’est la première fois qu’une gestion thermique innovante est mise en service sur l’Audi A8 D4. La gestion thermique innovante indique qu’il s’agit d’un système à régulation électronique pour répartir de façon optimale le flux thermique mis à disposition par le moteur. La régulation intervient par le gestionnaire thermique, il s’agit d’un module de logiciel de conception nouvelle, qui est entièrement intégré au calculateur moteur.

À cet effet, le liquide de refroidissement est réparti en fonction des besoins au moyen d’un système de vannes entre le moteur, la boîte de vitesses et l’habitacle. Les exigences du pilotage du chauffage et de la climatisation sont prises en compte à chaque instant afin de garantir un confort optimal.

Les calculateurs de climatiseur et de boîte de vitesses déclarent via le bus CAN leur besoin thermique au calculateur moteur. Ces besoins seront alors pondérés et classés par priorité avec le souhait thermique du moteur constitué à partir du calculateur moteur, ce qui permet d’en déduire le pilotage des composants de la gestion thermique innovante. Le thermostat de refroidissement du moteur à commande cartographique F265 s’ouvre à une température du liquide de refroidissement d’environ 95 °C et libère l’amenée vers le radiateur.

À pleine charge, le thermostat est mis en circuit, ce faisant le thermostat se referme légèrement et la température du liquide de refroidissement s’accroît jusqu’à 99 °C environ. Cela favorise une marche super lubrifiée de l’ensemble motopropulseur grâce à une huile plus chaude.


Liquide de refroidissement au repos

À moteur froid, la vanne de coupure du liquide de refroidissement (clapet à bille) est fermée sous l’action de l’électrovanne N489 par
le calculateur moteur J623 et l’accès au petit circuit de refroidissement vers la pompe à eau est bloqué.

liquidie-de-refroidissement.jpeg

En fonction des circonstances (température environnante, réglage du climatiseur, température du moteur et de la boîte) le liquide de
refroidissement sera au repos, tout en notant que toutes les vannes du circuit de refroidissement sont fermées. Cela engendrera un réchauffement plus rapide du moteur que sur les systèmes classiques. En règle générale, la phase où le liquide de refroidissement est au repos dure 120 secondes environ.

Cependant, il existe des exceptions pour lesquelles on ne souhaite pas que le liquide de refroidissement soit au repos, par ex. lorsque l’on a appuyé sur la touche dégivrage-désembuage. Dans ce cas, du liquide de refroidissement chaud parvient immédiatement au chauffage afin d’empêcher l’embuage des glaces.

courbe-de-temperature.png

Liquide de refroidissement en circulation

vanne-de-coupure.png

Après la phase où le liquide de refroidissement est au repos, c’est en règle générale le chauffage qui, en premier, est le seul à recevoir du liquide de refroidissement chaud sous l’action de la vanne de coupure du liquide de refroidissement N82, qui s’ouvre dans le cheminement du chauffage et procure ainsi rapidement une température agréable dans l’habitacle.

Lorsque l’habitacle a atteint la température souhaitée et réglée, il est possible de diriger du liquide de refroidissement chaud également vers la boîte de vitesses, ce qui est réalisé par l’ouverture de la vanne du liquide de refroidissement N488, qui alimente l’échangeur ATF en liquide de refroidissement chaud. L’huile ATF va ainsi se réchauffer plus rapidement et le frottement dans la boîte de vitesses va se réduire, ce qui économise du carburant.

Si l’huile ATF est devenue trop chaude, il existe encore la possibilité de refroidir l’huile de boîte. À cet effet, la vanne du liquide de refroidissement pour boîte de vitesses N488 se ferme et la vanne pour refroidissement de boîte de vitesses N509 s’ouvre. Du liquide de refroidissement froid s’écoule alors grâce à la pompe de recirculation du liquide de refroidissement V51 mise en circuit, du radiateur principal vers l’échangeur de chaleur ATF.

Si la température extérieure est si chaude que le chauffage n’a pas besoin d’énergie pour réchauffer l’habitacle, le panneau de commande du climatiseur n’émettra aucun besoin de chauffage. On peut alors fonctionner maintenant sur une période plus longue que 120 secondes avec un liquide de refroidissement au repos dans le moteur, ensuite le réchauffement de l’huile de boîte reprendra immédiatement. Lorsque la température des composants, mesurée au transmetteur de température de régulation de température du moteur G694, a atteint une température d’environ 105 °C, la vanne de liquide de refroidissement pour culasse N488 est ouverte immédiatement ainsi que la vanne de coupure du liquide de refroidissement (clapet à bille).

Pour surveiller les températures critiques des pontets entre soupapes ou plus exactement pour éviter une surchauffe locale pendant la phase où le liquide de refroidissement est au repos, on a monté dans la culasse, près des chambres de combustion, le capteur de température G694. Lors du dépassement des températures du liquide de refroidissement en fonction de la cartographie, la vanne de coupure du liquide de refroidissement (clapet à bille) est immédiatement ouverte par le calculateur moteur et l’ouverture du petit circuit de refroidissement vers la pompe à eau est libérée. La capsule à dépression tarée par un ressort ouvre toujours l’amenée vers la pompe du liquide de refroidissement lorsqu’il manque de dépression.

schema-liquide-de-refroidissement.png

Légende :

1  Chauffage de l’aération du carter moteur
2  Échangeur de chaleur pour refroidissement moteur
3 Alternateur
4  Pompe de liquide de refroidissement
5  Thermostat de refroidissement du moteur à commande cartographique F265
6  Vase d’expansion du liquide de refroidissement
7  Échangeur de chaleur du chauffage
8 Échangeur de chaleur du chauffage - à l’arrière
9  Échangeur de chaleur ATF
10  Radiateur d’eau principal
11 Transmetteur de temp. du liquide de refroidissement G62
12  Transmetteur de température pour régulation de température du moteur G694
13  Vanne de coupure du liquide de refroidissement N82
14  Vanne de liquide de refroidissement pour BV N488
15  Vanne de liquide de refroidissement pour culasse N489
16  Vanne pour refroidissement de boîte de vitesses N509
17  Pompe de circulation du liquide de refroidissement V50
18  Pompe de recirculation du liquide de refroidissement V51 (fonctionne en présence du refroidissement d’ATF et d’un post-refroidissement)



Description technique abrégée du moteur V8 TDI de 4,2l sur l’Audi A8 D4

Caractéristiques techniques

• Augmentation de la pression d’allumage passant de 160 à 180 bars,
• Rainures de segment en acier directement moulées dans le piston, au lieu d’un canal de refroidissement à noyau de sel classique pour refroidir le piston avec de l’huile moteur,
• Joint de culasse conçu comme joint à rainures 4 épaisseurs avec stoppeur à profil élevé,
• Récupération,
• Réduction de poids du moteur d’environ 3 kg par la réduction de l’épaisseur des parois, la diminution du nombre de vis et l’utilisation de tuyaux de liquide de refroidissement en aluminium et non en acier,
• Pompe à huile à régulation de débit volumique à deux niveaux,
• Turbocompresseur de la société Honywell-Garrett avec capteurs de régime,
• Gestion thermique innovante (ITM),
• Système d’injection Common Rail avec une pression d’injection pouvant atteindre 2000 bars et une pompe à carburant intégrée au réservoir à régulation asservie aux besoins, à noter que la pompe de préalimentation du carburant a été supprimée,
• Recyclage des gaz d’échappement basse température (AGR).

moteur-V8-TDI.jpg

moteur-V8-courbe.png

Gestion thermique innovante (ITM) sur le moteur V8 TDI de 4,2l

gestion-thermique-2.png

Légende :

1  Turbocompresseur à gaz d’échappement
2  Échangeur de chaleur pour refroidissement de l’huile moteur
3 Alternateur
4  Électrovanne de circuit de refroidissement N492 (pompe de liquide de refroidissement commutable)
5  Régulateur de liquide de refroidissement
6  Vase d’expansion du liquide de refroidissement
7  Vanne de recyclage des gaz d’échappement
8  Refroidisseur de recyclage des gaz d’échappement
9  Régulateur de liquide de refroidissement pour recyclage des gaz d’échappement
10  Pompe de radiateur du recyclage des gaz d’échappement V400
11  Pompe de circulation du liquide de refroidissement V50
12  Pompe de recirculation du liquide de refroidissement V51
(fonctionne en présence d’un refroidissement d’ATF et d’un post-refroidissement)
13  Vanne de liquide de refroidissement pour BV N488
14  Vanne pour refroidissement de boîte de vitesses N509
15  Transmetteur de temp. du liquide de refroidissement G62
16  Transmetteur de température du liquide de refroidissement à la sortie du radiateur G83
17  Transmetteur de température pour régulation de la température moteur G694
18 Radiateur principal
19 Échangeur de chaleur ATF
20 Échangeur de chaleur du chauffage
21 Échangeur de chaleur du chauffage à l’arrière



Pompe à eau commutable

Le moteur V8 TDI de 4,2l est équipé d’une pompe de liquide de refroidissement commutable dans le cadre de la gestion thermique innovante. À moteur froid, on va produire un état de repos du liquide de refroidissement en utilisant une pompe de liquide de refroidissement commutable.

Un tiroir de régulation (cloche) déplacé par dépression, piloté par l’électrovanne de circuit de liquide de refroidissement N492, vient glisser sur la roue à palettes en rotation et empêche la circulation du liquide de refroidissement.

Cette immobilité du liquide de refroidissement en accélère le réchauffement et la phase de réchauffement du moteur s’en trouve considérablement réduite. Le liquide de refroidissement réchauffé est transmis à la boîte de vitesses automatique après cette phase de réchauffement raccourcie pour réchauffer activement la boîte. Ce réchauffage plus rapide de l’huile moteur et de l’huile de boîte diminue les frottements internes du moteur et de la boîte de vitesses, ce qui réduit la consommation de carburant et, par conséquent, les émissions de C02.

pompe-a-eau-commutable.jpeg

Liquide de refroidissement en circulation

Un empilage de ressorts à l’intérieur de la pompe du liquide de refroidissement commutable assure un refoulement du liquide de refroidissement lorsqu’il n’y a pas de dépression appliquée et que le tiroir de régulation est repoussé en position de repos (Fail Safe).

Maintenant le liquide de refroidissement peut circuler et réchauffe le régulateur du liquide de refroidissement pour activer le grand circuit de refroidissement.

liquide-en-circulation.jpeg

Refroidissement du recyclage des gaz d’échappement basse température

Le radiateur AGR parcouru par un flux en U est commutable par dépression côté gaz d’échappement. Son rendement a été optimisé, il est réalisé en acier inox. Le radiateur AGR est maintenant intégré dans son propre circuit de refroidissement basse température et non plus comme son prédécesseur dans le petit circuit du moteur.

Le circuit basse température est directement alimenté en liquide de refroidissement froid à partir du radiateur d’eau principal au moyen de la pompe de radiateur du recyclage des gaz d’échappement V400. La pompe d’AGR tourne dès le démarrage du moteur. Le régulateur du liquide de refroidissement sur le radiateur AGR régule la température dans le radiateur du recyclage des gaz d’échappement à 55 °C. L’introduction des gaz d’échappement refroidis a pu être encore une fois optimisée en termes de perte de pression et a permis ainsi d’améliorer la répartition uniforme AGR sur les deux bancs de cylindres.

recyclage-des-gaz_20160806-2049.png

Moteur V8 TDI de 4,2l

Turbocompresseur à gaz d’échappement avec transmetteur de régime

turbocompresseur_20160806-2051.jpeg

• Turbocompresseurs à géométrie variable et refroidissement à eau de la société Garrett avec roues de compresseur optimisées
• Forte montée en pression à bas régimes moteur
• Transmetteurs de régime du turbocompresseur pour la surveillance du régime des turbocompresseurs avec fonctions logiciel perfectionnées dans le calculateur moteur :
• Pour de meilleures valeurs de couple et de puissance
• Garantie d’une protection des turbocompresseurs contre le surrégime dans des conditions extrêmes de chaleur et d’altitude.
• En présence d’une trop grande différence de régimes des deux turbocompresseurs, leur régulation sera revue à la baisse.
• L’évaluation du régime intervient via une électronique d’évaluation, qui fournit une impulsion par le biais de la roue de turbine avec ses onze aubes directrices d’air faisant fonction de roue transmetrice par aube. Onze impulsions de la roue de turbine équivalent à une rotation du turbocompresseur et représentent la valeur de régime envoyée au calculateur moteur.


Réservoir à carburant de l’Audi A8 D4

C’est la première fois que dans notre Groupe automobile on construit le corps du réservoir en polyéthylène haute densité par un procédé dit TSBM (Twin Sheet Blow Molding), au cours duquel les composants à l’intérieur du réservoir sont directement soudés sur les demi-coques en matière plastique du réservoir pendant le processus de soufflage, quelques secondes seulement avant d’assembler ces deux demi-coques. Il en résulte des avantages décisifs comme une moindre émission d’hydrocarbures car la bulle du réservoir doit présenter moins d’orifices pour les traversées de vannes ou par ex. une nette simplification des opérations de montage et de soudage sur la ligne, qui ont lieu après le processus de soufflage.

Lorsque l’on atteint la quantité de remplissage d’env. 90 litres, le clapet de purge à flotteur interne au réservoir avec fonction Roll Over est immergé, ce qui arrête le pistolet distributeur de la pompe. Dans chacune des deux poches du réservoir se trouve un transmetteur de niveau à levier, un autre transmetteur de niveau à levier dans la partie supérieure du réservoir garantit l’affichage de niveau plein. Cette configuration assure un affichage de tous les niveaux de remplissage.

Un vase d’expansion qui empêche lors d’un mode de conduite dynamique tout écoulement de carburant et compense la dilatation du carburant due à la température, a été placé à l’intérieur du réservoir. Ce vase d’expansion est vidé en continu pendant la marche grâce à une petite pompe à jet aspirant.

Une pompe à courant triphasé sans balai permet, via le calculateur de pompe à carburant J538, une meilleure régulation de la pression de départ asservie aux besoins vers le rail moteur et proposée pour la première fois surtout sur des systèmes diesel, ainsi que des possibilités étendues de diagnostic de l’ensemble du système d’alimentation en carburant. Sur le moteur V8 TDI de 4,2l on a pu ainsi supprimer la pompe de préalimentation de carburant pour alimenter la pompe haute pression.

De même, sur les véhicules TDI, on met en service une protection contre une erreur de ravitaillement car seuls les pistolets distributeurs au diamètre plus important des pompes diesel peuvent ouvrir le mécanisme de blocage.

reservoir-a-carburant.jpeg

Système d’échappement du moteur V8 FSI de 4,2l

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Système d’échappement du moteur V8 TDI de 4,2l

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