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LE 6 CYLINDRES BMW S55

Après une incursion par le V8 sur la génération E90, la M3 est revenue au 6 cylindres en ligne avec sa remplaçante, la F80. Un retour qui avait de quoi faire plaisir aux fans mais signait du même coup l'abandon du moteur atmosphérique chez BMW M. Attendues par tous les passionnés de belles mécaniques, les caractéristiques du nouveau 6 cylindres en ligne S55 signé BMW M sont toutefois à la hauteur du blason en matière de conception et de performances.

Texte : Sébastien DUPUIS
Photos : D.R.

De la mythique M1 à la M3 E46, le département M a toujours su faire honneur au 6 cylindres en ligne cher à BMW en concevant des moteurs capables de faire référence. Le S54B32 de la M3 E46 CSL auquel il succède dans la désignation de type, reste encore l'un des moteurs atmosphériques de production affichant le plus haut rendement au monde. En 2014, le V8 S65 conçu exclusivement pour les M3 E92 et E90 n'est pas reconduit, le contexte n'étant plus favorable aux grosses cylindrées. Marquant le retour au 6 cylindres, la nouvelle M3 F80 se convertit donc au downsizing et adopte pour la première fois la suralimentation, technologie dont les motoristes de Munich furent d'ailleurs pionnier dans les années 70 avec la 2002 Turbo. Mais même dopé par un "vulgaire" turbocompresseur, un 6 en ligne BMW à la sauce M se devait de rester une merveille d'ingénierie. Nous vous invitons à découvrir ici tous les secrets de sa conception...

Conception générale

Siglé ///M Power, le 6 cylindres en ligne S55 a fait l'objet de 3 ans de développement et des centaines d'heures de tests sur banc. Comme l'indique l'identification du moteur, le S55 est basé sur le 6 cylindres N55, moteur que l'on trouve par exemple dans la petite Série 1 F20 en version M135i mais qui ne doit rien au département M. Ainsi, 75% des composants du moteur ont été conservés du moteur de production N55 tandis que les 25% restant sont des développements et pièces spécifiques.

Le moteur S55 participe également à une volonté globale d'allègement de la M3 et son poids est ainsi en baisse de 3% par rapport au V8. Cette traque des kilos inutiles se joue jusque dans les détails puisque même le cache du moteur est spécifique. Constitué de deux composants indépendants (le couvercle de la bobine d'allumage et la protection contre la corrosion), il pèse 960 grammes de moins que celui du N55.

Le 6 cylindres S55 3.0L M TwinPower fournit 37% de couple de plus que le V8 S65, disponible sur presque toute la plage de régimes moteur utilisable.

Grâce à la technologie "M TwinPower", le nouveau moteur M impressionne avec des données techniques supérieures à celles du précédent V8. Ainsi, le 6 cylindres de 3.0L fournit une puissance de 431 ch au lieu de 420 pour le V8 de 4.0L et un couple maximal augmenté de 37%, passant de 400 Nm à 550 Nm et disponible sur presque toute la plage de régimes utilisable. Avec les mesures de BMW EfficientDynamics, la consommation de carburant et les émissions de CO2 ont dans le même temps été réduites respectivement de 28% et 26%.

Bloc-cylindres

Le bloc moteur du S55 est fabriqué en alliage d'aluminium moulé sous pression (AlSi 7Cu0.5Mg) et se compose d'un carter et d'une plaque de base. Le carter du moteur S55 est conçu comme un carter à pont fermé (technique dite '"closed-deck'), tandis que le N55 est de type 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 par projection de fil à l'arc électrique (LDS). Cette combinaison de matériaux a allégé le bloc moteur S55 de 2,2 kg par rapport au moteur de production (N55). 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.

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. 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.

Le carter d'huile du moteur S55 est fabriqué à partir de magnésium et permet une économie de poids d'environ 1 kilo 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. 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. Une plaque de recouvrement est installée entre le carter moteur / le carter d'huile et la transmission pour protéger contre la corrosion.

Vilebrequin

Tout en maintenant une construction légère, le vilebrequin en acier forgé a été adapté au concept de haut régime et à la puissance accrue. À 21,1 kg, le vilebrequin du moteur S55 est environ 1,8 kg plus léger que le vilebrequin en acier du moteur N5530B0 (M235i) et 1 kg plus lourd que le vilebrequin en fonte du N55B30M0 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.

Les paliers principaux de vilebrequin ont été modifiés, un palier électrolytique à 3 matériaux (Kolbenschmidt S703C) étant utilisé pour les coussinets inférieurs. Pour les coussinets supérieurs, un palier bi-matière en aluminium (Kolbenschmidt R25) est utilisé. Les roulements sont sans plomb.

Bielle avec palier

La bielle du moteur S55 a une longueur de 144,35 mm. Comme dans les moteurs N20-N55, le pied de bielle a un alésage de forme spéciale. Il est usiné plus large sur les bords inférieurs. Cette forme profilée 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.

Des coussinets de bielle sans plomb, comme dans les moteurs N20-N55, sont utilisés pour les têtes de 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).

Piston et segments de piston

Le piston a été modifié dans ses propriétés de dessin et de matériau pour répondre aux exigences de régime maxi plus élevées dans le moteur S55. Des pistons allégés en alliage d'aluminium (AlSi12Cu4Ni2Mg) fabriqués par la société Mahle sont utilisés. La jupe de piston, dite "slipper", est fortement échancrée et réduite à deux patins revêtus 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.

Culasse

La culasse du moteur S55 a été modifiée pour répondre au niveau d'exigence de la compétition. La structure de base de la culasse reste néanmoins similaire à celle du moteur N55, de même que l'injection directe de carburant avec suralimentation et Valvetronic. La culasse est très compacte et est équipée du Valvetronic de 3ème génération. La combinaison du turbocompresseur, du 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.

Cricuit d'admission d'air

Pour le moteur S55, le système d'admission d'air a dû être complètement revu par rapport au N55. 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 font partie de ces modifications.

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.

Notons que l'unité de commande du moteur est montée sur le collecteur d'admission (voir plus bas : Gestion moteur).

Arbres à cames

Dans un moteur N54, l'utilisation d'arbres à cames de construction légère et d'arbres à cames coulés ou d'une installation mixte était possible. Dans le moteur S55, comme le N55, seuls des arbres à cames de construction légère, fabriqués par hydroformage, sont utilisés. 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.

Entraînement

L'entraînement de l'arbre à cames correspond à l'entraînement de l'arbre à cames du moteur N55. La transmission par courroie a toutefois 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. Le diamètre de la poulie de courroie de l'alternateur a aussi été augmenté par rapport à celui du moteur N55 pour compenser les 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.

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 de 6 mm. La raison pour le plus grand diamètre est que la soupape d'échappement est creuse et remplie de sodium pour améliorer le transfert de chaleur. De plus, le siège de soupape d'échappement est renforcé et, en raison des différents diamètres d'arbre entre les soupapes d'admission et d'échappement, les ressorts de soupape sont différents.

Vanos

Le VANOS du moteur S55 correspond dans sa conception et sa fonction à celui du moteur N55. Les électrovannes utilisées sont identiques et 3 crépines sur chaque électrovanne VANOS empêchent de manière fiable les électrovannes de se coincer à cause de particules de saleté.

Valvetronic

Le Valvetronic III est utilisé sur le S55. 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.

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. 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. 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.

Les caractéristiques de réponse du moteur sont également améliorées avec le Valvetronic III. 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.

Couvre-culasse

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

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.

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.

Gestion moteur

Du point de vue de la gestion moteur, le S55 reçoit le contrôle moteur MEVD17.2.G de Bosch. Le DME a la particularité ici d'être intégré dans le collecteur d'admission et est refroidi par l'air d'admission. 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. Avec cette disposition, le moteur descend la chaîne de production complètement assemblée avec l'unité de contrôle, les capteurs et les actionneurs déjà connectés.

Allumage

Le moteur S55 utilise les mêmes bobines d'allumage que celles installées sur le moteur N55. Les bougies d'allumage du moteur S55 sont des composants spécifiques M.

Injection

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 les moteurs N55 et S55. Elles prennent également en charge la fonction "Controlled Valve Operation" (voir encadré plus bas). Les injecteurs de carburant à électrovanne HDEV5.2 de Bosch présentent plusieurs trous de diamètres différents, percés par laser, s'ouvrant vers l'intérieur avec un angle de pulvérisation et un jet de pulvérisation très variables. 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. 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.

*CVO: Les injecteurs sont maintenant ajustés sur le temps de fonctionnement à l'aide d'une fonction logicielle appelée «Commande de vanne contrôlée» dans le DME. Le but ici est de limiter la déviation des injecteurs individuels à +/- 10%. 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 de consommation électrique de la soupape d'injection de carburant haute pression et la tension à la soupape d'injection de carburant haute pression. 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.

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.

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 pompe à carburant haute pression HDP 5 est utilisée dans le moteur N55, cependant, pour le moteur S55, deux pompes haute pression sont installées en parallèle et les conduites de carburant sont disposées différemment. A des régimes moteur supérieurs à environ 3000 tours par minute, la deuxième pompe est active pour satisfaire le plus grand volume de carburant nécessaire. 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. La pression primaire de 5 bars est surveillée via le capteur de carburant basse pression. En cas de défaillance d'un capteur de carburant à basse pression, la pompe à carburant électrique continue de fonctionner à 100% du débit. 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. 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.

Lubrification

Un 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.

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. 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. 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.

Afin d'adapter l'approvisionnement en huile aux exigences d'une conduite sur circuit, 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. La pompe à huile peut réabsorber l'huile via le déflecteur d'huile avec le tuyau d'admission 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 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. 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 ou lors d'une accélération latérale.

Le boîtier du filtre à huile est en aluminium. Pour le refroidissement de l'huile moteur, BMW M 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. 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.

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

Turbocompresseurs

Le moteur S55 dispose de deux turbocompresseurs d'échappement mono-scroll, comme l'ancien moteur N54. Le poids des deux turbocompresseurs du moteur S55 a toutefois pu être maintenu au poids du seul turbocompresseur à deux volutes du moteur N55, soit environ 14 kg. Le moteur S55 est équipé de soupapes de décharge électriques. La fonction des wastegate électriques consiste à satisfaire aux normes d'émission ULEV2 notamment grâce à une vitesse de réglage élevée, un contrôle précis de la pression de suralimentation et une force de fermeture élevée générant moins de fuite et une accumulation plus rapide de la pression de suralimentation. Enfin, une ouverture complète de la soupape de décharge étant possible elle permet un chauffage rapide du pot catalytique lors du démarrage à froid. La soupape de décharge électrique est activée directement via le DME par un signal modulé en largeur d'impulsion.

Echappement

Le moteur S55 a une structure de système d'échappement différente de celle du moteur N55 en raison de la présence des deux turbocompresseurs mono-scroll à la place du turbocompresseur Twin-Scroll. Le système se compose de deux tuyaux par groupes de cylindres (1 et 2). En plus des deux convertisseurs catalytiques situés à proximité du moteur, deux convertisseurs catalytiques de soubassement avec un silencieux central et un silencieux arrière sont également installés sur la ligne. Le système d'échappement a été conçu pour une contre-pression d'échappement minimale. Le poids a pu être réduit grâce à une réduction de l'épaisseur de la paroi. Enfin, le silencieux arrière avec ses 4 embouts d'échappement chromés M typiques reçoit des volets électriques activés directement par le DME qui peut ainsi contrôler le volet d'échappement en fonction de la vitesse du véhicule, de l'angle de la pédale d'accélérateur, de la température du moteur, du type de transmission et du Mode de conduite sélectionné. Toutefois, quelle que soit la position des volets il y a toujours un écoulement à travers les deux paires d'échappement par le tuyau de dérivation. Par conséquent, il n'y a pas de noircissement variable des sorties comme cela est souvent el cas avec des échappements à clapets.

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 dans une fonte d'acier. De nouveaux écrans thermiques fabriqués en aluminium (AlMg3) au lieu de la tôle d'acier sont utilisés pour garantir l'isolation thermique et réduire le poids d'environ 1,5 kilos.

Refroidissement

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. Un radiateur auxiliaire est connecté en parallèle au radiateur avec des lignes de refroidissement, ce qui augmente la surface de refroidissement. 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. Les passages de liquide de refroidissement dans la culasse sont également utilisés pour le refroidissement indirect des injecteurs de carburant.

La pompe de liquide de refroidissement conventionnelle étant entraînée par courroie, elle 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 des turbos. Cette pompe supplémentaire peut aussi fonctionner moteur en marche si la température du liquide de refroidissement ou de l'huile moteur l'exigent. 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 peut fonctionner jusqu'à 11 minutes maximum après l'arrêt du moteur.

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.

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. La capacité du circuit est d'environ 4 litres. 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.

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