système d'Échappement n47

8/16/2019 Système d'Échappement N47

http://slidepdf.com/reader/full/systeme-dechappement-n47 1/8

106

Vue d'ensemble du système d'admission d'air et du systèmed'échappement

75 - Système d'admission et système d'échappement du moteur N47



107

Index Explication Index Explication

1 Moteur N47 11 Silencieux arrière

2 Silencieux d'admission (filtre à air) 12 Electronique numérique Diesel

3 Débitmètre d'air massique à filmchaud (HFM)

13 Clapet AGR et capteur dedéplacement

4 Turbocompresseur avec VNT(Variable Nozzle Turbine)

14 Capteur de pression desuralimentation

5 Capteur de température des gazd'échappement

15 Papillon

6 Sonde Lambda 16 Clapet AGR avec bypass(uniquement pour le niveau de

puissance supérieur avec boîte devitesses manuelle)

7 Capteur de contre-pression des gazd'échappement

17 Refroidisseur AGR

8 Catalyseur d'oxydation (Oxi-Kat) 18 Refroidisseur d'air desuralimentation

9 Filtre à particules diesel (DPF) 16 Capteur de température de l'air desuralimentation

10 Silencieux intermédiaire



108

Système d'admission

76 - Système d'admission du moteur N47


A Air brut 6 Capteur de pression desuralimentation

B Air purifié 7 Papillon

C Air de suralimentation chauffé 8 Capteur de température de l'air desuralimentation

D Air de suralimentation refroidi 9 Admission AGR

1 Silencieux d'admission (filtre à air) 10 Tuyau d'air de suralimentation

2 Raccord pour gaz de soufflage 11 Refroidisseur d'air desuralimentation

3 Turbocompresseur 12 Tuyau d'air de suralimentation4 Actionneur des volets de

tourbillonnement13 Tuyau d'air brut

5 Collecteur d'admission



109

L'air brut aspiré (A) arrive dans le filtre à air (1)après avoir traversé la tubulure d'aspirationd'air (non illustrée) et le tuyau d'air brut (13).L'air brut est filtré par le filtre à air et dont ilressort sous la forme d'air purifié (B). L'airpurifié se dirige vers le turbocompresseur (3)en passant par le débitmètre massique à filmchaud et en traversant le tuyau d'air purifié. Parl'intermédiaire du raccord (2), des gaz desoufflageviennent se joindre à l'air purifié dansle tuyau. Le turbocompresseur comprime l'airpurifié qui s'échauffe. L'air de suralimentationcomprimé et chauffé (C) est acheminé dans le

tuyau de suralimentation (12) jusqu'aurefroidisseur (11).

Du refroidisseur, l'air maintenant refroidi (D) sedirige vers le papillon (7). Selon la position dupapillon, l'air de suralimentation refroidi (D)

dans le collecteur d'admission (5). Les gazd'échappement de recyclage débouchentaussi dans le collecteur d'admission (5).

3 Si le tuyau d'air pur situé en aval duraccord des gaz de soufflage est fortementsouillé par de l'huile, on peut en conclure queles gaz de soufflage sont excessivementélevés. La raison de cette anomalie résidegénéralement dans un manque d'étanchéitéau niveau du moteur (bague d'étanchéité duvilebrequin par exemple) ou par des prisesd'air parasites au niveau des conduites dedépression. La conséquence de cette

anomalie se manifeste sous la forme d'unturbocompresseur souillé par de l'huile, ce quin'est pas le signe d'un défaut deturbocompresseur. 1

Circuit d'air brut

Le circuit d'air brut se compose d'une tubulured'aspiration et d'un tuyau d'air brut. Tous deuxsont conformes à la norme "choc piéton"imposée par la législation européenne. Lesmatériaux utilisés sont particulièrement mous

et les fixations sont rétractables.

Dans le cas du moteur N47, la tubulured'aspiration d'air brut est configurée plutôtcomme une hotte d'aspiration. Elle a unegrande surface mais sa forme estparticulièrement aplatie. L'air est aspiré par le

module de refroidissement.

Silencieux d'admission

Pour la première fois sur un moteur dieselBMW, le silencieux d'admission est fixé auvéhicule. Le boîtier est construit de telle façonque dans le cas d'un choc de haut en bas

(choc piéton), il peut sedéformer. Cela signifie,qu'il peut être embouti de plusieurscentimètres.

Débitmètre massique à film chaud (HFM)

Le débitmètre massique à film chaud est situé

juste derrière le silencieux d'admission. Il estfixé au boîtier du silencieux d'admission. Sur le

moteur N47, nous utilisons le débitmètre

numérique HFM6 déjà bien connu.



110

Turbocompresseur

Le turbocompresseur comprime l'air aspiré.Cela permet d'acheminer une quantiténettement supérieure d'oxygène dans lachambre de combustion.

Le fonctionnement du turbocompresseur estdécrit dans le chapitre consacré au systèmed'échappement.

Refroidisseur d'air de suralimentation

L'air chauffe lorsqu'il est comprimé dans leturbocompresseur. Il se dilate. Ce phénomèneva à l'encontre de l'effet recherché par le

turbocompresseur, car il y a moins d'oxygèneparvenant à la chambre de combustion. L'aircomprimé est refroidi dans le refroidisseur, sadensité augmente et par conséquent, la

quantité d'oxygène acheminé dans lachambre de combustion est plus élevée.

Le refroidisseur d'air de suralimentation se

situe à l'extrémité inférieure du module derefroidissement.

Capteur de température de l'air de suralimentation

Le capteur de température de l'air desuralimentation mesure la température de l'aircomprimé après son refroidissement. Il setrouve dans le tuyau de suralimentation justeavant le papillon.

La température de l'air de suralimentation est

prise en compte pour le calcul par défaut de lamasse d'air.

Il s'agit d'un calcul de plausibilité sur la valeurHFM. En cas de panne du HFM, c'est la valeurpar défaut qui est utilisée pour calculer laquantité de carburant et le taux AGR.

Le fonctionnement électrique du capteur estdécrit dans le chapitre dédié au système

électronique.

Papillon

Un papillon est nécessaire sur tous lesmoteurs diesel qui sont équipés d'un systèmede filtrage des particules. En régulant l'airaspiré, le papillon permet d'obtenir uneélévation de la température des gazd'échappement nécessaire à la régénérationdu filtre à particules.

Le papillon se ferme lorsque le moteur est misà l'arrêt. Cela a pour effet de diminuer lessecousses que le moteur peut connaître danscette phase. Le papillon se rouvre dès que laphase de mise à l'arrêt du moteur est achevée.

Le papillon se situe juste devant le systèmed'admission.



111

Collecteur d'admission

Le collecteur d'admission est en matièreplastique. C'est dans ce collecteur que se faitla distribution de l'air en direction desdifférents cylindres. Au niveau de chaquecylindre, il est fait la distinction entre le canal àeffet tourbillonnaire et le canal à effettangentiel. Sur le moteur N47, lesdeux canauxsont amenés à la culasse par le côté.

Le canal à effet tourbillonnaire assure commeson nom l'indique est chargé d'assurer

fiablement le tourbillonnement dans lachambre de combustion, alors que le canal àeffet tangentiel est chargé du remplissageoptimal du cylindre, raison pour laquelle cecanal est aussi fréquemment appelé canal deremplissage. Les volets de tourbillonnementsont situés dans les canaux à effet tangentiel.

Le canal à effet tourbillonnaire estreconnaissable à sa section quasi carrée, alorsque la section du canal à effet tangentiel estronde.

Volets de tourbillonnement

Les volets de tourbillonnement obturent lescanaux à effet tangentiel pour provoquer untourbillonnement accru de l'air dans lachambre de combustion lorsque le moteurtourne à un faible régime. Lorsque le régimedu moteur augmente, ils se rouvrent pourpermettre le remplissage des cylindres àtravers les canaux à effet tangentiel.

Les voletsde tourbillonnement sont actionnés

par une timonerie entraînée par un moteur àcourant continu. La commande du moteur àcourant continu et les paramètres decommande sont décrits dans le chapitreconsacré au système électronique de gestiondu moteur.



112

Système d'échappement

Le recyclage des gaz d'échappement estsemblable à celui du moteur M47TU2 avecfiltre à particules diesel. Il existe cependantune modification au niveau du recyclage desgaz d'échappement (AGR).

Pour le niveau de puissance supérieure, unclapet bypass permet de contourner lerefroidisseur AGR.

Le moteur N47 est équipé lui-aussi d'unturbocompresseur avec des aubagesdirecteurs de la turbine à géométrie variable(VNT, Variable Nozzle Turbine) et unactionneur E.

Le catalyseur d'oxydation et le filtre àparticules diesel se trouvent à proximitédirecte dans un carter.

77 - Système d'échappement du moteur N47 (dans E81/87)


1 Silencieux arrière 7 Actionneur du bypass AGR

2 Silencieux intermédiaire 8 Turbocompresseur

3 Capteur de contre-pression des gazd'échappement

9 Actionneur VNT

4 Collecteur d'échappement 10 Catalyseur d'oxydation (Oxi-Kat) etfiltre à particules diesel (DPF)

5 Clapet AGR 11 Sonde Lambda

6 Refroidisseur AGR 12 Capteur de température des gazd'échappement



113

Collecteur d'échappement

Le moteur N47 est doté d'un collecteurd'échappement coulé quatre en un. La sortie

pour le recyclage des gaz d'échappement setrouve à l'extrémité antérieure.

Turbocompresseur

Le turbocompresseur est entraîné par les gazd'échappement du moteur. Les gazd'échappement très chauds sous pressiontraversent la turbine du turbocompresseur etfournissent de cette manière la force

nécessaire pour entraîner le compresseur.L'air aspiré est alors précomprimé de manièreà ce qu'une masse d'air plus importanteparvienne dans la chambre de combustionsollicitée du moteur. Il est ainsi possibled'injecter et de brûler une quantité supérieurede carburant, ce qui entraîne uneaugmentation de la puissance et du couple dumoteur.

La vitesse de rotation de la turbine se situeentre 100 000 tr/min et 200 000 tr/min. Latempérature d'entrée desgaz d'échappementpeut monter à 850 °C environ.

La puissance d'un turbomoteur peut atteindrecelle d'un moteur à aspiration qui aurait unecylindrée nettement plus élevée. Cependant,l'effet de suralimentation peut aussi êtreexploité pour obtenir une puissance donnéeavec un moteur plus faible et uneconsommation moindre.

Aubages de turbine à géométrie variable(VNT, Variable Nozzle Turbine)

Sur le moteur N47, un dispositif de régulationdit régulation VNTactive unepression absolue

avec une pression de suralimentation jusqu'à2,5 bars.

La géométrie variable des aubages de turbinepermet de modifier les conditions d'arrivéedes gaz dans le rotor de la turbine en fonctiondu point de charge du moteur.

L'actionneur d'air de suralimentation(actionneur E) actionne lesaubages directeursde la turbine. La modification de l'orientationdes aubages directeurs diminue la sectiond'entrée des gaz ("s", voir le graphique ci-après). La vitesse d'arrivée des gazd'échappement sur la turbine et par

conséquent la pression qu'ils exercent sur laturbine augmentent.

Le transfert d'énergie (amélioration durendement) à la turbine et au compresseuraugmente donc aux faibles régimes. Lapression de suralimentation augmente et laDDE peut augmenter le débit d'injection.

Lorsque le régime du moteur augmente, lesaubages directeurs s'ouvrentprogressivement de façon à ce que le transfertd'énergie soit toujours maintenu en équilibreavec le régime désiré et avec le niveau de lapression de suralimentation.

78 - Mécanisme des aubages à géométrie variable en position "fermée"

système d'Échappement n47

Documents