Présentation moteur: 2.0l diesel Mercedes OM 654

Présentation moteur: 2.0l diesel Mercedes OM 654

Guillaume Darding - 09 mai 2016

Le nouveau moteur 4 cylindres 2.0l diesel (nom de code OM 654) prend la relève du 2.2l (OM 651) présent dans la gamme Mercedes depuis 2008. Le moteur OM654 a été développé en vue de respecter les prochaines normes d'émissions Euro 6d-TEMP (applicables à partir de 2017) et Euro 6d.

(NOTE) cet article a fait l'objet d'une mise à jour en août 2020 afin de prendre en compte les évolutions suivantes :

  • adaptation du moteur pour les véhicules à moteur transversal (OM 654q)
  • Evolution des systèmes de dépollution
  • Variante à double suralimentation (OM 654 D20 G)
  • Version "électrifiée" (OM 654 M)

La norme Euro 6d est un pas important en matière de réduction des émissions de gaz polluants. En premier lieu, le cycle d'homologation NEDC cède sa place au cycle WLTP. Surtout, le nouveau processus d'homologation comportera des mesures effectuées en conditions de conduite réelles.

Mercedes OM654 - vue sous capot moteur de la Classe E

Architecture générale

Le moteur OM 654 est bâti autour d'un bloc moteur en aluminium tandis que les pistons sont en acier. Par rapport à son prédécesseur, le nouveau 2.0l voit sa course réduite à 92,3 mm (contre 99 mm auparavant). L'alésage évolue lui-aussi avec 82mm (contre 83mm précédemment). Toutefois, ces nouvelles caractéristiques font toujours du moteur OM 654 un moteur à l'architecture longue course, privilégiant le couple à bas régime plutôt que les haut régimes. 

L'espacement entre les cylindres a été réduit de 94 mm à 90 mm, ce qui permet de gagner de précieux millimètres en longueur.  La longueur n'a pas été le seul point d'amélioration, la hauteur du moteur a fait l'objet de mesure spécifiques. Réduire la hauteur du moteur permet d'abaisser le centre de gravité, mais aussi de réduire les risques de blessures sévères en cas de choc piéton sur le capot. 

Pour ce faire, Mercedes a reconduit le positionnement de la chaîne de distribution à l'arrière du moteur (lorsque le moteur est en position longitudinale). La chaîne ne nécessite normalement pas de remplacement durant la durée de vie du moteur. Néanmoins, cette disposition est de nature à rendre les opérations de contrôle (contrôle de la tension par exemple) plus compliquées.

Mercedes OM 654 - chaîne de distribution

Le moteur OM654 est aussi disponible sur les modèles à moteur transversal (classe A et carrosseries dérivées) dans une version dénommée OM 654q. Dans ce cas, c'est le système d'échappement qui se retrouve à l'arrière du moteur. Certains composants ont été modifiés et/ou déplacés pour s'adapter à cette architecture. Au global, les technologies présentes sont les mêmes quelle que soit la position du moteur.

Par rapport à son prédécesseur, le moteur OM 654 est plus léger de l'ordre de 35 kg

Suralimentation

Le moteur OM654 est équipé d'un unique turbo à géométrie variable (VGT). Il est refroidi par eau. Dans sa version la plus puissante (OM 654 D20 G) développant 180 kW (240 chevaux) et 500 N.m, Mercedes fait appel un double turbocompresseur. Il comporte un premier turbocompresseur à géométrie variable qui est réactif dès les plus bas régimes et un second turbocompresseur à géométrie fixe.

OM 654 D20 G - Suralimentation à double étage Borgwarner R2S

Au fur et à mesure que le régime moteur et/ou la charge augmentent, une soupape de décharge s'ouvre progressivement afin de dévier les gaz vers le second turbocompresseur qui va procurer un maximum de pression de suralimentation afin d'augmenter le couple et la puissance en conséquence.

Optimisation de la combustion 

Le taux de compression est de 15,5, un taux plutôt faible pour un moteur diesel qui n'est pas sans rappeler la philosophie de Mazda (technologie Skyactiv-D). Le moteur compte quatre soupapes par cylindre actionnées par des linguets à rouleaux. 

Mercedes OM654 - arbres à cames et linguets à rouleaux

L'injection de carburant se fait directement à l'intérieur des cylindres à une pression pouvant atteindre 2.050 bars, une valeur dans la moyenne pour un 4 cylindres diesel (à l'exception de Volvo dont la pression est portée à 2.500 bars). Dans sa variante à double turbocompresseur étagés (OM 654 D20 G), la pression d'injection peut atteindre 2.500 bar.

D'autre part, le bol du piston étagé permet d'obtenir un taux de combustion plus élevé, favorable à une diminution des émissions de gaz polluants (notamment au sujet des particules fines. 

Mercedes OM 654 - bol de piston étagé

Systèmes de dépollution

Comme il a été évoqué précédemment, le moteur OM 654 a été développé dans l'optique d'être conforme aux futures évolutions de la norme européenne Euro 6d applicables à partir de 2017 pour les nouveaux types de véhicule. Pour ce faire, le nouveau 2.0l diesel est équipé de deux EGR (dispositif de recirculation des gaz d'échappements), d'un filtre à particules et d'un SCR

Le premier EGR prélève les gaz au niveau du collecteur d'échappement. Les gaz ainsi prélevés passent à travers un échangeur refroidi par eau pour abaisser la température. Le second EGR prélève les gaz après le SCR. Les gaz ainsi prélevés sont plus "propres" car ils sont passés à travers les dispositifs de dépollution. Néanmoins, en raison d'une contrepression moindre, il est plus complexe de rediriger les gaz vers l'admission moteur plutôt que vers les silencieux. 

Outre les deux EGR, le système de traitement des gaz se compose d'un catalyseur d'oxydation (DOC), d'un filtre à particules intégrant un revêtement de type SCR (SDPF) et d'un catalyseur supplémentaire SCR pour réduire les émissions d'oxydes d'azote (NOx). 

Jusqu'à présent chez Mercedes, les dispositifs de réduction des NOx (SCR) étaient implantés sous le plancher du véhicule. Cette disposition a pour avantage de garantir un bon mélange entre les gaz d'échappement et l'urée. Elle a surtout comme inconvénient majeur d'être dans une zone plus froide (car éloignée du moteur et partiellement soumise à la circulation de l'air sous le véhicule. Ce point est néfaste pour obtenir une bonne efficacité des réactions chimiques lors d'un démarrage à froid.

Mercedes OM 654 - systèmes de dépollution Euro 6d-TEMP / comparaison avec OM651

Surtout, ce moteur étant destiné à être proposé sur une vaste quantité de modèles et aucun modèle n'ayant un tunnel de transmission identique, cela crée un risque de se retrouver avec une multitude de géométries différentes. Il faut donc, pour chaque type de modèle (moteur en position longitudinale ou transversale, traction ou 4 roues motrices, etc.) refaire de nouvelles études pour optimiser les réactions au sein du dispositif SCR. 

En accrochant désormais les systèmes de dépollution directement sur le moteur, les systèmes sont à température bien plus rapidement et surtout, quel que soit le modèle dans lequel le moteur est monté, les performances du système de dépollution restent quasi-identiques. Il n'y a donc pas de développement supplémentaire à faire lorsqu'il s'agit d'implanter le moteur dans un nouveau véhicule.

En revanche, la mise au point d'un tel dispositif est plus complexe car il y a une très courte distance entre l'injection d'AdBlue dans la ligne d'échappement et l'entrée du substrat SCR. De fait, le mixeur joue un rôle majeur (situé entre le point d'injection et le SDPF) pour assurer à la fois une conversion rapide de l'AdBlue en urée, une bonne homogénéité entre les gaz d'échappement et l'urée et une bonne uniformité des gaz à l'entrée du filtre à particules.

Mercedes OM654 - Détail systèmes de dépollution Euro 6d-TEMP

Néanmoins, afin de satisfaire aux dernières évolutions des essais en conditions de conduite réelles (réduction du facteur de conformité) des normes Euro 6d, Mercedes a du se résoudre à équiper l'OM654 d'un second SCR sous le plancher. Un deuxième injecteur permet d'alimenter en ammoniaque cet SCR additionnel.

Dans sa version à double turbocompresseur, le catalyseur d'oxydation a aussi une fonction de piège à NOx. Ainsi, lors des démarrages à froid, les oxydes d'azote sont stockés temporairement dans ce piège, le temps que les systèmes SCR soient à la bonne température pour traiter les NOx.

Mercedes OM654q - Système de dépollution Euro 6d

Enfin, dans le but de conserver la chaleur à l'intérieur de la ligne d'échappement (au bénéfice de l'efficacité des dispositifs de traitement des gaz, notamment à froid et à faible charge), de diminuer la température de surface (les composants périphériques sont moins exposés aux hautes températures) et de réduire partiellement le bruit au sein de la baie moteur, les systèmes de dépollution sont complètement isolés thermiquement.

Hybridation légère : moteur OM654 M 

Cette nouvelle variante se base sur la version à double turbocompresseur (OM654 D20 G). Si elle conserve une cylindrée de 2.0 l, elle voit sa course augmentée à 94 mm : sa cylindrée exacte passe donc de 1950 cm3 à 1993 cm3.

La version OM654 M est pourvue de 2 turbocompresseurs à géométrie variable (contre 1 seul à géométrie variable et un à géométrie fixe sur la version D20 G) et la pression d'injection peut désormais atteindre 2.700 bar.

D'autre part, les pistons sont désormais pourvus d'un canal de refroidissement rempli de sodium afin de limiter les pics de température dans certaines zones critiques du piston.

Mercedes OM654 - alterno-démarreur intégré ISG 48V

La variante OM654 M est une version dite électrifiée : elle intègre un alterno-démarreur (logé à l'entrée de la boîte de vitesses automatique) capable de fournir jusqu'à 15 kW de puissance. L'OM654 M peut compter sur une alimentation électrique en 48 V.

Enfin, le compresseur de climatisation est actionné à l'aide d'un moteur électrique (plutôt que d'être entraîné par la courroie accessoires du moteur).

Production

Les principaux composants du moteur sont fabriqués dans l'usine d'Untertürkheim (Stuttgart). Les pièces sont ensuite expédiées à Kölleda (Thüringen, centre de l'Allemagne, à 400 km au nord-est de Stuttgart) pour l'assemblage final du moteur chez MDC Power.  

Mercedes OM654 -  ligne d'assemblage MDC Power

MDC Power est une entreprise détenue à 100 % par Daimler. Elle produit des moteurs pour Mercedes depuis 2003 (plus de 5 millions de moteurs produits depuis la création de l'usine) et emploie plus de 1.000 personnes. 

Outre le nouveau 2.0l diesel (OM 654), MDC Power fabrique les 4 cylindres essence M270 (1.6l à 2.0l à injection directe) et M133 (2.0l équipant les modèles AMG avec une implantation du moteur transversale / A, CLA, GLA). Enfin, MDC Power poursuit la production du prédécesseur OM 651.

Crédits photos: Daimler / MDC Power / Borgwarner (double suralimentation)

Les 10 derniers commentaires sur le sujet (voir les 36 commentaires):

Guillaume Darding [administrateur]

24 août 2020 à 17h56

Bonjour pjmdur,

Si vous faites vos longs trajets régulièrement (une fois par semaine ou une fois toutes les 2 semaines), le diesel peut être approprié.

Mais, même dans l'hypothèse où vous ne feriez pas de longs trajets assez régulièrement, il faut voir qu'il y a désormais tout un tas de mesure qui ont été prises pour régénérer le FàP lorsque le moteur n'est pas encore suffisamment chaud, avec, notamment de la post-injection (on va brûler une partie du carburant tardivement de manière à ce qu'une partie de la combustion intervienne dans le collecteur plutôt que dans le cylindre, ceci afin de permettre une élévation de la température des gaz d'échappement au niveau du filtre), mais cela se fera au détriment de la consommation et vous noterez régulièrement que votre ventilateur se met en marche à l'arrêt, même lorsque la température extérieure n'est pas élevée : cela est dû au fait que la température de l'échappement est élevée pour forcer la régénération du filtre et qu'il faut refroidir l'ensemble du moteur pour éviter la surchauffe. C'est surprenant, mais rien d'inquiétant.

En fait, techniquement, il n'y aura pas forcément de problème avec un diesel désormais sur des petits trajets, il faut surtout voir au niveau de tous les autres critères d'achat (agrément de conduite, sonorité moteur, prix d'achat, valeur de revente,...)
Anoli999

28 janvier 2021 à 23h00

Bonjour, nous pensons acquérir un bus Class V Diesel 1,950 cm3 239 CV. Mon mari me dit que plus les CV sont élevés, plus le moteur sera fragile, et pencherait plus sur le 190 CV. Y a-t-il vraiment une différence au niveau fiabilité? Nous faisons quelques petits trajets en semaine et 2 trajets de 200 km chaque fois le week-end.
Guillaume Darding [administrateur]

28 janvier 2021 à 23h39

Bonjour anoli,

je ne suis pas forcément d'accord sur le fait que plus il y a de chevaux, plus le moteur sera fragile. Certes, le bloc sera plus sollicité, mais il est dimensionné pour la variante la plus puissante en matière de fiabilité. D'autre part, nombre de composants sont renforcés d'une version à l'autre.

Enfin, entre le 250d et le 300d, il y a une différence de taille concernant la suralimentation : le 250d ne fait appel qu'à un turbo, tandis que le 300d a une suralimentation étagée avec un petit turbo (pour une meilleure réactivité à bas régime) et un gros turbo (pour la puissance sur le reste de la plage d'utilisation de la plage moteur) et dès que le régime moteur augmente, le petit turbo n'est plus sollicité. Maintenant, on peut toujours arguer qu'avoir 2 turbos signifie plus de pièces, de complexité donc plus de risques de subir une avarie.

A titre personnel, entre ces 2 versions, je ne prendrais pas de critère de fiabilité en compte dans le choix du moteur, mais plutôt le critère agrément de conduite (important surtout si vous habitez en région vallonnée ou montagneuse), consommation et coût d'achat/assurance.
Jean-Yves

07 février 2021 à 10h30

Bonjour Guillaume
Je viens de faire réaliser une vidange sur ma classe A200d W177 équipée du super moteur OM654 et je n'ai pus la mesure du niveau d'huile.L'indication est mesure en cours sans donner de résultat.
L'Assist Plus a été réinitialisé à la valise.
Guillaume Darding [administrateur]

09 février 2021 à 18h06

Bonjour Jean-Yves,

je ne sais pas quand vous avez lancé le contrôle du niveau d'huile, mais il me semble qu'après une vidange, il faut conduire le véhicule 15 min environ, le temps que le moteur soit à sa température idéale de fonctionnement. Ensuite, il faut s'arrêter et, moteur tournant, lancer la procédure de vérification du niveau d'huile.
HICHAM ATLAS

26 février 2021 à 11h30

Bonjour Guillaume,

Je voudrais acheter une nouvelle GLA 200d (version Progressive), avec les caracteristiques suivantes :
- Boite automatique 8G-DCT/150CV
- DIN a 3400-4400tr/min
- Cylindre : 1950 cm3 (L4).
- Diesel.
Et j`ai entendu de quelqu`un que les moteurs montes sont de Renault, est ce vrai ?
Merci de m`en renseigner
Cordialement.
Il est parfois difficile de s'y retrouver dans toutes les versions.
S'agit-il d'une évolution du moteur dont il est question dans cet article
Pascal29

26 février 2021 à 17h33

C'est le 1.5 dci en 90 et108 ch, qui est sur certaines Merco, en 160 ou 180d selon les modèles; le 2.0 est un pur Merco !
Guillaume Darding [administrateur]

26 février 2021 à 18h15

Bonjour,

effectivement, le 2.0l diesel du GLA est bien un moteur Mercedes, celui dont il est question dans cet article (OM654q), qu'il s'agisse du 180d, 200d ou 220d.
Comme le précise Pascal, seul les petits moteurs diesel ont été fournis par Renault précédemment.
Cocoy56

13 mars 2021 à 12h34

Bonjour
J'entends parler de problèmes graves sur les roulements des galets de arbres à cames sur ce moteur sans prise en charge systématique par Mercedes.
Me confirmez vous ça?
Mercedes a t il prévu une mise à niveau sur anciens et nouveaux oteurs?
Jean-Yves

30 mars 2021 à 09h31

Bonjour Guillaume,

Effectivement j'ai récupéré la mesure de la jauge d'huile après 400 km.
Merci pour ta réponse

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Quelle est la forme géométrique du logo utilisé par Renault ?

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Commentaires
Pires à propos de l'article «Présentation moteur: Audi 2.0l TFSI»

Il y a 11 heures

Bonjour, Je dois remplacer les pistons/segmentation/bielle sur mon audi Q5 TFSI 211cv de 2009. ( problème de surconsommation d'huile ). Mon véhicule étant de 2009 (66000 kms) , je n'espere pas de prise en charge d'Audi. J'ai peut être une solution en récupérant le bloc contenant les pièces défaillantes sur un moteur 211cv TFSI de 2019. Pensez- vous que le bloc de 2019 est compatible avec celui de 2009? D'avance merci pour votre aide

Fabalx à propos de l'article «Présentation moteur: Volkswagen 1.5l TSI»

Avant-hier

Bonjour, J'utilise plusieurs véhicules reprogrammés à l'ethanol, une clio et un sportvan. J'ai plus de recul avec la clio (3 ans) et considère que c'est un succes relatif : J'entends que ça fonctionne bien mais il y a un point étrange, je ne surconsomme pas mais je passe un jeu de bougies d'allumage tous les 25000KM. Est ce que le mélange est trop pauvre? Je ne pense pas vu qu'elle démarre même en hiver en e85 tant que je suis dans l'intervalle de 25000km. Si vous avez une opinion sur ce phénomène, je suis preneur de votre science. J'ai maintenant un Sportvan DACA 130CV que j'ai converti il y a de ça presque un an. Je constate toutefois un bruit métallique très discret lorsque la désactivation des cylindres opère depuis la conversion. Il est parfaitement cyclique mais je ne parviens pas à localiser s'il provient des cyclindres ou du turbo car on ne peut pas tester à l'arrêt... Est-ce que vous sauriez si le fait d'avoir modifier l'avance allumage et/ou les temps d'ouverture fermeture d'injecteurs lors de la reprogrammation ethanol peut avoir un impact néfaste sur le fonctionnement de la désactivation des cylindres? Qu'en est-il des reprogrammation incluant une montée en puissance/couple? Un passage au banc indique un passage de 130CH à 175CH identique à celle proposée pour le bloc DADA alors qu'il n'ont pas le même turbo, ni le même ratio de compression, ni les mêmes soupapes, etc... Ne sachant pas toutes ses disparités moteur avant reprogrammation, j'ai peut être fait preuve de candeur en pensant optimiser le réglage en passant au banc. Au final, je ne suis pas capable d'isoler la cause de ce changement de comportement en mode désactivation de cylindres. Est ce que ce bruit serait d'avantage imputable à un excès de gonflette ou bien les lois d'injection pour le E85??? Est-il possible pour un moteur de passer d'un cycle de Miller à un cycle Beau de Rochas par reprogrammation? Pure spéculation de néophite mais je soupsonne l'application d'une cartographie commune pour deux moteurs qui partagent finalement bien peu de chose...

pjmdur à propos de l'article «Technique : batterie Li-ion»

Avant-hier

Merci Guillaume. C'était un peu ma conclusion. Il est difficile de comprendre pourquoi sur mon véhicule, il y a une telle différence d'autonomie réelle sur ces faibles delta de température. Surtout qu'en plus il n'y en a pas trop par construction.

© Guillaume Darding

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