Les moteurs Mercedes-Benz OM 471 de deuxième génération

L'alliance parfaite de l'économie et de l'écologie: au printemps 2011, Mercedes-Benz présente une toute nouvelle génération de moteurs en anticipation de l'entrée en vigueur de la norme antipollution Euro VI et du lancement progressif des camions de la gamme lourde Actros, Antos et Arocs pour le transport long-courrier, de ramassage-distribution et TP de gros tonnage. L'OM 471 est le premier membre de la nouvelle famille de moteurs.

Grâce à sa technologie, ainsi qu'aux aptitudes et qualités en résultant, le moteur de grosse cylindrée ouvre un nouveau chapitre de la construction de moteurs pour les véhicules industriels de gros tonnage. Le six cylindres en ligne de 12,8 litres de cylindrée séduit par sa conception robuste et ses innovations techniques garantissant un avantage client élevé. Parmi ses caractéristiques essentielles figurent deux arbres à cames en tête composites, le système d'injection unique Common-Rail avec amplification de pression X-Pulse, le turbocompresseur asymétrique, le puissant frein moteur et l'épuration des gaz d'échappement via la technologie SCR, le recyclage des gaz d'échappement et le filtre à particules permettant de répondre à la sévère norme antipollution Euro VI.

Les avantages impressionnants de l'OM 471 en termes de consommation, favorisés entre autres par un aérodynamisme hors pair et des consommateurs auxiliaires optimisés, ont créé dès le départ la sensation. Le nouveau Mercedes-Benz Actros fournit la meilleure preuve de son potentiel dès l'automne 2011, lors de la Record Run, une course d'endurance de près de 10 000 km destinée à comparer la consommation des véhicules en lice. Peu après, les retours des clients se sont fait l'écho de la baisse de la consommation. Entre-temps, entrepreneurs et chauffeurs ont confirmé cette tendance: la série OM 471 établit de nouvelles références parmi les moteurs de camions de grosse cylindrée à l'échelle mondiale.

Les entreprises profitent avant tout de coûts avantageux: faible consommation de carburant et d'huile, intervalles de maintenance extrêmement longs pouvant atteindre 150 000 km, robustesse et longévité des moteurs. Les chauffeurs apprécient ses réponses spontanées, son potentiel de reprises élevé dès les bas régimes, ainsi que la régularité de marche des blocs et le puissant frein moteur.

Entre-temps, les moteurs de la série OM 471 ont fait leur preuve dans la pratique sur les camions et les autobus/autocars Mercedes-Benz et Setra. En incluant les moteurs très similaires construits pour les marchés non européens, leur nombre atteint à ce jour 250 000 exemplaires – aucune autre plateforme de moteurs de grosse cylindrée n'affiche un nombre d'unités plus élevé, ni n'a fait aussi souvent la preuve de son efficacité.

Lors du développement des moteurs OM 471 de deuxième génération, les motoristes ont sensiblement amélioré les caractéristiques déjà remarquables des premiers moteurs grâce à de multiples mesures spécifiques. Le principal objectif du perfectionnement a été d'orienter de manière systématique les moteurs sur de faibles coûts de possession.

Les nouveaux moteurs OM 471 témoignent ainsi au mieux des qualités des moteurs à l’étoile. Il se distingue par une nouvelle baisse de la consommation de carburant de l'ordre de 3 % maxi et un renforcement de la robustesse. Dans le même temps, les ingénieurs ont considérablement accru le couple à bas régimes et enrichi l'offre d'une nouvelle motorisation de pointe, portant ainsi à cinq les versions de puissance proposées.

L'OM 471 Mercedes-Benz est disponible dès à présent dans les versions de base suivantes:

Les variantes de base de 310, 330 et 350 kW sont complétées par trois versions «Top Torque». Lorsque ces moteurs sont utilisés sur des camions, un surcroît de couple de 200 Nm peut être délivré si nécessaire dans le rapport supérieur de la boîte automatisée Mercedes PowerShift 3. Cette stratégie réduit la fréquence de passage des rapports et accroît la vitesse de transport sans pénalité à la pompe. Sur les moteurs de deuxième génération, ce gain de qualité s’illustre notamment par une montée en couple extrêmement rapide dès les très bas régimes grâce à une courbe encore optimisée.

Les chiffres relatifs aux maxima de puissance et de couple des blocs ne reflètent qu'une partie de la réalité: La puissance maximale est disponible de manière quasiment constante sur une vaste plage de régime comprise entre 1 450 et 1 800 tr/min. Le couple maxi est lui aussi mobilisable de manière quasi constante d'environ 900 à 1 450 tr/min. Il en résulte un excellent comportement routier avec une plage de régime utile extrêmement large.

Le système d’injection X-Pulse de deuxième génération, le système Common Rail avec amplification de pression dans l’injecteur absolument unique et l’adaptation du système d’injection sont trois des éléments essentiels de la nouvelle génération de moteurs. La pression maximale de la rampe a été portée de 900 à 1 160 bars, ce qui permet d’atteindre une pression d’injection maximale de 2 700 bars.

Le système s'appuie sur des injecteurs à huit trous (contre sept jusqu'ici), pour un débit maximal accru de près de 10 %. Autres nouveautés: la géométrie des cavités de pistons, le taux de compression nettement relevé de 17,3 à 18,3 et un taux de recyclage des gaz d'échappement réduit (taux EGR). Toutes les mesures se traduisent par une nouvelle amélioration du rendement sur toute la plage caractéristique du moteur. Il en découle une nette baisse de la consommation de carburant. Parallèlement à l'évolution de la courbe de couple, les meilleures valeurs enregistrées sur la plage caractéristique de consommation se décalent vers les bas régimes.

Le moteur étant conçu de manière systématique pour une faible consommation de carburant, les émissions brutes de NOx augmentent en conséquence. La technologie SCR basée sur un catalyseur SCR novateur et efficient neutralise cet effet. La consommation d'AdBlue de l'ordre de 5 % de la consommation de carburant se situe donc au niveau des précédents moteurs Euro V.

Un bilan comptable réjouissant : la baisse de la consommation de carburant jusqu’à 3 % n’induit qu’une légère hausse de la consommation d’additif AdBlue bon marché destiné à l’épuration des gaz d’échappement. Autrement dit, pour un kilométrage annuel de 130 000 km en transport long-courrier et une consommation d’environ 28,5 l/100 km sur un parcours exigeant et à pleine charge, chaque Mercedes-Benz Actros doté d’un OM 471 de deuxième génération économise environ 1 100 l de carburant par an et rejette environ trois tonnes de CO₂ en moins.

En délivrant une pression d'injection nettement accrue, la toute nouvelle génération X-Pulse crée les conditions nécessaires pour le lancement d'une nouvelle motorisation de pointe à la tête de la série OM 471. Celle-ci atteint une puissance de 390 kW (530 ch) et un couple maxi hors pair de 2 600 Nm. Dès son régime de ralenti de 600 tr/min, le nouveau moteur fournit un puissant couple de 1 600 Nm. L'OM 471 offre ainsi des plages de puissance et de couple réservées il y a encore quelques années à des moteurs nettement plus gros et aux huit cylindres.

L'OM 471 compte parmi les moteurs diesel les plus puissants de sa catégorie. Parmi ses caractéristiques les plus marquantes figurent sa puissance de 30,5 kW (41,4 ch) par litre de cylindrée, mais aussi son couple de 203 Nm par litre de cylindrée. Avec ses excellentes valeurs, le nouveau moteur de pointe répond à toutes les exigences, y compris dans des conditions d'utilisation très difficiles avec un PTRA de 40 tonnes et plus. Dans le même temps, les gestionnaires de parc profitent de nets avantages en termes de poids et de consommation par rapport aux plus gros moteurs de puissance équivalente.

La nouvelle injection profite aussi bien à la nouvelle version de pointe qu'aux autres variantes de puissance de l'OM 471. les valeurs nominales maximales de puissance et de couple des moteurs restent certes inchangées, mais les courbes de puissance et de couple sont considérablement relevées sur la plage de régime inférieure, conférant ainsi aux moteurs de nouvelles caractéristiques. Sur toutes les versions de puissance, les blocs atteignent déjà un couple d'au moins 2 000 Nm juste en-deçà de 800 tr/min. Selon la variante de puissance, le couple maxi peut désormais être disponible dès 800 à 950 tr/min environ. Les courbes de puissance des nouveaux moteurs sont tout aussi avantageuses. Le régime nominal est à présent de 1 600 tr/min ; mais à 1 800 tr/min, la puissance n'est que de 1 % inférieure au maximum. Selon la version de puissance, 95 % de la puissance maximale sont déjà obtenus de 1 300 à 1 400 tr/min environ.

Autrement dit, le véhicule affiche un excellent comportement routier dans toutes les conditions d'utilisation sur une plage de régime utile extrêmement large d'environ 1 000 tr/min. A bas régimes, les moteurs déjà très puissants peuvent être désormais classés au minimum dans une catégorie de puissance supérieure.

Mercedes-Benz s'appuie sur ces nouvelles caractéristiques pour proposer une démultiplication standard plus longue de l'essieu arrière. Une démultiplication de 2,533 au lieu de 2,611 signifie une réduction du régime de 3 %. Avec des pneus 315/70 R 22,5, il en résulte un régime de seulement 1 150 tr/min environ pour une vitesse de 85 km/h. Grâce aux nouvelles caractéristiques de puissance, les performances de marche ne s'en trouvent pas diminuées. Bien au contraire: les moteurs affichent un potentiel de reprise encore plus élevé dans les côtes.

Ce gain de puissance est sensible non seulement sur autoroute, mais aussi sur routes nationales et secondaires. Cet avantage est bien visible sur l'Actros 1845, un modèle particulièrement prisé. Grâce au nouvel essieu, son moteur fonctionne à une allure de 65 km/h à un régime d'à peine 900 tr/min dans le rapport supérieur. A ce régime, le moteur délivre quasiment son couple maxi de 2 200 Nm et affiche même d'importantes réserves. Avec la précédente conception du moteur et de l'essieu, l'Actros 1845 roulait à la même allure à un peu plus de 900 tr/min, dans le plus haut rapport, et son couple d'à peine 2 000 Nm était déjà obtenu sur une plage décroissante.

Autrement dit, les moteurs OM 471 Mercedes-Benz de deuxième génération allient des performances nettement supérieures à une consommation sensiblement réduite.

Parmi les spécificités du moteur OM 471 figure dès le départ un turbocompresseur asymétrique. Afin de favoriser un développement rapide de la pression de suralimentation avec une augmentation tout aussi instantanée de la puissance et du couple, les gaz d'échappement des cylindres quatre à six sont immédiatement dirigés vers la turbine. Une quantité définie de gaz d'échappement des cylindres un à trois est en revanche déviée vers le système de recyclage des gaz d'échappement. Elle est destinée à réduire les émissions de NOx.

Cette solution a été conservée sur le principe, mais perfectionnée dans le détail. En lieu et place de l'ancien volet EGR dans le canal EGR, les ingénieurs ont implanté un volet EGR nettement plus en amont dans le collecteur d’échappement, bien avant l'entrée des gaz d'échappement dans le turbocompresseur.

Si la répartition des gaz d'échappement entre le collecteur d'échappement et le turbocompresseur dépendait jusqu'à présent entre autres de la forme du collecteur et de la géométrie du turbocompresseur asymétrique, celle-ci s'effectue désormais en continu et peut être modulée de manière très précise sur toute la plage caractéristique du moteur. Il en résulte une gestion thermique efficace et un taux EGR globalement plus faible, au bénéfice de la consommation de carburant.

Le taux EGR comme le flux de gaz d'échappement en direction du turbocompresseur peuvent être pilotés, grâce à la nouvelle position du volet, selon les courbes caractéristiques du moteur. L'enregistrement du recyclage des gaz d'échappement par un capteur situé dans le venturi (le canal de dérivation du recyclage des gaz d'échappement) et une régulation EGR en aval n'est donc plus nécessaire.

Dans sa nouvelle position, le volet EGR à pilotage en continu garantit en outre une nouvelle plage d'asymétrie: 0 à 100 % des gaz d'échappement des trois cylindres distributeurs peuvent être dirigés vers la combustion – une possibilité unique dans la construction des moteurs. Le volet EGR pilote ainsi non seulement le flux des gaz d'échappement en vue de leur recyclage, mais aussi le turbocompresseur.

Autre nouveauté : l'injection asymétrique. En condition normale de marche, les injecteurs des six cylindres de l'OM 471 sont alimentés par la même quantité de carburant. Si, à faible charge, une régénération du filtre à particules diesel est nécessaire, un taux EGR élevé est paramétré jusque sur la plage de 50 % en vue d'augmenter la température des gaz d'échappement.

Dans ce cas, afin d'éviter une combustion incomplète avec, en conséquence, une proportion plus élevée de particules de suie dans les gaz d'échappement, la quantité de carburant fournie aux cylindres un à trois est réduite en continu, tandis que celle attribuée aux cylindres quatre à six est accrue à mesure que le taux EGR augmente. Dans les cas extrêmes, la quantité injectée dans les trois premiers cylindres peut être réduite à zéro tandis que les trois autres cylindres fonctionnent comme à pleine charge. Le déploiement de puissance et la consommation de carburant ne sont pas influencés par cette réduction, voire cette coupure automatique d'une rangée de cylindres. La qualité des gaz d'échappement, en revanche, augmente, tandis que diminuent les rejets de particules de suie.

Ce transfert n'est absolument pas perçu par le chauffeur. Il en va de même si la charge augmente après que le chauffeur a enfoncé la pédale d'accélérateur et que l'injection s'effectue de nouveau de manière homogène pour tous les cylindres.

Un nouveau turbocompresseur asymétrique contribue à l'augmentation rapide et soutenue de la puissance à bas régimes. Développé par Mercedes-Benz, il est fabriqué dans l'usine de moteurs de Mannheim. Le turbocompresseur conçu en interne garantit une adaptation précise aux exigences de l'OM 471. Il séduit par son excellent rendement. Les tolérances très rigoureuses en vigueur dans la fabrication de série garantissent une qualité et une longévité maximales.

Le turbocompresseur asymétrique dispose aujourd'hui encore d'une géométrie de turbine fixe. D'un point de vue technique, cette variante est nettement moins complexe et donc fragile qu'un turbocompresseur à géométrie de turbine variable, par exemple. Le renoncement à une valve wastegate contribue également à la simplification du système. Cette mesure réduit la complexité du turbocompresseur et évite une source de défauts potentielle, liée par exemple à des fuites – un atout supplémentaire pour l'OM 471 en termes de robustesse et de longévité.

Sur les moteurs OM 471 de deuxième génération, Mercedes-Benz renonce non seulement à une valve wastegate pour le turbocompresseur, mais aussi à une régulation de la pression de suralimentation. Ajoutée à la suppression du capteur EGR et de la régulation EGR, cette simplification signifie que: le moteur optimisé jusque dans les moindres détails sur le plan thermodynamique fonctionne sur la base d'un paramétrage spécifique.

Grâce à ce pilotage, le moteur travaille de façon encore plus efficiente. Le paramétrage ciblé des variables de régulation se traduit par un rendement optimal sans le détour par différentes régulations individuelles ou combinées. La stratégie de régulation des émissions mise en place remplace l'habituelle régulation individuelle du recyclage des gaz d'échappement et de la pression de suralimentation et fonctionne ainsi de façon nettement plus efficace.

Dans le même temps, le moteur est encore plus robuste grâce à la suppression de nombreux composants et pièces. L'idée de base est aussi simple que logique: ce qui n'est pas monté ne peut pas provoquer de dysfonctionnement.

Au lieu de s'appuyer sur des capteurs avec régulation en aval, Mercedes-Benz mise sur différents modes opératoires tels que le fonctionnement avec moteur froid, air d'admission froid ou recyclage des gaz d'échappement froid. Des modes pour une utilisation à haute et moyenne altitudes, ainsi que pour la régénération passive et active ou la régénération au ralenti sont programmés. A l'exception de la régénération. A l'exception de la régénération active, il s'agit d'une façon générale de régulations en continu qui permettent d'exploiter en permanence le moteur sur une plage de rendement optimal.

En matière de TCO, de consommation de carburant et d'émissions, Mercedes-Benz prend en compte l'ensemble des composants du véhicule. C'est ce qu'illustrent l'Actros et ses collègues depuis 2011 avec des organes auxiliaires régulés et des compresseurs d'air économiques et novateurs. L'optimisation actuelle concerne également la nouvelle climatisation. Son compresseur d'air fonctionne avec un rendement accru et la gestion de l'air séduit par une régulation adaptée aux besoins de l'air frais et recyclé. La climatisation contribue ainsi également aux économies de carburant des camions de gros tonnage Mercedes-Benz.

Les progrès sont impressionnants : depuis 2011, la consommation moyenne du nouvel Actros a été réduite de 13 % par rapport au modèle précédent, déjà excellent, grâce au passage à la norme antipollution Euro VI, au régulateur de vitesse anticipatif Predictive Powertrain Control (PPC) et aux moteurs de nouvelle génération. Eprouvé en toutes circonstances, l'Actros à la norme Euro V comptait déjà parmi les camions les plus économiques d'Europe.

Dans le secteur Véhicules industriels, les progrès à long terme sont habituellement de l'ordre de 1,0 à 1,5 % par an – ces chiffres démontrent l'excellente compétence technique et la force d'innovation de Mercedes-Benz.

En 2011, Mercedes-Benz a pris plusieurs longueurs d'avance avec les premiers moteurs à la norme antipollution Euro VI. Les moteurs OM 471 de deuxième génération permettent aujourd’hui de placer la barre encore plus haut en alliant une rentabilité maximale à un potentiel de performances exceptionnel. Elle incarne l'apogée provisoire d'une fascinante évolution technologique. Mais les progrès se poursuivent, le numéro un des camions de gros tonnage et de la consommation de carburant ne va pas se reposer sur ses lauriers.

Les moteurs OM 471 de deuxième génération sont également proposés sur les autocars de tourisme distribués par EvoBus. Le modèle développant une puissance de 350 kW (476 ch) et un couple de 2 300 Nm anime en option les versions à trois essieux du Mercedes-Benz Travego et du Setra ComfortClass 500. Ces véhicules sont équipés de série du six cylindres en ligne plus compact Mercedes-Benz OM 470 de 10,7 l de cylindrée. Cette version de puissance de l'OM 471 est même proposée de série sur la gamme de prestige Setra TopClass. Ces autocars de grand tourisme surélevés peuvent accueillir en option la version de puissance de 375 kW (510 ch) dotée d'un couple de 2 500 Nm.

L'autocar double étage Setra S 431 DT se distingue non seulement par sa hauteur, mais aussi par la puissance souveraine de son moteur: le moteur Mercedes-Benz OM 471 offre de série une puissance de 375 kW (510 ch) et un couple de 2 500 Nm.