class c 204

Bonjour,

Ce post vient décrire le fonctionnement et les différentes interactions des modules qui composent le système d'injection du
moteur cdi OM651, en complément du post Moteur OM651
fait par ActrOs qui en décrit déjà une bonne partie.

Les deux posts sont donc complémentaires.

PRESENTATION

Historique des moteurs CDI :

Depuis la première injection directe diesel avec common rail présentée en 1998 sur la Mercedes-Benz C 220 CDI (OM 611), le diesel s'est
définitivement établi dans le segment prestige. L'ancien système common rail atteignait une pression d'injection maximale de 1 350 bar.

Dans le cas de l'injection diesel common rail (CDI), le carburant est injecté sous haute pression directement dans la chambre de combustion.
La quantité de carburant injectée est déterminée dans les courbes caractéristiques mémorisées dans le calculateur moteur. La formation du
mélange de l'air aspiré commence pourle boitier CDI pendant le cycle de compression dans la chambre de combustion. Selon l'état de charge
du moteur, l'injection peut se produire plusieurs fois par tour du moteur.

Le gain de puissance augmenta en continu durant les années suivantes. Les techniques d'injection directe et de suralimentation par
turbocompresseur ont été optimisées et ont assuré un boom jusqu'alors inimaginable du diesel.

Depuis l'introduction du moteur 646 dans la variante 125 kW, le système travaillait déjà avec une pression d'injection maximale de 1 600 bar
et développait un couple moteur maximal de 400 Nm.

Le nouveau moteur 651 fonctionne maintenant avec une pression d'injection maximale de 2 000 bar et développe un couple moteur maximal
de 500 Nm.

On utilise en outre des piézoinjecteurs à commande directe, qui travaillent jusqu'à cinq fois plus vite que les injecteurs électromagnétiques
employés jusqu'à présent.

La subdivision de l'injection en préinjection, injection principale et post-injection entraîne une amélioration de la combustion et par conséquent
une réduction des émissions de gaz d'échappement.

Moteur 611
D'une cylindrée de 2,2 l et d'une puissance de 60 kW à 95 kW, ce moteur était utilisé de 1998 à 2003 dans les Classes C, CLK et E.

Moteur 646
D'une cylindrée de 2,2 l et d'une puissance de 100 kW à 125 kW, ce moteur est utilisé depuis 2003 dans les Classes C, CLK, E, Vito, Sprinter et
bien d'autres encore.

Moteur 651
D'une cylindrée de 2,2 l et d'une puissance de 150 kW, ce moteur est utilisé à partir d'octobre 2008 dans la Classe C, E, E coupé, Viano, Vito,
SLK, le classe "M" aussi voir cet article du point : M250 cdi le point et bien d'autres modèles encore.

Moteur 651

Le moteur 651 met en oeuvre tout un lot de technologies innovatrices. Parmi elles, quelques nouveaux développements qui n'existent dans
cette combinaison sur aucun autre moteur diesel de voiture particulière posé de série. On soulignera ici en particulier les piézoinjecteurs, la
suralimentation par turbocompresseur à deux niveaux et le train de pignons en combinaison avec un entraînement par chaîne du côté transmission
de force.

La valeur limite des gaz d'échappement selon la norme Euro 5 est pleinement respectée grâce au système de retraitement des gaz d'échappement
déjà connu constitué d'un catalyseur à oxydation et d'un filtre à particules diesel (DPF). Dans le même temps, un gain de puissance de 20 %
à 150 kW a été obtenu pour une cylindrée réduite et le couple moteur maximal a été augmenté de 25 % à 500 Nm.

Le moteur 651 se distingue avant tout par les innovations suivantes :

• Système injection diesel common rail (CDI) de la deuxième génération de Delphi
• Train de pignons en combinaison avec entraînement par chaîne du côté transmission de force
• Deux arbres d'équilibrage Lanchester intégrés avec le vilebrequin dans un carter (pont de palier principal)
• Piézoinjecteurs sans conduite de carburant de fuite
• Recyclage des gaz d'échappement avec un préradiateur intégré dans le circuit de liquide de refroidissement et un radiateur de recyclage des
gaz avec canal by-pass enclenchable
• Gestion thermique étendue avec commande en fonction des besoins de la pompe à liquide de refroidissement et des gicleurs d'huile
• Pompe à huile avec régulation du volume côté huile propre

Mesures internes au moteur

Des mesures internes au moteur et les fonctions de commande étendues du calculateur CDI ont permis de réduire encore davantage les émissions
d'azote (NOx) et de dioxyde de carbone (CO2) ainsi que la consommation par rapport à ses prédécesseurs déjà économiques.

Les mesures suivants contribuent à une amélioration :

• Chambre de combustion optimisée
• Compression réduite
• Pression de combustion plus élevée
• Coefficient de friction plus faible grâce aux paliers à roulement des arbres d'équilibrage Lanchester
• Coefficient de friction interne réduit

Comparaison OM646EVO / OM651

Schéma fonctionnel CDI OM 651 :

Schéma fonctionnel injection diesel common rail (CDI) démarrage / commande du démarreur
1 Combiné d'instruments, information
2 Borne 50, état
3 Démarreur, actionnement
4 Relais borne 87 moteur à combustion, actionnement
5 Préchauffage, demande
6 Bougies de préchauffage, actionnement
7 Relais pompe à carburant, actionnement
8 Diagnostic gestion moteur, communication
9 Borne 61, état
10 Calculateur module de sélecteur électronique, état
11 Capteur Hall arbre à cames, signal
12 Capteur de température de liquide de refroidissement, signal
13 Capteur de position vilebrequin, signal
14 Capteur de pression de rail, signal
15 Vanne de régulation de pression, actionnement
16 Vanne de régulation de débit, actionnement
17 Injecteurs de carburant, actionnement
18 Débitmètre d'air massique à film chaud, signal
19 Capteur de température d'air d'admission, signal
20 Capteur de température d'huile, signal
A1 Combiné d'instruments
A8 / 1 Clé-émetteur
B1 Capteur de température d'huile
B2 / 5 Débitmètre d'air massique à film chaud
B2 / 5b1 Capteur de température d'air d'admission
B4 / 6 Capteur de pression de rail
B6 / 1 Capteur Hall arbre à cames
B11 / 4 Capteur de température de liquide de refroidissement
G2 Alternateur
L5 Capteur de position vilebrequin
M1 Démarreur
M3 Pompe à carburant
N3 / 9 Calculateur CDI
N10 / 1 Calculateur SAM avec module à fusibles et à relais avant
N10 / 1kM Relais borne 50 démarreur
N10 / 1kN Relais borne 87 moteur
N10 / 2 Calculateur SAM avec module à fusibles et à relais arrière
N10 / 2kD Relais pompe à carburant
N14 / 3 Étage final de préchauffage
N15 / 5 Calculateur module de sélecteur électronique
N73 Calculateur contacteur antivol électronique
N80 Calculateur module de jupe de direction
R9 / 1 Bougie de préchauffage cylindre 1
R9 / 2 Bougie de préchauffage cylindre 2
R9 / 3 Bougie de préchauffage cylindre 3
R9 / 4 Bougie de préchauffage cylindre 4
X11 / 4 Prise de diagnostic
Y74 Vanne de régulation de pression
Y76 / 1 Injecteur de carburant cylindre 1
Y76 / 2 Injecteur de carburant cylindre 2
Y76 / 3 Injecteur de carburant cylindre 3
Y76 / 4 Injecteur de carburant cylindre 4
Y94 Vanne de régulation du débit
CAN B CAN habitacle
CAN C CAN transmission
CAN D CAN diagnostic
CAN E CAN train de roulement
LIN C1 LIN transmission

 

SYSTÈME DE CARBURANT

L'alimentation en carburant permet de garantir que le système d'injection est alimenté en carburant en permanence. Pendant la marche,
la pompe à carburant alimente le carburant vers la pompe à haute pression. De là, il est transmis à la pression nécessaire aux piézoinjecteurs.
L'alimentation en carburant est divisée en un "système basse pression" et un "système haute pression".

Système basse pression

La pompe à carburant électrique alimente le carburant via le filtre à carburant et la vanne de régulation de débit jusqu'à la pompe à haute
pression et de là vers la vanne de décharge du carburant. La vanne de régulation de débit commande le volume de carburant qui est alimenté
via le canal annulaire aux deux éléments de la pompe à haute pression. En poussée, c'est-à-dire lorsque la vanne de régulation de débit est
fermée, le carburant est amené de l'arrivée de carburant via l'étranglement de refoulement zéro directement dans le canal annulaire en vue de
la lubrification des éléments de pompe. La pression de carburant s'appliquant sur la vanne de régulation de débit est limitée par la vanne de
décharge du carburant à 4,0 bar – 4,5 bar. Lorsque cette valeur est dépassée, la vanne de décharge du carburant s'ouvre et laisse s'écouler
l'excès de carburant dans le retour vers le réservoir de carburant.

De plus, une partie du carburant est amenée à des fins de lubrification de la vanne de décharge du carburant à l'arbre à excentrique. En cas
de présence d'air dans le carburant, l'air est guidé via la vanne de décharge du carburant vers le retour de la pompe à haute pression et le
système basse pression est purgé de cette façon. Afin d'améliorer le rendement du moteur et de maintenir en outre la température du carburant
basse, la vanne de régulation de débit régule l'arrivée du carburant vers la pompe à haute pression. Afin que le carburant puisse s'écouler dans
les conduites même à très basses températures extérieures, un élément chauffant se trouve dans le filtre à carburant. L'élément chauffant est
alimenté en courant par le module de saisie des signaux et de commande avant (SAM).

INFO : Si le calculateur système de retenue envoie un "signal d'accident" au calculateur CDI, l'actionnement de la pompe à carburant est
immédiatement interrompu et le système est commuté sans pression.

 

1 Vanne de régulation de pression
2 Rail
3 Capteur de pression de rail
4 Pompe à haute pression
5 Réservoir de carburant
6 Pompe à jet aspirant
7 Filtre à carburant
8 Pot de stabilisation
9 Pompe à carburant

Système haute pression

Le système haute pression permet de générer et d'accumuler la pression de carburant nécessaire pour l'injection. Le carburant est alimenté
de façon régulée par la pompe à haute pression dans le rail. Via les conduites haute pression, le carburant arrive aux différents piézoinjecteurs
avec une pression d'injection maximale pouvant aller jusqu'à 2 000 bar. Le système haute pression fonctionne en outre de façon étanche.

Régulation haute pression

La pompe à haute pression comprime en fonction du signal du capteur de pédale d'accélérateur et du régime moteur une certaine quantité
de carburant. La pression de carburant effective et la température de carburant dans le rail sont détectées par le capteur de pression de
rail et le capteur de température de carburant et transmises en permanence au calculateur CDI.
Le débit d'injection dépend de la pression de carburant dans le rail et de la durée de commande des piézoinjecteurs. La pression de rail est
régulée par le calculateur CDI par l'intermédiaire de la vanne de régulation de débit ou de la vanne de régulation de pression.
Le débit d'injection est calculé cylindre par cylindre par le calculateur CDI en fonction de la courbe caractéristique.

INFO : Lors de travaux sur le système haute pression (par exemple rail, conduites de pression, pompe à haute pression, injecteurs de carburant),
il faut en particulier veiller à la plus grande qualité et propreté. La présence de saletés même minimes peut entraîner très rapidement des
irrégularités de fonctionnement du moteur et des dommages matériels.

Après l'arrêt du moteur, une pression résiduelle de 50 bar à 80 bar subsiste dans le système. Pour des raisons de sécurité, le système d'injection
ne doit être ouvert qu'une fois la pression évacuée. Pour plus de détails à ce sujet, veuillez consulter le système d'information atelier (WIS).

1 Vanne de régulation de pression
2 Rail
3 Capteur de pression de rail
4 Piézoinjecteur
5 Pompe à haute pression

Régulation de la pression de rail

 

Le calculateur CDI régule la pression de rail en fonction de la courbe caractéristique, par l'intermédiaire de la vanne de régulation de pression
ou de la vanne de régulation de débit. On fait la distinction entre la régulation par la vanne de régulation de pression et la régulation par la
vanne de régulation de débit.

Régulation par la vanne de régulation de pression

Après chaque démarrage du moteur, la vanne de régulation de pression est d'abord actionnée. La vanne de régulation de débit n'est pas
actionnée et est complètement ouverte. La quantité de carburant maximale peut ainsi être alimentée vers la pompe à haute pression.

La régulation par la vanne de régulation de pression s'effectue dans les conditions suivantes :

• Après chaque démarrage du moteur au ralenti jusqu'à une température de carburant de 10 °C, lorsque la température de carburant augmente.
• Après chaque démarrage du moteur au ralenti à partir d'une température de carburant de 5 °C, lorsque la température de carburant diminue.
La régulation par la vanne de régulation de pression sert entre autres à réchauffer rapidement le carburant froid.
La compression du carburant à travers la fente étroite dans la vanne de régulation de pression permet de réchauffer le carburant à plus
de 150 °C dans les conditions correspondantes.

Régulation par la vanne de régulation de débit

L'avantage de la régulation par la vanne de régulation de débit réside dans le fait que la pompe à haute pression doit uniquement comprimer
la quantité de carburant que la vanne de régulation de débit laisse passer vers la pompe à haute pression en fonction de la courbe caractéristique.
Cela permet de réduire la consommation de carburant et de soulager la pompe à haute pression.

La régulation par la vanne de régulation de débit s'effectue dans les conditions suivantes :

• La température de carburant est supérieure à 10 °C.
• En cas de demande unique d'une pression de rail supérieure à 310 bar (par exemple au démarrage).
• En cas de coupure du moteur, l'alimentation en carburant vers les éléments de pompe est interrompue par la vanne de régulation de débit.

 

FORMATION DU MÉLANGE

Régulation de l'injection

Le point d'injection et la durée d'injection sont définis par la régulation de l'injection. Le débit d'injection dépend de la pression de rail et de la
durée d'injection. Les piézoinjecteurs commandés directement par le calculateur CDI permettent d'adapter encore plus précisément l'injection du
carburant en ce qui concerne la charge et le régime à la situation correspondante.
En fonction du point d'injection, on fait la distinction entre la préinjection, l'injection principale et la post-injection.

Préinjection

Lors de la préinjection, une petite quantité de carburant est injectée dans le cylindre avant le début de l'injection principale. Ce procédé a lieu
jusqu'à deux fois. Cela permet d'améliorer le rendement de la combustion et d'assouplir le cycle de combustion grâce au réchauffement de la
chambre de combustion. Il en résulte une réduction des émissions de gaz d'échappement et des bruits de combustion.

Le calculateur CDI calcule le débit de préinjection et le début d'actionnement des piézoinjecteurs en fonction des facteurs suivants :
• État de charge du moteur
• Début d'actionnement de la dernière injection principale

Représentation schématique du procédé CDI

 

Injection principale

Le couple moteur et la puissance sont régulés par l'injection principale. L'injection principale s'effectue à un intervalle réduit après la
préinjection. Grâce à une pression d'injection pouvant aller jusqu'à 2 000 bar, le carburant est pulvérisé très finement. Les gouttes de
carburant obtenues présentent une grande surface par rapport au volume. Cela permet d'une part de favoriser la vitesse du processus
de combustion et d'autre part d'obtenir une taille réduite des particules d'émission.

Post-injection

Le calculateur CDI commande jusqu'à deux postinjections à la suite de l'injection principale. La première post-injection sert à augmenter la
température des gaz d'échappement, afin d'assister le processus de transformation des composants des gaz d'échappement dans le catalyseur
à oxydation. La deuxième post-injection a lieu en fonction de l'état de charge du filtre à particules diesel (DPF). Cela permet d'élever encore
davantage la température des gaz d'échappement et de déclencher le processus de régénération dans le filtre à particules diesel. Les particules
dans les gaz d'échappement sont brûlées ultérieurement.

Système d'injection CDI
1 Élément chauffant carburant
2 Filtre à carburant
3 Rail
4 Capteur de pression de rail
5 Conduite de pression
6 Piézoinjecteur
7 Pompe à haute pression
8 Vanne de régulation de débit
9 Vanne de régulation de pression

Correction du débit d'injection

La friction lors de l'ouverture et de la fermeture des piézoinjecteurs entraîne une usure du siège de l'aiguille d'injecteur. Il en résulte tout
au long de la durée de fonctionnement une modification du débit d'injection, qui est compensée par une correction de la durée de commande.

La correction du débit d'injection se compose des fonctions suivantes :
• Calibrage de débit nul
• Correction du débit d'injection principal

Les conditions de fonctionnement suivantes sont nécessaires :

• Régime moteur entre 1 000 et 2 600 1 / min
• Poussée ou marche supérieure à zéro
• Température d'huile moteur supérieure à 80 °C

Calibrage de débit nul

Afin de s'opposer à la modification du débit d'injection, la durée de commande des injecteurs de carburant peut être corrigée par le
calibrage de débit nul. Sur le moteur 651 avec système d'injection Delphi, la correction se fait à l'aide des deux capteurs de cliquetis.
Un débit de préinjection est calibré cylindre par cylindre à des intervalles de temps définis pendant le fonctionnement du moteur ou en
poussée. En se basant sur la durée de commande la plus courte possible, la durée de commande est augmentée jusqu'à ce que le calculateur
CDI reçoive un signal des deux capteurs de cliquetis. La différence entre la durée de commande déterminée et la durée de commande nominale
est utilisée pour la correction du débit d'injection.

Correction du débit d'injection principal

Cette fonction corrige le débit d'injection principal au moyen des sondes lambda en amont du catalyseur. Le débit d'injection est modifié
jusqu'à ce que la valeur théorique lambda mémorisée dans le calculateur CDI soit atteinte.

Schéma fonctionnel injection diesel common rail (CDI) régulation de l'injection
1 Injecteurs de carburant, actionnement
2 Capteur de température de carburant, signal
3 Capteur de pédale d'accélérateur, signal
4 Tension de batterie, signal
5 Capteur de température d'air de suralimentation, signal
6 Capteur de pression de suralimentation, signal
7 Capteur de température en amont du filtre à particules diesel, signal
8 Capteur de température de liquide de refroidissement, signal
9 Capteur de position vilebrequin, signal
10 Capteur de pression de rail, signal
11 Capteur de pression différentielle filtre à particules diesel, signal
12 Capteur de température d'air d'admission, signal
13 Débitmètre d'air massique à film chaud, signal
14 Capteur de température en amont du turbocompresseur, signal
15 Sonde lambda, signal
16 Capteur de température extérieure, signal
17 Capteur de température d'huile, signal
B1 Capteur de température d'huile
B2 / 5 Débitmètre d'air massique à film chaud
B2 / 5b1 Capteur de température d'air d'admission
B4 / 6 Capteur de pression de rail
B5 / 1 Capteur de pression de suralimentation
B11 / 4 Capteur de température de liquide de refroidissement
B14 Capteur de température extérieure
B17 / 8 Capteur de température d'air de suralimentation
B19 / 9 Capteur de température en amont du filtre à particules diesel
B19 / 11 Capteur de température en amont du turbocompresseur
B28 / 8 Capteur de pression différentielle filtre à particules diesel
B37 Capteur de pédale d'accélérateur
B50 Capteur de température de carburant
G1 Batterie du réseau de bord
G3 / 2 Sonde lambda en amont du catalyseur
L5 Capteur de position vilebrequin
N3 / 9 Calculateur CDI
Y76 / 1 Injecteur de carburant cylindre 1
Y76 / 2 Injecteur de carburant cylindre 2
Y76 / 3 Injecteur de carburant cylindre 3
Y76 / 4 Injecteur de carburant cylindre 4

SYSTÈME DE PRÉCHAUFFAGE

Système de préchauffage pour démarrage rapide

Le système de préchauffage pour démarrage rapide à commande électronique se compose d'un étage final de préchauffage et de quatre
bougies de préchauffage en céramique. Le système de préchauffage pour démarrage rapide permet, en cas de température élevée du liquide
de refroidissement, un démarrage immédiat sans préchauffage du moteur. Afin d'améliorer les propriétés de démarrage à froid et de mise en
température du moteur, le préchauffage est assuré par post-chauffage progressif par l'intermédiaire de la température de préchauffage réglable.
Le calculateur CDI régule la tension aux bougies de préchauffage en fonction du temps et de la température par l'intermédiaire de l'étage
final de préchauffage.

Il en résulte les avantages suivants :

• Temps de préchauffage court
• Ralenti stable
• Faible émission de gaz d'échappement
• Bon temps de réponse
• Température de préchauffage réglable

Préchauffage

Le préchauffage chauffe les chambres de combustion du moteur, afin d'atteindre la température d'allumage nécessaire du mélange air-carburant.
Le calculateur CDI analyse d'abord la température d'huile moteur et commande ensuite l'étage final de préchauffage via le LIN transmission
(LIN C1) en fonction de la température de liquide de refroidissement.
La condition pour le préchauffage est une température de liquide de refroidissement inférieure à 30 °C.

Préchauffage pour disponibilité au démarrage

Le préchauffage pour disponibilité au démarrage fournit une température suffisamment élevée après le préchauffage jusqu'à la marche
définitive du moteur. Pour cela, les bougies de préchauffage sont actionnées par l'étage final de préchauffage. Une fois que les bougies
de préchauffage ont atteint une température de disponibilité au démarrage de 1 250 °C, le témoin de contrôle de préchauffage s'éteint.

Chauffage au démarrage

Le chauffage au démarrage stabilise le régime de démarrage du moteur. Lorsque le calculateur CDI reçoit l'information "borne 50 sous tension"
du calculateur-contacteur antivol électronique, l'étage final de préchauffage actionne les bougies de préchauffage via le LIN transmission et
assiste ainsi les premiers tours et la montée en régime du moteur.

Post-chauffage

Le post-chauffage améliore le fonctionnement du moteur après le démarrage à froid et les caractéristiques de mise en température
du moteur. Le calculateur CDI analyse la température d'huile moteur et actionne les bougies de préchauffage via l'étage final de préchauffage
après le démarrage du moteur. Le post-chauffage est terminé lorsque la température de liquide de refroidissement a atteint une valeur prescrite.

INFO : En cas d'apparition d'un défaut dans le système de préchauffage, au niveau des bougies de préchauffage ou au niveau des câbles, il est
affiché par le témoin de contrôle de préchauffage et mémorisé en plus dans la mémoire des défauts du calculateur CDI.

Préchauffage de diagnostic

Cette fonction sert au diagnostic des différents circuits électriques de préchauffage. Les bougies de préchauffage sont actionnées à un faible
niveau de température, d'où la détection et la mémorisation de défauts système dans la mémoire des défauts du calculateur CDI.
Le préchauffage de diagnostic est utilisé pour la recherche des défauts afin d'effectuer un contrôle du système indépendamment de la température
d'huile moteur.
Le préchauffage de diagnostic est en outre effectué automatiquement par le système lorsque le système de préchauffage n'a pas été actif
pendant une période prolongée (par exemple en raison d'une température élevée du liquide de refroidissement, aucun préchauffage activé).

Préchauffage du filtre à particules diesel

Le préchauffage du filtre à particules diesel (DPF) n'est utilisé que pendant la régénération du filtre à particules diesel afin d'augmenter la charge et de
stabiliser la combustion.

Préchauffage de secours

Si un problème apparaît dans la communication via le bus réseau local d'interconnexion (LIN) (par exemple en cas de coupure ou de court-circuit),
la fonction de préchauffage de secours est activée pendant 180 s. En cas de panne de communication durant le préchauffage pendant plus de 250 ms,
la fonction de préchauffage de secours est également activée pendant 180 s. Des valeurs de rechange sont attribuées à la durée de préchauffage et
à la tension de préchauffage.

Témoin de contrôle de préchauffage

Le témoin de contrôle de préchauffage dans le combiné d'instruments s'allume pendant le préchauffage ou affiche un défaut dans le système
de préchauffage.

Schéma fonctionnel injection diesel common rail (CDI) préchauffage
1 Borne 50, état
2 Capteur de température d'huile, signal
3 Préchauffage, demande
4 Bougies de préchauffage, actionnement
5 Témoin de contrôle de préchauffage, actionnement
6 Borne 61, état
A1 Combiné d'instruments
A1e16 Témoin de contrôle de préchauffage
A8 / 1 Clé-émetteur
B1 Capteur de température d'huile
G2 Alternateur
N3 / 9 Calculateur CDI
N14 / 3 Étage final de préchauffage
N73 Calculateur contacteur antivol électronique
R9 / 1 Bougie de préchauffage cylindre 1
R9 / 2 Bougie de préchauffage cylindre 2
R9 / 3 Bougie de préchauffage cylindre 3
R9 / 4 Bougie de préchauffage cylindre 4
CAN E CAN train de roulement
LIN C1 LIN transmission

 

COUPURE DU CANAL D'ADMISSION

La coupure du canal d'admission (EKAS) assure grâce au tube de répartition d'air de suralimentation le meilleur rapport possible entre le
tourbillonnement d'air et la masse d'air dans tous les états de charge du moteur et par conséquent un taux de remplissage optimal.
Les caractéristiques d'émission des gaz d'échappement et la puissance du moteur sont ainsi optimisées.

Principe de fonctionnement

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'admission 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.
Les canaux d'admission hélicoïdaux sont fermés par les volets dans les plages inférieures de régime moteur et de charge du moteur, un
tourbillonnement élevé de l'air est obtenu par les canaux d'admission tangentiels ouverts.
Lors du passage de charge partielle à pleine charge, les volets sont ouverts dans les canaux d'admission hélicoïdaux en fonction de la courbe
caractéristique.
Du fait de l'accroissement du débit d'air, la vitesse d'écoulement augmente et assure un tourbillonnement optimisé du mélange d'air.
Cela améliore la combustion et diminue les particules dans les gaz d'échappement dans les plages de charge et de régime supérieures.
En cas de défaut ou de coupure de la tension d'alimentation, les volets sont ouverts mécaniquement dans les canaux d'admission hélicoïdaux
par les ressorts de rappel.

SYSTÈME DE SURALIMENTATION

Généralités

La suralimentation est assurée sur le moteur OM651 par une suralimentation par turbocompresseur à deux niveaux. Lors de ce procédé, une
pression de suralimentationcorrespondante est mise à la disposition du moteur selon la phase de fonctionnement par la combinaison d'un
turbocompresseur haute pression (compresseur HP) et d'un turbocompresseur basse pression (compresseur BP), afin d'accroître le remplissage
des pistons et par conséquent la puissance du moteur et le couple moteur.
Lors de la suralimentation par turbocompresseur, l'énergie d'écoulement des gaz d'échappement est utilisée pour entraîner les deux turbines
d'air de suralimentation.

La pression de suralimentation est régulée par le volet de régulation de pression de suralimentation (LRK), la wastegate et le volet by-pass
d'air de suralimentation. Cette commande s'effectue en tenant compte de la demande de couple correspondante du moteur, en fonction de
la courbe caractéristique.

Déroulement fonctionnel régulation de la pression de suralimentation

Afin de vous procurer un meilleur aperçu du mode de fonctionnement de la suralimentation par turbocompresseur à deux niveaux, trois états
différents ont été
sélectionnés en fonctionnement à pleine charge. Ces états servent à expliquer et à représenter le déroulement exact.

Les états suivants de la régulation de la pression de suralimentation sont décrits :

• Fonctionnement à pleine charge à 1 200 1 / min
• Fonctionnement à pleine charge entre 1 200 et 2 800 1 / min
• Fonctionnement à pleine charge à partir de 2 800 1 / min

1 Capsule à dépression
2 Admission gaz d'échappement
3 By-pass
4 Raccord flexible d'air de suralimentation
5 Compresseur haute pression
6 Admission air de suralimentation
7 Compresseur basse pression
8 Évacuation gaz d'échappement

 

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 fonctionnement à pleine charge, le volet de régulation de pression de suralimentation (LRK)
est presque fermé. Dans cet état, l'ensemble du flux des gaz d'échappement s'écoule par la roue de turbine du turbocompresseur haute pression
(compresseur HP) vers la roue de turbine du turbocompresseur basse pression (compresseur BP) puis vers le système d'échappement.
La plus grande partie de l'énergie des gaz d'échappement agit sur la roue de turbine du compresseur HP qui génère la majeure partie de la pression
de suralimentation nécessaire. Cela entraîne malgré un faible flux des gaz d'échappement une montée élevée rapide de la pression de suralimentation.

L'énergie restante des gaz d'échappement agit sur la roue de turbine du compresseur BP qui entraîne la roue de compresseur par l'intermédiaire
de l'arbre de turbine. Le compresseur BP n'est donc pas en tant que ralentisseur hydraulique. La wastegate et le volet by-pass d'air de
suralimentation sont fermés dans cet état de marche.

A Air d'admission
B Flux des gaz d'échappement
1 Turbocompresseur haute pression
2 Turbocompresseur basse pression
3 Volet de régulation de pression de
suralimentation (LRK)
4 Wastegate
5 Volet by-pass air de suralimentation
6 Filtre à air
7 Refroidisseur d'air de
suralimentation
8 Actuateur du papillon des gaz
9 Collecteur d'admission
10 Collecteur d'échappement
11 Préradiateur du recyclage des gaz
d'échappement (AGR)
12 Variateur AGR
13 Radiateur AGR
14 Volet by-pass AGR

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 fonctionnement à pleine charge, le volet de régulation de pression de suralimentation (LRK)
est ouvert dans la plage de travail (section d'ouverture) de 5 % à 95 % en fonction de la pression de suralimentation nécessaire.
Le compresseur BP est enclenché en continu lorsque la section d'ouverture du volet de régulation de pression de suralimentation augmente
et est traversé par une quantité de gaz d'échappement plus importante. L'air filtré aspiré continue d'être suralimenté. Dans cet état, les deux
compresseurs se complètent et fournissent ensemble la pression de suralimentation nécessaire. La wastegate et le volet by-pass d'air de
suralimentation sont fermés dans cet état de marche.

A Air d'admission
B Flux des gaz d'échappement
1 Turbocompresseur haute pression
2 Turbocompresseur basse pression
3 Volet de régulation de pression de
suralimentation (LRK)
4 Wastegate
5 Volet by-pass air de suralimentation
6 Filtre à air
7 Refroidisseur d'air de
suralimentation
8 Actuateur du papillon des gaz
9 Collecteur d'admission
10 Collecteur d'échappement
11 Préradiateur du recyclage des gaz
d'échappement (AGR)
12 Variateur AGR
13 Radiateur AGR
14 Volet by-pass AGR

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 de régulation de pression de suralimentation (LRK) est complètement ouvert. De ce fait,
presque tout le débit massique des gaz d'échappement est alimenté par le canal by-pass sans perte jusqu'à la turbine BP et l'importance de la
contre-pression des gaz d'échappement est limitée. Grâce à cette procédure, le compresseur HP ne contribue plus à l'augmentation de la
pression de suralimentation. Le compresseur HP a atteint sa limite de compression. Cela signifie qu'il ne peut plus générer de pression de
suralimentation et entraînerait en cas de charge supplémentaire une chute sensible du régime de la turbine.
Afin d'éviter toute perte de pression et un échauffement supplémentaire de l'air de suralimentation lors de la traversée du compresseur HP,
le volet by-pass d'air de suralimentation est ouvert de manière à ce que la majeure partie du flux d'air soit amenée au refroidisseur d'air de
suralimentation par voie directe, sans perte. La puissance de la turbine BP est régulée par la wastegate dans la courbe caractéristique du
moteur en fonction des besoins selon l'état de charge.
Selon l'état de charge, le compresseur haute pression permet d'établir une pression de suralimentation élevée à bas régimes moteur et
d'éviter une surcharge du compresseur basse pression à régimes moteur élevés.

A Air d'admission
B Flux des gaz d'échappement
1 Turbocompresseur haute pression
2 Turbocompresseur basse pression
3 Volet de régulation de pression de suralimentation (LRK)
4 Wastegate
5 Volet by-pass air de suralimentation
6 Filtre à air
7 Refroidisseur d'air de suralimentation
8 Actuateur du papillon des gaz
9 Collecteur d'admission
10 Collecteur d'échappement
11 Préradiateur du recyclage des gaz d'échappement (AGR)
12 Variateur AGR
13 Radiateur AGR
14 Volet by-pass AGR

RECYCLAGE DES GAZ D’ÉCHAPPEMENT

Généralités

Le système des gaz d'échappement garantit le respect des valeurs limites prescrites par le législateur pour les émissions de gaz d'échappement.
Le système d'échappement du moteur 651 combine deux technologies en vue de la réduction des émissions.
Le recyclage des gaz d'échappement (AGR) permet de diminuer les émissions d'oxyde d'azote (NOx) et la dépollution des gaz d'échappement de
réduire les émissions d'hydrocarbures (HC) et de particules de suie.

Recyclage des gaz d'échappement

Lors du recyclage des gaz d'échappement (AGR), une partie du flux des gaz d'échappement est réalimentée vers l'air de suralimentation via le
circuit AGR. Grâce au recyclage des gaz d'échappement, la température de combustion est abaissée et la proportion d'oxygène superflu (O2)
est diminuée. Cette mesure permet de réduire la formation de NOx pendant la combustion. De plus, la vitesse de combustion se réduit du fait
du manque d'oxygène et le flux des gaz d'échappement vers le catalyseur à oxydation est diminué.
Les gaz d'échappement ramenés passent d'abord par un préradiateur avant d'arriver dans le circuit AGR luimême. La quantité de gaz
d'échappement réalimentée est commandée par le variateur AGR. Afin d'améliorer encore le rendement, les gaz d'échappement peuvent être
amenés selon la courbe caractéristique au radiateur AGR afin d'y être refroidis encore plus. Si la température des gaz d'échappement affluant
est trop faible, le passage vers le radiateur AGR est fermé par un volet by-pass et les gaz d'échappement sont amenés directement au tube
de répartition d'air de suralimentation. Le volet by-pass AGR est actionné par le calculateur CDI par l'intermédiaire d'une capsule à dépression.
Si les gaz d'échappement contournent en partie le radiateur AGR, les chambres de combustion sont chauffées plus rapidement dans la plage
de charge inférieure. Les gaz d'échappement contiennent donc moins d'oxyde de carbone (CO) et d'hydrocarbure (HC). Dans la plage de
charge supérieure, les gaz d'échappement sont amenés à travers le radiateur AGR pour y être refroidis. Il y a donc moins d'oxyde d'azote (NOx)
dans les gaz d'échappement.

Schéma fonctionnel injection diesel common rail (CDI) recyclage des gaz d'échappement
1 Débitmètre d'air massique à film chaud, signal
2 Capteur de pression de suralimentation, signal
3 Capteur de température recyclage des gaz d'échappement, signal
4 Capteur de température air de suralimentation, signal
5 Vanne d'inversion by-pass radiateur de recyclage des gaz, actionnement
6 Capteur de pression en aval du filtre à air, signal
7 Capteur de pédale d'accélérateur, signal
8 Capteur de position vilebrequin, signal
9 Actionneur de recyclage des gaz, actionnement
B2 / 5 Débitmètre d'air massique à film chaud
B5 / 1 Capteur de pression de suralimentation
B16 / 14 Capteur de température recyclage des gaz d'échappement
B 17 / 8 Capteur de température air de suralimentation
B28 / 5 Capteur de pression en aval du filtre à air
B37 Capteur de pédale d'accélérateur
L5 Capteur de position vilebrequin
N3 / 9 Calculateur CDI
Y27 / 9 Actionneur de recyclage des gaz
Y85 Vanne d'inversion by-pass radiateur de recyclage des gaz

Dépollution des gaz d'échappement

La dépollution des gaz d'échappement filtre une grande partie des substances nocives restant encore dans les gaz d'échappement. Le système
repose sur la combinaison déjà connue d'un catalyseur à oxydation avec un filtre à particules diesel (DPF). En complément du recyclage des gaz
d'échappement, les substances nocives suivantes sont piégées par la dépollution des gaz d'échappement et réduites par retraitement :

• Oxyde d'azote (NOx)
• Hydrocarbures (HC)
• Oxyde de carbone (CO)
• Particules de substances nocives et de suie

Déroulement fonctionnel dépollution des gaz d'échappement

Les gaz d'échappement rejetés par le moteur sont épurés dans un catalyseur à oxydation et un filtre à particules diesel (DPF).
Le catalyseur à oxydation assure la diminution des hydrocarbures (HC) et des oxydes de carbone (CO) et génère par post-combustion
l'énergie thermique nécessaire pour la phase de régénération du filtre à particules diesel. Le filtre à particules diesel se compose d'un
corps de filtre alvéolaire céramique en carbure de silicium revêtu de platine.
Les gaz d'échappement prénettoyés dans le catalyseur à oxydation affluent dans les canaux ouverts vers l'avant du filtre à particules
diesel et arrivent par les parois filtrantes poreuses du corps de filtre alvéolaire dans les canaux ouverts vers l'arrière. Les particules de
suie sont retenues dans le corps de filtre alvéolaire du filtre à particules diesel. Ensuite, les gaz d'échappement épurés et filtrés sont évacués
par le système d'échappement.

Fonctionnement du catalyseur à oxydation (schématique)
1 Corps porteur
2 Couche isolante
3 Carter
111 / 4 Monolithe céramique
113 / 4 Couche support (washcoat)
CO Oxyde de carbone
CO2 Dioxyde de carbone
HC Hydrocarbure
H2O Eau
N2 Azote
NO2 Dioxyde d'azote

 

Régénération du filtre à particules diesel

Le capteur de pression différentielle du filtre à particules diesel signale l'état de charge du filtre à particules diesel au calculateur CDI.
Si le chargement en particules de suie est trop importante et dépasse une valeur limite enregistrée dans la courbe caractéristique, le calculateur
CDI amorce la phase de régénération à l'état de charge approprié. La régénération est assurée par une élévation périodique de la température
des gaz d'échappement. Les particules de suie accumulées dans le filtre à particules diesel sont brûlées et transformées principalement en
dioxyde de carbone (C02). La réduction des particules de suie s'élève à environ 99 %. Le reste des cendres produites demeure dans le filtre à
particules diesel.

Les durées de régénération sont fonction de la température ; elles sont nettement raccourcies lorsque la température des gaz d'échappement
croît. Les mesures suivantes sont utilisées pour augmenter la température des gaz d'échappement :

• Post-injection
• Recyclage des gaz d'échappement avec étranglement de l'air d'admission
• Préchauffage du filtre à particules diesel La température des gaz d'échappement est surveillée pendant la régénération par le capteur de
température en amont du turbocompresseur et par le capteur de température en amont du filtre à particules diesel.

INFO : La régénération interrompue du filtre à particules diesel est répartie sur plusieurs cycles de conduite en cas de trajets sur courtes
distances. Les phases de mise en température jusqu'à l'obtention de la température de régénération nécessaire sont de ce fait plus fréquentes.
La régénération se déroule sans que le client le remarque.

Si le filtre à particules diesel est surchargé de cendre, le témoin de contrôle du diagnostic moteur dans le combiné d'instruments signale
qu'une maintenance du filtre à particules diesel est nécessaire.
Après la régénération, le calculateur CDI saisit la différence de pression déterminée par le capteur de pression différentielle DPF et la compare avec
une valeur de référence. Le calculateur CDI détermine à partir de cela le chargement en cendres résiduelles du filtre à particules diesel.

COMPOSANT DU SYSTÈME

Calculateur CDI (N3 / 9)

Le calculateur CDI se trouve sur le boîtier de filtre à air. Le calculateur CDI est équipé sur sa face inférieure d'ailettes de refroidissement
qui dépassent à l'intérieur du boîtier de filtre à air et sont refroidies par l'air aspiré.

Le rôle du calculateur CDI comprend les tâches partielles suivantes :

• Régulation du couple moteur
• Régulation de l'injection
• Suralimentation
• Coupure en décélération
• Gestion thermique
• Recyclage des gaz d'échappement (AGR)
• Dépollution des gaz d'échappement Le calculateur CDI sert d'interface entre le CAN transmission (CAN C) et le CAN train de roulement (CAN E).
Pour la surveillance de tous les composants et fonctions du système, la gestion moteur est dotée d'une mémoire des défauts et de fonctions
de diagnostic performantes.

Ces fonctions concernent les points suivants :
• Témoin de la mémoire des défauts
• Diagnostic gestion moteur
• Diagnostic embarqué européen (EOBD)
• Diagnostic par bus CAN
• Diagnostic par câble K

1 Calculateur CDI
2 Ailettes de refroidissement
3 Boîtier de filtre à air
4 Filtre à air

Alternateur (G2)

L'alternateur régule la tension de charge en fonction de la consommation électrique ou de l'état de charge de la batterie. Le calculateur CDI
commande la puissance d'alternateur via une interface d'alternateur. Il est ainsi possible par exemple de diminuer le régime de ralenti du moteur
et les émissions de gaz d'échappement. L'alternateur détecte différents défauts et les signale au calculateur CDI.
La communication entre le calculateur CDI et l'alternateur est assurée via le bus réseau local d'interconnexion (LIN).

INFO : Pendant le contrôle de la tension de régulation, la batterie du réseau de bord doit être sollicitée avec un
testeur de batterie.

Pompe haute pression

La pompe à haute pression à 2 pistons se trouve sur le côté gauche du carter moteur du côté transmission de force. La pompe à haute
pression permet de comprimer le carburant et de générer la pression de rail nécessaire. Le pignon de la pompe à haute pression est entraîné
par le train de pignons à la moitié du régime du vilebrequin. Le couple est transmis sur l'arbre de la pompe à haute pression par l'intermédiaire
d'un entraîneur à dents multiples.