Nouvelle génération de moteurs en ligne 4 cylindres OM 651 - Brochure d'introduction - Free
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Nouvelle génération de moteurs
en ligne 4 cylindres OM 651
Brochure d'introduction
Daimler AG, GSP/OI, HPC R 822, D-70546 Stuttgart
6516 1364 03 – Printed in Germany – 08/08
– Pour cette impression, pas de mise à jour prévue par le service des modifications. Version : 09 / 2008 –
Mercedes-Benz Service
Présentation de la nouvelle génération de moteurs
en ligne 4 cylindres OM 651
Daimler AG · Technical Information and Workshop Equipment (GSP/OI) · D-70546 Stuttgart
– Pour cette impression, pas de mise à jour prévue par le service des modifications. Version : 09 / 2008 –
Impressum
Commande de la documentation d'atelier
L'ensemble de la documentation d'atelier éditée par GSP / OI, telle que les
brochures d'introduction, descriptions de système, descriptions de fonctionne-
ment, informations technique, manuels de tableaux et autocollants, peuvent être
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D-70546 Stuttgart
© 2008 by Daimler AG
Cet ouvrage ainsi que tous ses éléments est protégé par des droits d'auteur.
Toute exploitation ou utilisation requiert l'autorisation écrite expresse de
Daimler AG, département GSP / OIS, HPC R822, W002, D-70546 Stuttgart.
Cette règle s'applique notamment à la reproduction, à la diffusion, au traitement,
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par des systèmes électroniques, y compris les bases de données et services en
ligne.
N° de figure de l'image titre : P01.00-3119-00
Référence de cette publication : 6516 1364 03
08 / 2008
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Table des matières
Avant-propos 5
Vue d'ensemble
Description abrégée 6
Caractéristiques du moteur 7
Points forts 8
Vues du moteur 9
Comparaison des systèmes 10
D'un seul coup d'oeil 11
Partie mécanique
Carter moteur 12
Culasse 13
Carter d'huile 14
Embiellage 15
Distribution 17
Train de pignons 18
Transmission par courroie 19
Combustion
Injection common rail 20
Suralimentation 24
Alimentation en air 29
Système d'échappement 32
Système d'échappement 34
Présentation de la nouvelle génération de moteurs en ligne 4 cylindres OM 651 q 3
– Pour cette impression, pas de mise à jour prévue par le service des modifications. Version : 09 / 2008 –
Table des matières
Refroidissement et lubrification
Refroidissement du moteur 36
Lubrification du moteur et circuit d'huile 38
Pompe à huile 40
Pompe à liquide de refroidissement 41
Partie électrique et partie électronique
Calculateur moteur 42
Système de préchauffage 43
Partie pneumatique
Commande par dépression 44
Protection de l'environnement
Réduction des émissions 46
Service-Informations
Nouveautés 48
Outil spécial
Moteur 50
Abréviations 55
Index alphabétique 56
4 q Présentation de la nouvelle génération de moteurs en ligne 4 cylindres OM 651
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Avant-propos
Chères lectrices, chers lecteurs,
Nous vous présentons dans la présente brochure Elle n'a pas été conçue pour servir de document de
d'introduction le nouveau moteur diesel 4 cylindres en base, ni pour la réparation ni pour le diagnostic tech-
ligne M 651 de Mercedes-Benz. nique. Pour cela, vous disposez des informations
complémentaires que vous fournissent le système
Nous souhaitons ainsi vous familiariser avec les points
d'information atelier (WIS) et le système d'aide au
forts techniques de ce nouveau moteur avant sa
diagnostic (DAS).
commercialisation. Cette brochure doit avant tout
vous offrir des informations dans des domaines tels Le WIS bénéficie d'une mise à jour mensuelle. Les
que la maintenance, l'entretien et la réparation ou le informations qu'il contient correspondent ainsi
service après-vente. Nous supposons bien évidem- toujours au niveau technique le plus récent de nos
ment que vous connaissez les différents organes et véhicules.
gammes déjà commercialisés par Mercedes-Benz.
Les sujets abordés dans cette brochure d'introduction
La brochure d'introduction met l'accent sur la présen- ne seront pas actualisés, aucun complément à une
tation des composants, systèmes, composants de date ultérieure n'est prévu. Toutes les modifications et
systèmes nouveaux ou ayant fait l'objet de modifica- nouveautés seront publiées dans les documents
tions, ainsi que de leurs fonctions. correspondants du WIS. En conséquence, les indica-
tions fournies dans cette brochure d'introduction
La présente brochure d'introduction doit vous donner
peuvent différer des informations plus récentes que
une vue d'ensemble de l'étendue des nouveautés
vous trouverez dans le WIS.
techniques et un aperçu des constructions complexes
utilisées. Tous les renseignements relatifs aux caractéristiques
techniques, finitions et équipements correspondent à
la date de rédaction de ce document en juillet 2008 et
peuvent ainsi différer de la version de série.
Daimler AG
Technical Information and Workshop Equipment
(GSP / OI)
Présentation de la nouvelle génération de moteurs en ligne 4 cylindres OM 651 q 5
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Description abrégée
Vue d'ensemble
Série de moteur 651
À partir d'octobre 2008, la nouvelle génération du
moteur diesel 651 à 4 cylindres avec système d'injec-
tion diesel common rail (CDI) de la deuxième généra-
tion de Delphi arrive sur le marché.
Le moteur 651 développe une puissance nominale de
150 kW pour une cylindrée de 2 143 cm3 et affiche
une consommation limitée à 5,4 litres de gazole aux
100 km. Malgré cette puissance élevée et un couple
moteur de 500 Nm, les émissions de CO2 ont pu être
réduites encore plus. Le moteur est déjà conforme à
la future norme Euro 5.
Le nouveau moteur est basé sur la suralimentation par Moteur 138
turbocompresseur à deux niveaux. Le système se
D'une cylindrée de 2,6 l et d'une puissance de 33 kW, ce
compose d'une combinaison d'un petit turbocompres- moteur a été utilisé en 1936 sur la Mercedes-Benz 260 D,
seur haute pression et d'un grand turbocompresseur la première voiture diesel au monde.
basse pression. En vue d'un fonctionnement plus
régulier, le moteur 651 est en outre équipé de deux
arbres d'équilibrage Lanchester.
Afin de satisfaire aux nouvelles dispositions légales du
test de collision Euro NCAP pour une amélioration de
la protection piétons, le train de pignons a été disposé
en combinaison avec l'entraînement par chaîne du
côté transmission de force. Grâce au gain de place
entre le moteur et le capot moteur, les risques de bles-
sures pour les piétons diminuent.
Moteur 651
D'une cylindrée de 2,2 l et d'une puissance de 150 kW, ce
moteur sera utilisé à partir d'octobre 2008 dans la Classe C.
i Remarque
Une description détaillée du nouveau système CDI
apparaît dans la description du système pour le
moteur 651.
Référence : 6516 1363 03
6 q Présentation de la nouvelle génération de moteurs en ligne 4 cylindres OM 651
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Caractéristiques du moteur
Vue d'ensemble
Comparaison Moteur 646.821 EVO Moteur 651.911 Différence
Cylindrée cm3 2 148 2 143 -0,2 %
Puissance nominale kW 125 150 +20 %
à 1 / min 3 800 4 200
Couple nominal Nm 400 500 +25 %
à 1 / min 2 000 1 600…1 800
Régime maximal 1 / min 4 900 5 200 +6 %
Moteur 646.821 EVO
Moteur 651.911
n Régime M Couple P Puissance
Présentation de la nouvelle génération de moteurs en ligne 4 cylindres OM 651 q 7
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Points forts
Vue d'ensemble
Nouveautés Gestion thermique
La mise en oeuvre des technologies innovatrices les La nouvelle gestion thermique se compose de :
plus récentes a permis d'obtenir avec le moteur 651
• Pompe à liquide de refroidissement désenclen-
des valeurs exemplaires pour les caractéristiques de
chable
puissance et de couple, la rentabilité, les émissions de
• Culasse avec chemise d'eau en deux parties
gaz d'échappement et la régularité de marche. Parmi
• Gicleurs d'huile désenclenchables et refroidis-
elles, quelques nouveaux développements qui ne se
sement des têtes de piston allant de pair
trouvent actuellement dans cette combinaison sur
• Pompe à huile avec régulation du volume côté huile
aucun autre moteur diesel de voiture particulière de
propre
série.
Technologie
Les caractéristiques techniques les plus importantes
du nouveau moteur sont :
• Suralimentation par turbocompresseur à deux
niveaux à géométrie fixe
• Piézoinjecteurs à commande directe
• Train de pignons en combinaison avec entraî-
nement par chaîne du côté transmission de force
• Calculateur moteur refroidi par l'air d'admission
sur le boîtier de filtre à air
• Chapeau de palier de vilebrequin avec
carter Lanchester intégré
• Deux arbres d'équilibrage Lanchester
• Pignon d'entraînement soudé par friction sur le
vilebrequin
• Amortisseur de vibrations en torsion
avec quatre vis
• Couvercle de carter de distribution universel pour
l'adaptation des différents modèles de boîtes de
vitesses
• Support d'organe à disposition variable selon le
concept de véhicule
• Deux capteurs de cliquetis
• Carter d'huile en deux parties (à niveau sonore
optimisé)
• Partie inférieure du carter d'huile en plastique
i Remarque i Remarque
Dans le cas des liaisons soudées par friction, deux Pour plus d'informations sur la réparation et la
pièces sont liées solidairement entre elles. Sous maintenance du moteur 651, veuillez consulter le
l'effet de la friction et de la pression, on obtient système d'information atelier (WIS).
une liaison solidaire sans métal d'apport de
soudage.
8 q Présentation de la nouvelle génération de moteurs en ligne 4 cylindres OM 651
– Pour cette impression, pas de mise à jour prévue par le service des modifications. Version : 09 / 2008 –
Vues du moteur
Vue d'ensemble
Moteur 651 : Vue du côté gauche
Moteur 651 : Vue du côté droit
Présentation de la nouvelle génération de moteurs en ligne 4 cylindres OM 651 q 9
– Pour cette impression, pas de mise à jour prévue par le service des modifications. Version : 09 / 2008 –Comparaison des systèmes
Vue d'ensemble
Comparaison Moteur 646.821EVO Moteur 651.911
C 220 CDI C 250 CDI
Introduction sur le marché 06 / 2006 10 / 2008
Mode de combustion Injection directe diesel
Nombre de cylindres 4
Disposition des cylindres En ligne
Alésage mm 88,3 83,0
Course mm 88,3 99,0
Compression e 16,5:1 16,2:1
Entraînement des arbres à cames Chaîne double Chaîne simple
Nombre d'arbres à cames 2 2
Actionnement des soupapes Poussoirs Culbuteur à rouleau avec
avec compensation compensation hydraulique
hydraulique du jeu des sou- du jeu des soupapes
papes
Type de compresseur Suralimentation par turbo- Suralimentation par turbo-
compresseur à un niveau compresseur à deux niveaux
avec turbine à géométrie à géométrie fixe
variable
Régulation de la pression de surali- Électrique Pneumatique
mentation
Mesures favorisant une combustion Coupure du canal d'admissi- Coupure du canal d'admissi-
peu polluante on, on, refroidissement AGR et
recyclage des gaz d'échap- by-pass AGR
pement (AGR) avec radia-
teur AGR séparé
Type d'injecteur de carburant Injecteur à bobine magnéti- Piézoinjecteur à commande
que directe
Diamètre d'injecteur de carburant mm 17 19
Ordre d'allumage 1-3-4-2
Entraînement de la pompe à huile Chaîne simple Train de pignons
Ampérage de l'alternateur a 200 180
Poids du moteur DIN (sec) environ kg 190 203
10 q Présentation de la nouvelle génération de moteurs en ligne 4 cylindres OM 651
– Pour cette impression, pas de mise à jour prévue par le service des modifications. Version : 09 / 2008 –D'un seul coup d'oeil
Vue d'ensemble
Objectif Mesures moteur 651
Optimisation du Carter moteur plus rigide avec pont de palier de vilebrequin de part en part
confort
Large palier principal de vilebrequin ; à frottement optimisé avec palier à collet
Deux arbres d'équilibrage Lanchester inférieurs pour un fonctionnement régulier du
moteur
Couvre-culasse en plastique à purge intégrée
Chaîne simple sans entretien et à longue durée de vie servant d'entraînement d'arbre
à cames
Recouvrement moteur avec isolation acoustique adaptée
Optimisation de la Rapports d'écoulement optimisés (guidage d'air, canaux d'admission)
consommation
Suralimentation par turbocompresseur à deux niveaux
Optimisation du refroidissement d'air de suralimentation et du refroidissement du
recyclage des gaz d'échappement
Réduction du coefficient de friction par train de pignons et arbres d'équilibrage
avec paliers à roulement
Respect des Conception optimisée de la chambre de combustion
valeurs limites des
gaz d'échappe-
Injecteurs à 7 trous
ment (norme
Euro-5)
Durées d'injection plus précises
Guidage d'air optimisé
Recyclage des gaz d'échappement (AGR) avec préradiateur AGR et radiateur AGR, valve
AGR et by-pass AGR commuté
Étranglement électrique de l'air d'admission
Pompe à liquide de refroidissement et gicleurs d'huile désenclenchables
Système d'échappement avec catalyseur à oxydation et filtre à particules diesel
Présentation de la nouvelle génération de moteurs en ligne 4 cylindres OM 651 q 11
– Pour cette impression, pas de mise à jour prévue par le service des modifications. Version : 09 / 2008 –Carter moteur
Partie mécanique
Généralités
Lors du développement du moteur 651, un concept Le nouveau concept de construction présente les
global à encombrement optimisé a été suivi pour la avantages suivants :
construction du carter moteur. Le train de pignons se
• Carter moteur plus court de 4 cm que le
trouve ainsi avec l'entraînement de la pompe à huile et
prédécesseur
des arbres d'équilibrage Lanchester du côté transmis-
• Protection piétons améliorée, par disposition du
sion de force. Le carter moteur en fonte grise est
train de pignons et de l'entraînement d'arbre à
fabriqué en coulée en sable.
cames du côté transmission de force
• Couvercle de carter de distribution universel pour
l'adaptation des différents modèles de boîtes de
vitesses
Carter moteur
1 Carter moteur 2 Vanne d'arrêt gicleurs d'huile
12 q Présentation de la nouvelle génération de moteurs en ligne 4 cylindres OM 651
– Pour cette impression, pas de mise à jour prévue par le service des modifications. Version : 09 / 2008 –Culasse
Partie mécanique
Généralités
La culasse est en aluminium extrêmement rigide. Elle La gestion thermique améliorée est particulièrement
est équipée de deux arbres à cames et de quatre bénéfique dans les zones soumises à des tempéra-
soupapes par cylindre. Le couvre-culasse est en plas- tures très élevées. C'est grâce au refroidissement
tique avec une purge intégrée. La culasse se distingue ciblé des différents composants que la pression de
par les nouveautés suivantes : combustion élevée de 200 bar est possible. Le poten-
tiel de pression accru et le débit d'injection optimisé
• Une pression de combustion maximale de
entraînent le couple moteur élevé de 500 Nm et la
200 bar (jusqu'à présent 160 bar)
puissance du moteur de 150 kW.
• Canaux d'admission tangentiels et hélicoïdaux
• Alésage pour piézoinjecteur de 19 mm de diamètre
Le canal supérieur de la chemise d'eau en deux parties
alimente la culasse en liquide de refroidissement. Les
avantages de la chemise d'eau en deux parties sont
les suivants :
• Rigidité de construction accrue
• Meilleure dissipation de la chaleur
• Gestion thermique améliorée
Vue en coupe culasse
1 Purge 4 Bougie de préchauffage 7 Soupape d'admission
2 Pont de palier principal 5 Soupape d'échappement 8 Ressort de soupape
3 Couvre-culasse 6 Piézoinjecteur 9 Compensation du jeu
des soupapes
Présentation de la nouvelle génération de moteurs en ligne 4 cylindres OM 651 q 13
– Pour cette impression, pas de mise à jour prévue par le service des modifications. Version : 09 / 2008 –Carter d'huile
Partie mécanique
Particularités de construction
• Version en deux parties
• Partie inférieure du carter d'huile en plastique
• Niveau sonore optimisé
• Pièces de maintenance et pièces de rechange à
coûts réduits
• Vis avec sécurité antiperte
• Contrôle du montage par broches spéciales sur le
joint
Carter d'huile
1 Partie supérieure du carter d'huile 3 Partie inférieure du carter d'huile (plastique)
2 Joint avec broches 4 Vis avec sécurité antiperte
i Remarque
Le volume du carter et la taille des orifices d'écoulement dans le contacteur de témoin de niveau d'huile
permettent de compenser de brèves variations du niveau. Ceci empêche des messages d'avertissement
inutiles, tels que ceux pouvant être déclenchés lors de la conduite en virage.
14 q Présentation de la nouvelle génération de moteurs en ligne 4 cylindres OM 651
– Pour cette impression, pas de mise à jour prévue par le service des modifications. Version : 09 / 2008 –Embiellage
Partie mécanique
Vilebrequin Bielles
Le vilebrequin forgé avec huit masses d'équilibrage Les bielles allégées sont en acier forgé et sont 'fractu-
possède cinq paliers permettant d'assurer un amortis- rées' à la hauteur des logements de palier.
sement encore plus efficace des vibrations. Les
rayons des manetons sont laminés et se distinguent
donc par leur solidité élevée. De plus, la liaison entre Arbres d'équilibrage
le pignon d'entraînement et le vilebrequin est soudée
par friction. Deux arbres d'équilibrage Lanchester sont intégrés
dans le pont de palier principal et logés dans trois
L'amortisseur de vibrations en torsion est fixé sur le
paliers à roulement. Ils sont entraînés en sens inverse
vilebrequin par quatre raccords à vis.
par le train de pignons afin de s'opposer aux forces de
masse de deuxième ordre qui apparaissent. Ceci
permet d'obtenir un fonctionnement régulier du
moteur.
Embiellage avec train de pignons
1 Pignon d'entraînement pompe à huile et 5 Pignons intermédiaires (pignons tendeurs)
pompe à dépression 6 Piston
2 Pignon de vilebrequin 7 Bielle
3 Vilebrequin 8 Amortisseur de vibrations en torsion
4 Pignon d'entraînement pompe à haute pression 9 Pignons d'entraînement Lanchester
i Remarque
Les pistons en aluminium coulissent avec une friction réduite dans les fûts de cylindre en fonte grise. Ils sont
tous fabriqués de façon uniforme sur ce moteur. La distinction entre les tailles A, B et X est donc supprimée
sur ce moteur.
Présentation de la nouvelle génération de moteurs en ligne 4 cylindres OM 651 q 15
– Pour cette impression, pas de mise à jour prévue par le service des modifications. Version : 09 / 2008 –Embiellage
Partie mécanique
Arbres à cames Roue de capteur
Le train de pignons entraîne via une chaîne de distri- La roue de capteur est fixé sur l'arbre à cames
bution les pignons d'arbre à cames et les arbres à d'échappement. En liaison avec le capteur Hall, la roue
cames ainsi reliés. La chaîne de distribution sans de capteur permet de détecter la position et le régime
entretien a fait ses preuves du fait de sa longévité. Les de l'arbre à cames.
cames sont fixées sur l'arbre à cames par formage
Le capteur Hall génère un champ magnétique grâce à
interne haute pression (IHU).
un aimant permanent intégré. Le champ magnétique
est interrompu périodiquement pendant le fonctionne-
ment du moteur par un diaphragme perforé sur la roue
Pignon d'arbre à cames de capteur. Le signal ainsi généré est utilisé par le
calculateur CDI et sert de signal de remplacement
Le pignon d'arbre à cames est fixé par une vis centrale
pour le fonctionnement de secours du moteur lorsque
sur l'arbre à cames. La vis centrale de l'arbre à cames
le capteur de position pour le vilebrequin tombe en
possède un pas à gauche.
panne.
Arbre à cames d'échappement avec roue de capteur
1 Pignon d'entraînement 2 Arbre à cames d'échappement 3 Roue de capteur avec
diaphragme perforé
16 q Présentation de la nouvelle génération de moteurs en ligne 4 cylindres OM 651
– Pour cette impression, pas de mise à jour prévue par le service des modifications. Version : 09 / 2008 –Distribution
Partie mécanique
Distribution avec compensation hydraulique du jeu des soupapes
La distribution a été révisée conformément aux objec-
tifs d'optimisation du frottement et de réduction des
masses en mouvement.
Les arbres à cames commandent deux soupapes
d'admission et deux soupapes d'échappement par
cylindre. La commande des soupapes est assurée par
des culbuteurs à rouleau à faible frottement avec
compensation hydraulique du jeu des soupapes.
Distribution
1 Glissière 6 Roue de capteur avec diaphragme perforé
2 Chaîne de distribution 7 Culbuteur à rouleau
3 Pignons d'entraînement arbre à cames 8 Compensation hydraulique du jeu des soupapes
4 Arbre à cames d'admission 9 Tendeur de chaîne
5 Arbre à cames d'échappement 10 Pignon d'entraînement chaîne de distribution
Présentation de la nouvelle génération de moteurs en ligne 4 cylindres OM 651 q 17
– Pour cette impression, pas de mise à jour prévue par le service des modifications. Version : 09 / 2008 –Train de pignons
Partie mécanique
Entraînement par le train de pignons
Une des innovations les plus importantes est le train Les composants suivants sont entraînés par le
de pignons qui se trouve avec l'entraînement par nouveau train de pignons :
chaîne du côté transmission de force. En présence de
• Arbres d'équilibrage Lanchester
vibrations réduites issues du vilebrequin, on obtient
• Pompe à huile
un fonctionnement nettement plus régulier du moteur.
• Pompe à haute pression
• Pompe à dépression via l'arbre d'entraînement
central de part en part de la pompe à huile
Train de pignons
1 Pignons intermédiaires 4 Pignon d'entraînement pompe à 6 Pignon d'entraînement pompe à
2 Pignon de vilebrequin huile et pompe à dépression haute pression
3 Pignons d'entraînement 5 Pignon d'entraînement de chaîne
Lanchester
18 q Présentation de la nouvelle génération de moteurs en ligne 4 cylindres OM 651
– Pour cette impression, pas de mise à jour prévue par le service des modifications. Version : 09 / 2008 –Transmission par courroie
Partie mécanique
Cheminement de la courroie
L'entraînement des organes auxiliaires est assuré par
une courroie trapézoïdale à nervures monopièce, sans
entretien. La courroie trapézoïdale à nervures est
tendue par un tendeur de courroie automatique avec
galet tendeur.
Cheminement de la courroie
1 Alternateur 5 Pompe d'assistance de direction 8 Poulie de renvoi
2 Poulie 6 Tendeur de courroie avec galet 9 Support d'organe
3 Poulie de renvoi tendeur
4 Pompe à liquide de refroidissement 7 Compresseur frigorifique
Présentation de la nouvelle génération de moteurs en ligne 4 cylindres OM 651 q 19
– Pour cette impression, pas de mise à jour prévue par le service des modifications. Version : 09 / 2008 –Injection common rail
Combustion
Technologie d'injection
Le moteur 651 utilise la nouvelle technique common Les principales nouveautés du système d'injection
rail de la deuxième génération de Delphi. La pression sont :
d'injection maximale a été augmentée de 400 bar à
• Pompe à haute pression avec deux éléments de
2 000 bar. La nouveauté est le concept de piézoinjec-
pompe (pression d'injection maxi 2 000 bar)
teur avec commande directe de l'aiguille. La
• Gestion moteur électronique avec fonction de
commande directe permet d'effectuer des modifica-
commande étendue des points d'injection
tions du volume d'injection rapidement et avec une
• Système d'injection étanche avec piézoinjecteurs
précision extrême.
Le potentiel de pression augmenté a permis une
Les piézoinjecteurs apportent les améliorations
augmentation de la puissance du moteur à
suivantes :
150 kW / 204 ch et du couple moteur à 500 Nm. En
• Flexibilité plus élevée lors de la commande des parallèle, les émissions brutes ont pu être nettement
points d'injection améliorées.
• Consommation de carburant réduite
• Puissance accrue
• Bruits de combustion minimisés
• Émissions réduites
• Régularité de marche du moteur améliorée
20 q Présentation de la nouvelle génération de moteurs en ligne 4 cylindres OM 651
– Pour cette impression, pas de mise à jour prévue par le service des modifications. Version : 09 / 2008 –Injection common rail
Combustion
Piézoinjecteurs
Les piézoinjecteurs de conception nouvelle constitue
un élément important de la technique common rail.
L'aiguille d'injecteur est actionnée directement à
l'aide d'un actuateur piézocéramique au lieu d'être
déplacée par une assistance hydraulique. Le piézoin-
jecteur injecte de ce fait, en comparaison des injec-
teurs de carburant conventionnels, le carburant plus
rapidement, avec une meilleure pulvérisation et avec
une plus grande précision dans la chambre de
combustion.
Une particularité de ce système est que les piézoinjec-
teurs s'ouvrent en cas de montée de la tension et pas
en cas de chute de la tension.
Piézoinjecteur
a Avertissement
En raison du risque d'endommagement du
moteur, aucune liaison ne doit être desserrée sur
le système d'injection lorsque le moteur tourne.
Lorsque le moteur tourne, le coupleur de l'injec-
teur ne doit pas être débranché ni mis à la masse, a Attention danger de mort !
sinon une injection est déclenchée. Pendant le fonctionnement du moteur, une haute
tension pouvant aller jusqu'à 250 V s'applique
aux piézoinjecteurs.
Présentation de la nouvelle génération de moteurs en ligne 4 cylindres OM 651 q 21
– Pour cette impression, pas de mise à jour prévue par le service des modifications. Version : 09 / 2008 –Injection common rail
Combustion
Avantages de la nouvelle technique Débit d'injection
d'injection
Les améliorations obtenues sont entre autres un Le point d'injection et la durée d'injection sont déter-
volume d'injection disponible plus important, ainsi minés par les facteurs suivants :
qu'un dosage particulièrement fin et rapide des débits
• Commande directe de la piézocéramique
d'injection par des temps d'enclenchement accordés
• Vitesse d'ouverture/de fermeture de l'aiguille
de façon exacte. En combinaison avec la commande
d'injecteur
directe des piézoinjecteurs par le calculateur CDI,
• Hauteur de course de l'aiguille
l'injection de carburant peut être adaptée encore plus
• Géométrie de l'aiguille avec module d'injecteur à
précisément aux conditions de charge et de régime
7 trous
correspondantes. Cela se fait par exemple par des
• Charge du moteur
injections multiples précises et cela permet des
• Demande de couple
réductions supplémentaires de la consommation de
carburant, des bruits de combustion et des émissions
de gaz d'échappement. Dans le même temps, le
moteur tourne de façon nettement plus régulière au
ralenti.
i Remarque
Lors de travaux sur le système d'injection (par
exemple piézoinjecteur, conduites de pression,
rail, pompe à haute pression), il faut en particulier
veiller à la plus grande qualité et propreté car la
présence de saletés même minimes peut
entraîner très rapidement des irrégularités de
fonctionnement du moteur et des dommages
matériels.
22 q Présentation de la nouvelle génération de moteurs en ligne 4 cylindres OM 651
– Pour cette impression, pas de mise à jour prévue par le service des modifications. Version : 09 / 2008 –Injection common rail
Combustion
Correction du débit d'injection Calibrage de débit nul
La correction du débit d'injection se répartit en deux La friction lors de l'ouverture et de la fermeture des
fonctions partielles : piézoinjecteurs entraîne une usure du siège de
l'aiguille d'injecteur. Il en résulte une modification du
• Correction du débit d'injection principal
débit d'injection tout au long de la durée de fonction-
• Calibrage de débit nul
nement.
Correction du débit d'injection principal Ce débit d'injection modifié peut être corrigé par une
ajustement de la durée de commande (calibrage de
Lors de la correction du débit d'injection principal, le débit nul). Sur les moteurs avec système d'injection
débit injecté est corrigé à l'aide de la sonde lambda en Delphi, la correction se fait à l'aide des deux capteurs
amont du catalyseur. Le débit d'injection est modifié de cliquetis.
jusqu'à ce que la valeur théorique lambda mémorisée
dans le calculateur CDI soit atteinte.
Système d'injection CDI
1 Élément chauffant carburant 4 Capteur de pression de rail 7 Pompe à haute pression
2 Boîtier de filtre à carburant 5 Conduite de pression 8 Vanne de régulation de débit
3 Rail 6 Piézoinjecteur 9 Vanne de régulation de pression
Présentation de la nouvelle génération de moteurs en ligne 4 cylindres OM 651 q 23
– Pour cette impression, pas de mise à jour prévue par le service des modifications. Version : 09 / 2008 –Suralimentation
Combustion
Généralités
Avec le moteur 651, Mercedes-Benz poursuit le déve- Les répercussions côté moteur sont les suivantes :
loppement de la suralimentation par turbocompres-
• Meilleur remplissage des cylindres et par
seur à deux niveaux dans une voiture particulière avec
conséquent puissance accrue
le moteur diesel en ligne 4 cylindres (le prédécesseur
• Courbe de couple harmonique à un niveau
avec une suralimentation par turbocompresseur à
extrêmement élevé
deux niveaux est le moteur 646 sur le Sprinter
• Puissance nominale augmentée pour une courbe
Mercedes-Benz).
de couple harmonique
• Consommation de carburant réduite
• Durée de vie élevée et bonne fiabilité
Conception • Émissions d'oxyde d'azote (NOx) réduites
La suralimentation par turbocompresseur à deux
niveaux comprend deux turbocompresseurs de taille
Déroulement fonctionnel régulation de la
différente avec une régulation by-pass, permettant
pression de suralimentation
d'obtenir des puissances nominales et des débits
massiques d'air assez élevés même à bas régimes. La
Afin de vous procurer un meilleur aperçu du mode de
pression de suralimentation est régulée par le volet de
fonctionnement de la suralimentation par turbocom-
régulation de pression de suralimentation (LRK), la
presseur à deux niveaux, trois états différents ont été
wastegate et le volet by-pass d'air de suralimentation.
sélectionnés en fonctionnement à pleine charge. Ces
Cette commande s'effectue en tenant compte de la
états servent à expliquer et à représenter le déroule-
demande de couple correspondante du moteur, en
ment exact.
fonction de la courbe caractéristique.
Les états suivants de la régulation de la pression de
suralimentation sont décrits :
Avantages de la suralimentation régulée par • Fonctionnement à pleine charge à 1 200 1 / min
turbocompresseur, à deux niveaux • Fonctionnement à pleine charge entre 1 200 et
2 800 1 / min
Cette commande complexe, en fonction des besoins, • Fonctionnement à pleine charge à partir de
de l'arrivée d'air de suralimentation à l'aide de deux 2 800 1 / min
turbocompresseurs offre les avantages suivants :
• Comportement au démarrage nettement plus
dynamique
• Aucune faiblesse de démarrage (trou du turbo)
• Comportement de marche harmonique
• Performances nettement améliorées sur toute la
plage de régime
• Bonne accélération (couple puissant à bas
régimes)
• Conception du turbocompresseur haute pression
en vue d'un établissement rapide de la pression de
suralimentation à bas régimes moteur
• Conception du turbocompresseur basse pression
pour une pression de suralimentation élevée et un
flux de gaz important à régimes moteurs moyens et
élevés
24 q Présentation de la nouvelle génération de moteurs en ligne 4 cylindres OM 651
– Pour cette impression, pas de mise à jour prévue par le service des modifications. Version : 09 / 2008 –Suralimentation par turbocompresseur à deux niveaux
108 Collecteur d'échappement 112 Tige de réglage (volet de régulation de pression de 121 Capsule à dépression wastegate
110 Turbocompresseur haute pression (compresseur HP) suralimentation) 122 Tige de réglage wastegate
– Pour cette impression, pas de mise à jour prévue par le service des modifications. Version : 09 / 2008 –
110 / 1 Roue de compresseur compresseur HP 113 Volet de régulation de pression de suralimentation 123 Wastegate
110 / 2 Roue de turbine compresseur HP 120 Turbocompresseur basse pression (compresseur BP) 124 Capsule à dépression volet by-pass air
111 Capsule à dépression (volet de régulation de 120 / 1 Roue de compresseur compresseur BP de suralimentation
Présentation de la nouvelle génération de moteurs en ligne 4 cylindres OM 651 q
pression de suralimentation) 120 / 2 Roue de turbine compresseur BP 125 Tige de réglage volet by-pass air de suralimentation
Suralimentation
126 Volet by-pass air de suralimentation
25
CombustionSuralimentation
Combustion
Régulation de la pression de suralimentation en
fonctionnement à pleine charge jusqu'à 1 200 1 / min
Jusqu'à un régime moteur de 1 200 1 / min en fonc- L'énergie restante des gaz d'échappement agit sur la
tionnement à pleine charge, le volet de régulation de roue de turbine du compresseur BP qui entraîne la
pression de suralimentation (LRK) est presque fermé. roue de compresseur par l'intermédiaire de l'arbre de
Dans cet état, l'ensemble du flux des gaz d'échappe- turbine. Le compresseur BP n'est donc pas en tant
ment s'écoule par la roue de turbine du turbocompres- que ralentisseur hydraulique. La wastegate et le volet
seur haute pression (compresseur HP) vers la roue de by-pass d'air de suralimentation sont fermés dans cet
turbine du turbocompresseur basse pression état de marche.
(compresseur BP) puis vers le système d'échappe-
ment.
La plus grande partie de l'énergie des gaz d'échappe-
ment agit sur la roue de turbine du compresseur HP
qui génère la majeure partie de la pression de surali-
mentation nécessaire. Cela entraîne malgré un faible
flux des gaz d'échappement une montée élevée rapide
de la pression de suralimentation.
Représentation schématique régulation de la pression de suralimentation en fonctionnement à pleine charge jusqu'à 1 200 1 / min
A Air d'admission 4 Wastegate 10 Collecteur d'échappement
B Flux des gaz d'échappement 5 Volet by-pass air de suralimentation 11 Préradiateur du recyclage des gaz
6 Filtre à air d'échappement (AGR)
1 Turbocompresseur haute pression 7 Refroidisseur d'air de 12 Variateur AGR
2 Turbocompresseur basse pression suralimentation 13 Radiateur AGR
3 Volet de régulation de pression de 8 Actuateur du papillon des gaz 14 Volet by-pass AGR
suralimentation (LRK) 9 Collecteur d'admission
26 q Présentation de la nouvelle génération de moteurs en ligne 4 cylindres OM 651
– Pour cette impression, pas de mise à jour prévue par le service des modifications. Version : 09 / 2008 –Suralimentation
Combustion
Régulation de la pression de suralimentation en
fonctionnement à pleine charge entre 1 200 et 2 800 1 / min
À partir d'un régime moteur de 1 200 1 / min en fonc- Dans cet état, les deux compresseurs se complètent
tionnement à pleine charge, le volet de régulation de et fournissent ensemble la pression de suralimenta-
pression de suralimentation (LRK) est ouvert dans la tion nécessaire.
plage de travail (section d'ouverture) de 5 % à 95 % en
La wastegate et le volet by-pass d'air de suralimenta-
fonction de la pression de suralimentation nécessaire.
tion sont fermés dans cet état de marche.
Le compresseur BP est enclenché en continu lorsque
la section d'ouverture du volet de régulation de pres-
sion de suralimentation augmente et est traversé par
une quantité de gaz d'échappement plus importante.
L'air filtré aspiré continue d'être suralimenté.
Représentation schématique régulation de la pression de suralimentation en
fonctionnement à pleine charge entre 1 200 et 2 800 1 / min
A Air d'admission 4 Wastegate 10 Collecteur d'échappement
B Flux des gaz d'échappement 5 Volet by-pass air de suralimentation 11 Préradiateur du recyclage des gaz
6 Filtre à air d'échappement (AGR)
1 Turbocompresseur haute pression 7 Refroidisseur d'air de 12 Variateur AGR
2 Turbocompresseur basse pression suralimentation 13 Radiateur AGR
3 Volet de régulation de pression de 8 Actuateur du papillon des gaz 14 Volet by-pass AGR
suralimentation (LRK) 9 Collecteur d'admission
Présentation de la nouvelle génération de moteurs en ligne 4 cylindres OM 651 q 27
– Pour cette impression, pas de mise à jour prévue par le service des modifications. Version : 09 / 2008 –Suralimentation
Combustion
Régulation de la pression de suralimentation en
fonctionnement à pleine charge à partir de 2 800 1 / min
À partir d'un régime moteur de 2 800 1 / min, le volet Afin d'éviter toute perte de pression et un échauffe-
de régulation de pression de suralimentation (LRK) est ment supplémentaire de l'air de suralimentation lors
complètement ouvert. De ce fait, presque tout le débit de la traversée du compresseur HP, le volet by-pass
massique des gaz d'échappement est alimenté par le d'air de suralimentation est ouvert de manière à ce
canal by-pass sans perte jusqu'à la turbine BP et que la majeure partie du flux d'air soit amenée au
l'importance de la contre-pression des gaz d'échappe- refroidisseur d'air de suralimentation par voie directe,
ment est limitée. sans perte.
Grâce à cette procédure, le compresseur HP ne La puissance de la turbine BP est régulée par la waste-
contribue plus à l'augmentation de la pression de gate dans la courbe caractéristique du moteur en
suralimentation. Le compresseur HP a atteint sa limite fonction des besoins selon l'état de charge.
de compression. Cela signifie qu'il ne peut plus
Selon l'état de charge, le compresseur haute pression
générer de pression de suralimentation et entraînerait
permet d'établir une pression de suralimentation
en cas de charge supplémentaire une chute sensible
élevée à bas régimes moteur et d'éviter une surcharge
du régime de la turbine.
du compresseur basse pression à régimes moteur
élevés.
Représentation schématique régulation de la pression de suralimentation en
fonctionnement à pleine charge à partir de 2 800 1 / min
A Air d'admission 4 Wastegate 10 Collecteur d'échappement
B Flux des gaz d'échappement 5 Volet by-pass air de suralimentation 11 Préradiateur du recyclage des gaz
6 Filtre à air d'échappement (AGR)
1 Turbocompresseur haute pression 7 Refroidisseur d'air de 12 Variateur AGR
2 Turbocompresseur basse pression suralimentation 13 Radiateur AGR
3 Volet de régulation de pression de 8 Actuateur du papillon des gaz 14 Volet by-pass AGR
suralimentation (LRK) 9 Collecteur d'admission
28 q Présentation de la nouvelle génération de moteurs en ligne 4 cylindres OM 651
– Pour cette impression, pas de mise à jour prévue par le service des modifications. Version : 09 / 2008 –Alimentation en air
Combustion
Guidage d'air
Le débitmètre d'air massique à film chaud (HFM) se L'actuateur du papillon des gaz influence le débit d'air
trouve dans la conduite d'air filtré en aval du boîtier de alimenté au moteur ainsi que le rapport de mélange de
filtre à air. Il détermine la masse et la température de l'air de suralimentation et des gaz d'échappement
l'air aspiré et fournit les résultats de mesure de l'élec- ramenés et mélangés en aval du papillon des gaz. Le
tronique moteur sous forme de variable d'entrée. mélange d'air est ensuite conduit par le tube de répar-
tition d'air de suralimentation directement dans la
Le compresseur basse pression aspire l'air filtré par la
chambre de combustion.
conduite d'air filtré et le filtre à air et le comprime.
L'air comprimé par les turbocompresseurs traverse le
refroidisseur d'air de suralimentation et est refroidi.
Guidage d'air
1 Boîtier de filtre à air 4 Conduite d'air filtré
2 Papillon des gaz 5 Refroidisseur d'air de suralimentation
3 Tube de répartition d'air de suralimentation
Présentation de la nouvelle génération de moteurs en ligne 4 cylindres OM 651 q 29
– Pour cette impression, pas de mise à jour prévue par le service des modifications. Version : 09 / 2008 –Alimentation en air
Combustion
Coupure du canal d'admission
La coupure du canal d'admission (EKAS) assure le Lors du passage de charge partielle à pleine charge,
meilleur rapport possible entre le tourbillonnement les volets sont ouverts dans les canaux d'admission
d'air et la masse d'air dans tous les états de charge du hélicoïdaux en fonction de la courbe caractéristique.
moteur et par conséquent un taux de remplissage
En cas de défaut ou de coupure de la tension d'alimen-
optimal. Les caractéristiques d'émission des gaz
tation, les volets sont ouverts mécaniquement dans
d'échappement et la puissance du moteur sont ainsi
les canaux d'admission hélicoïdaux par les ressorts de
optimisées. Le tube de répartition d'air de suralimen-
rappel.
tation est en plastique et les volets sont en métal.
Dans le tube de répartition d'air de suralimentation se
trouvent pour chaque cylindre un canal d'admission
tangentiel ouvert en permanence et un canal d'admis-
sion hélicoïdal commandé par un volet. Les volets sont
reliés entre eux par un arbre. Le calculateur CDI
commande la position des volets en fonction de la
courbe caractéristique.
Tube de répartition d'air de suralimentation
1 Servomoteur 4 Canal d'admission tangentiel
2 Volet de réglage 5 Tube de répartition d'air de suralimentation
3 Canal d'admission hélicoïdal
30 q Présentation de la nouvelle génération de moteurs en ligne 4 cylindres OM 651
– Pour cette impression, pas de mise à jour prévue par le service des modifications. Version : 09 / 2008 –Alimentation en air
Combustion
Papillon des gaz
L'actuateur du papillon des gaz influence par l'inter-
médiaire du papillon des gaz le débit d'air alimenté au
moteur ainsi que le rapport de mélange de l'air de
suralimentation et des gaz d'échappement ramenés et
mélangés en aval du papillon des gaz.
Lorsque le moteur est coupé, le papillon est fermé.
Les vibrations du moteur sont de ce fait minimisées à
la coupure.
Papillon des gaz
1 Papillon des gaz 2 Actuateur du papillon des gaz 3 Tube de répartition d'air de
suralimentation
Présentation de la nouvelle génération de moteurs en ligne 4 cylindres OM 651 q 31
– Pour cette impression, pas de mise à jour prévue par le service des modifications. Version : 09 / 2008 –Système d'échappement
Combustion
Recyclage des gaz d'échappement
Le système d'échappement du moteur 651 combine Les gaz d'échappement ramenés arrivent par un
deux technologies en vue de la réduction des émis- préradiateur dans le circuit AGR. Là, ils sont refroidis
sions. Le recyclage des gaz d'échappement (AGR) en fonction de la température ou alimentés directe-
permet de diminuer les émissions d'oxyde d'azote ment à l'air de suralimentation. Via le tube de réparti-
(NOx) et la dépollution des gaz d'échappement de tion d'air de suralimentation, le mélange gaz d'échap-
réduire les émissions d'hydrocarbures (HC) et de pement-air arrive directement dans la chambre de
particules de suie. combustion.
Lors du recyclage des gaz d'échappement, une partie Le recyclage des gaz d'échappement permet
du flux des gaz d'échappement est réalimenté vers d'abaisser la concentration d'oxygène (O2) et la
l'air de suralimentation via le circuit AGR. température de combustion.
Recyclage des gaz d'échappement
1 Préradiateur AGR 3 Tube de répartition d'air de suralimentation
2 Radiateur AGR 4 Collecteur d'échappement
32 q Présentation de la nouvelle génération de moteurs en ligne 4 cylindres OM 651
– Pour cette impression, pas de mise à jour prévue par le service des modifications. Version : 09 / 2008 –Système d'échappement
Combustion
Circuit de recyclage des gaz d'échappement
Une partie des gaz d'échappement arrive via le collec- Le calculateur CDI actionne par un signal à impulsions
teur d'échappement dans le recyclage des gaz modulées en largeur le variateur AGR qui augmente ou
d'échappement. diminue alors la section d'ouverture de la valve AGR.
Afin d'améliorer encore le rendement, les gaz d'échap-
Le circuit AGR se compose des composants suivants :
pement peuvent être amenés à la demande au radia-
• Préradiateur AGR teur AGR afin d'être refroidis encore plus.
• Variateur AGR
Si la température des gaz d'échappement affluant est
• Volet by-pass AGR
toutefois trop faible, le passage vers le radiateur AGR
• Radiateur AGR
est fermé par un volet by-pass et les gaz d'échappe-
Le variateur AGR est commandé par la quantité de gaz ment sont amenés directement au tube de répartition
d'échappement entrant. d'air de suralimentation. La vanne d'inversion pour le
volet by-pass est commandée par une capsule à
dépression.
Circuit AGR
1 Variateur AGR 4 Radiateur AGR
2 Capsule à dépression 5 Tube AGR
3 By-pass AGR 6 Préradiateur AGR
Présentation de la nouvelle génération de moteurs en ligne 4 cylindres OM 651 q 33
– Pour cette impression, pas de mise à jour prévue par le service des modifications. Version : 09 / 2008 –Vous pouvez aussi lire
