Moteur Toyota - M15 - Dynamic Force 1.5 120ch & HSD

[ced510xe]

Bonjour

Ce sujet est une honteuse copie traduite grossierement de la page https://www.toyota-club.net/files/faq/20-08-01_faq_df_r3_en.htm

 

J'adore ce genre d'article et je trouve que cela manque cruellement en français.

 

Codes moteurs :

• M15A-FKS : 1.5 120ch, pour les versions non hybrides
• M15A-FXE : 1.5 91ch pour les versions hybrides

 

 

 

 

Les différences sont à la fois importantes mais restreintes.

• De façon non documentée, on peut imaginer que la distribution est différente la puissance et le couple étant réparti différemment, les arbre à came doivent être différents.
• Le système de calage des AAC est différent : les décalages possibles sont similaires : 70° pour l'admission et 40-41° pour l’échappement, mais sur le FXE le système est contrôlé électroniquement.
• Le système d'injection est différent : injection directe sur le FKS, indirecte sur le FXE
• Le FKS possède un arbre d'équilibrage, le FXE s'en passe car les régimes moteurs sont contrôlés électroniquement, le moteur ne tourne donc jamais aux régimes "problématiques"

 

M15A-FKS (1.5 D-4)

 

 

 

Bloc Moteur :

 

Le bloc-cylindres - en aluminium "open deck" avec de fines chemises en fonte. Les revêtements sont fusionnés en bloc et la surface de contact spéciale entre le bloc et la chemise permet un assemblage solide. Les canaux pour l'huile et l'antigel sont proches pour un meilleur transfert de chaleur - réchauffement rapide d'un moteur froid et meilleur refroidissement sous charge élevée. Des canaux de refroidissement inclinés sont percés entre les cylindres.

 

1 - Bloc moteur. a - circuit d'huile, b - bloc cylindre, c - cross hatch, d - liner, f - circuit d'eau, g - cylinder liner circumference processing, h - thermal spray aluminum coating, j - fresh air introduction hole for pcv, k - larger breather hole, l - side groove

 

 

 

 

L'entretoise est installée dans la chemise d'eau, elle permet une circulation plus intensive du liquide de refroidissement près du haut du cylindre, ce qui améliore la dissipation de la chaleur et contribue à une dissipation thermique plus uniforme.

 

 

 

Le carter en alliage massif monté sur bloc remplit également la fonction de partie supérieure du carter.

 

 

L'axe du vilebrequin a été décalé de 10 mm par rapport aux lignes d'axe du cylindre ("désaxage"), réduisant ainsi la composante latérale de la force exercée par le piston sur la paroi du cylindre, réduisant ainsi l'usure.

 

Le vilebrequin a 4 masselottes d'équilibrage, des tourillons étroits et des chapeaux de palier principaux traditionnels. L'extrémité supérieure de la bielle a été "coupée" pour réduire le poids.

 

Les Coussinets de vilebrequin sont enduits de résine. La rainure dans le coussinet est de profondeur variable pour réduire les gouttes d'huile.

 

 

 

 

 

Les pistons en alliage léger, en forme de T, léger. La rainure du segment de compression supérieure a un revêtement en alumite, les segments ont un revêtement en carbone anti-usure (DLC - "diamant like"). La partie active de la jupe est enduite de polymère. Les pistons sont reliés aux tiges par des axes entièrement flottants.

 

L'arbre d'équilibrage est entraîné directement depuis le vilebrequin via un engrenage en polymère. L'ensemble arbre avec supports est boulonné au carter pour faciliter l'entretien.

 

 

 

Le moteur a un taux de compression géométrique élevé, bien qu'il soit plus exact de dire "taux de détente" - le taux de compression réel pour le cycle Miller est beaucoup plus bas, les moteurs sont donc conçus pour de l'essence à faible indice d'octane (RON 91 / Regular).

 

 

Culasse :

Les arbres à cames sont installés dans un boîtier séparé, qui est monté sur la culasse - cela simplifie la conception et la technologie de fabrication, cependant, un autre joint de pièces est apparu nécessitant une étanchéité.

 

 

 

 

 

Au lieu des sièges traditionnels (pressés) pour les soupapes d'admission, des sièges spéciaux "laser-clad" sont utilisés. Ils sont beaucoup plus fins que d'habitude, offrant un meilleur refroidissement des soupapes et une optimisation de la forme et de la taille des orifices. Il y a des régleurs de soupapes et des culbuteurs à rouleaux dans le mécanisme de commande des soupapes.

 

 

 

 

Le circuit de refroidissement de la culasse est divisé en deux niveaux pour accélérer le flux de liquide de refroidissement.

 

 

Les orifices d'échappement de tous les cylindres sont combinés à l'intérieur de la culasse à un "collecteur intégré". L'optimisation de la taille des orifices d'échappement devrait aider à refroidir les gaz d'échappement. Le canal EGR passe directement à travers la culasse.

 

 

 

 

 

Entraînement de distribution - par chaîne à rouleaux à une rangée (pas de 8 mm) avec tendeur hydraulique. Des actionneurs VVT à la fois sur les arbres à cames d'admission et de sortie sont installés (DVVT - Dual Variable Valve Timing). Les actionneurs - de type hydraulique, large gamme pour l'admission (VVT-iW), traditionnel pour l'échappement (VVT-i). Plage de variation de synchronisation - 70° pour l'admission et 41° pour l'échappement.

 

 

Les arbres à cames sont en fonte. L'arbre à cames d'échappement entraîne la pompe d'injection par came profilée et entraîne également la pompe à vide.

 

a : came d'entrainement de la pompe à essence

 

1 : pompe à vide

 

La chaîne de distribution est fermée par deux couvercles en alliage (les soupapes VVT-iW et VVT-i sont fixées sur le couvercle avant).

 

 

La culasse est recouverte d'un couvercle en alliage, muni d'un tuyau d'alimentation en huile pour la lubrification des culbuteurs.

 

 

 

 

Lubrification :

 

 

 

La pompe à huile est de conception traditionnelle, intégrée dans le carter de chaîne et entraînée directement par le vilebrequin.

 

 

 

Un filtre à huile de type vissable normal est utilisé, monté horizontalement sur la face avant.

 

 

Des gicleurs d'huile qui lubrifient et refroidissent les pistons sont fournis, alimentés par des clapets anti-retour.

 

Le capteur de niveau d'huile est installé dans le carter (fonctionnellement, un interrupteur de bas niveau).

 

 

 

Viscosité de l'huile officiellement prescrite :

 

 

 

Refroidissement :

 

 

Système de refroidissement d'un nouveau type - avec pompe électrique et thermostat électrique, mais sans vannes d'arrêt (contrairement aux moteurs 2.0-2.5).

 

 

 

La pompe électrique permet de régler le débit de liquide de refroidissement au gré du calculateur

 

 

 

La température nominale de l'ouverture du thermostat est de 80-84°C (sauf"moteur froid"). L'alimentation en courant du thermostatique permet d'augmenter son ouverture dans des conditions de charge importantes, en abaissant la température à l'avance et en fournissant une puissance de sortie plus élevée sans risque de cliquetits.

 

 

 

L'unité de commande du moteur du ventilateur permet de régler la vitesse du ventilateur en continu en fonction de la température du liquide de refroidissement, de la climatisation, de la vitesse du véhicule et du régime moteur. Le ventilateur - simple, grand diamètre.

 

 

 

Admission et échappement

 

La plus grande simplicité (due aux orifices d'échappement connectés à l'intérieur de la culasse) du collecteur d'échappement en acier n'est perturbée que par le tuyau EGR.

 

 

 

Il n'y a pas de dispositifs d'admission à géométrie variable, le papillon des gaz électronique (ETCS-i) est assez traditionnel. La seule chose inhabituelle est un pack de conduits d'air d'admission - quelques produits de nettoyage, des inserts en matériau non tissé pour réduire le bruit de résonance, des coudes du flux d'air pour empêcher l'entrée d'eau et de neige.

 

 

 

 

 

Le collecteur EGR est intégré dans le collecteur d'admission en plastique et répartit les gaz d'échappement uniformément entre les cylindres.

 

 

 

 

Systeme d'injection :

 

1 - ECM, 2 - capteur de pression de carburant (haute pression), 3 - rampe d'injection, 4 - injecteur de carburant, 5 - calculateur de pompe à carburant, 6 - réservoir de carburant, 7 - vanne principale de carburant, 8 - filtre à carburant, 9 - pompe à carburant (basse pression), 10 - pompe à carburant (haute pression), 11 - sous-filtre à carburant, 12 - amortisseur de pulsation de pression de carburant, 13 - soupape de régulation de déversement, 14 - clapet anti-retour, 15 - soupape de décharge de carburant, 16 - arbre à cames d'échappement, 17 - capteur de pression de carburant (basse pression)

 

Injection de carburant - directe, dans la chambre de combustion. Il existe deux principaux modes de fonctionnement :

- Mode de combustion stratifié. Le carburant est fourni à la fin de la course de compression, formant une charge d'enrichissement variable. Ce mode est utilisé après un démarrage à froid, permettant d'enflammer efficacement un mélange pauvre (jusqu'à environ 16:1), fournissant une température de combustion plus élevée pour accélérer le réchauffement du catalyseur.

 

- Mode mélange homogène. Le carburant est fourni au début de la course d'admission et est mélangé uniformément avec l'air entrant. Un mélange air-carburant homogène est comprimé puis enflammé. En raison de l'évaporation du carburant injecté, la charge d'air dans le cylindre est refroidie améliore le remplissage du cylindre.

 

 

La pompe à carburant (basse pression) distribue le carburant du réservoir à la pompe d'injection. L'unité de commande de la pompe effectue un réglage continu de la vitesse de la pompe, fournissant la quantité d'alimentation requise. Une fonction supplémentaire consiste à éteindre la pompe lorsque le SRS est déclenché.

 

Pompe d'injection (haute pression) - monoplongeur avec vanne de régulation, soupape de décharge, clapet anti-retour et amortisseur de pulsations à l'entrée. Installé sur le chapeau de palier et entraîné par la came d'arbre à cames d'échappement. La pression de carburant est régulée dans la plage 4..20 MPa en fonction des conditions de conduite.

 

1 - vanne de régulation de déversement, 2 - poussoir à rouleaux, 3 - capteur de pression de carburant (haute pression), 4 - réservoir de carburant, 5 - vanne principale de carburant, 6 - pompe à carburant (basse pression), 7 - filtre à carburant, 8 - pompe à carburant (haute pression), 9 - filtre, 10 - amortisseur de pulsations de pression de carburant, 11 - piston, 12 - clapet anti-retour, 13 - soupape de décharge de carburant, 14 - arbre à cames d'échappement, 15 - capteur de pression de carburant (basse pression). a - carburant basse pression (du réservoir de carburant), b - carburant haute pression (vers le tuyau d'alimentation en carburant), c - tuyau de carburant haute pression

 

- Lors de la course d'admission, le piston se déplace vers le bas et le carburant est aspiré dans la chambre de pompage par la soupape de commande ouverte. - Au début de la course de compression, une partie du carburant est renvoyée tandis que la soupape de commande est ouverte (la pression de carburant spécifiée est réglée). - A la fin de la course de compression, la vanne de régulation est fermée et le carburant sous pression à travers le clapet anti-retour est envoyé dans la rampe d'injection. - Si la pression dans le collecteur devient anormalement élevée, une soupape de décharge mécanique s'ouvre pour rejeter une partie du carburant vers la pompe.

 

 

 

 

Rampe de carburant (haute pression) - en acier pressé, contient un capteur de pression de carburant pour fournir une rétroaction. Les injecteurs sont maintenus par des supports à ressort qui réduisent les vibrations et les empêchent de bouger lors du démarrage (lorsque la pression dans le cylindre est supérieure à la pression du carburant dans la rampe).

 

 

Injecteurs (haute pression) - injecte le carburant dans les cylindres sous forme de torche de forme complexe pour une atomisation maximale de l'essence. Les bagues d'étanchéité en PTFE réduisent davantage le bruit et les vibrations de la buse.

 

 

· Capteur de débit d'air massique (MAF) - type "slot-in" - le débit d'air est déterminé par la différence de température de deux éléments de détection, entre lesquels se trouve le réchauffeur.

 

 

 

 

 

· Papillon des gaz - à commande électronique (ETCS) : moteur à courant continu, capteur de position sans contact à deux canaux (effet Hall) · Capteur de position de pédale d'accélérateur - sans contact à double canal (effet Hall). · Capteur de cliquetis - type piézoélectrique plat. · Capteur combiné pression d'huile / température d'huile

 

 

 

· Capteurs de pression de carburant - pour circuits haute et basse pression · Capteur de vide. · Les capteurs de position de vilebrequin et d'arbre à cames sont de type MRE.

 

 

 

1 - purge canister VSV, 2 - capteur de pression de carburant (haute pression), 3 - capteur de pression de carburant (basse pression), 4 - capteur de position d'arbre à cames (échappement), 5 - capteur de position d'arbre à cames (admission), 6 - pompe d'admission (haute pression), 7 - capteur de température du liquide de refroidissement, 8 - injecteur de carburant, 9 - corps de papillon, 10 - capteur de position de vilebrequin, 11 - capteur de cliquetis, 12 - entrée d'eau avec thermostat

 

 

 

 

· Capteurs d'oxygène - capteur de rapport air-carburant (AFS) - de type planaire en amont et de type coupelle en aval du catalyseur (différents réchauffeurs).

1 - capteur de rapport air-carburant (B1S1) (type plan), 2 - couvercle, 3 - Pt, 4 - cellule de pompage (Zr), 5 - cellule Nernst (Zr), 6 - réchauffeur, 7 - gaz d'échappement

 

 

1 - capteur de rapport air-carburant (B1S2) (type coupelle), 2 - couvercle, 3 - réchauffeur, 4 - Pt, 5 - élément de détection (Zr). a - atmosphère, b - revêtement céramique

 

Ecologie

 

• Ventilation du carter (PCV) - avec le séparateur, qui devrait rendre la récupération de l'huile plus efficace et ralentir le vieillissement de l'huile, réduire la combustion de l'huile et la formation de boues. La soupape PCV est intégrée entre la culasse et le collecteur d'admission pour éliminer le tuyau de dépression supplémentaire. La soupape se ferme pour réduire la dérivation des gaz du carter sous vide poussé dans le collecteur d'admission et s'ouvre sous vide faible.

1 - vanne PCV, 2 - collecteur d'admission, 3 - boîtier de ventilation 1 (séparateur), 4 - tuyau de ventilation 2

 

 

1 - tuyau de filtre à air 1, 2 - collecteur d'admission, 3 - tuyau de ventilation 2, 4 - couvre-culasse, 5 - culasse, 6 - bloc-cylindres, 7 - carter de renforcement, 8 - carter d'huile, 9 - carter de ventilation 1 ( séparateur), 10 - vanne PCV. a - air frais, b - gaz de soufflage + air frais, c - gaz de soufflage

 

 

• Système d'évaporation de carburant (EVAP) - une version simple, avec une vanne de purge de cartouche commandée par PWM.

1 - purge du canister VSV, 2 - réservoir de carburant, 3 - module de pompe à carburant (pompe/jauge/canister), 4 - ECM •

 

 

 

Recirculation des gaz d'échappement (EGR) - est la principale source de dépôts de carbone dans les conduits d'admission et sur les soupapes. Les gaz évacués en aval du catalyseur passent par le canal dans la culasse vers le refroidisseur puis vers la vanne refroidie par eau entraînée par un moteur pas à pas.

 

1 - collecteur d'admission, 2 - tuyau EGR, 3 - vanne EGR, 4 - refroidisseur EGR. a - distribution EGR, b - passage culasse •

 

 

 

Filtre à particules (GPF) - voir les détails dans "Filtres à particules pour moteurs essence Toyota" (GPF)".

 

 

 

1 - capteur de pression différentielle, 2 - AFS 1, 3 - ECM, 4 - AFS 2, 5 - tuyau d'échappement avant (GPF)

 

 

Électrique

 

Système d'allumage - type DIS-3 (bobine séparée avec allumeur intégré pour chaque cylindre).

 

1 - allumeur, 2 - bobine primaire, 3 - noyau de fer, 4 - bobine secondaire, 5 - capuchon de prise

 

 

Bougies d'allumage - Denso FC16HR-Q8 ou NGK DILKAR6T8 - "fines" (diamètre de filetage réduit), pointe d'électrode centrale en alliage d'iridium, électrode de masse avec revêtement en platine, partie filetée allongée (Long Reach).

 

Le système de démarrage offre deux options pour le démarreur (type engrenage planétaire) : pour les modèles conventionnels - 1,0 kW, pour les modèles avec système d'arrêt-démarrage - 1,2 kW avec un relais ICR intégré, qui devrait stabiliser la tension du système pendant le démarrage. L'entraînement des accessoires est aussi simple que possible, avec le tendeur automatique. La poulie fendue de l'alternateur contient un ressort pour réduire les vibrations de torsion.

 

 

 

1 - alternateur, 2 - tendeur, 3 - vilebrequin, 4 - compresseur A/C

 

 

Modifié 3 juin 2021 par ced510xe

[ced510xe]

PS : je n'ai pas fini.**je continue des que possible

[dingdongtoy]

Il y a 4 heures, ced510xe a dit :

PS : je n'ai pas fini.**je continue des que possible

Salut assez intéressant , âpres celui monter sur les HSD a un couple dispo plus faible mais plus bas et l'autre un peut plus haut car au final , sur le HSD on s'en fou que le moteur n'est pas grand chose en haut régime , par contre on a tout intérêt a avoir a vas regime

[Pulsar-76]

Il y a 4 heures, ced510xe a dit :

Codes moteurs :

• M15A-FKS : 1.5 120ch, pour les versions non hybrides
• M15A-FXE : 1.5 91ch pour les versions non hybrides

 

M15A-FXE : 1.5 91ch pour les versions hybrides

[ced510xe]

Pour se faire une vraie idée il faudrai avoir les courbes. 
je ne pense pas que la version FXE ait plus de couple au même régime que la version FKS. 
mais la FXE a certainement un meilleur rendement global qui pénalise la puissance. 
 

ce que Toyota recherche dans un ICE (Internal Combustion Engine = moteur thermique mais en vocabulaire hybride ICE est très utilisé)

c’est le rendement et non le couple à bas régime. Les deux sont un peu liés car le rendement se dégrade avec la vitesse mais il ne faut pas oublier qu’il se dégrade également à pleine charge 

Modifié 3 juin 2021 par ced510xe

[ced510xe]

il y a 3 minutes, Pulsar-76 a dit :

M15A-FXE : 1.5 91ch pour les versions hybrides

Merci  c’est une coquille effectivement. 
 

[dingdongtoy]

l’intérêt du couple a bas régime c'est surtout de luter contre l'effet mobylette  , le rendement tu en fait un peut ce que tu en veux , mais plus le régime du moteur est fixe plus il est facile d'avoir un bon rendement , c'est aussi pour cette raison que les moteur de la gamme dynamic force sont en bi injection (sauf le 1.5L) car l'injection indirect est adapter au bas régime et l'injection direct au haut regime

 

Pour le rendement optimal , c'est le boulot de la génératrice et de la gestion batterie

Le fonctionnement du moteur est découper en plage de régime chaque plage égale une puissance  et pour avoir un bon rendement dans une plage il faut être a la puissance maxi de cette plage sans la dépasser d’où pour l'utilisateur ça se remarque en roulant lorsque l'on se demande pourquoi , alors que la batterie est bien charger , le moteur fait encore de la recharge batterie , en gros lisser le plus possible la puissance prélever a l'ICE ce qui va grandement améliorer le rendement de plus sur le HSD le moteur de plus le cycle miller ou atkison est parfait pour l'hybride car le moteur électrique compense un peut les défaut de ce cycle a haut rendement mais plus compliquer a utiliser accoupler a une boite de vitesse , du coup les VVTI compense pas mal pour qu'il se rapproche du cycle de combustion beau de rochas mais le rendement est moins bon

[ced510xe]

il y a 29 minutes, dingdongtoy a dit :

l’intérêt du couple a bas régime c'est surtout de luter contre l'effet mobylette  , le rendement tu en fait un peut ce que tu en veux , mais plus le régime du moteur est fixe plus il est facile d'avoir un bon rendement , c'est aussi pour cette raison que les moteur de la gamme dynamic force sont en bi injection (sauf le 1.5L) car l'injection indirect est adapter au bas régime et l'injection direct au haut regime

 

Pour le rendement optimal , c'est le boulot de la génératrice et de la gestion batterie

Le fonctionnement du moteur est découper en plage de régime chaque plage égale une puissance  et pour avoir un bon rendement dans une plage il faut être a la puissance maxi de cette plage sans la dépasser d’où pour l'utilisateur ça se remarque en roulant lorsque l'on se demande pourquoi , alors que la batterie est bien charger , le moteur fait encore de la recharge batterie , en gros lisser le plus possible la puissance prélever a l'ICE ce qui va grandement améliorer le rendement de plus sur le HSD le moteur de plus le cycle miller ou atkison est parfait pour l'hybride car le moteur électrique compense un peut les défaut de ce cycle a haut rendement mais plus compliquer a utiliser accoupler a une boite de vitesse , du coup les VVTI compense pas mal pour qu'il se rapproche du cycle de combustion beau de rochas mais le rendement est moins bon

Je pense pas que tu aie raison. 
 

si le couple à bas régime était réellement important, ils y auraient collé un turbo depuis longtemps. Dans le fonctionnement du HSD ils on besoin d’une certaine vitesse de rotation. Et le rendement est pas très différent dans tout le mi-régime. Que ce diagramme de conso spécifique on peu observer que le meilleur rendement peut être atteint à 1500tr/min jusqu’à 3500tr/min selon la charge et la puissance demandée. 
 

 

 

 

de plus la notion de couple est très floue. Ce qui fait avancer un véhicule a jamais été le couple. Mais toujours la puissance. La meilleure démonstration de cela c’est qu’il est possible d’exercer un couple sans qu’il y ait de mouvement. Le couple sans mouvement ne veux rien dire. Et la combinaison du couple avec du mouvement c’est la définition de la puissance…

[dingdongtoy]

il y a 1 minute, ced510xe a dit :

Je pense pas que tu aie raison. 
 

si le couple à bas régime était réellement important, ils y auraient collé un turbo depuis longtemps. Dans le fonctionnement du HSD ils on besoin d’une certaine vitesse de rotation. Et le rendement est pas très différent dans tout le mi-régime. Que ce diagramme de conso spécifique on peu observer que le meilleur rendement peut être atteint à 1500tr/min jusqu’à 3500tr/min selon la charge et la puissance demandée. 
 

 

 

 

de plus la notion de couple est très floue. Ce qui fait avancer un véhicule a jamais été le couple. Mais toujours la puissance. La meilleure démonstration de cela c’est qu’il est possible d’exercer un couple sans qu’il y ait de mouvement. Le couple sans mouvement ne veux rien dire. Et la combinaison du couple avec du mouvement c’est la définition de la puissance…

le turbo c'est déjà un élément totalement a l'encontre de la fiabilité sur un hybride qui fait 0 a 4000tr/min en quelque seconde

si tu veut du couple en bas , le turbo ne sert a rien c'est un compresseur qu'il faut ....

un couple sans rotation , oui tant que le couple résistant est supérieur au couple moteur , passer se point il y a rotation..

.la puissance c'est le couple X par le régime et sur un HSD plus le couple est haut plus le moteur mouline car plus la puissance sera haute en régime...  et le cycle atkison ne sais pas faire du couple en bas ...

la vitesse de rotation ne sert pas a grand chose en HSD , sauf sur les moteur électrique ou l'on monte les régime pour diminuer le couple , ce qui permet a puissance égale d'avoir des moteur plus compact car le régime c'est la fréquence et le couple l'intensité électrique....

de plus sur un moteur thermique il faut une vitesse de rotation mini pour fournir un couple correct , on est pas en moteur électrique ou en moteur hydraulique....

 

[ced510xe]

 

Je ne pense pas que la fiabilité ait été un critère aussi important que cela. 
 

Si l’on veut fiabiliser un moteur turbo qui démarre sans cesse, il suffit d’y adjoindre une pompe à huile électrique. 
 

on ne fait pas tourner des moteurs électrique à 8000tr/min pour améliorer un rendement mais parce que l’on a pas le choix…