SSP 368 Le Moteur 2,0 L TDI de 125 KW Avec 4 Soupapes Par Cylindre
SSP 368 Le Moteur 2,0 L TDI de 125 KW Avec 4 Soupapes Par Cylindre
SSP 368 Le Moteur 2,0 L TDI de 125 KW Avec 4 Soupapes Par Cylindre
Conception et fonctionnement
Après le moteur 2,0 l TDI de 103 kW avec 4 soupapes par cylindre, c’est au tour du moteur 2,0 l TDI de 125 kW
d’être introduit sur le marché.
La présente brochure a pour objectif de vous présenter la conception et le fonctionnement du moteur 2,0 l TDI de
125 kW avec 4 soupapes par cylindre, en se concentrant sur les différences par rapport à la version de 103 kW.
Dans un premier temps, le moteur 2,0 l TDI de 125 kW avec 4 soupapes par cylindre est mis en oeuvre sur
la Passat.
S368_009
Pour obtenir des informations sur le moteur 2,0 l TDI de 103 kW avec 4 soupapes par cylindre, consulter
le programme autodidactique 316 « Le moteur 2,0 l TDI ».
NOUVEAU Attention
Remarque
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
Mécanique moteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
L’équipage mobile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
La commande de distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
La culasse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Le joint de culasse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Le couvre-culasse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
La tubulure d’admission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Le système de recyclage des gaz d’échappement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Le turbocompresseur avec rétrosignal de position . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Le filtre à particules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Gestion moteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Synoptique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Les capteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Les actionneurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Schéma fonctionnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3
Introduction
Le moteur 2,0 l TDI de 125 kW est basé sur le moteur 2,0 l TDI de 103 kW. La puissance du moteur TDI de 125 kW
lui assure la première place du marché des moteurs diesel de 2 litres. C’est la poursuite cohérente du
développement d’une technique déjà éprouvée qui a permis d’augmenter la puissance tout en réduisant la
consommation et les émissions de polluants.
S368_002
4
Caractéristiques techniques
S368_001
5
Mécanique moteur
L’équipage mobile
Le vilebrequin
Du fait de l’augmentation de la puissance à 125 kW,
le vilebrequin est soumis à une plus forte sollicitation.
On utilise par conséquent un vilebrequin renforcé,
forgé.
Contrepoids S368_073
Vilebrequin
Les pistons
La suppression des empreintes au niveau de la partie
supérieure du piston à permis de réduire l’espace
mort et d’améliorer la formation du tourbillon dans le
cylindre. Par tourbillon, on entend un flux circulaire
autour de l’axe vertical du cylindre. L’influence du
tourbillon sur la qualité du mélange est déterminante.
S368_078
6
Le module d’arbres d’équilibrage
Le moteur 2,0 l TDI de 125 kW est doté, uniquement sur la Passat et en montage longitudinal, d’un module
d’arbres d’équilibrage situé sous le vilebrequin, dans le carter d’huile. Le module d’arbres d’équilibrage est
entraîné par le vilebrequin via un ensemble de pignons. La pompe à huile Duocentric est intégrée dans le module
d’arbres d’équilibrage.
Pignon du vilebrequin
Pignon intermédiaire
Pignon d’entraînement
arbre d’équilibrage II
Pompe à huile
Duocentric
Conception
Le module d’arbres d’équilibrage se compose d’un L’entraînement par pignons est conçu de telle sorte
carter en fonte grise, de deux arbres d’équilibrage que les arbres d’équilibrage tournent à un régime
contrarotatifs, des pignons d’entraînement à denture deux fois plus élevé que le vilebrequin.
hélicoïdale, et de la pompe à huile Duocentric
intégrée. La rotation du vilebrequin est transmise au Le jeu d’entre-dents des pignons d’entraînement est
pignon intermédiaire, à l’extérieur du carter. réglé sur celui du pignon d’intermédiaire à l’aide
Celui-ci entraîne l’arbre d’équilibrage I. Depuis cet d’une couche de revêtement. Cette couche s’use à la
arbre, le mouvement est ensuite transmis à l’arbre mise en service du moteur et permet d’obtenir un jeu
d’équilibrage II et à la pompe à huile Duocentric par d’entre-dents défini.
l’intermédiaire d’une paire de pignons à l’intérieur du
carter.
Le pignon intermédiaire doit toujours être remplacé en cas de dépose du pignon intermédiaire ou du
pignon d’entraînement de l’arbre d’équilibrage I.
7
Mécanique moteur
La commande de distribution
La commande de distribution est assurée par une courroie crantée. Elle comprend le pignon de courroie crantée
du vilebrequin, les deux arbres à cames, la pompe de liquide de refroidissement, deux galets-inverseurs et un
galet-tendeur.
Galet-inverseur
Galet-tendeur
Galet-inverseur
Pignon CTC
S368_012
d2>d1
S368_083
C’est un pignon de courroie crantée CTC qui est utilisé Le côté étroit du pignon de courroie crantée permet
pour l’entraînement de la commande de distribution. une légère détente de la commande de distribution
CTC est le sigle de Crankshaft Torsionals Cancellation. durant le processus de combustion. Les forces de
Ce terme signifie que les forces de traction et les traction sont ainsi réduites et les vibrations
vibrations torsionnelles de l’arbre à cames torsionnelles de la commande de direction atténuées.
sont réduites. Il est donc possible de se passer d’une masse
antivibratoire sur l’arbre à cames.
8
La culasse
La culasse est constituée d’un alliage d’aluminium, de
silicium et de cuivre, et est adaptée à une puissance
de 125 kW.
S368_059
S368_080
Soupape avec un siège de Soupape avec un siège de
soupape traditionnel soupape abaissé
9
Mécanique moteur
Le joint de culasse
Un nouveau joint de culasse réduit le gauchissement
de la culasse et des alésages, et permet ainsi une Forces de traction Renfort arrière
S368_034
10
L’appui arrière
S368_040
Lamelles
profilées de
même hauteur
S368_035
Sans appui arrière Les vis de culasse extérieures produisent des forces de
traction plus élevées car la surface d’appui de la
Forces de traction culasse est plus faible au niveau des cylindres
extérieurs. Ce phénomène entraîne une pression
accrue sur le joint de culasse et par conséquent un
Culasse fléchissement de la culasse. Ce fléchissement
provoque à son tour un gauchissement des
alésages extérieurs.
S368_037
L’appui arrière permet d’absorber la pression plus
De fortes pressions latérales entraînent le forte exercée sur le bord du joint de culasse, et ainsi
fléchissement de la culasse
de réduire le fléchissement de la culasse.
Cette amélioration a permis d’optimiser également la
répartition des forces de traction au niveau des
Avec appui arrière stoppeurs de chambre de combustion extérieurs.
De plus, l’ensemble des mouvements de la culasse
Forces de traction durant le fonctionnement du moteur est réduit.
S368_038
11
Mécanique moteur
Le couvre-culasse
Il est constitué de matière plastique et contient le Séparation grossière
dispositif de séparation d’huile de l’aération de carter Écoulement d’huile
moteur. Le dispositif de séparation d’huile est intégré Clapet de régulation de pression
de manière fixe dans le couvre-culasse et ne peut être Séparation fine
ni ouvert ni extrait.
Écoulement d’huile
Le dispositif de séparation d’huile se divise en trois
zones :
S368_090/092
12
La séparation grossière
Séparation grossière
Plaque de chicane Particule de gaz
La séparation fine
Vers la
Entrée du Particule séparation fine
mélange gaz/ La séparation fine est assurée par un séparateur à
Retour d’huile
huile cyclone avec clapet de régulation de pression.
d’huile
S368_028 Les séparateurs à cyclone sont également nommés
séparateurs à force centrifuge. Le principe de
fonctionnement consiste à mettre en rotation le
mélange huile-gaz à l’aide d’un guidage adéquat.
Sous l’effet de la force centrifuge, les goutelettes
d’huile, plus lourdes que le gaz, subissent une
accélération vers l’extérieur. Elles se déposent sur la
paroi du séparateur d’huile à cyclone et s’égouttent
dans la culasse via un alésage de vidange.
Le séparateur d’huile à cyclone permet de récupérer
des particules d’huile très fines.
Séparateur d’huile
à cyclone
Retour d’huile
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13
Mécanique moteur
La tubulure d’admission
Le moteur TDI de 125 kW possède une tubulure d’admission dotée de volets de tourbillon. Cette tubulure a les
mêmes cotes de raccordement que la tubulure d’admission rigide, et elle est constituée par un boîtier en aluminium
d’une seule pièce. La fermeture des volets de tourbillon permet une réduction significative des émissions d’oxyde
de carbone (CO) et d’hydrocarbures (HC).
Collecteur d’admission
S368_006
Conduit Volet de tourbillon
de remplissage
Conception
À l’intérieur de la tubulure d’admission se trouve un
Les volets de tourbillon ne peuvent se trouver que
arbre de commande en acier actionné via une
dans les positions « ouvert » ou « fermé ». En l’absence
coulisse par une capsule à dépression. La capsule à
de dépression dans la capsule à dépression, les volets
dépression est alimentée en dépression par une
de tourbillon se trouvent en position « ouvert »
électrovanne, la vanne de volet de tubulure
(position de mode dégradé).
d’admission N316. La dépression nécessaire est
générée par la pompe tandem.
14
Fonctionnement
Conduit de tourbillon
S368_070
15
Mécanique moteur
Légende
a - Air d’admission
b b - Volet de tubulure d’admission
avec transmetteur de position du volet de tubulure
d’admission
e et moteur de volet de tubulure d’admission V157
c c - Soupape de recyclage des gaz
d
avec potentiomètre de recyclage des gaz G212
et soupape de recyclage des gaz N18
d - Vanne de volet de tubulure d’admission N316
e - Calculateur du moteur J623
g f - Conduite d’alimentation en gaz d’échappement
f g - Tubulure d’admission
h - Transmetteur de température de liquide
h
de refroidissement G62
i - Collecteur d’échappement
k - Radiateur de recyclage des gaz
i l - Vanne de commutation du radiateur du système
de recyclage des gaz N345
l
k
S368_077
16
Le radiateur de recyclage des gaz
En raison de sa plus forte puissance, le moteur TDI de
Turbocompresseur
Collecteur d’échappement 125 kW possède un radiateur de recyclage des gaz
de taille plus importante que le moteur TDI
de 103 kW.
Le radiateur de recyclage des gaz est vissé sur le bloc
moteur, en dessous du turbocompresseur.
Conception
Sortie de liquide de refroidissement Conduits de refroidissement Gaine
S368_041
Contrairement à son prédécesseur, le nouveau Le volet est actionné par une capsule à dépression
radiateur de recyclage des gaz est logé dans une dotée d’une coulisse. En l’absence de dépression, le
gaine lisse. volet obture le by-pass.
L’intérieur de la gaine est divisé en deux parties. La capsule à dépression est alimentée en dépression
La zone supérieure contient de fins conduits de par une électrovanne (vanne de commutation du
refroidissement pour les gaz d’échappement ; ces radiateur du système de recyclage des gaz N345).
conduits baignent dans un flux de liquide de
refroidissement.
Dans la zone inférieure se trouve un tuyau unique,
plus large, qui permet au gaz d’éviter le radiateur
(by-pass) et qui peut être fermé ou ouvert par
l’intermédiaire d’un volet.
17
Mécanique moteur
Fonctionnement
Dispositif de refroidissement des gaz d’échappement
Lorsque la température du liquide de refroidissement inactif
est inférieure à 34°C, le refroidissement des gaz
d’échappement est interrompu. Le volet ferme les
conduits de refroidissement et le by-pass est ouvert.
Les gaz d’échappement sont admis dans la tubulure
d’admission sans être refroidis.
18
La soupape de recyclage des gaz
Le moteur TDI de 125 kW est doté d’une nouvelle
soupape de recyclage des gaz. Celle-ci est logée
directement sur l’entrée de la tubulure d’admission;
elle est commandée électriquement.
S368_030
Conduite d’admission des gaz d’échappement
Conception
Entraînement Carter Tête de soupape
La soupape de recyclage des gaz possède un flasque
latéral raccordé à la conduite d’admission des gaz
provenant du radiateur de recyclage des gaz.
Une tête de soupape (soupape de recyclage des gaz
N18) commandée par un moteur électrique ouvre ou
ferme la liaison avec la conduite d’admission des gaz.
Un engrenage à vis sans fin permet de régler la
course de la tête de soupape en continu. Il est ainsi
possible de réguler le débit de gaz d’échappement
admis. La position de la tête de soupape est relevée
par un capteur intégré, sans contact (potentiomètre
de recyclage des gaz G212). Un ressort de rappel
S368_091 garantit la fermeture de la tête de soupape en cas de
Engrenage Arbre d’entraînement Flasque défaillance de la soupape de recyclage des gaz.
de de la conduite
transmission d’admission
des gaz
Fonctionnement
19
Mécanique moteur
S368_085
Le volet de tubulure d’admission comprend le carter,
le volet de régulation et l’entraînement, avec un
capteur intégré, sans contact, afin de déterminer la
position du volet.
L’entraînement se compose d’un moteur électrique
(moteur de volet de tubulure d’admission V157) et
d’une transmission avec un effet légèrement
ralentisseur. Un ressort de rappel a pour fonction de
ramener le volet de régulation en position « fermé »
en l’absence de courant (position mode dégradé). Arbre du volet Engrenage de
Dans cette position, rien ne gêne la circulation du flux avec ressort de rappel transmission
d’air d’admission.
Volet Entraînement
de régulation
Fonctionnement
20
Le turbocompresseur avec rétrosignal de position
Mécanique de réglage
Compresseur Turbine
Corps de la
turbine
d’échappement
Aubes directrices
réglables S368_076
Conception Fonctionnement
En raison de l’introduction du filtre à particules près Pour plus d’informations sur la mécanique
du moteur, le turbocompresseur est dorénavant placé de réglage du turbocompresseur,
au-dessus du collecteur d’échappement. Il est étayé consulter le programme autodidactique
par rapport au bloc moteur par l’intermédiaire d’un 190 « Turbocompresseur réglable ».
élément tubulaire.
21
Mécanique moteur
Conception
Tringle de
commande
S368_049
22
Le filtre à particules
S368_007
Le filtre à particules et un catalyseur à oxydation sont Outre la régénération passive, on peut également
rassemblés en un module. Ce module a été procéder à la régénération active du filtre
développé pour tous les moteurs 3 et 4 cylindres à particules. La régénération active par le calculateur
transversaux. En raison de la proximité du moteur et du moteur a lieu lorsque le filtre à particules est
du regroupement du catalyseur à oxydation et du saturé, par exemple du fait de trajets courts en
filtre à particules, il n’est pas nécessaire d’utiliser charge partielle. Dans ce cas, la température
un additif. La température de fonctionnement du filtre nécessaire pour réaliser une régénération passive
à particules est atteinte assez rapidement pour complète n’est pas atteinte dans le filtre à particules.
permettre une régénération passive continue.
Pour plus d’informations sur le filtre à particules traité par catalyse, consulter le programme
autodidactique 336 « Le filtre à particules traité par catalyse ».
23
Gestion moteur
Prise de diagnostic
Transmetteur de Hall G40
24
Actionneurs
S368_072
25
Gestion moteur
Les capteurs
Transmetteur de position de l’actionneur de pression de suralimentation G581
Conception et fonctionnement
S368_075
Membrane
Utilisation du signal
Tringle de réglage des aubes directrices
26
Potentiomètre de recyclage des gaz G212
Conception
Utilisation du signal
27
Gestion moteur
Les capteurs de Hall sont utilisés pour mesurer des régimes et détecter des positions.
La détection de position peut concerner des courses linéaires, mais également des angles de rotation.
Angle de rotation
En fonction de la structure du capteur de Hall et de Tension
l’aimant permanent, le principe de Hall permet Tension circuit
également de capter et de mesurer des angles de circuit intégré de
intégré de Hall 2
rotation. Pour ce faire, on dispose deux circuits
Hall 1
imprimés de Hall dans le capteur de sorte qu’il soient
à angle droit l’un par rapport à l’autre. Du fait de cet
agencement, les deux circuits imprimés fournissent
des tensions de Hall opposées. À partir de ces deux
tensions, l’électronique du capteur calcule l’angle de
décalage de l’axe de rotation.
Dans cet exemple, l’aimant permanent se compose de
deux aimants droits reliés par deux ponts métalliques,
de sorte que les lignes de champ aient un tracé
parallèle entre les deux aimants droits.
Électronique du
capteur
S368_093
Angle de rotation calculé
28
Transmetteur de volet de tubulure d’admission
Conception
29
Gestion moteur
Les capteurs magnétorésistifs fonctionnent sans contact. Ils sont utilisés pour mesurer des angles de rotation,
comme l’angle d’ouverture du volet de tubulure d’admission. La structure interne propre à ces capteurs permet de
mesurer un angle de rotation allant de 0° à 180°.
Ils présentent également les avantages suivants :
Conception
Ponts de résistance
Capteur A
S368_062
Capteur B
30
Fonctionnement
S368_063
Une valeur de résistance définit un angle
de rotation
S368_064
Électronique de
capteur
S368_065
Valeur angulaire
univalente
31
Gestion moteur
Les actionneurs
Vannes d’injecteur-pompe, cylindres 1 à 4 - N240, N241, N242, N243
32
Électrovanne de limitation de pression de suralimentation N75
S368_052
S368_094
Légende
a - Système de dépression
b - Calculateur du moteur J623
c - Air d’admission
d - Radiateur d’air de suralimentation
e - Électrovanne de limitation de pression de
suralimentation N75
f - Compresseur
g - Capsule à dépression avec transmetteur de position
de l’actionneur de pression de suralimentation G581
h - Turbine à aubes directrices réglables
33
Gestion moteur
c
e
d
Légende
a - Air d’admission
b - Volet de tubulure d’admission
c - Conduite d’admission des gaz d’échappement
d - Soupape de recyclage des gaz N18 avec f
potentiomètre de recyclage des gaz G212
e - Calculateur du moteur J623
f - Radiateur de recyclage des gaz S368_097
34
Vanne de commutation du radiateur du système de recyclage des gaz N345
d
c
Légende
a - Air d’admission
b - Volet de tubulure d’admission
c - Soupape de recyclage des gaz
d - Calculateur du moteur J623
e - Gaz d’échappement refroidis
f f - Sortie du liquide de refroidissement
e g h g - Radiateur de recyclage des gaz
h - Gaz d’échappement chauds
i - Capsule à dépression
k - Admission du liquide de refroidissement
l l - Vanne de commutation du radiateur du système
i k de recyclage des gaz N345
m
m - Système de dépression
S368_096
35
Gestion moteur
c
e
d
Légende
a - Air d’admission
b - Volet de tubulure d’admission avec
transmetteur de position du volet de tubulure
d’admission et moteur de volet de tubulure
d’admission V157
c - Conduite d’admission des gaz d’échappement f
d - Soupape de recyclage des gaz
e - Calculateur du moteur J623
f - Radiateur de recyclage des gaz S368_098
36
Vanne de volet de tubulure d’admission N316
S368_050
c d
Légende
a - Air d’admission
b - Volet de tubulure d’admission
c - Soupape de recyclage des gaz
d - Calculateur du moteur J623
e - Vanne de volet de tubulure d’admission N316
f - Capsule à dépression
g - Tubulure d’admission à longueur variable avec
arbre de commande
h
h - Système de dépression
S368_095
37
Gestion moteur
Conception
S368_020
Il est à noter que les bougies de préchauffage en céramique ne doivent être montées que dans les
moteurs conçus à cet effet. L’utilisation de bougies de préchauffage en céramique sur un moteur qui n’y
est pas adapté entraînera inévitablement des difficultés au démarrage à froid, car le système de
gestion du moteur ne pourra pas exploiter tout le potentiel de ces bougies.
Il faut également noter que les bougies de préchauffage en céramique pour les moteurs à 2 soupapes
et 4 soupapes TDI diffèrent par leur longueur et leur filetage.
Les bougies de préchauffage en céramique sont sensibles aux coups et aux torsions.
Des informations supplémentaires sont disponibles dans le manuel de réparation.
38
Fonctionnement
Préchauffage
Les bougies de préchauffage en céramique sont activées de manière séquentielle par le calculateur du moteur via
le calculateur d’automatisme de temps de préchauffage J179, à l’aide d’un signal MLI (modulation de
largeur d’impulsion). Le réglage de la tension sur les différentes bougies de préchauffage est réalisé à l’aide de la
fréquence des impulsions MLI. Pour un démarrage rapide lorsque la température extérieure est inférieure à 14°C,
c’est une tension maximale de 11,5V qui est appliquée. Cette tension garantit que la bougie de préchauffage
s’échauffe à plus de 1 000 °C en un temps très court (2 secondes maxi.). Le temps de préchauffage du moteur s’en
trouve réduit.
Post-réchauffage
Une réduction continue de la fréquence de commande du signal MLI permet d’abaisser la tension à une valeur
nominale de 7V pour le post-réchauffage. Durant le post-réchauffage, la bougie de préchauffage en céramique
atteint une température d’environ 1 350°C. La phase de post-réchauffage dure au maximum 5 minutes après le
démarrage du moteur, jusqu’à ce que le liquide de refroidissement atteigne une température de 20 °C. La haute
température de préchauffage contribue à réduire les émissions d’hydrocarbures et les bruits de combustion dans
la phase de mise en action.
Réchauffage intermédiaire
Pour la régénération du filtre à particules, le calculateur du moteur active les bougies de préchauffage pour une
phase de réchauffage intermédiaire. Ce réchauffage intermédiaire permet d’obtenir de meilleures conditions de
combustion lors du processus de régénération. En raison du faible vieillissement, le réchauffage intermédiaire lors
de la phase de régénération du filtre à particules n’entraîne pas une sollicitation particulière des bougies de
préchauffage en céramique.
Pour comparaison
Par comparaison avec les bougies de préchauffage métalliques, les bougies en céramique offrent des
températures de préchauffage nettement plus fortes pour une consommation de tension similaire.
Légende
Tension [V]
Température préchauffage
[°C]
S368_023-024
39
Schéma fonctionnel
Ce schéma fonctionnel repose sur l’exemple du moteur 2,0 l TDI de 125 kW de la Passat.
J519
30
15
87a
S S S S S S
J179
N345 N316
G6
Q12
Q10
Q13
Q11
J623
N242
N243
N240
N241
40
J519
30
15
87a
S S S
S S
a
J623
41
Schéma fonctionnel
J519
J533
30
15
Prise de
diagnostic
G450 G70
J623
S368_067c
IN OUT
= Pôle positif
= Masse
42
Contrôlez vos connaissances
1. Sur le moteur 2,0 l TDI de 125 kW, comment le module d’arbres d’équilibrage est-il entraîné ?
Solutions
43
368
Volkswagen AG
Service Training VSQ-1
Brieffach 1995
38436 Wolfsburg