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Le moteur turbo quatre cylindres Mercedes-AMG développe une puissance de 421 ch

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Le moteur turbo quatre cylindres Mercedes-AMG de conception ultramoderne est le plus puissant moteur turbo à quatre cylindres de série au monde.

Le bloc Mercedes-AMG de 2.0 litres développe une puissance de 421 ch, soit une puissance au litre de 211 ch, et un couple maximal de 500 Newton-mètres disponible sur la plage allant de 5 000 à 5 250 tr/min.

Le moteur quatre cylindres Mercedes-AMG est tourné de 180 degrés autour de son axe vertical. Vus dans le sens de la marche, le turbocompresseur et le collecteur d'échappement sont placés à l'arrière, sur le côté de la paroi de séparation de l'habitacle.

Le système d'admission est placé à l'avant.

Cette conception permet un design très plat avantageux du point de vue aérodynamique.

Cette disposition a permis d'améliorer le guidage d'air en réduisant les distances et les coudes, côté admission et côté échappement.

Le turbocompresseur twin-scroll allie une réponse optimale à bas régimes et un gain de puissance conséquent à régimes élevés. Le carter de turbine est divisé en deux canaux d'écoulement parallèles. Cette configuration, associée aux deux canaux du collecteur d'échappement, permet de diriger séparément les gaz vers la roue de la turbine.

L'objectif est d'éviter une influence mutuelle négative des différents cylindres lors de l'alternance de charge et d'améliorer le balayage des gaz.

L'arbre de la roue de compresseur et de turbine est monté sur des paliers à roulement . Le montage sur roulement permet de réduire au minimum les frottements mécaniques dans le turbocompresseur.

La pression de suralimentation maximale atteint 2,1 bars. La wastegate (soupape by-pass des gaz d'échappement) à commande électronique régule la pression de suralimentation de manière précise et optimise le temps de réponse lors des accélérations en charge partielle.

Elle tient compte d'une multitude de paramètres. Les principaux signaux d'entrée du calculateur de la régulation par soupape by-pass sont la pression de suralimentation, la position du papillon des gaz et la tendance au cliquetis. Parmi les paramètres de correction, on compte la température d'air d'admission, la température du moteur, le régime et la pression de l'air environnant. Elle permet d'augmenter brièvement la pression de suralimentation à l'accélération (Overboost).

Le turbocompresseur est refroidi à l'huile, à l'eau et à l'air frais. L'air est dirigé de la calandre au compresseur via le cache moteur et les canaux situés sous le capot moteur.

Le bloc-cylindres en aluminium est fabriqué selon un procédé de moulage en coquille. L'aluminium liquide est versé dans le moule permanent (coquille) sous l'effet de la pesanteur. La coquille refroidie à l'eau assure un refroidissement et une prise rapides de la matière. Il en résulte une structure à très haute résistance mécanique. Des noyaux en sable permettent d'obtenir des géométries internes complexes.

La construction Closed-Deck garantit une rigidité extrême et un faible poids et permet des pressions de combustion pouvant atteindre 160 bars. Les zones autour des cylindres sont majoritairement fermées, et la plaque de recouvrement est uniquement traversée par de petits canaux pour le liquide de refroidissement et l'huile moteur.

L'embiellage, avec vilebrequin en acier léger forgé et piston forgé en aluminium avec segments optimisés, allie de faibles frottements et une grande solidité.

Le régime moteur maximum est de 7 200 tr/min, la puissance maximum est atteinte à 6 750 tr/min.

Le carter d'huile est doté de déflecteurs pour avoir toujours suffisamment d'huile moteur pour la lubrification, y compris lors des fortes accélérations transversales.

Les surfaces des cylindres sont revêtues avec la technologie brevetée Nanoslide afin de réduire le coefficient de friction entre le piston et le cylindre. Cela leur confère un fini poli garantissant des frottements minimaux et les rend deux fois plus dures que les chemises en fonte grise.

Au niveau de la culasse, les soupapes d'échappement ont pu être agrandies grâce à la position légèrement coudée des injecteurs et des bougies. Les sections d'échappement élargies permettent aux gaz d'échappement de ressortir de la chambre de combustion sans aucune perte et réduisent l'effort global d'expulsion du piston.

Le refroidissement de la culasse a pu être amélioré grâce à la réduction de la hauteur de montage des sièges rapportés de soupape et à un alésage de refroidissement au niveau de la nervure entre les sièges rapportés de soupapes d'échappement. La puissance de refroidissement a en outre été optimisée grâce à une géométrie superficielle de chemise humide, l'accélération de l'écoulement et une optimisation du débit volumique. Un joint métallique à moulure multicouche à la pointe de la technique assure l'étanchéité entre la culasse et le bloc-cylindres.

Deux arbres à cames en tête gèrent les 16 soupapes via des culbuteurs à rouleau allégés. Le calage des arbres à cames d'admission et d'échappement optimise le balayage des gaz, quelles que soient les conditions de fonctionnement.

Les cames possèdent différentes géométries. Elles peuvent ouvrir les soupapes d'échappement brièvement ou longuement, selon leur position, qui varie en fonction de la situation de conduite.

La suralimentation par turbocompresseur et l'injection directe à jet dirigé garantissent des performances élevées et augmentent le rendement thermodynamique.

Le quatre cylindres est doté d'une injection directe biétagée.

Dans le premier niveau, des injecteurs piézoélectriques rapides et précis injectent le carburant dans les chambres de combustion avec une pression jusqu'à 200 bars. Cette opération est répétée plusieurs fois, en fonction des signaux envoyés par la gestion moteur.

Dans le deuxième niveau, ce processus est complété par une injection dans le canal d'admission avec des électrovannes. Cette injection permet d'atteindre la puissance spécifique du moteur. L'alimentation en carburant à commande électronique fonctionne avec une pression de 6,7 bars.

La puissance élevée requiert un système de refroidissement sophistiqué. Un radiateur intégré au passage de roue complète l'élément situé à l'avant du module principal. S'y ajoute un circuit basse température pour le refroidissement d'air de suralimentation par air et par eau. Les radiateurs d'eau et le refroidisseur d'air de suralimentation sont traversés par un flux entraîné par une pompe électriqu. De cette manière, l'air de suralimentation fortement comprimé est parfaitement refroidi et aide le moteur à déployer sa puissance maximale.

Le refroidissement de l'huile de boîte de vitesses est intégré au circuit d'eau du moteur et renforcé par un échangeur thermique directement monté sur la boîte de vitesses.

Le calculateur moteur est monté sur le boîtier de filtre à air, où il est balayé par l'air de refroidissement.

La pompe à eau électrique hautes performances régulée en fonction des besoins fonctionne indépendamment du régime moteur. Son enclenchement tardif lors de la mise en température permet au bloc moteur de monter plus rapidement en température. La pompe à eau peut être enclenchée ou désactivée en fonction des besoins lorsque la puissance est moindre ou à bas régimes.

La pompe à eau électrique garantit la puissance maximale du moteur et une dissipation optimale de la chaleur sur toute la plage de régime. Elle protège également le moteur contre les surchauffes au ralenti en présence de températures extérieures très élevées.

Le 2.0 litres quatre cylindres de Mercedes-AMG est monté à la main à Affalterbach selon le principe « One Man, One Engine ».

 

> La vidéo de la fabrication du moteur turbo quatre cylindres Mercedes-AMG sur la chaîne YouTube/LaTribuneAuto


Eric Houguet, 12/06/2019
   
 

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