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Programme autodidactique 510
La gestion active des cylindres ACT sur le mote moteur ur TSI TSI 1,4 1,4 l de 103kW 103 kW Conception et fonctionnement fonctionnement
Le moteur TSI 1,4 l de 103 kW avec système de gestion active des cylindres s’inscrit dans la nouvelle gamme de moteurs à essence EA211. De plus, il s’agit du premier moteur de grande série sur lequel deux des quatre cylindres sont coupés pour réduire la consommation de carburant. Combiné avec la technologie BlueMotion, il est très respectueux de l’environnement tout en étant performant. Dans le Nouveau cycle de conduite européen (NCCE), le système de gestion active des cylindres réduit la consommation du moteur TSI 1,4l de 0,4 litre aux 100 kilomètres. Il en résulte une réduction du CO 2 de dix grammes au kilomètre. En combinaison avec la technologie BlueMotion, la consommation de carburant diminue de 0,6 litre aux 100 kilomètres.
7 7 7 _ 0 1 5 s
Dans les pages ci-après, nous vous présentons la conception et le fonctionnement du système de gestion active des cylindres ACT*. *La désignation « ACT » (Active Cylinder Technology) est un sigle protégé de Volkswagen.
Ce Programme autodidactique présente la conception et le fonctionnement d’innovations techniques récentes ! Son contenu n’est pas mis à jour.
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Pour les instructions actuelles de contrôle, de réglage et de réparation, veuillez vous reporter à la documentation correspondante du Service après-vente.
Attention Remarque
En un coup d’œil
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Le moteur moteur TSI 1,4 1,4 l de103 kWavec système système de gestion gestion active active des cylindres ACT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Les avantages du système de gestion active active des cylindres . . . . . . . . . . . . . . . 6
Mécanique moteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 L’architecture du système de gestion active active des cylindres . . . . . . . . . . . . . . . . 8 L’architecture des arbres à cames cames . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Le coulissement des blocs multicames multicames . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Les mesures de réduction des vibrations vibrations et des bruits . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Gestion moteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16 La vue d’ensemble du système . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 La gestion moteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 La plage de fonctionnement du système de gestion active des cylindres ACT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 La coupure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 L’activation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 L’affichage de la gestion active des des cylindres ACT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Les capteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Les actionneurs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32 Les outils spéciaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Contrôlez vos connaissances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33
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Introduction Le moteur TSI 1,4 lde103kW avec système de gestion active des cylindres ACT Ce moteur se distingue essentiellement du moteur TSI 1,4 l de 103 kW par le système de gestion active des cylindres ACT.
Caractéristiques techniques • • • •
•
• • •
Gestion active des cylindres ACT Entraînement par courroie crantée Culasse à collecteur d’échappement intégré Pompe de liquide de refroidissement intégrée dans le boîtier du régulateur de liquide de refroidissement Entraînement de la pompe de liquide de refroidissement par courroie crantée via l’arbre à cames d’échappement Module de turbocompresseur avec actionneur électrique de pression de suralimentation Variateur de calage des arbres à cames d’admission et d’échappement Pompe à huile à couronne extérieure avec régulation de pression d’huile à deux niveaux
Caractéristiques techniques
s510_003
Diagramme couple/puissance [Nm]
Lettres-repères m oteur
CPTA
Type
Moteur 4 cylindres en ligne
Cylindrée
1 395cm3
Alésage
74,5mm
Course
80mm
Injecteurs par cylindre
4
Rapport volumétrique
10,0 :1
Puissance maxi
280
110
260
100
240
90
220
80
200
70
180
60
103kW à 4 500 – 6 000 tr/min
160
50
Couple maxi
250Nm à 1 500 – 3 500 tr/min
140
40
Gestion moteur
Bosch Motronic MED 17.5.21
120
30
Carburant
Super sans plomb RON 95
100
20
Post-traitement des gaz d’échappement
Catalyseur trifonctionnel, sonde lambda à large bande en amont et sonde lambda à sauts de tension en aval du catalyseur
Norme antipollution
4
[kW]
Euro6
80 1 000
3 000
5 000
10 7 000 [tr/min]
s510_004
Le système de gestion active des cylindres ACT Avec le système de gestion active des cylindres ACT, les cylindres 2 et 3 sont entièrement désactivés dans une plage de charge partielle aussi grande que possible. En d’autres termes, les soupapes d’admission et d’échappement des deux cylindres restent fermées et l’injection et l’allumage sont coupés. Le moteur fonctionne en mode 2 cylindres. le moteur est alors exploité dans une plage de rendement économisant le carburant, et la consommation de carburant diminue. Les soupapes sont désactivées par deux actionneurs de came d’admission et deux actionneurs de cames d’échappement.
Actionneur de came d’échappement cylindre 3
Actionneur de came d’admission cylindre 3
Actionneur de came d’échappement cylindre 2 Actionneur de came d’admission cylindre 2
5 0 0 _ 0 1 5 s
Conditions de désactivation • •
Le régime moteur se situe entre 1 250 et 4 000 tr/ min environ. Le couple moteur exigé est, en fonction du régime, de 85 Nm maximum.
•
La température du moteur est de 10 °C minimum.
•
La régulation lambda est active.
Le démarrage du moteur s’effectue toujours en mode 4 cylindres.
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Introduction Les avantages du système de gestion active des cylindres Fonctionnement relaxé L’un des gros inconvénients au niveau consommation des moteurs à essence par rapport aux moteurs diesel est le fonctionnement fortement bridé dans la plage de charge partielle. Tandis que, sur les moteurs diesel, un fonctionnement pratiquement relaxé est possible et que le couple est régulé grâce au débit de carburant injecté, il faut, sur les moteurs à essence, réguler le rapport air/carburant dans pratiquement toutes les conditions à lambda = 1. C’est uniquement de cette manière que les normes antipollution sont satisfaites avec le catalyseur trifonctionnel. Pour vous démontrer les avantages du mode 2 cylindres, nous allons vous présenter les positions du papillon à charge partielle en mode 2 et 4 cylindres. Dans les deux cas, le calculateur du moteur a calculé les quantités d’air frais et de carburant nécessaires pour le couple requis.
Mode 4 cylindres
Comme tous les cylindres sont alimentés en air frais, le papillon n’est que faiblement ouvert pour produire le couple exigé. Lors de l’aspiration de l’air, de fortes turbulences se produisent au niveau du papillon. En raison de ces turbulences, le moteur doit surmonter une forte résistance pour aspirer l’air. Ces pertes par étranglement entraînent une hausse de la consommation de carburant.
α
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Mode 2 cylindres
Pour réaliser en mode 2 cylindres le même couple qu’en mode 4 cylindres, il faut acheminer aux deux cylindres approximativement la même quantité d’air que jusqu’ici aux 4 cylindres. Cela n’est possible que si le papillon est davantage ouvert. Avec cet angle d’ouverture plus important, les turbulences qui se forment au niveau du papillon sont moins nombreuses. Le moteur aspire l’air en surmontant une résistance plus faible et la consommation de carburant baisse.
β
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6
Moins de pertes aux changements de charge
Avec les cylindres 2 et 3 coupés, le changement de charge complet est supprimé. Les culbuteurs à galets de ces cylindres passent sur des cames à levée nulle (voir page 11), si bien que les soupapes restent fermées. Le moteur ne doit plus déployer de force pour les cylindres coupés, ni pour l’ouverture des soupapes, ni pour l’admission et l’échappement d’air.
Cylindre coupé Came à levée nulle
Soupapes fermées
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Amélioration du rendement
Les cylindres 1 et 4 se chargent des fonctions des cylindres 2 et 3 coupés. Ils fonctionnent alors dans une plage de charge plus élevée. Dans cette plage, le conditionnement du mélange et la combustion sont plus efficaces. De plus, il n’y a, dans les cylindres coupés, aucune cession de chaleur de combustion aux parois des cylindres. La déperdition de chaleur du moteur au niveau des parois diminue et le rendement thermique augmente.
Cylindre en fonctionnement Came à levée normale
s510_071 Conditionnement efficace du mélange
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Mécanique moteur L’architecture du système de gestion active des cylindres Le carter d’arbre à cames est en aluminium moulé sous pression et forme un module avec les deux arbres à cames. La conception des arbres à cames est identique. Il s’agit d’arbres à denture extérieure, sur lesquels sont emmanchées deux blocs multicames fixes pour les cylindres 1 et 4 ainsi que deux blocs multicames coulissant longitudinalement pour les cylindres 2 et 3. Les arbres à cames sont assemblés dans le carter d’arbres à cames.
Les blocs multicames coulissants sont déplacés par deux actionneurs d’admission et deux actionneurs d’échappement sur le carter d’arbre à cames.
Actionneur de came d’échappement Actionneur de came d’admission Transmetteur de Hall
Bloc multicame fixe Carter d’arbre à cames
Goupille cylindrique cannelée
Bloc multicame coulissant
Bille tarée par ressort
Arbre à cames d’échappement Cadre-support
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s510_011
Les arbres à cames sont fixés jusqu’à moitié dans le carter d’arbre à cames et dans deux cadres-supports robustes. Les blocs multicames jouent simultanément le rôle de paliers.
Pour réduire le frottement, les premiers paliers de chaque arbre à cames, qui sont les plus fortement sollicités par l’entraînement par courroie crantée, sont des roulements à billes rainurés.
Carter d’arbre à cames Arbre à cames d’échappement
Roulement à billes rainuré
Bloc multicame
Cadre-support
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Arbre à cames d’admission
En cas de réparation, le carter d’arbre à cames doit être remplacé en même temps que les arbres à cames.
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Mécanique moteur L’architecture des arbres à cames Les arbres à cames comportent deux types de blocs multicames : Cylindres 1 et 4 : • Les blocs multicames sont solidaires de l’arbre à cames grâce à la denture et à une goupille cylindrique cannelée.
Cylindres 2 et 3 : • Les blocs multicames sont fixés par une bille tarée par ressort et peuvent être déplacés sur env. 7 mm dans le sens longitudinal sur une denture.
Goupille cylindrique cannelée
Cible du transmetteur de Hall
Bille tarée par ressort
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s510_076 Bloc multicame de cylindre 2
Bloc multicame de cylindre 4
Bloc multicame de cylindre 3 Denture
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Pour des raisons d’encombrement au niveau des blocs multicames coulissants et dans un souci d’uniformisation, toutes les pistes de cames et galets des culbuteurs à galets de ce moteur sont plus étroits que ceux des moteurs classiques.
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Les blocs multicames coulissants Les blocs multicames coulissants des cylindres 2 et 3 présentent les particularités suivantes : 1. Les gorges de coulissement assurent le déplacement du bloc multicame sur l’arbre considéré. La rampe de repositionnement réintègre les tiges métalliques dans l’actionneur de came.
3. Les blocs multicames coulissants et les blocs multicames fixes servent simultanément de paliers aux arbres à cames entre carter d’arbre à came et cadre-support.
2. Les dentures des blocs multicames et des arbres à cames permettent de faire coulisser les blocs multicames dans le sens longitudinal.
4. Lorsque les culbuteurs à galet passent sur la came à levée normale, les cylindres sont activés. Les soupapes sont actionnées. Lorsqu’ils passent sur la came à levée nulle, les cylindres sont coupés. Les soupapes ne sont pas actionnées.
Actionneur de came
Tiges métalliques Denture Gorges de coulissement Came à levée normale Came à levée nulle
Rampe de repositionnement
Palier
s510_014
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Mécanique moteur Le coulissement des blocs multicames Le coulissement des blocs multicames est assuré par des tiges métalliques dans les actionneurs de came. Suivant le sens de déplacement, l’une des deux tiges métalliques s’engage dans la gorge de coulissement correspondante. La configuration des gorges est telle que, lorsque la tige métallique est sortie et que l’arbre à cames tourne, le bloc multicame coulisse obligatoirement dans le sens longitudinal. Déroulées, les gorges sont en forme de Y.
Carter d’arbre à cames Actionneur de came Tige métallique (non pilotée)
Forme en Y de la gorge déroulée.
Came à levée nulle Came à levée normale Denture
Culbuteur à galet s510_030
Exemple : coupure des soupapes d’un cylindre Le calculateur du moteur pilote l’actionneur de came avec une brève impulsion à la masse. La tige correspondante sort et pénètre dans la gorge de coulissement du bloc multicame. À cause de la rotation de l’arbre à cames et de la forme de la gorge, le bloc multicame est déplacé vers la gauche dans le sens longitudinal.
Came à levée normale
s510_031
À l’endroit où les deux gorges de coulissement se rejoignent, une bille tarée par ressort (voir page de droite) repousse le bloc multicame jusqu’en butée sur le carter d’arbre à cames et le bloque. Les culbuteurs à galet passent maintenant sur la came à levée nulle. Les soupapes ne sont plus actionnées. Pour le retour sur la came à levée normale, l’autre tige métallique sort et le bloc multicame est déplacé vers la droite.
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Butée du carter d’arbre à cames Came à levée nulle Sens de coulissement du bloc multicame s510_032
Repositionnement de la tige métallique Pour que la tige métallique revienne dans sa position initiale, la gorge en Y est, à son extrémité, configurée comme une rampe. C’est par elle que la tige métallique est repositionnée dans l’actionneur de came puis maintenue en position initiale par un aimant dans l’actionneur de came. Une tension d’induction est générée dans l’actionneur de came par le repositionnement de la tige métallique. Le calculateur du moteur reconnaît, grâce à cette tension d’induction, le déplacement réussi du bloc multicame.
Actionneur de came Rampe de repositionnement
Came à levée nulle
s510_033
La bille tarée par ressort Pour que les blocs multicames ne coulissent pas trop loin lors du déplacement, une butée limite la course maximale dans le sens longitudinal. Cette butée est constituée par les paliers dans le carter d’arbre à cames et les deux cadres-supports. La bille tarée par ressort a deux fonctions : 1. Lors du coulissement, elle repousse le bloc multicame dans chacune des positions souhaitées. 2. Elle maintient le bloc multicame dans la position actuelle jusqu’au prochain déplacement. s510_034 Gorge de coulissement Bille tarée par ressort
Butée du carter d’arbre à cames Bloc multicame
Lorsque les blocs multicames viennent en butée sur les paliers, il peut se produire, dans de rares cas, un « bruit de claquement » audible. Il s’agit ici d’un bruit normal, d’origine mécanique. Il ne se produit que lors de la commutation entre les modes et n’est que brièvement perceptible.
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Mécanique moteur Les mesures de réduction des vibrations et des bruits La résistance aux vibrations du moteur, bonne dans l’ensemble, est déjà obtenue par sa conception de base avec la conception rigide du moteur, l’équipage mobile léger ainsi que la position de montage transversale par rapport au sens de marche. Les principaux défis sont l’activation et la désactivation des cylindres ainsi que la résistance aux vibrations et la sonorité du moteur en mode 2 cylindres. Il reste certes, à cause de la coupure des cylindres 2 et 3, un intervalle d’allumage régulier mais, alors qu’en mode 4 cylindres, on a deux
Mode 4 cylindres Ordre d’allumage
allumages par rotation du vilebrequin, il n’y a qu’un seul allumage en mode 2 cylindres. Sans mesures adéquates, cela entraîne des vibrations accrues et une sonorité plus rauque du moteur.
Mode 2 cylindres Ordre d’allumage
Cyl.
Cyl. 0 6 0 _ 0 1 5 s
1 3 4 2
1 6 0 _ 0 1 5 s
1 3 4 2
Légende
Admission Compression
[°vil.]
Allumage/combustiondétente Échappement
[°vil.]
Cylindre activé Cylindre désactivé
Paliers d’ensemble mécanique Les paliers du moteur ont été repris du moteur TDI 1,6l avec système d’injection à rampe commune. Il s’agit de paliers hydrauliques, qui présentent une faible rigidité dynamique sur une vaste plage de fréquences. Cela permet de réduire les vibrations et les oscillations de résonance perceptibles par les occupants du véhicule en mode 2 cylindres.
Paliers de moteur
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Volant-moteur bimasse La caractéristique du ressort de torsion du volantmoteur bimasse a été spécialement définie. Avec un premier niveau très souple pour le mode 2 cylindres et un deuxième niveau rigide pour le mode 4 cylindres.
Volant-moteur bimasse
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Système d’échappement Pour réduire les fortes variations de pulsations des gaz d’échappement entre les modes 4 et 2 cylindres, les silencieux de détente et de sortie du système d’échappement présentent des résonateurs et volumes différents. En complément, les longueurs de tuyaux ont été spécialement adaptées.
Silencieux de détente
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Tuyau d’échappement
Silencieux de sortie
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Gestion moteur La vue d’ensemble du système La vue d’ensemble du système vous montre les capteurs et actionneurs en relation directe avec le système de gestion active des cylindres.
Capteurs Transmetteur de pression de tubulure d’admission G71 Transmetteur de température de l’air d’admission G42 Transmetteur de régime moteur G28
Témoin de défaut de commande d’accélérateur électrique K132
Transmetteur de Hall G40
Témoin de dépollution K83
Transmetteur de Hall 2 G163
Unité de commande de papillon J338 Transmetteurs d’angle 1, 2 de l’entraînement de papillon (commande d’accélérateur électrique) G187, G188
Calculateur dans le combiné d’instruments J285
Transmetteurs de position de l’accélérateur G79, G185
Actionneurs de came d’admission de cylindres 2 et 3 N583, N591 Calculateur du moteur J623
Actionneurs de came d’échappement de cylindres 2 et 3 N587, N595
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Actionneurs Injecteurs de cylindres 1-4 N30-33
Bobines d’allumage 1-4 avec étage final de puissance N70, N127, N291, N292
Unité de commande de papillon J338 Entraînement du papillon (commande d’accélérateur électrique) G186
Actionneurs de came d’admission de cylindres 2 et 3 N583, N591
Interface de diagnostic du bus de données J533
Actionneurs de came d’échappement de cylindres 2 et 3 N587, N595
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Gestion moteur La gestion moteur Le système de gestion moteur utilisé est le système Bosch Motronic MED 17.5.21. En plus des fonctions classiques, il se charge de l’intégralité du pilotage du système de gestion active des cylindres. Ces fonctions sont, entre autres, les suivantes : • Calculer si le fonctionnement est plus économique en mode 2 ou 4 cylindres. • Mettre en œuvre les mesures nécessaires à la désactivation et l’activation des cylindres. • Superviser la fonction et procéder au diagnostic du système.
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Diagnostic du système de gestion active des cylindres Signal de repositionnement
Autodiagnostic
Le calculateur du moteur évalue le signal de repositionnement et détecte si un déplacement du bloc multicame a eu lieu. En cas d’absence de signal, la gestion du moteur en conclut qu’il y a un dysfonctionnement.
L’autodiagnostic surveille toutes les connexions électriques des actionneurs de came et enregistre les défauts éventuels dans la mémoire d’événements.
Transmetteur de pression de tubulure d’admission
Contrôle du fonctionnement
Lorsque tous les cylindres sont activés ou lorsque deux cylindres sont désactivés, des rapports de pression spécifiques sont générés dans la tubulure d’admission. Si les rapports de pression diffèrent de la valeur assignée, il est possible qu’un bloc multicame se trouve dans une position incorrecte.
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Le fonctionnement des actionneurs de came est contrôlé dans l’Assistant de dépannage, dans le menu « Sous-système, conditions annexes, » sous « Plan de contrôle – Coupure de cylindres ». Dans le plan de contrôle « Contrôle de la coupure des cylindres, » une commutation alternée est établie entre les quatre blocs multicames à un régime de 1 500 tr/min, 2 000 tr/min et 3 000 tr/min. En cas de déplacement correct, le système est considéré comme étant « en ordre ».
La plage de fonctionnement du système de gestion active des cylindres ACT La coupure des cylindres a lieu dans une plage de fonctionnement qui se présente fréquemment dans des conditions de marche moyennes. Conditions pour le fonctionnement en mode 2 cylindres :
• Le régime moteur est approximativement compris entre 1 250 et 4 000 tr/min. En dessous de ce seuil de régime, il risque de se produire, en mode 2 cylindres, des inégalités de rotation du moteur et, au-dessus, les forces de commutation sur les actionneurs de cames risquent d’être trop élevées.
• La température minimale de l’huile moteur est de 10 °C. Les pièces en mouvement dans l’actionneur de came sont lubrifiées avec de l’huile. Avec de l’huile froide, visqueuse, le temps disponible ne suffit pas à faire sortir les tiges métalliques au moment voulu et à déplacer les blocs multicames.
• Le couple exigé est, en fonction du régime, de 85Nm maximum. À des régimes plus élevés, la consommation optimale n’est plus réalisée en raison des limites de cliquetis et des décalages du point d’allumage en mode 2 cylindres, si bien que les quatre cylindres sont réactivés.
• La régulation lambda est active. Cela garantit un passage sans à-coup.
[Nm]
Plage de régime / de couple Gestion active des cylindres activée
100 75 50
0 9 0 _ 0 1 5 s
25 0
1 000
2 000
3 000
4 000 [tr/min]
Plage de fonctionnement du système de gestion active des cylindres
Même lorsque les conditions mentionnées ci-dessus sont remplies, d’autres exigences peuvent entraîner le maintien du mode 4 cylindres ou le passage du mode 2 cylindres en mode 4 cylindres. Ces exigences peuvent être : - Un style de conduite très sportif, pour lequel une commutation incessante tendrait plutôt à augmenter la consommation de carburant. - Une demande de chauffage, pour laquelle la puissance calorifique totale doit être disponible le plus rapidement possible. - En descente et lors d’une coupure de l’injection en décélération, pour que l’effet de frein moteur maximal puisse être exploité. - Dans le cas d’une accélération importante, pour que le moteur puisse fournir la puissance requise. 19
Gestion moteur La coupure La coupure complète a lieu durant une rotation d’arbre à cames et ne dure que quelques millisecondes. Durant cette période, il faut veiller, par diverses mesures, à ce qu’il ne se produise pas de sauts de charge lors de la coupure et que le conducteur la remarque aussi peu que possible. L’ordre des mesures est déterminant, car il faut toujours respecter lambda = 1 ; des modifications dans le système d’admission pouvant, par exemple, durer plus longtemps que dans le système d’allumage.
Les cinq phases de la coupure Phase/action
Mode
Description
Phase 1
Mode 4 cylindres
Pour que les cylindres 1 et 4 soient suffisamment alimentés en air après désactivation des cylindres 2 et 3, le papillon est davantage ouvert. L’ensemble des cylindres reçoit alors environ le double de l’air nécessaire en mode 2 cylindres pour le couple momentané.
Position du papillon
Correction du point d’allumage Cylindres 1 à 4
Comme tous les cylindres ne sont pas encore activés, une nette augmentation du couple risque de se produire lors du temps moteur suivant. Pour éviter cette augmentation, le point d’allumage est décalé en direction « retard » au fur et à mesure que le débit d’air augmente, ce qui provoque une détérioration du rendement. Le couple reste constant.
Représentation graphique
5 5 0 _ 0 1 5 s
β
PMH
6 5 0 _ 0 1 5 s
PMB Phase 2
Évacuation des gaz d’échappement
Mode 2 cylindres
Les gaz d’échappement sont évacués après le dernier temps moteur.
6 1 0 _ 0 1 5 s
Soupapes d’échappement Cylindres 2 et 3
20
Une fois les gaz d’échappement évacués, le calculateur du moteur pilote les actionneurs de came d’échappement avec une brève impulsion à la masse. Les blocs multicames sont déplacés et les culbuteurs à galets passent sur la came à levée nulle. Les soupapes d’échappement ne sont plus actionnées.
7 1 0 _ 0 1 5 s
Phase/action
Mode
Description
Phase 3
Mode 2 cylindres
L’injection et l’allumage sont désactivés.
Injection, allumage Cylindres 2 et 3
Phase 4
Soupapes d’admission Cylindres 2 et 3
Représentation graphique
8 1 0 _ 0 1 5 s
Mode 2 cylindres
Une nouvelle aspiration d’air frais a lieu. L’air frais emprisonné joue le rôle de ressort. La force nécessaire pour le comprimer assiste ensuite le déplacement vers le bas du piston.
9 1 0 _ 0 1 5 s
Une fois l’aspiration d’air frais terminée, le calculateur du moteur pilote les actionneurs de came d’admission avec une brève impulsion à la masse. Les blocs multicames sont déplacés et les culbuteurs à galets passent sur les cames à levée nulle. Les soupapes d’admission ne sont plus actionnées.
Phase 5
Correction du point d’allumage Cylindres 1 et 4
Mode 2 cylindres
Les points d’allumage des cylindres 1 et 4 sont décalés en vue d’un rendement optimal en direction « avance ».
0 2 0 _ 0 1 5 s
PMH
PMB
7 5 0 _ 0 1 5 s
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Gestion moteur L’activation Les sauts de charge que le conducteur pourrait percevoir comme perturbateurs ne doivent pas se produire, même durant l’activation. C’est pourquoi, ici aussi, diverses mesures sont prises au niveau de la mécanique moteur et de la gestion moteur pour éviter les sauts de couple.
Les cinq phases de l’activation Phase/action
Mode
Description
Phase 1
Mode 2 cylindres
Le calculateur du moteur pilote les actionneurs de came d’échappement par une brève impulsion à la masse. Les blocs multicames sont déplacés et les culbuteurs à galet repassent sur la came à levée normale. Les soupapes d’échappement sont actionnées et l’air frais expulsé.
Soupapes d’échappement Cylindres 2 et 3
Représentation graphique
1 2 0 _ 0 1 5 s
Phase 2
Soupapes d’échappement Cylindres 1 et 4
Phase 3
Soupapes d’admission Cylindres 2 et 3
22
Mode 2 cylindres
Mode 4 cylindres
L’air frais risque de provoquer l’appauvrissement des gaz d’échappement au niveau du catalyseur, dépassant ainsi lambda = 1. Comme le catalyseur trifonctionnel requiert lambda = 1 pour un fonctionnement optimal, on procède, pour les cylindres 1 et 4, à une augmentation du débit d’injection garantissant lambda = 1 au niveau du catalyseur. Le calculateur du moteur pilote les actionneurs de came d’admission par une brève impulsion à la masse. Lesblocs multicames sont déplacés et les culbuteurs à galet repassent sur la came à levée normale. Les soupapes d’admission sont actionnées et de l’air frais est aspiré.
9 5 0 _ 0 1 5 s
2 2 0 _ 0 1 5 s
Phase/action
Mode
Description
Phase 4
Mode 4 cylindres
Comme tous les cylindres sont réactivés et que le papillon est encore grand ouvert, une nette augmentation du couple risque de se produire lors du temps moteur suivant. Pour éviter cette augmentation, le point d’allumage est décalé en direction « retard », ce qui provoque une détérioration du rendement. Le couple reste constant.
Correction du point d’allumage Cylindres 1 à 4
Représentation graphique
PMH
PMB Phase 5
Position du papillon
Mode 4 cylindres
6 5 0 _ 0 1 5 s
Comme maintenant, tous les cylindres sont alimentés en air, le papillon est fermé davantage pour éviter un saut de couple. 8 5 0 _ 0 1 5 s
β
Correction du point d’allumage Cylindres 1 à 4
Pour obtenir un rendement optimal, les points d’allumage de tous les cylindres sont décalés en direction « avance ».
PMH
PMB
7 5 0 _ 0 1 5 s
23
Gestion moteur L’affichage du système de gestion active des cylindres ACT En regardant l’affichage, le conducteur reconnaît qu’il roule en économisant du carburant en mode 2 cylindres. La gestion active des cylindres est visualisée sur l’afficheur multifonction (MFA) du combiné d’instruments, dans l’option de menu relative à la consommation momentanée de carburant. Chaque fois que le moteur fonctionne en mode 2 cylindres, l’affichage « Mode 2 cyl. » apparaît. En mode 4 cylindres, l’affichage disparaît et seule la consommation momentanée de carburant apparaît.
15:34
1 5 0 _ 0 1 5 s
2
Consommation 4.8 l/100km Mode 2 cyl. 28.5 °C km
105
trip
105.5
Affichage dans le combiné d’instruments de la Polo BlueGT
Répercussions en cas de défaillance En cas de défaillance de l’affichage, ce dernier disparaît de l’afficheur multifonction (MFA) du combiné d’instruments. La défaillance n’a aucune répercussion sur le système.
24
Les capteurs Les signaux des capteurs présentés ci-dessous sont utilisés pour u n grand nombre de fonctions de la gestion moteur. Le système de gestion active des cylindres utilise également ces signaux pour un fonctionnement correct et pour le diagnostic du système.
Transmetteurs de Hall G40 et G163 Le calculateur du moteur reconnaît la position exacte des arbres à cames à partir des signaux des deux transmetteurs de Hall et du transmetteur de régime moteur G28. Cela est nécessaire pour un calcul précis de l’instant où les tiges métalliques doivent être sorties.
s510_078
Répercussions en cas d’absence de signal En cas de défaillance de l’un des deux transmetteurs, Transmetteur de Hall G40 Transmetteur de Hall G163 le mode 4 cylindres est sélectionné et le système de gestion active des cylindres désactivé. Un enregistrement dans la mémoire d’événements a lieu et le témoin de défaut de commande d’accélérateur électrique K132 s’allume.
Transmetteur de régime moteur G28 Les signaux du transmetteur de régime moteur sont utilisés : • Pour la validation du mode 2 cylindres. Celui-ci n’est autorisé que dans une plage de régime comprise entre 1 250 et 4 000 tr/min. • Pour le calcul précis de l’instant où les tiges métalliques doivent être sorties. Le calculateur du moteur détecte la position précise des tiges métalliques en combinaison avec les signaux des transmetteurs de Hall.
s510_080 Transmetteur de régime moteur G28
Répercussions en cas d’absence de signal En cas d’absence de signal, le mode 4 cylindres est sélectionné et le système de gestion active des cylindres désactivé. Un enregistrement dans la mémoire d’événements a lieu et le témoin de défaut de commande d’accélérateur électrique K132 s’allume. 25
Gestion moteur Actionneurs de came d’admission de cylindres 2 et 3 N583, N591 et actionneurs de came d’échappement de cylindres 2 et 3 N587, N595 Lors du repositionnement des tiges métalliques, une tension d’induction est générée dans les actionneurs d’arbre à cames. Le calculateur du moteur reconnaît, grâce à cette tension d’induction, le déplacement réussi des blocs multicames.
Actionneur de came d’admission de cylindre 3 N591 Actionneur de came d’admission de cylindre 2 N583
Répercussions en cas d’absence de signal En cas d’absence de signal, le système de gestion active des cylindres est désactivé. Un enregistrement dans la mémoire d’événements a lieu et le témoin de défaut de commande d’accélérateur électrique K132 s’allume.
1 9 0 _ 0 1 5 s
Actionneur de came d’échappement de cylindre 2 N587 Actionneur de came d’échappement de cylindre 3 N595
Transmetteur de pression de tubulure d’admission G71 avec transmetteur de température de l’air d’admission G42 Le transmetteur de pression de tubulure d’admission sert également à vérifier la commutation entre les modes. Dans les deux modes, il règne des rapports de pression définis à cause de l’ouverture et de la fermeture des soupapes d’admission. Si les rapports de pression actuels diffèrent des rapports de pression théoriques, le calculateur du moteur en conclut qu’un défaut s’est produit lors de la commutation.
Répercussions en cas d’absence de signal En cas d’absence de signal, le système de gestion active des cylindres est désactivé. Un enregistrement dans la mémoire d’événements a lieu et le témoin de défaut de commande d’accélérateur électrique K132 s’allume.
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Transmetteur de pression de tubulure d’admission G71 avec transmetteur de température de l’air d’admission G42
s510_087
Unité de commande de papillon J338 avec transmetteurs d’angle 1 et 2 de l’entraînement de papillon (commande d’accélérateur électrique) G187 et G188 Lors de la commutation entre les modes, la masse d’air doit être adaptée en conséquence. Les transmetteurs d’angle de l’entraînement de papillon permettent d’une part de détecter la position actuelle du papillon et, de l’autre, de définir la variation du papillon nécessaire en vue de la commutation.
Répercussions en cas d’absence de signal
Unité de commande de papillon J338
s510_088
En cas de défaillance de l’un de deux transmetteurs, le système de gestion active des cylindres est désactivé. Un enregistrement dans la mémoire d’événements a lieu et le témoin de défaut de commande d’accélérateur électrique K132 s’allume.
Transmetteurs de position de l’accélérateur G79 et G185 Les signaux des transmetteurs de position de l’accélérateur permettent au calculateur du moteur de détecter la demande de charge et le style de conduite du conducteur. En cas de détection d’une accélération importante ou d’un style de conduite très sportif, le calculateur du moteur reste ou commute en mode 4 cylindres. En effet, des commutations fréquentes risquent d’augmenter la consommation de carburant.
Répercussions en cas d’absence de signal En cas d’absence de signal, une demande de charge, une accélération ou un style de conduite sportif ne sont plus reconnus. En plus d’autres mesures, le système de gestion active des cylindres est désactivé. Un enregistrement dans la mémoire d’événements a lieu et le témoin de défaut de commande d’accélérateur électrique K132 s’allume.
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Gestion moteur Les actionneurs Actionneurs de came d’admission de cylindres 2 et 3 N583, N591 et actionneurs de came d’échappement de cylindres 2 et 3 N587, N595 Deux actionneurs de came d’admission et deux actionneurs de came d’échappement sont montés sur le carter d’arbre à cames. Actionneur de came d’admission de cylindre 3 N591 Actionneur de came d’admission de cylindre 2 N583 Actionneur de came d’échappement de cylindre 2 N587
Blocs multicames Arbre à cames d’admission
Actionneur de came d’échappement de cylindre 3 N595 Blocs multicames Arbre à cames d’échappement
9 8 0 _ 0 1 5 s
Fonction Les actionneurs de came sont des actionneurs électromagnétiques assurant le coulissement axial des blocs multicames sur les arbres à cames. Suivant le pilotage, les cylindres 2 et 3 sont désactivés ou activés. De plus, la commutation correcte ou incorrecte est détectée individuellement pour chaque actionneur grâce à un signal de repositionnement des tiges métalliques.
Il existe des désignations différentes pour les actionneurs de came dans la documentation du Service après-vente et dans l’autodiagnostic. Dans ElsaPro, chaque actionneur de came est désigné par une abréviation électrique. Par exemple, l’actionneur de came d’admission du cylindre 2 porte la désignation de « N583 Actionneur de came d’admission de cylindre 2 ». Dans l’autodiagnostic, les tiges métalliques et le circuit électromagnétique sont identifiés par une abréviation spécifique. Les désignations y sont « N584 Actionneur de came d’admission A de cylindre 2 », « N585 Actionneur de came d’admission B de cylindre 2 » et « N586 Actionneur de came d’admission C de cylindre 2 ». Il est ainsi possible de procéder à une identification précise en cas de défaut.
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Répercussions en cas de défaillance d’un ou de plusieurs actionneurs de came Grâce au signal de repositionnement manquant des tiges métalliques, le calculateur du m oteur détecte et identifie l’actionneur de came défaillant ou non commuté (voir page 31). La réaction, dans le cas d’un ou de plusieurs actionneurs de came défaillants, dépend du mode de fonctionnement du moteur (mode 4 cylindres ou mode 2 cylindres).
Passage du mode 4 cylindres en mode 2 cylindres
Passage du mode 2 cylindres en mode 4 cylindres
Si le calculateur du moteur détecte, en raison d’un signal de repositionnement manquant de la tige métallique, que, par exemple, l’actionneur de came d’échappement du cylindre 2 n’a pas désactivé les soupapes d’échappement, les soupapes déjà désactivées des cylindres 2 et 3 sont réactivées. Le moteur fonctionne en mode 4 cylindres.
Si le calculateur du moteur détecte, du fait du signal de repositionnement manquant de la tige métallique, que, par exemple, l’actionneur de came d’admission du cylindre 3 n’a pas activé les soupapes d’admission, les soupapes d’échappement déjà activées du cylindre 3 sont à nouveau désactivées. Le moteur continue de fonctionner avec 3 cylindres. En cas de défaillance des actionneurs de came de 2 cylindres, les autres soupapes/cylindres sont également désactivés. Le moteur continue de fonctionner en mode 2 cylindres.
Signaux de repositionnement manquants
Si le calculateur du moteur détecte un ou plusieurs signaux de repositionnement manquants : - Le système de gestion active des cylindres est désactivé. - Une entrée est effectuée dans la mémoire d’événements. - Le témoin de défaut de commande d’accélérateur électrique K132 s’allume. Redémarrage du moteur
Absence répétée de signaux de repositionnement
Lors du démarrage suivant du moteur, le système de gestion active des cylindres est réactivé et tente d’activer ou de désactiver les blocs multicames pour lesquels le signal de repositionnement manquait. En cas de réussite de la commutation, le système est à nouveau en état de fonctionner. Le témoin s’éteint et l’entrée dans la mémoire d’événements est assimilée à un défaut sporadique et supprimée ultérieurement. En cas d’échec de la commutation, les réactions sont les mêmes que dans le cas d’un signal de repositionnement manquant.
En cas d’absence de signaux de repositionnement durant trois cycles de conduite consécutifs, le témoin de dépollution K83 s’allume. Il reste allumé jusqu’à ce que le défaut soit éliminé. Un cycle de conduite se compose de la mise du contact d’allumage et d’un démarrage du moteur.
29
Gestion moteur
Le pilotage À l’état non commuté, la tension de la batterie est appliquée en permanence aux actionneurs de came via le relais principal J271.
Tension d’induction due au repositionnement de la tige métallique Tension de la batterie
Pour actionner les actionneurs de came, le calculateur du moteur commute brièvement à la masse. La tige métallique sort et le coulissement des blocs multicames commence. À la fin, la tige métallique est repositionnée dans l’actionneur de came par la rampe de repositionnement. Il y a alors génération d’une tension d’induction.
Tige métallique en position de repos La tension de la batterie est appliquée au niveau de la connexion électrique. Les deux aimants permanents maintiennent les tiges métalliques en position de repos. Les blocs multicames coulissants des cylindres 2 et 3 restent dans leur position actuelle sous l’action d’une bille tarée par ressort (voir page 13).
6 4 0 _ 0 1 5 s
Début du pilotage
Calculateur du moteur
Fin du pilotage
Relais principal
Bobine
Connexion électrique
Disque d’induit avec aimant permanent
Embase Tube de guidage
s510_047 Tiges métalliques
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La tige métallique est sortie. Lorsque l’actionneur est piloté, il y a brièvement mise à la masse par le calculateur du moteur. Dans l’actionneur, une bobine d’électroaimant crée un champ magnétique ; il y a répulsion des pôles nord au niveau des électroaimants et de l’aimant permanent du disque d’induit. La tige métallique est sortie avec l’aimant permanent. La tige métallique sortie dans la gorge de coulissement provoque alors le coulissement du bloc multicame, tandis que l’arbre à cames tourne. La tige est maintenue par l’aimant permanent, qui vient en appui sur l’embase.
s510_053 Bobine d’électroaimant
Calculateur du moteur
Actionneur de came s510_048 Embase
Disque d’induit avec aimant permanent
Tige métallique
La tige métallique est repositionnée. Le contour de la gorge de coulissement est configuré pour qu’après une rotation presque complète, la tige métallique de l’actionneur soit repositionnée à l’aide d’une rampe de repositionnement. Le repositionnement de la tige métallique et de l’aimant permanent provoque l’induction d’une tension dans la bobine d’électroaimant. Le calculateur du moteur détecte, à partir du signal de repositionnement, si le bloc multicame a été déplacé et si le retrait de la tige métallique a eu lieu. L’aimant permanent maintient ici aussi la tige métallique en position.
s510_054 Signal de repositionnement
Actionneur de came s510_049
Rampe de repositionnement
31
Service Les outils spéciaux Désignation
Outil
Utilisation
T10499 Clé
La clé sert à détendre et à tendre le galet tendeur à excentrique de courroie crantée. s510_073
T10500 Outil d’emmanchement s510_074
T10504 Fixation de l’arbre à cames à l’aide de la goupille de sécurité T10504/1 et de la goupille de contrôle T10504/2
32
s510_075
L’outil d’emmanchement sert à desserrer et serrer la vis du galet tendeur à excentrique de courroie crantée avec le support de moteur monté.
La fixation d’arbre à cames et les deux goupilles servent à bloquer l’arbre à cames lors de la vérification et du réglage de la distribution.
Contrôlez vos connaissances Quelle est la réponse correcte ? Parmi les réponses indiquées, il peut y avoir une ou plusieurs réponses correctes.
1.
Quelle est la fonction du système de gestion active des cylindres et que provoque-t-il ?
❒
a) Le système de gestion active des cylindres régule le couple en activant et désactivant des cylindres.
❒
b) Pour économiser le carburant, il désactive, dans des conditions définies, les cylindres 2 et 3.
❒
c) Pour économiser le carburant, il désactive, dans des conditions définies, un, deux ou trois cylindres.
2.
Quelles conditions doivent être remplies pour le mode 2 cylindres durant la marche normale du véhicule ?
❒
a) Le couple exigé doit être inférieur à 85Nm.
❒
b) Le régime moteur doit être compris entre 1 250 et 4 000 tr/min environ.
❒
c) La température de l’huile doit être supérieure à 10°C.
❒
d) La régulation lambda doit être active.
3.
Parmi les affirmations suivantes relatives au carter d’arbre à cames et à la conception de l’arbre à cames, lesquelles sont vraies ?
❒
a) En cas de réparation, le carter d’arbre à cames doit être uniquement remplacé en même temps que les arbres à cames.
❒
b) En cas de réparation, les arbres à cames peuvent être remplacés individuellement.
❒
c) Chacun des deux arbres à cames possède deux blocs multicames fixes et deux blocs multicames pouvant coulisser dans le sens longitudinal.
4.
Comment s’effectue le coulissement des blocs multicames ?
❒
a) À l’aide de tiges métalliques, qui s’engagent dans une gorge de coulissement sur les blocs multicames.
❒
b) À l’aide d’un aimant sur les blocs multicames coulissants.
❒
c) À l’aide d’une came à levée nulle, qui exerce une pression sur les côtés des blocs multicames lors d’un pilotage.
33
Contrôlez vos connaissances
5.
Quelle est la différence entre la came à levée normale et la came à levée nulle ?
❒
a) Dans le cas de la came à levée normale, les soupapes sont actionnées et, dans le cas de la came à levée nulle, elles ne sont pas actionnées.
❒
b) Ce ne sont que des désignations différentes, toutes deux actionnent les soupapes.
❒
c) Dans le cas de la came à levée normale, les soupapes sont actionnées normalement et, dans le cas de la came à levée nulle, elles ne sont que partiellement ouvertes.
6.
À quoi le conducteur reconnaît-il qu’il roule en mode 2 cylindres ?
❒
a) Au fait que le mode 2 cylindres apparaît sur l’afficheur multifonction (MFA) du combiné d’instruments, dans l’option de menu relative à la consommation momentanée de carburant.
❒
b) Au fait que le mode 4 cylindres n’apparaît pas sur l’afficheur multifonction (MFA) du combiné d’instruments.
❒
c) Au fait qu’un signal acoustique se fait entendre lorsque le moteur passe en mode 2 cylindres.
) a . 6 ; ) a . 5 ; ) a . 4 ; ) c , ) a . 3 ; ) d , ) c , ) b , ) a . 2 ; ) b . 1 : s e s n o p é R
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