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#1 16-05-2018 21:01:57

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Le moteur BMW S55

Entrainement technique.

Information produit.

Moteur S55

Moteur-S55.png

Contenu

Introduction
Historique du moteur
Identification du moteur
Moteur mécanique
Train de soupapes
Entraînement par courroie et composants auxiliaires
L'approvisionnement en pétrole
Systèmes d'émission d'air et d'échappement
Système de vide
Système de carburant
Système de refroidissement
Système électrique du moteur
Des informations de service

Moteur S55

1. Introduction

1.1. Points forts

Le moteur S55 est le successeur du moteur S65. Similaire aux moteurs des modèles X5M, X6M, F1x M5 / M6 et F6 M6 avec moteur S63, le S55 est basé sur un moteur de production de BMW AG. Comme l'indique l'identification du moteur, le moteur S55 est basé sur le moteur N55.

Contrairement au modèle précédent, avec son moteur V8 à aspiration naturelle, les nouvelles BMW M3 et M4 Coupé sont entraînées par un moteur essence 6 cylindres de 3,0 litres équipé de la technologie turbo M TwinPower. Les mises à jour techniques et les modifications de M GmbH rendent le moteur adapté à la course automobile.

Grâce au turbocompresseur et au concept à grande vitesse, le nouveau moteur M impressionne avec un développement de puissance imprévu de 317 kW / 425 CV et, contrairement à la S65, est facilement disponible à des régimes nettement inférieurs. Le couple maximal, signe du développement de la puissance ressenti par le conducteur, a augmenté de 37%, passant de 400 Nm à 550 Nm / 406 lb-pi, et est disponible sur presque toute la plage de régimes moteur utilisable. Même si la S55 a augmenté sa puissance, avec les mesures de BMW EfficientDynamics, la consommation de carburant et les émissions de CO2 ont été réduites respectivement de 28% et 26%.

Comme le moteur S55 est basé sur le moteur N55, 75% des composants du moteur ont été adoptés par le moteur de production N55 et l'autre 25% des composants du moteur sont de nouveaux développements. Toutes les données techniques sont supérieures à celles du prédécesseur.

Le moteur S55 contribue également au concept global de construction légère intelligente dans le F80 / F82. Grâce à l'utilisation intelligente du matériau, le poids du moteur S55 a été réduit de 3% par rapport au moteur S65.

1.1.1. Données techniques

Moteur-S55-vue-d-ensemble.png

Moteur-S55-vue-d-ensemble-2.png


1.1.2. Diagramme de pleine charge

Par rapport à son prédécesseur, le moteur S55 présente une consommation de carburant inférieure avec une puissance et un couple plus élevés.

Diagramme-de-pleine-charge_20180510-1129.png

1.2. S55lN55 nouvelles fonctionnalitéslchanges

1.2.1. Aperçu

S55lN55-nouvelles-fonctionnalites-changements.pngS55lN55-nouvelles-fonctionnalites-changements-2.png

2.2.1. Comparaison du moteur N55 enginelS55

Comparaison-du-moteur-N55-enginelS55.png

Comparaison-du-moteur-S55-du-moteur-N55.png

Systèmes d'émission d'air et d'échappement

Comparaison-du-moteur-S55-du-moteur-N55-2.png

Comparaison-du-moteur-S55-du-moteur-N55-3.png

2. Historique du moteur

2.1. Variantes des moteurs BMW M3

Variantes-des-moteurs-BMW-M3.png

3. Identification du moteur

3.1. Désignation du moteur et identification du moteur

3.1.1. Désignation du moteur

Dans la documentation technique, la désignation du moteur est utilisée pour assurer une identification distincte du moteur.

La documentation technique contient également la forme abrégée de la désignation du moteur S55, qui indique uniquement le type de moteur.

Designation-du-moteur-et-identification-du-moteur.png

Répartition de la désignation du moteur S55

Repartition-de-la-designation-du-moteur-S55.png

4. Moteur mécanique

4.1. Carter du moteur

Le carter du moteur comprend le bloc moteur (carter et plaque de base), la culasse, le couvercle de culasse, le carter d'huile et les joints.

4.1.1. Bloc moteur

Le bloc moteur est fabriqué en alliage d'aluminium moulé sous pression (AlSi 7Cu0.5Mg) et se compose d'un carter et d'une plaque de base.

Carter et plaque de base

Le carter du moteur S55 est conçu comme un carter à pont fermé, tandis que le N55 est un pont ouvert. Il n'a pas de chemises de cylindre moulées en fonte comme le moteur N55, mais des chemises de cylindre en aluminium enduites LDS. Pour plus d'informations sur la projection de fil à l'arc électrique (LDS), veuillez vous référer au manuel de référence technique "ST1111 N20 Engine".

Cette combinaison de matériaux a allégé le bloc moteur S55 de 2,2 kg / 4,85 lb par rapport au moteur de production (N55). Cette économie de poids profite à la construction légère et intelligente du Coupé F80 / F82-M3 / M4.

Avec un carter de pont fermé, les ouvertures de la plaque de recouvrement du carter sont réduites et entraînent une augmentation de la rigidité globale du carter.

Comme une pompe de liquide de refroidissement mécanique est utilisée dans le moteur S55, les conduites de liquide de refroidissement et la fixation de la pompe de liquide de refroidissement sont insérées dans le carter.

De plus, les points de fixation des composants auxiliaires spécifiques au moteur S55 ont été adaptés au carter moteur.

Moteur-S55-carter-de-pont-ferme.png

Moteur-S55-trous-de-ventilation-dans-le-carter.png

Le carter comporte des orifices de ventilation longitudinale percés entre les chambres inférieures des cylindres. Ces trous de ventilation améliorent l'égalisation de la pression des colonnes d'air oscillant créées par les courses montantes et descendantes des pistons.

Moteur-S55-plaque-d-assise-d-en-haut.png

Le carter et la plaque d'assise ont également les connexions nécessaires pour les deux conduites de liquide de refroidissement du turbocompresseur d'échappement et d'alimentation en huile / retour.

4.1.2. Culasse

La culasse du moteur S55 a été modifiée pour répondre aux exigences de la course automobile. La structure de base de la culasse est similaire à celle du moteur N55. Le moteur 6 cylindres S55 utilise également l'injection directe de carburant avec suralimentation par échappement et Valvetronic. La culasse est très compacte et est équipée de la Valvetronic de 3ème génération.

La combinaison du turbocompresseur d'échappement, de Valvetronic et de l'injection directe de carburant est connue sous le nom de Turbo Valvetronic Direct Injection (TVDI).

La technologie TVDI réduit les émissions de CO2 et la consommation de carburant de 3 à 6%.

Les raccords des clapets anti-retour VANOS ont été retirés comme dans le moteur N55, car ils ont été intégrés dans les électrovannes. La culasse comporte également des passages de liquide de refroidissement autour des injecteurs pour le refroidissement indirect.

Moteur-S55-culasse.png

4.1.3. Le couvre-culasse

Design

Le couvre-culasse est une pièce modifiée du moteur N55. Contrairement à la culasse N55, la culasse S55 ne possède plus d'accumulateur intégré pour le système de vide.

Le principe de fonctionnement général de la ventilation du carter dans le couvercle de culasse n'a pas changé d'un point de vue technique.

Tous les composants pour la ventilation du carter et les conduits de soufflage sont intégrés dans le couvercle de la culasse. Les clapets anti-retour intégrés garantissent que les gaz de soufflage sont fournis de manière fiable à l'air d'admission dans les deux modes moteur (NA et Boost).

Le moteur S55 est équipé d'un système de ventilation du carter commandé par dépression. Un vide d'environ 38 mbar est régulé.

Moteur-S55-couvercle-de-culasse-avec-ventilation-de-carter.pngMoteur-S55-couvercle-de-culasse-avec-ventilation-de-carter_20180510-1159.png

La ligne de ventilation du carter ne peut pas être remplacée individuellement uniquement avec le couvercle de la culasse.

Les gaz de soufflage atteignent une chambre de décantation dans le couvercle de culasse à travers une ouverture à l'arrière du couvercle. Les gaz de soufflage sont ensuite dirigés à travers des trous sur une plaque d'impact que l'huile frappe, à un débit élevé, et se vide. Les gaz de soufflage, débarrassés de l'huile, circulent désormais par le clapet anti-retour via les clapets anti-retour (en fonction du mode de fonctionnement) vers le tuyau d'admission d'air avant le turbocompresseur ou vers le collecteur d'admission avant les soupapes d'admission. L'huile séparée est dirigée via le conduit de retour vers le carter d'huile.

Fonction

Mode aspiré naturellement

La fonction standard ne peut être utilisée que lorsqu'il y a un vide dans le collecteur d'admission, c'est-à-dire en mode d'aspiration naturelle.

En mode d'aspiration naturelle, les soupapes anti-retour du conduit de soufflage du couvercle de la culasse sont ouvertes par le vide dans le plénum d'admission et les gaz de fuite sont soutirés par la soupape de régulation de pression. Le vide ferme simultanément le deuxième clapet anti-retour du conduit vers la conduite d'admission d'air de suralimentation.

Les gaz de soufflage sont acheminés directement dans les orifices d'admission de la culasse via le rail de distribution intégré dans le couvercle de la culasse.

Moteur-S55-ventilation-du-carter-mode-aspiration-naturelle.pngMoteur-S55-ventilation-du-carter-mode-aspiration-naturelle-2.png

Mode Turbo

Une fois que la pression dans le collecteur d'admission augmente, il n'est plus possible d'introduire les gaz de soufflage par des passages dans la culasse. Sinon, cela créerait le risque que la pression de charge soit introduite dans le carter. Un clapet anti-retour dans le conduit de soufflage du couvercle de culasse ferme le conduit au plénum d'admission et protège ainsi le carter contre la surpression.

L'augmentation de la demande en air frais génère un vide dans le tuyau d'air propre entre le turbocompresseur d'échappement et le silencieux d'admission. Ce vide est suffisant pour ouvrir le clapet anti-retour et extraire les gaz de fuite via la vanne de régulation de pression.

Moteur-S55-ventilation-du-carter-mode-turbo.pngMoteur-S55-ventilation-du-carter-mode-turbo-2.png

4.1.4. Couvert de moteur

Le capot moteur a été modifié pour le moteur S55. Le capot moteur est constitué de deux composants indépendants:

• le couvercle de la bobine d'allumage
• le couvercle de protection contre la corrosion

Avec cette conception, le capot du moteur pèse 960 grammes (2.1lbs) de moins que le capot du moteur N55.

Moteur-S55-capot-moteur.png

4.1.5. Carter d'huile

Le carter d'huile du moteur S55 est fabriqué à partir de magnésium et permet une économie de poids d'environ 1000 grammes (2,2 lb) par rapport au carter d'huile en aluminium du moteur N55. Un couvercle supplémentaire dans le carter d'huile limite les mouvements d'huile lors des accélérations longitudinales et latérales.

Moteur-S55-carter-d-huile.png

L'étanchéité du carter d'huile avec le carter se fait avec un joint métallique avec des inserts en caoutchouc et des vis en aluminium. En raison de la corrosion électrochimique entre l'aluminium et le magnésium, les mêmes opérations et instructions de réparation doivent être observées que pour les autres moteurs avec ces combinaisons de matériaux.

Une plaque de recouvrement est installée entre le carter moteur / le carter d'huile et la transmission pour protéger contre la corrosion.
Ne pas réutiliser les vis en aluminium. Ils doivent être remplacés après un usage unique.

4.2. Vilebrequin

4.2.1. Vilebrequin avec paliers

Vilebrequin

Tout en maintenant une construction légère, le vilebrequin en acier forgé a été adapté au concept de haute vitesse et à la puissance accrue. À 21,1 kg (46,5 lb), le vilebrequin du moteur S55 est environ 1,8 kg (4 lb) plus léger que le vilebrequin en acier du moteur N5530B0 (M235i) et 1 kg (2,2 lb) plus lourd que le vilebrequin en fonte du N55B30M0 moteur (standard). Le vilebrequin est fabriqué à partir d'un alliage d'acier (42CrMoS4 Mod) et est ensuite nitrocarburé (durci). L'agencement de contrepoids est symétrique, tandis que l'agencement de contrepoids de vilebrequin N55 en fonte est asymétrique.

Il n'y a pas de roue d'incrémentation installée sur le vilebrequin, similaire au moteur N55. La vitesse du vilebrequin est déterminée par une roue magnétique et un capteur de vitesse du vilebrequin, basé sur le principe du hall. Les chaînes de distribution sont reliées par un boulon central M18.

Moteur-S55-vilebrequin.png

Palier principal de vilebrequin

Les paliers principaux de vilebrequin ont été modifiés, à partir du moteur N55, afin de satisfaire aux exigences du concept à grande vitesse. Les roulements sont sans plomb. Un palier électrolytique à trois matériaux (Kolbenschmidt S703C) est utilisé pour les coussinets inférieurs. Pour les coussinets supérieurs, un palier bi-matière en aluminium (Kolbenschmidt R25) est utilisé. Le palier de butée est situé à la quatrième position d'appui.

4.2.2. Bielle avec palier

La bielle du moteur S55 a un diamètre intérieur de 144,35 mm. Comme dans les moteurs N20-N55, la petite extrémité de la bielle a un alésage de forme spéciale. Il est usiné plus large sur les bords inférieurs. Cette conception distribue uniformément la force agissant sur l'axe de poignet sur toute la surface de la douille de tige et réduit la charge sur les bords, pendant que le piston se déplace vers le bas, pendant la course de puissance.

Moteur-S55-petite-bielle.png

Le graphique suivant montre la charge de surface sur une bielle standard sans alésage profilé. En raison de la pression exercée sur le piston pendant la combustion, la plus grande partie de la force est transférée par le goujon vers les bords de la petite bague de bielle.

Moteur-S55-petite-bielle-sans-alesage.png

Le graphique ci-dessous illustre la petite extrémité de la bielle avec l'alésage profilé. La force est répartie sur une plus grande surface et la charge sur le bord de la douille est considérablement réduite.

Moteur-S55-petite-bielle-avec-alesage-profile.png

Des coussinets de bielle sans plomb, comme dans le moteur N20 -N55, sont utilisés pour les grandes bielles. Le matériau côté tige G-488 est utilisé et du côté bouchon, le matériau G-444 est utilisé.

Les boulons des bielles du moteur S55, N55 et N54 sont les mêmes (M9 x 47).

Moteur-S55-palier-de-bielle.png

4.2.3. Piston et segments de piston

Le piston a été modifié dans ses propriétés de style et de matériau aux exigences plus élevées du concept à grande vitesse dans le moteur S55.

Un piston de jupe pleine pantoufle fabriqué par la société Mahle est utilisé. Le piston est fabriqué à partir d'un alliage d'aluminium (AlSi12Cu4Ni2Mg). Cet alliage est particulièrement adapté aux moteurs à essence haute performance.

La jupe du piston est revêtue de Grafal. Ceci est nécessaire en raison des chemises de cylindre revêtues de LDS.

Le diamètre du piston est de 84 mm. Le premier segment de piston est une bague de compression rectangulaire en nitrure. Le deuxième segment de piston est un segment de piston conique. La bague de raclage d'huile est une bague de racleur d'huile en nitrure ES.

Moteur-S55-piston-avec-goupille-de-piston-et-segments-de-piston.png

Goupille de poignet

La broche a été révisée en conséquence aux exigences plus élevées du moteur S55. Le matériau et la résistance ont été améliorés pour satisfaire le concept de haute vitesse.

Une broche avec un changement de volume restreint et un diamètre de 22 mm est utilisé. Cette broche est fabriquée à partir d'un alliage d'acier (16MnCr5) puis cémentée.

Géométrie de la chambre de combustion

Le graphique suivant montre la disposition des différents composants autour de la chambre de combustion. D'après le graphique, on peut voir que l'injection de haute précision BMW (HPI) n'est pas utilisée, mais plutôt un injecteur de carburant à électrovanne Bosch avec une buse à plusieurs trous. Cet injecteur de carburant est spécialement adapté à la combinaison de turbocompresseur et de Valvetronic III. Pour un aperçu plus clair, un ensemble de vannes a été supprimé dans le graphique.

Moteur-S55-chambre-de-combustion-avec-composants.pngMoteur-S55-chambre-de-combustion-avec-composants-2.png

4.3. Entraînement d'arbre à cames

L'entraînement de l'arbre à cames correspond à l'entraînement de l'arbre à cames du moteur N55.

5. Valvetrain

5.1. Conception

Le graphique suivant montre la conception de la culasse sur le moteur S55 avec Valvetronic III et l'injection directe de carburant.

Moteur-S55-vue-d-ensemble-des-soupapes.jpegMoteur-S55-vue-d-ensemble-des-soupapes-2.png

5.1.1. Arbres à cames

Dans le moteur N54, des arbres à cames coulés ou de construction légère ont été utilisés simultanément. Dans un moteur N54, l'utilisation d'arbres à cames de construction légère et d'arbres à cames coulés ou d'une installation mixte est possible.

Dans le moteur S55, similaire au moteur N55, seuls des arbres à cames de construction légère sont utilisés. Les arbres à cames de construction légère pour le moteur S55 sont fabriqués par hydroformage. L'arbre à cames d'échappement possède des chemins de roulement et est enfermé dans un carter d'arbre à cames. Le moussage de l'huile pendant le fonctionnement est réduit par le carter d'arbre à cames.

moteur-s55-arbre-a-cames-en-hydroformage.png

5.1.2. Timing

Moteur-S55-chronogramme.png

5.1.3. Soupapes d'admission et d'échappement

La tige de soupape des soupapes d'admission a un diamètre de 5 mm et les soupapes d'échappement ont un diamètre de 6 mm. La raison pour le plus grand diamètre est que la soupape d'échappement est creuse et est remplie de sodium, ce qui améliore le transfert de chaleur. De plus, le siège de soupape de la soupape d'échappement est renforcé.

5.1.4. Ressorts de soupape

En raison des différents diamètres d'arbre entre les soupapes d'admission et d'échappement, les ressorts de soupape sont différents.

5.2. Valvetronic

5.2.1. VANOS

Aperçu

Le VANOS du moteur S55 correspond dans sa conception et sa fonction à celui du moteur N55. Dans le moteur N55, le VANOS a été optimisé par rapport au moteur N54. Cette optimisation permet désormais des vitesses d'ajustement d'unité VANOS encore plus rapides. La modification a également réduit davantage la susceptibilité du système à l'encrassement.

Moteur-S55-VANOS-avec-alimentation-en-huile.png

Les roues des capteurs d'arbre à cames sont désormais des pièces «embouties» en tôle pure et ne sont plus réalisées en deux parties. Cette mesure augmente la précision de fabrication et réduit les coûts de fabrication.

Moteur-S55-roue-de-capteur-d-arbre-a-cames.png

Vannes électromagnétiques VANOS

Les électrovannes VANOS utilisées dans le moteur N55 sont identiques à celles du moteur S55. Trois crépines sur chaque électrovanne VANOS assurent un fonctionnement sans problème et empêchent de manière fiable les électrovannes VANOS de se coincer à cause de particules de saleté.

5.2.2. Commande de levée de soupape

Aperçu

Comme dans le graphique suivant, l'emplacement d'installation du servomoteur n'a pas changé par rapport au moteur N55. Une autre particularité est que le capteur d'arbre excentrique ne repose plus sur l'arbre excentrique, mais a été intégré dans le servomoteur.

En raison du régime moteur plus élevé, jusqu'à 7 600 tr / min, la courbe de travail de l'arbre excentrique a été modifiée.

Moteur-S55-commande-de-levee-de-soupape.jpeg

Valvetronic III est utilisé. Les différences entre Valvetronic III et Valvetronic II résident dans la disposition du servomoteur Valvetronic et du capteur Valvetronic. Comme dans Valvetronic II, le niveau de turbulence est augmenté à la fin du cycle de compression dans le but d'optimiser la formation du mélange en utilisant des mesures de phasage et de masquage. Ce mouvement de la charge du cylindre améliore la combustion pendant le fonctionnement en charge partielle et en mode de chauffage du convertisseur catalytique. Les zones de trempe contribuent également à la formation du mélange.

Phasage

Le phasage entraîne une différence de levage entre les deux soupapes d'admission jusqu'à 1,8 mm dans la plage de charge partielle inférieure. L'air frais aspiré est ainsi réparti de manière inégale.

Masquage

Le masquage fait référence au style de la zone du siège de soupape. Ce style garantit que l'air frais entrant est aligné de sorte que le mouvement de charge du cylindre souhaité est atteint. L'avantage de ces mesures est que le retard de combustion (ralentissement) est réduit d'environ 10 ° de la rotation du vilebrequin. Le processus de combustion est plus rapide et un chevauchement de soupape plus grand peut être réalisé. Les émissions de NOx peuvent ainsi être considérablement réduites.

Moteur-S55-toit-de-la-chambre-de-combustion.jpeg

Le graphique suivant montre l'effet des mesures précédentes. Un processus de combustion amélioré et plus rapide est activé avec ces mesures, dans la zone rouge. Techniquement, cela s'appelle "énergie cinétique turbulente".

Influence-du-phasage-et-du-masquage-sur-l-ecoulement-dans-la-chambre-de-combustion.jpeg

Les caractéristiques de réponse du moteur peuvent être améliorées avec la combinaison de Valvetronic III, injection directe de carburant et turbocompresseur. Les caractéristiques de réponse jusqu'à la pleine charge du moteur atmosphérique sont raccourcies, comme avec le moteur atmosphérique avec Valvetronic, car la procédure de remplissage du collecteur d'admission est supprimée. L'accumulation de couple consécutive au démarrage du turbocompresseur peut être accélérée à bas régime avec un réglage partiel de la portance. Le rinçage du gaz résiduel entraîne une augmentation plus rapide du couple.

Valvetronic

Un moteur à courant continu sans balais est utilisé, comme dans le moteur N55. Le servomoteur Valvetronic présente les caractéristiques spéciales suivantes:

• Concept ouvert (l'huile moteur est fournie directement au moteur)
• L'angle de l'arbre excentrique est déterminé par les incréments d'angle du système de capteur intégré
• Consommation d'énergie réduite d'environ 50%
• Dynamique d'actionnement plus élevée (par exemple, réglage spécifique au vérin, contrôle de la vitesse de ralenti, etc.)
• Design léger - environ 600 grammes

La troisième génération du servomoteur Valvetronic comprend également le capteur permettant d'identifier la position de l'arbre excentrique. Une autre particularité est que l'huile moteur circule à travers et autour du servomoteur Valvetronic. Une buse de pulvérisation d'huile assure le graissage de l'engrenage à vis sans fin pour la connexion de l'arbre excentrique.

Moteur-S55-structure-de-Valvetronic.png

6. Entraînement par courroie et composants auxiliaires

6.1. Ceinture de sécurité

La transmission par courroie a dû être modifiée en raison de l'utilisation d'une pompe de liquide de refroidissement mécanique et de la suppression de la pompe de direction assistée hydraulique. Une poulie de tension supplémentaire est utilisée entre l'amortisseur de vibrations et le compresseur de climatisation, qui compense la suppression de la pompe de direction assistée hydraulique. La poulie de tension supplémentaire supprime les oscillations possibles de la courroie d'entraînement entre l'amortisseur de vibrations et le compresseur de climatisation.

Moteur-S55-entrainement-par-courroie.png

Le diamètre de la poulie de courroie de l'alternateur a été augmenté par rapport à celui du moteur N55. Cela était nécessaire car l'alternateur produirait des vitesses excessives en raison des vitesses plus élevées du moteur S55. Avec l'ajout d'une pompe de refroidissement mécanique, une poulie et une courroie d'entraînement sont ajoutées au système de courroie d'entraînement, contrairement au N55 qui n'a qu'une courroie d'entraînement.

6.1.1. Amortisseur de vibrations

Le moteur S55 utilise un amortisseur de vibrations à masse unique. La poulie pour les composants auxiliaires se trouve derrière l'amortisseur. La poulie d'entraînement de la pompe à liquide de refroidissement se trouve sur la face avant de l'amortisseur de vibrations.

Moteur-S55-amortisseur-de-vibrations.png

7. Approvisionnement en huile

7.1. Circuit d'huile

7.1.1. Passages d'huile

Le graphique suivant donne un aperçu du circuit d'huile du moteur S55.

Moteur-S55-passages-d-huile-vue-arriere.jpeg

Moteur-S55-passages-d-huile-vue-de-face.png

7.1.2. Retour d'huile

Le graphique suivant montre le déflecteur d'huile intégré. Les composants suivants ont été combinés:

• Déflecteur d'huile (5)
• tuba d'admission (3)

Le déflecteur d'huile intégré donne lieu à la plus grande étanchéité possible entre le carter d'huile et l'entraînement du vilebrequin. Des bords de raclage d'huile supplémentaires sont montés sur la plaque d'appui, qui pulvérise l'huile directement sur le vilebrequin.

L'huile qui s'écoule de la culasse est dirigée sous le déflecteur d'huile. Ainsi, même en cas d'accélération latérale élevée, aucune huile de retour ne peut atteindre le vilebrequin et entraîner des pertes de barattage.

Moteur-S55-plaque-d-appui-avec-pompe-a-huile-pompe-d-aspiration-et-deflecteur-d-huile.pngMoteur-S55-passages-de-retour-d-huile.png

7.1.3. Pompe à huile et contrôle de pression

Les passages ont été intégrés pour l'alimentation en huile de la pompe à vide, elle est lubrifiée par de l'huile filtrée comme dans le moteur N55. De plus, la soupape de contrôle de la pression d'huile a été retenue pour la pompe à huile commandée par carte, comme le moteur N55.

Moteur-S55-controle-de-la-pression-d-huile.png

Une version modifiée de la pompe à huile coulissante à pendule, connue du moteur N55, est utilisée. Les sections d'écoulement dans la pompe à huile ont été optimisées dans le moteur S55 pour réduire les pertes; par conséquent, le débit de la pompe s'est amélioré de 18%. L'arbre de la pompe à huile comporte une douille hexagonale supplémentaire pour l'entraînement de la pompe d'aspiration. Vous trouverez la fonction de la pompe à huile dans le manuel de référence technique "Moteur ST1209 N63TU". La fonction de régulation de la pression est décrite dans le manuel de référence de la formation "Moteur ST916 N55".

Moteur-S55-pompe-a-huile.png

La structure de la pompe à huile a été révisée afin de garantir le fonctionnement et la durabilité de la glissière pendulaire en matière plastique thermodurcissable.

7.1.4. Pompe aspirante

Afin d'adapter l'approvisionnement en huile aux exigences de la course automobile, une seconde pompe à huile a été installée en secours. La deuxième pompe à huile, également appelée pompe d'aspiration, soutient le retour d'huile des turbocompresseurs d'échappement et des zones avant du carter d'huile vers l'arrière du carter d'huile.

Moteur-S55-pompe-a-huile-raccordee-a-la-pompe-d-aspiration.png

Grâce à ces modifications, l'alimentation en huile peut être garantie jusqu'à une accélération longitudinale de 0,61 g et jusqu'à -1,2 g en cas de décélération. Avec une accélération latérale, par exemple dans les virages, ce système d'alimentation en huile permet une alimentation sûre en huile jusqu'à 1,2 g.

Moteur-S55-niveau-d-huile-moteur.png

Avec les tuyaux d'admission (2, 4, 8), la pompe d'aspiration aspire l'huile de l'avant du carter d'huile pendant l'accélération longitudinale et des côtés du carter d'huile pendant l'accélération latérale. L'huile aspirée est renvoyée par le retour (6) vers la partie arrière du carter d'huile. Là, la pompe à huile peut réabsorber l'huile via le déflecteur d'huile avec le tuyau d'admission (7) et la livrer aux points de lubrification du moteur.

Les paliers des turbocompresseurs d'échappement peuvent recueillir l'huile moteur due à la force centrifuge dans des conditions d'accélération latérale. Cela évite un reflux normal vers le carter d'huile et donc une alimentation d'huile moteur fraîche et fraîche vers les roulements.

Pour contrecarrer cet effet, les roulements des turbocompresseurs d'échappement ont de l'huile moteur aspirée en continu par la pompe d'aspiration et livrée au carter d'huile.

S55-aspiration-d-huile-turbocompresseur-d-echappement.png

La pompe d'aspiration est une pompe à engrenages à double flux. Les chambres extérieures de la pompe à engrenages servent de chambres d'aspiration. Au niveau des chambres d'aspiration, les conduites d'admission sont reliées par les conduites de retour d'huile des turbocompresseurs d'échappement et les conduites d'admission du carter d'huile avant.

La chambre interne est une chambre de pression. La chambre de pression refoule l'huile moteur vers l'arrière du carter d'huile via le flux de retour. L'huile moteur à l'arrière du carter d'huile est ainsi de nouveau disponible sur la pompe à huile via le tuyau d'admission.

Moteur-S55-pompe-d-aspiration.png

7.1.5. Filtre à huile et refroidissement d'huile de moteur

Le boîtier du filtre à huile est en aluminium. Pour le refroidissement de l'huile du moteur, on utilise un refroidisseur d'huile moteur en amont qui est installé en position horizontale devant le radiateur. En fonction de la température de l'huile moteur, un thermostat situé sur le carter du filtre à huile permet à l'huile de circuler dans le refroidisseur d'huile du moteur.

En raison des performances supérieures du moteur, une grande quantité de chaleur doit être dissipée par le refroidisseur d'huile moteur. La plage d'ouverture du thermostat est donc plus précoce que dans le moteur N55.

S55-refroidissement-d-huile-de-moteur.png

7.1.6. Buses de pulvérisation d'huile

Le moteur S55 est équipé de buses de pulvérisation d'huile pour le refroidissement du piston. Ils sont des pièces communes au moteur N55. Un outil spécial est nécessaire pour le positionnement des buses de pulvérisation d'huile.

7.1.7. Surveillance de la pression d'huile moteur

Pression d'huile

Comme le moteur S55 est équipé d'une pompe à huile à volume contrôlé, il est nécessaire d'enregistrer la pression d'huile avec précision. C'est pourquoi un nouveau capteur (Puls2) est utilisé.

Les avantages du nouveau capteur sont:

• Mesure de la pression absolue (pression relative mesurée du capteur précédent)
• Contrôle de la carte caractéristique possible à chaque régime moteur.

Niveau d'huile

Le capteur de niveau d'huile familier est utilisé pour la mesure du niveau d'huile.

8. Systèmes d'émission d'air et d'échappement

8.1. Système d'admission d'air

8.1.1. Aperçu

Pour le moteur S55, le système d'admission d'air a dû être complètement revu. Voici les composants qui ont été réorganisés:

• Conduit d'admission d'air jusqu'au silencieux d'admission
• Conduit d'air propre, en raison de nouveaux turbocompresseurs d'échappement, complètement nouveau
• Composants de ventilation du carter-moteur
• Refroidissement indirect par air de charge
• Système d'air de recirculation supprimé
• Système de ventilation du réservoir adapté

Comme le montre le graphique, la structure du système d'admission d'air est plus complète, car deux turbocompresseurs d'échappement sont installés et un refroidissement par air indirect est utilisé.

Moteur-S55-systeme-d-admission-d-air.png

Moteur-S55-systeme-d-admission-d-air-d-en-haut.png

Une soupape de vidange n'est plus nécessaire en raison de la commande du moteur modifiée.

Semblable au moteur supérieur S63 (S63TU), les pics de pression de charge indésirables, qui peuvent survenir en cas de fermeture rapide de la soupape d'étranglement, sont réduits. Les soupapes de décharge électriques jouent également un rôle important en termes d'acoustique du moteur et contribuent à la protection des composants des turbocompresseurs.

8.1.2. Collecteur d'admission

L'unité de commande du moteur est montée sur le collecteur d'admission. L'air d'admission est utilisé pour refroidir l'unité de contrôle du moteur.

Avec cette disposition, le moteur descend la chaîne de production complètement assemblée avec l'unité de contrôle, les capteurs et les actionneurs déjà connectés.

Moteur-S55-systeme-d-admission-d-air-avec-unite-de-commande-DME.png

8.1.3. Système de ventilation de réservoir

Le moteur S55 dispose d'un système de ventilation du réservoir similaire à celui du moteur N55. Les vapeurs de carburant sont stockées dans la cartouche de charbon de bois, puis acheminées via le clapet d'évent du réservoir vers le processus de combustion.

Moteur-S55-systeme-de-ventilation-du-reservoir.png

8.2. Système d'émission d'échappement

8.2.1. Aperçu

Le moteur S55 a une structure de système d'échappement différente de celle du moteur N55. Il utilise deux turbocompresseurs mono-scroll à la place du turbocompresseur Twin-Scroll du N55. Le système d'échappement est un système à deux tuyaux par rapport aux groupes de cylindres 1 et 2. En plus des deux convertisseurs catalytiques (3/5) situés à proximité du moteur, deux convertisseurs catalytiques de soubassement (7/8) avec un silencieux central (9) et un silencieux arrière (10) sont également installés.

Le système d'échappement a été conçu pour une contre-pression d'échappement minimale. L'efficacité de l'échange gazeux a été encore optimisée par le réglage du sport et la construction légère intelligente. Le poids a pu être réduit grâce à une réduction sélective de l'épaisseur de la paroi.

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Le silencieux arrière dispose de 4 embouts d'échappement chromés M typiques.

Les volets d'échappement pneumatiques ont été remplacés, dans le moteur S55, par des volets d'échappement électriques. Cela simplifie le système de vide et le réservoir de dépression dans le couvercle de la culasse peut donc être supprimé. Les volets d'échappement électriques sont activés directement par le DME par un signal modulé en largeur d'impulsion.

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Le volet d'échappement peut être ouvert par un signal modulé en largeur d'impulsion (PWM) de 10% et fermé avec un signal de 90%. Les positions finales sont les positions limites mécaniques du volet d'échappement. Les paramètres intermédiaires ne sont pas destinés. Le volet d'échappement peut être déplacé vers la position de service pour l'installation par un signal PWM de 50%. Pour garantir la position souhaitée, en cas de non-fonctionnement prolongé de l'actionneur du clapet d'échappement électrique, une tension de courant de 320 s (+/- 10%) est appliquée dans la direction de la position limite (durée de l'alimentation en courant) : 50 ms +/- 5 ms).

Les variables d'entrée fonctionnelles pour le calcul du réglage du volet d'échappement sont:

•    Vitesse du véhicule
• Angle de pédale d'accélérateur
• Température du moteur
• Version de transmission
• Mode d'engrenage

Il y a toujours un écoulement à travers les deux paires d'échappement par le tuyau de dérivation (1 + 2) quelle que soit la position des volets. Par conséquent, il n'y a pas de noircissement variable des deux paires de tuyaux d'échappement, ce qui est typique des véhicules équipés de volets d'échappement. De plus, les volets d'échappement ne sont pas visibles aux sorties d'échappement.

Avec le système ASD (Active Sound Design) et les volets d'échappement électriques, un réglage sonore optimal peut être généré dans toutes les conditions de fonctionnement du moteur S55, dans le nouveau Coupé M3 / M4. Il en résulte un son dominant et reconnaissable typique des véhicules BMW M. Le caractère du son peut varier en fonction du mode choisi par le conducteur via le bouton dynamique du moteur. Les trois modes de la dynamique du moteur sont Normal, Sport et Sport +.

8.2.2. Collecteur d'échappement

Le collecteur d'échappement est en acier moulé hautement allié. Un collecteur d'échappement est utilisé pour chaque banc, similaire au moteur N54. La condensation des trois conduits d'échappement dans un seul conduit d'échappement entraîne un débit optimal vers la turbine du turbocompresseur. Le collecteur d'échappement et le carter de turbine du turbocompresseur sont coulés ensemble, formant un composant / unité.

Moteur-S55-raccordement-des-turbocompresseurs-d-echappement-au-carter-du-moteur.png

8.2.3. Construction légère de boucliers thermiques pour collecteur d'échappement

De nouveaux écrans thermiques optimisés en termes de poids sont utilisés pour garantir l'isolation thermique du nouveau collecteur en fonte d'acier et pour soutenir le concept de construction légère intelligente du moteur S55.

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Les écrans thermiques sont fabriqués en aluminium (AlMg3). Une économie de poids de 1450 grammes (3.2lbs) est obtenue par rapport aux mêmes boucliers thermiques faits de tôle d'acier, qui est utilisé sur les moteurs standard.

8.2.4. Turbocompresseur d'échappement

Le moteur S55 dispose de deux turbocompresseurs d'échappement mono-scroll, comme le moteur N54. Même s'il existe deux turbocompresseurs, cette conception contribue à la construction légère et intelligente du moteur S55. Le poids des deux turbocompresseurs monoscristallins du moteur S55 a pu être maintenu au poids du turbocompresseur à deux volutes du moteur N55. A titre de comparaison: Le turbocompresseur à double volute du N55 pèse 14,1 kg (31,1 lbs), les turbocompresseurs mono-volumineux du moteur S55 pèsent 14,2 kg (31,3 lbs).

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Vanne électrique de wastegate

Le moteur S55 est équipé de soupapes de décharge électriques, contrairement à la N54 qui a la conception pneumatique. La fonction des soupapes électriques du wastegate dans le moteur S55 est la même que dans les autres moteurs BMW équipés de ces soupapes. Une fonction importante consiste à satisfaire aux normes d'émission ULEV2.

Les principaux avantages de la soupape de décharge électrique par rapport à la soupape de décharge pneumatique sont:

• Vitesse de réglage élevée
• Contrôle précis de la pression de suralimentation
• Force de fermeture élevée, donc moins de fuite et une accumulation plus rapide de la pression de suralimentation
• Ouverture complète de la soupape de décharge possible (Cela permet un chauffage rapide du pot catalytique lors du démarrage à froid)
• Réduire les émissions d'échappement
• L'économie de carburant

La soupape de décharge électrique est activée directement via le DME par un signal modulé en largeur d'impulsion.

8.2.5. Convertisseur catalytique

Le moteur S55 dispose de deux convertisseurs catalytiques par banque. Un convertisseur catalytique principal est installé à proximité du moteur de chaque banque. Le convertisseur catalytique secondaire est situé dans la zone du soubassement après la transmission.

Moteur-S55-convertisseurs-catalytiques.png

9. Système de vide

9.1. Conception

Le moteur S55 est équipé d'une pompe à vide pour générer la dépression requise par le servofrein.

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9.1.1. Pompe à vide

La pompe à vide est similaire à celle utilisée dans le moteur N55. Cependant, contrairement à la pompe à vide du moteur N55, elle est conçue comme une pompe à un étage et ne possède qu'une seule connexion. La connexion est pour le servofrein.

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Un réservoir de vide a été supprimé car toutes les fonctions pneumatiques qui ont été alimentées par le vide sur le moteur N55 ont été électrifiées sur le moteur S55. Par exemple, les soupapes de décharge et les volets d'échappement sont maintenant électriques sur le moteur S55.

10. Système de carburant

10.1. Aperçu

Le moteur S55 utilise le système d'injection de carburant à haute pression (HDE), similaire au moteur N55. Au lieu des injecteurs de haute précision (HPI) connus des moteurs N54 et N63, des injecteurs de carburant à électrovanne avec des buses multi-trous sont utilisés dans le moteur S55.

L'aperçu suivant montre l'ensemble du système d'injection de carburant. La préparation du carburant du moteur S55 est étroitement liée à la préparation du carburant du moteur N55. Dans le moteur S55, une nouvelle pompe à carburant haute pression à deux pistons est utilisée, tandis que le moteur N55 est équipé d'une pompe haute pression à piston unique. Ceci est nécessaire pour répondre à la demande en carburant plus élevée nécessaire avec l'augmentation des performances et des régimes du moteur S55. Les soupapes d'injection de carburant haute pression répondent aux normes d'émissions d'échappement ULEV2. Le S55 utilise des soupapes d'injection haute pression Bosch avec la désignation HDEV5.2, qui prennent également en charge la fonction CVO (Controlled Valve Operation).

Moteur-S55-systeme-d-injection-de-carburant-haute-pression.png

10.1.1. Capteur de carburant basse pression

Le carburant est fourni aux pompes à carburant à haute pression par la pompe à carburant électrique dans le réservoir à travers une ligne d'alimentation à une pression primaire de 5 bars. La pression primaire est surveillée via le capteur de carburant basse pression. Ce capteur de carburant basse pression est connu des moteurs N55, N54 et N63.

En cas de défaillance d'un capteur de carburant à basse pression, la pompe à carburant électrique continue de fonctionner à 100% du débit avec la borne 15 ON.

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Moteur-S55-ensemble-de-pompe-haute-pression-2.png

10.1.2. Pompes à carburant haute pression

Les pompes à carburant haute pression, connues par les moteurs N20 et N63, sont boulonnées dans le corps de la pompe à vide. L'arbre d'entraînement de la pompe à vide s'étend sur toute la longueur du carter de la pompe à vide et agit comme un arbre à cames avec deux lobes à trois points (lobes triples) pour entraîner les pompes à carburant haute pression.

Chaque point des lobes à trois points est décalé de 120 degrés. Les deux lobes à trois points, qui entraînent les deux pompes à haute pression, sont disposés de manière à assurer une distribution tous les 60 degrés.

La pompe à carburant haute pression, HDP 5, est utilisée et a la même fonction que la pompe haute pression du moteur N55.

Cependant, pour le moteur S55, deux pompes haute pression sont installées en parallèle et les conduites de carburant sont disposées différemment. Ci-dessous environ 3.000 tr / min une seule pompe haute pression est activée, à des régimes moteur supérieurs à env. 3000 tours par minute, les deux pompes haute pression sont actives. Cela était nécessaire pour satisfaire le plus grand volume de carburant nécessaire à des régimes et des charges élevés. La régulation est réalisée par la vanne de régulation de la quantité de la deuxième pompe haute pression. Les vannes de régulation de la quantité des pompes haute pression sont commandées par un signal modulé en largeur d'impulsion provenant du DME.

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Un capteur supplémentaire détecte la position de l'arbre à cames qui entraîne les pompes à carburant haute pression. La position de l'arbre à cames dans la pompe haute pression est nécessaire pour optimiser le contrôle de la pompe par les vannes de régulation de la quantité.

Le capteur de position fonctionne selon le principe de l'effet Hall. Il suit électroniquement l'engrenage du capteur et envoie le signal au DME qui, à son tour, active les vannes de régulation de quantité pour le contrôle de la quantité de carburant.

L'arbre à cames double à trois points est entraîné en permanence par la pompe à vide. Le carburant est mis sous pression par les pompes à carburant haute pression et livré au rail d'alimentation via les deux lignes haute pression. Le carburant stocké sous pression dans la rampe d'injection est distribué via les conduites haute pression vers les soupapes d'injection de carburant haute pression. La pression de carburant requise est déterminée par le DME en fonction de la charge et de la vitesse du moteur. La pression du carburant est enregistrée par le capteur de pression du rail et envoyée au DME. Le carburant est régulé par la soupape de commande de quantité, sur la pompe haute pression 2, sur la base d'une comparaison cible / valeur réelle de la pression du rail. La pression du carburant est ajustée pour obtenir des propriétés de fonctionnement en douceur avec la meilleure consommation de carburant possible. La pression maximale de 200 bars est uniquement requise pour une charge élevée et une vitesse faible.

Moteur-S55-diagramme-de-pression-de-carburant.png

10.1.3. Injecteurs de carburant

Les injecteurs de carburant à électrovanne HDEV5.2 de Bosch sont utilisés dans le S55, comme dans les moteurs N20 et N55. Les injecteurs de carburant à électrovanne sont conçus comme des vannes multi-trous s'ouvrant vers l'intérieur avec un angle de pulvérisation et un jet de pulvérisation très variables. Ils sont conçus pour une pression du système jusqu'à 200 bars.

Les soupapes d'injection de carburant à haute pression aident à satisfaire les normes d'émissions ULEV2.

Les soupapes d'injection de carburant à haute pression ont des diamètres différents des trous d'alésage fabriqués par laser dans les buses. La quantité de carburant des deux jets de pulvérisation dans la direction d'échappement est réduite de 20%, ce qui augmente les autres jets de pulvérisation de 10% respectivement.

Moteur-S55-soupape-d-injection-haute-pression-modele-d-injection-HDEV5_2.png

Les soupapes d'injection de carburant à haute pression avec des bobines de solénoïde n'ont pas de comportement linéaire sur toute la durée de vie, principalement dans le domaine de l'injection de carburant de quantité minimale. Cela signifie qu'avec le temps, les débits d'injection de carburant varient d'un injecteur à un autre. Les soupapes d'injection de carburant haute pression sont adaptées au démarrage par la compensation de quantité d'injection dans le DME, afin de compenser les tolérances de fabrication possibles et d'ajuster tous les injecteurs entre eux.

Cependant, cela ne se produit qu'une seule fois lors du démarrage (compensation de quantité d'injection). Les paramètres d'activation des injecteurs tels que le courant et la durée d'activation sont les mêmes pour tous les injecteurs pendant toute la durée de fonctionnement et ne peuvent pas être adaptés individuellement. Pendant la durée de fonctionnement, cela conduirait à des transgressions de la législation stricte sur les émissions de gaz d'échappement tels que ULEV2.

Moteur-S55-distribution-d-injecteur-sans-fonctionnement-a-soupape-controlee.png

Les injecteurs sont maintenant ajustés sur le temps de fonctionnement à l'aide d'une fonction logicielle appelée «Commande de vanne contrôlée» (CVO) dans le DME. Le but ici est de limiter la déviation des injecteurs individuels à +/- 10%.

Moteur-S55-injecteur-reglage-de-quantite-minimal-avec-CVO.png

Le principe de base de la fonction CVO est de déterminer la période d'ouverture précise des soupapes d'injection de carburant haute pression. Le DME peut déterminer la période d'ouverture précise en utilisant les paramètres suivants:

• Consommation électrique de la soupape d'injection de carburant haute pression
• Tension à la soupape d'injection de carburant haute pression

Ces valeurs de courant et de tension changent en cas de mouvement d'aiguille dans la vanne d'injection de carburant haute pression, par exemple:

• Brumes d'armature relevées - lorsque la soupape à pointeau est retirée du siège de soupape
• Mouvement de l'induit - la vanne à pointeau se déplace dans la direction de la position ouverte
• L'armature est immobile - fixation de la vanne à pointeau en position complètement ouverte
• Inverser le mouvement
• L'induit se déplace - la soupape à pointeau se déplace dans la direction de la position fermée
• L'armature subit un choc et est freinée hydrauliquement - vanne à pointeau fermée

Avec ces valeurs, le DME peut déterminer la période d'ouverture réelle de la soupape d'injection de carburant haute pression. Si les périodes d'ouverture précises sont connues, le DME peut également déterminer le débit d'injection de carburant exact.

Si les débits d'injection de carburant varient, le DME peut contrôler le taux d'injection de carburant en fonction de la période d'ouverture de chaque soupape d'injection individuelle. Le DME a donc la possibilité d'ajuster toutes les soupapes d'injection de carburant haute pression au même taux nominal d'injection de carburant.

Cette mesure garantit le même taux nominal d'injection de carburant dans toutes les cylindrées, principalement dans la gamme de quantité minimale, ainsi qu'au ralenti, de sorte que la recirculation des gaz d'échappement peut toujours fonctionner efficacement. Cela se reflète dans les valeurs d'émissions et dans la conformité aux normes d'émission d'échappement existantes ULEV2.

Les travaux sur le système d'alimentation en carburant ne sont autorisés qu'après le refroidissement du moteur. La température du liquide de refroidissement ne doit pas dépasser 40 ° C. Cette mesure doit absolument être respectée, sinon le carburant risque d'être pulvérisé en raison de la pression résiduelle dans le circuit d'alimentation haute pression.

Lors du travail sur le circuit d'alimentation à haute pression, il est essentiel de respecter les conditions de propreté absolue et d'observer les séquences de travail décrites dans les instructions de réparation. Même la moindre contamination et / ou l'endommagement des raccords vissés des conduites haute pression peuvent provoquer des fuites.

Lors du travail sur le circuit d'alimentation du moteur S55, il est important de s'assurer que les bobines d'allumage ne sont pas encrassées par le carburant. La résistance du matériau en silicone est fortement réduite en étant en contact avec le carburant. Cela peut entraîner une arche sur la tête de la bougie et donc des ratés.

• Avant d'apporter des modifications au système d'alimentation en carburant, veillez à retirer les bobines d'allumage et à protéger les trous de la bougie contre l'entrée de carburant en les couvrant avec un chiffon.
• Avant de réinstaller les injecteurs des électrovannes, enlevez les bobines d'allumage et assurez-vous que les meilleures conditions de propreté sont maintenues.
• Les bobines d'allumage fortement encrassées par le carburant doivent être remplacées.
• La fonction CVO comprend les composants du système "Injector" et "Digital Engine Electronics" (DME). Ces composants doivent donc être identifiés avec le numéro d'identification du véhicule dans l'EPC en cas de remplacement.
• Pour les injecteurs et un DME qui supporte la fonction CVO, la compensation de quantité d'injection lors du remplacement de l'un des composants est supprimée.
• Les instructions d'information et de réparation de l'application technique de service intégré (ISTA) doivent être respectées.

11. Système de refroidissement

11.1. Aperçu

Le système de refroidissement du moteur S55 comprend le refroidissement du moteur et de l'air de suralimentation, ainsi que le refroidissement de l'huile moteur et du M DCT.

Moteur-S55-systeme-de-refroidissement.png
Moteur-S55-systeme-de-refroidissement-2.png

Moteur-S55-refroidissement-du-moteur-avec-turbocompresseurs-d-echappement-et-refroidissement-de-l-ai.png

11.2. Refroidissement du moteur

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Le graphique suivant montre la connexion d'un radiateur auxiliaire au système de refroidissement. Le radiateur auxiliaire est connecté en parallèle au radiateur avec des lignes de refroidissement, ce qui augmente la surface de refroidissement.

Moteur-S55-circuit-de-refroidissement-avec-turbocompresseurs-d-echappement.png

Le moteur S55 utilise une pompe à liquide de refroidissement à entraînement par courroie classique qui remplace la pompe à liquide de refroidissement électrique connue des moteurs N54 et N55.

11.2.1. Passages de liquide de refroidissement

Les passages de liquide de refroidissement dans la culasse sont également utilisés pour le refroidissement indirect des injecteurs de carburant. Le graphique suivant montre que le liquide de refroidissement circule autour des soupapes et des injecteurs de carburant. Le transfert de chaleur vers ces composants est donc réduit au minimum.

Moteur-S55-passages-de-liquide-de-refroidissement-dans-la-culasse.png

11.2.2. Circuit de refroidissement, turbocompresseurs d'échappement

Moteur-S55-circuit-de-refroidissement-des-turbocompresseurs-avec-pompe-de-liquide-de-refroidissement.png

La pompe de liquide de refroidissement conventionnelle est entraînée par la courroie d'entraînement et ne peut pas être utilisée pour refroidir les turbocompresseurs après l'arrêt du moteur. C'est pourquoi une pompe de liquide de refroidissement auxiliaire de 20W est utilisée pour le circuit de refroidissement du turbocompresseur.

Cette pompe à liquide de refroidissement supplémentaire fonctionne non seulement après l'arrêt du moteur, mais aussi pendant le fonctionnement du moteur, en tenant compte des facteurs suivants:

• Température du liquide de refroidissement à la sortie du moteur
• Température de l'huile moteur
• Quantité de carburant injecté

En utilisant ces valeurs, l'apport de chaleur au moteur est calculé. Le post-fonctionnement de la pompe à liquide de refroidissement peut durer jusqu'à 30 minutes. Pour améliorer l'effet de refroidissement, le ventilateur électrique est activé et peut fonctionner jusqu'à 11 minutes maximum après l'arrêt du moteur.

11.3. Refroidir l'air

Dans le moteur S55, comme dans le moteur S63, le refroidissement par air indirect est utilisé. Pendant le refroidissement indirect de l'air de suralimentation, l'air de suralimentation est refroidi par un circuit de refroidissement à basse température. Le circuit de refroidissement à basse température est ensuite refroidi par deux radiateurs par l'air ambiant.

S55-Refroidissement-air-de-suralimentation.png

Composants

La capacité du circuit de refroidissement de l'air de suralimentation est d'environ 4 litres. La circulation du liquide de refroidissement dans le circuit de refroidissement de l'air de suralimentation est réalisée par une pompe de liquide de refroidissement électrique de 80W. Les deux radiateurs sont connectés en parallèle et alimentés par un vase d'expansion fixé au refroidisseur d'air de suralimentation. Le refroidisseur d'air à charge indirecte a une puissance de refroidissement de 36 kW (10.3RT- tonnes de réfrigération).

S55-engine-cooling-circuit-charge-air.png

12. Système électrique du moteur

12.1. Connexion du système électrique

12.1.1. Aperçu

Comme sur le N55, le DME est boulonné au collecteur d'admission et refroidi par l'air d'admission. Les avantages du DME proche du moteur sont les suivants:

• Le faisceau de câblage du moteur est divisé en six modules individuels
• Tous les composants électriques du moteur sont fournis directement par le DME
• E-box n'est plus nécessaire
• 211 broches sont disponibles, les connexions sont étanches lorsqu'elles sont connectées
• Faisceau de câblage moteur plus court
• Simplification de la production

12.1.2. Schémas de câblage du système

Schéma de câblage du système pour MEVD17.2.G

Moteur-S55-schema-de-cablage-du-systeme-pour-MEVD17_2_G-2.jpegMoteur-S55-schema-de-cablage-du-systeme-pour-MEVD17_2_G.png

12.1.3. Unité de commande du moteur

Le moteur S55 reçoit le contrôle moteur MEVD17.2.G de Bosch. Le DME est intégré dans le collecteur d'admission et est refroidi par l'air d'admission. Le DME MEVD17.2.G peut fonctionner sur le FlexRay et fournit les capteurs et les actionneurs directement en tension.

Le côté supérieur du boîtier DME est également la partie inférieure du collecteur d'admission. Le boîtier DME est profilé afin d'assurer un débit optimal dans le collecteur d'admission.

Une fois connectés, les connexions entre le faisceau de câblage et le DME sont étanches.

12.2. Les fonctions

12.2.1. Réserve de carburant

Un signal de tension est envoyé du capteur de carburant basse pression au DME en fonction de la pression du système appliquée entre la pompe à carburant électrique et la pompe haute pression. La pression du système (pression du carburant) est déterminée à l'aide du capteur de carburant à basse pression avant la pompe haute pression. Dans le DME, une comparaison constante de la pression nominale et de la pression réelle est effectuée.

En cas de déviation de la pression nominale par rapport à la pression réelle, l'unité de commande du moteur augmente ou réduit la tension de la pompe à carburant électrique qui est envoyée par message PT-CAN à l'unité de commande de la pompe à carburant électrique (EKP ).

L'unité de commande de pompe à carburant électrique transforme le message en tension de sortie pour la pompe à carburant électrique. La pression de refoulement nécessaire pour le moteur (ou les pompes haute pression) est ajustée. En cas de défaillance du signal (capteur de carburant basse pression), la pompe à carburant électrique est pré-contrôlée avec la borne 15 ON. En cas de défaillance du bus CAN, la pompe à carburant électrique est commandée par l'unité de commande de la pompe à carburant électrique avec la tension du système. Les pompes haute pression augmentent la pression de carburant entre 50 et 200 bars. Le carburant atteint le rail via les lignes haute pression. Le carburant est stocké temporairement dans le rail et distribué aux injecteurs de carburant.

Contrôle de la quantité de carburant

Le capteur de pression du rail mesure la pression de carburant actuelle dans le rail. L'excès de carburant est renvoyé aux entrées des pompes haute pression lorsque les vannes de contrôle de quantité sont ouvertes. En cas de défaillance d'une pompe haute pression, une conduite restreinte est possible.

Les vannes de contrôle de quantité contrôlent la pression du carburant dans le rail. Les vannes de régulation de la quantité sont activées par la commande du moteur avec un signal modulé en largeur d'impulsion. En fonction de la largeur d'impulsion, une section variable des gaz est libérée, fournissant ainsi la quantité de carburant requise pour l'état de charge actuel du moteur. Il existe également une option pour réduire la pression dans le rail.

12.2.2. Contrôle de la pression de charge

La pression de charge est contrôlée par la commande du moteur via les soupapes de décharge sur chacun des deux turbocompresseurs. Afin de pouvoir régler en continu les soupapes de décharge, des soupapes de décharge électriques sont installées qui mettent en œuvre les signaux provenant de la commande du moteur pour ouvrir ou fermer la soupape de décharge.

12.3. Capteurs

12.3.1. Capteur de vilebrequin

Le capteur de vilebrequin intégré a la même fonction que les capteurs de vilebrequin utilisés pour la fonction de démarrage et d'arrêt automatique du moteur (MSA). La détection inverse du moteur est nécessaire pour la fonction MSA. Le capteur et la fonction sont décrits dans le manuel de référence technique "ST1112 Arrêt de démarrage automatique (MSA)".

Moteur-S55-emplacement-d-installation-du-capteur-de-vilebrequin-en-utilisant-l-exemple-du-N55.jpeg

Moteur-S55-capteur-de-vilebrequin-avec-engrenage-de-capteur-multipolaire.png

12.3.2. Bobine d'allumage et bougie d'allumage

Bobine d'allumage

Le moteur S55 utilise les mêmes bobines d'allumage que celles installées sur le moteur N55. Comme dans le moteur N55, les bobines d'allumage offrent une tension d'allumage plus élevée, une meilleure compatibilité électromagnétique et une résistance améliorée.

Bougie d'allumage

Les bougies d'allumage du moteur S55 sont des composants spécifiques à M.

12.3.3. Capteur de pression d'huile

Le capteur de pression d'huile peut déterminer la pression absolue, ce qui est nécessaire pour un contrôle plus précis de la pression d'huile. Le capteur est identique dans sa structure au capteur de carburant basse pression.

Le capteur de pression d'huile est alimenté en tension 5 V par le DME.

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12.3.4. Capteurs d'oxygène

Moteur-S55-convertisseur-catalytique.png

Les mêmes connecteurs sont utilisés pour les capteurs d'oxygène comme dans le moteur N55. Ce système de connecteur offre des propriétés de contact nettement meilleures et réduit le «bruit ambiant» dû aux problèmes de contact. Une autre amélioration est le point de contact sans oscillation et sans vibration.

Capteur d'oxygène avant le convertisseur catalytique

Les capteurs d'oxygène (LSU ADV) de Bosch sont utilisés comme capteurs de contrôle avant les convertisseurs catalytiques. La fonction est comparable au capteur d'oxygène (LSU 4.9) et n'est donc pas décrite en détail ici. Ce capteur d'oxygène est déjà utilisé dans les moteurs N55 et N63. L'abréviation LSU signifie capteur d'oxygène universel et ADV pour "Advanced".

Le capteur d'oxygène avant le convertisseur catalytique (LSU ADV) offre les avantages suivants:

• Grande stabilité du signal, en particulier en mode de suralimentation, en raison de la faible dépendance à la pression dynamique
• Durabilité accrue grâce à la réduction de la tension de la pompe
• Précision accrue
• Préparation opérationnelle plus rapide (<5 secondes)
• Meilleure compatibilité thermique
• Connecteur amélioré avec de meilleures propriétés de contact

LSU ADV dispose d'une plage de mesure étendue, ce qui permet de mesurer précisément à partir de lamda 0.65. Le capteur d'oxygène est opérationnel plus tôt, donc après 5 secondes, des valeurs de mesure précises sont disponibles.

La dynamique de mesure plus élevée du capteur permet de déterminer et de contrôler plus efficacement le rapport air-combustible de chaque cylindre. En conséquence, un flux d'échappement homogène peut être ajusté, les niveaux d'émission réduits et le comportement d'émission à long terme optimisé.

Capteur d'oxygène après convertisseur catalytique

Le capteur d'oxygène après le convertisseur catalytique est également appelé un capteur de surveillance. Le capteur de surveillance LSF XFOUR de Bosch est utilisé.

Le LSF XFOUR a besoin du MEVD17.2.G pour l'évaluation du signal et est caractérisé par les propriétés suivantes:

• Des caractéristiques de réponse plus rapides après le démarrage du moteur (un chauffage plus contrôlé a été intégré dans le LSF XFOUR)
• Amélioration de la stabilité du signal
• Petit espace d'installation
• Résistance à haute température et protection optimale contre les chocs thermiques
• La résistance à la condensation dans le conduit d'échappement après un démarrage à froid est améliorée

12.3.5. Mesureur de masse d'air à film chaud

Le débitmètre d'air à film chaud 7 est utilisé, comme dans le moteur N55. Le moteur S55 utilise deux compteurs de masse d'air à film chaud, un pour chaque banc.

Le débitmètre massique d'air à film chaud mesure le débit de l'air filtré aspiré par le moteur. En conjonction avec d'autres capteurs, la quantité de carburant à injecter est contrôlée. Le signal HFM est également utilisé dans d'autres diagnostics du système, comme la ventilation du réservoir de carburant. Contrairement au débitmètre d'air à film chaud des moteurs N20 et N26, le débitmètre d'air à film chaud des moteurs N55 et S55 est équipé d'un capteur de température indépendant.

Moteur-S55-compteur-de-masse-d-air-a-film-chaud-7.png

12.4. Actionneurs

12.4.1. Servomoteur Valvetronic

Le moteur à courant continu sans balais, le servomoteur Valvetromic, est sans entretien et très puissant grâce au transfert d'énergie sans contact. Avec l'utilisation de modules électroniques intégrés, il est contrôlé avec précision.

Fonction

L'activation du servomoteur Valvetronic est limitée à 40 A. Sur une période de> 200 millisecondes, un maximum de 20 A est disponible. Le servomoteur Valvetronic est activé par un signal modulé en largeur d'impulsion. Le cycle d'utilisation est compris entre 5% et 98%.

Moteur-S55-servomoteur-Valvetronic.png

Le capteur est alimenté en tension 5 V par le DME. Le DME reçoit des signaux via cinq éléments à effet Hall et les évalue. Sur les cinq capteurs à effet Hall, trois sont destinés à une classification approximative et deux à une classification précise. L'angle de rotation du servomoteur peut être déterminé à <7,5 °. Avec le rapport de l'entraînement à vis sans fin, un ajustement très précis et rapide des soupapes est possible.

12.4.2. Robinet d'injection de carburant haute pression

Dans le moteur S55, le HDEV5.2 est basé sur la soupape d'injection de carburant à haute pression utilisée dans le moteur N55 (HDEV5.2). La fonction est la même.

Fonction

L'activation du HDEV5.2 s'effectue en quatre phases, comme indiqué dans le graphique suivant:

Moteur-S55-phases-d-activation-du-HDEV5_2.pngMoteur-S55-phases-d-activation-du-HDEV5_2-2.png

1 Phase de suralimentation: Dans la phase de Booster, l'ouverture du HDEV5.2 est introduite par le DME avec une tension de suralimentation élevée. La phase Booster est terminée quand env. 10 A est atteint. Le courant élevé est atteint avec une tension allant jusqu'à env. 65 V.

2 Phase d'activation: En phase d'activation, le HDEV5.2 est entièrement ouvert après la phase de démarrage par une régulation de courant d'environ 6,2 A. À la fin de la phase d'activation, le courant passe de l'activation au niveau de maintien d'env. 2,5 A.

3 Phase de maintien: Dans la phase de maintien, le HDEV5.2 appliqué est maintenu ouvert par un contrôle de courant d'environ 2,5 A.

4 Phase d'arrêt: le courant est arrêté dans la phase d'arrêt après la fin de la période d'injection. Au moins 2 millisecondes passent entre deux processus d'injection.

13. Informations sur le service

13.1. Mécanique du moteur

13.1.1. Carter du moteur

Culasse

La combinaison du turbocompresseur d'échappement, de Valvetronic et de l'injection directe de carburant est connue sous le nom de Turbo Valvetronic Direct Injection (TVDI).

Le couvre-culasse

Si l'on se plaint d'une consommation d'huile plus élevée et qu'un turbocompresseur d'échappement pollué par l'huile est diagnostiqué, on ne peut pas conclure immédiatement que le turbocompresseur d'échappement est défectueux. Si l'encrassement est déjà présent après l'introduction des gaz de soufflage, alors l'ensemble du moteur doit être vérifié pour les fuites. La cause d'un débit de gaz de soufflage excessif peut être des joints défectueux ou des joints de vilebrequin. Les joints de vilebrequin non étanches peuvent générer une consommation d'huile allant jusqu'à 3 l / 1000 km.

13.2. Préparation du combustible

13.2.1. Aperçu

Injecteurs

Les travaux sur le système d'alimentation en carburant ne sont autorisés qu'après le refroidissement du moteur. La température du liquide de refroidissement ne doit pas dépasser 40 ° C. Cette mesure doit absolument être respectée, sinon le carburant risque d'être pulvérisé en raison de la pression résiduelle dans le circuit d'alimentation haute pression.

Lors du travail sur le circuit d'alimentation à haute pression, il est essentiel de respecter les conditions de propreté absolue et d'observer les séquences de travail décrites dans les instructions de réparation. Même la moindre contamination et / ou l'endommagement des raccords vissés des conduites haute pression peuvent provoquer des fuites.

Lors du travail sur le circuit d'alimentation du moteur S55, il est important de s'assurer que les bobines d'allumage ne sont pas encrassées par le carburant. La résistance du matériau en silicone est fortement réduite en étant en contact avec le carburant. Cela peut entraîner une arche sur la tête de la bougie et donc des ratés.

• Avant d'apporter des modifications au système d'alimentation en carburant, veillez à retirer les bobines d'allumage et à protéger les trous de la bougie contre l'entrée de carburant en les couvrant avec un chiffon.
• Avant de réinstaller les injecteurs des électrovannes, enlevez les bobines d'allumage et assurez-vous que les meilleures conditions de propreté sont maintenues.
• Les bobines d'allumage fortement encrassées par le carburant doivent être remplacées.
• La fonction CVO comprend les composants du système "Injector" et "Digital Engine Electronics" (DME). Ces composants doivent donc être identifiés avec le numéro d'identification du véhicule dans l'EPC en cas de remplacement.
• Pour les injecteurs et un DME qui supporte la fonction CVO, la compensation de quantité d'injection lors du remplacement de l'un des composants est supprimée.
• Les instructions d'information et de réparation de l'application technique de service intégré (ISTA) doivent être respectées.

Dernière modification par BMW-Tech (16-05-2018 22:06:58)


Forum BMW

En Ligne

#2 17-05-2018 10:26:12

Veilleur
Membre

Inscription : 14-05-2018
Messages : 24

Re : Le moteur BMW S55

uf quel taff ! Merci smile

Hors Ligne

#3 17-05-2018 17:34:59

david51
Membre

Inscription : 07-02-2018
Messages : 3

Re : Le moteur BMW S55

Merci

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