Présentation moteur : Alpine A110 et Megane R.S.

Présentation moteur : Alpine A110 et Megane R.S.

Guillaume Darding - 25 avril 2020

A l'occasion de la renaissance d'Alpine, Renault a développé le 1.8l TCe, un moteur principalement destiné aux modèles sportifs du constructeur. Pour ce moteur, le constructeur n'est pas parti d'une feuille blanche mais il s'est appuyé sur une base connue et reconnue au sein de l'Alliance Renault-Nissan-Mitsubishi.

Appellation

Le moteur 1.8l TCe est aussi connu sous le nom de code MR18DDT (ou, en version abrégée, MR18). Plus rarement, la dénomination M5Pt est aussi utilisée. L'appellation 1.8l TCe est une appellation commerciale. Elle est généralement utilisée sans la mention de la cylindrée mais avec la valeur de la puissance accolée.

Vue d'ensemble moteur Renault MR18 - Alpine A110 et Mégane R.S.

L'appellation MR18DDT est un code utilisé au sein de l'Alliance Renault-Nissan-Mitsubishi où le "M" désigne la famille moteur, le R indique qu'il s'agit d'un moteur en ligne (de l'allemand "Reihe"), le nombre 18 se réfère à la cylindrée du moteur. Le premier "D" indique que le moteur est équipé d'un double arbre à cames en tête, le second "D" désigne le fait que le moteur est à injection directe. Enfin, le "T" montre que le moteur est turbocompressé.

L'appellation M5Pt est une désignation spécifique à Renault. "M" correspond à la famille moteur. Le chiffre 5 indique qu'il s'agit d'un moteur à injection directe. La lettre "P" indique la classe de cylindrée du moteur tandis que le "t" montre que le moteur est turbocompressé.

Alpine A110 Légende GT - vue de 3/4 avant

Architecture

Le moteur MR18 est un moteur de 4 cylindres en ligne de 1798 cm3 de cylindrée. Il est étroitement dérivé du 1.6l TCe avec lequel il partage, notamment l'alésage de 79,7 mm. La course est de 90,1 mm dans le cas du MR18 : il s'agit donc d'un moteur longue course. Le 1.8l TCe a un taux de compression de 9,0:1. Le bloc moteur et la culasse sont en aluminium.

Le 1.6l TCe est présent dans de nombreux modèles de l'Alliance. De plus, Ce moteur possède déjà des prédispositions sportives : il motorise, notamment, le Nissan Juke Nismo RS ainsi que la Clio RS de quatrième génération.

L'axe du vilebrequin est décalé par rapport à l'axe des cylindres. Cette technique permet de réduire les efforts sur les bielles et le vilebrequin lorsque le piston entame sa descente. De plus, cette disposition permet de réduire la vitesse du piston au niveau du point mort haut (le piston passe donc plus de temps dans cette zone), ce qui permet d'améliorer l'homogénéité de la combustion dans le cylindre. 

Renault Mégane R.S. Trophy R dans le raidillon du circuit de Spa-Francorchamps

Performances

Le 1.8l TCe existe en 5 niveaux de puissance :

  • 225 chevaux (Renault Espace, Renault Talisman)
  • 252 chevaux (Alpine A110)
  • 280 chevaux (Megane R.S.)
  • 292 chevaux (Alpine A110S)
  • 300 chevaux (Megane R.S. Trophy / Megane R.S Trophy R)

Pour chaque version, la calibration moteur privilégie soit le caractère sportif (puissance maximale à haut régime) ou la disponibilité du couple à bas régime, en fonction des caractéristiques du véhicule dans lequel le moteur est présent.

Puissance moteur Renault MR18

Ainsi, même si l'Alpine A110S a une puissance similaire à la Mégane R.S. Trophy, les 2 moteurs ont chacun un comportement bien typé : dans le cas de l'Alpine, il faut aller chercher la puissance à haut régime tandis que la Megane R.S. peut compter sur un couple bien plus important. Cette différence tient compte de la différence de masse significative entre les deux véhicules et du fait que l'Alpine est une propulsion tandis que la Mégane R.S. est une traction.

De plus, en limitant volontairement le couple à 320 N.m, Alpine a pu utiliser une boîte de vitesses robotisée à double embrayage à 7 rapports (référence 7DCT300) plus lègère que celle utilisée dans la Mégane R.S. (référence 6DCT451) à 6 rapports. Le gain de masse est de l'ordre de 15 kg. Dans les 2 cas, la boîte EDC est fournie par Getrag.

Couple moteur Renault MR18

Turbocompresseur

Le MR18 est équipé d'un turbocompresseur twin-scroll. Ce type de turbo a pour particularité de séparer les gaz d'échappement en provenance des différents cylindres dans le collecteur afin d'éviter les interférences entre cylindres. Ainsi, les branches des échappements 1 et 4 sont isolées des branches d'échappements 2 et 3 (considérant l'ordre d'allumage classique 1-3-4-2 d'un moteur 4 cylindres).

Principe de fonctionnement turbocompresseur twin scroll - illustration BMW

Par exemple, lorsque le cylindre 1 expulse les gaz hors du cylindre, un pic de pression se transmet de la sortie du cylindre vers le turbocompresseur : c'est ce pic de pression qui va entraîner la rotation de la turbine.

Or, pendant cette phase, dans le conduit d'échappement du cylindre 2, qui vient de compléter sa phase d'échappement, il règne une dépression qui va avoir tendance a attirer une partie du pic de pression en direction du conduit d'échappement du cylindre 2 (plutôt que d'aller en direction du turbocompresseur). Il y a donc une interférence qui va atténuer le pic de pression transmis au turbocompresseur : la pression de suralimentation devient sensiblement plus faible.

Pression gaz d'échappement collecteur - bénéfices du turbo twin scroll

Ce comportement est assez flagrant à bas régime où les ondes de pression sont plus lentes et moins élevées : c'est le phénomène bien connu de temps de réponse du turbocompresseur (turbo lag). D'autre part, toujours dans le but d'améliorer la réactivité du turbo, la soupape de décharge (wastegate) est actionnée électriquement.

Soupape de décharge (wastegate) électrique

Enfin, la turbine est montée sur des roulement à billes en céramique plutôt qu'en acier, ce qui réduit significativement les frictions, au bénéfice du rendement et de la réactivité du turbocompresseur.

Distribution

Le 1.8l TCe est équipé de 16 soupapes. La distribution se fait par chaîne. Le calage des soupapes est variable à l'admission et à l'échappement et il est modifié grâce à des actuateurs hydrauliques. 

Les soupapes sont actionnées à l'aide de poussoirs hydrauliques (attaque directe). De plus, les soupapes d'échappement sont creuses et remplies au sodium pour favoriser la déperdition de chaleur.

Alpine A110S - vue de face

Admission

Le MR18 est équipé d'un collecteur d'admission à géométrie variable. Des clapets permettent de modifier, en fonction du régime et de la charge moteur, le comportement des gaz à l'intérieur du cylindre.

A faible charge et/ou faible régime moteur ainsi que lors d'un démarrage à froid, les clapets sont fermés et permettent d'initier un mouvement de tourbillon autour de l'axe du cylindre (swirl). Dans ces conditions de faible débit de gaz, le swirl est le mouvement le plus efficace pour optimiser l'homogénéité du mélange air/carburant à l'intérieur du cylindre.

Dans tous les autres cas, les clapets sont ouverts afin d'optimiser le remplissage des cylindre. Dans ces conditions, ce sont de fortes turbulences verticales (tumble) qui sont générées à l'intérieur du cylindre et qui permettent d'améliorer l'homogénéité du mélange air/carburant dans ce dernier.

Renault Talisman 1.8l TCe 225 chevaux - vue de 3/4 avant

Echappement

Les premières versions du 1.8l TCe ont été homologuées selon la norme Euro 6b. A cet effet, la dépollution était assurée par un catalyseur 3 voies. Quelques mois plus tard, afin de se mettre en conformité avec les normes Euro 6d-TEMP, un filtre à particules a été ajouté.

Dans le cas de la Mégane R.S., de la Talisman et de l'Espace, la ligne d'échappement est classique avec un silencieux intermédiaire et un silencieux arrière comportant :

  • une unique sortie latérale dans le cas de la Talisman et de l'Espace
  • une double sortie d'échappement centrale dans le cas de la Mégane.

De part sa position centrale arrière, la ligne d'échappement de l'A110 est réduite à sa plus simple expression. Les gaz d'échappement passent directement dans un grand silencieux à double sortie centrale.

Un clapet (actionné électriquement) est intégré dans l'une des sorties d'échappement de la Mégane R.S. Trophy et de l'Alpine A110S. L'Alpine A110 n'en dispose pas de série (sauf la Premiere Edition), mais cet équipement est disponible en option (échappement sport actif).

Sliencieux d'échappement arrière actif - Renault Mégane R.S. Trophy

Au ralenti et à forte charge, le clapet est ouvert, ce qui a pour conséquence de diminuer la contrepression de la ligne d'échappement, de modifier la sonorité du moteur et d'augmenter sensiblement le niveau sonore de la ligne d'échappement. A faible régime moteur et à faible charge, le clapet reste fermé pour diminuer le bruit à l'échappement. Selon le mode de conduite choisi par le conducteur au tableau de bord, l'ouverture du clapet est plus ou moins retardée en fonction du régime moteur atteint.

Sorties d'échappement Renault Mégane R.S. Trophy - vue du clapet actif

Injection

Les injecteurs sont installés sur le côté du cylindre et la pression d'injection peut atteindre 200 bar. Ils comportent 8 trous pour optimiser la diffusion du carburant dans le cylindre.

Lors d'un démarrage à froid, pendant les premières secondes, le moteur fonctionne à charge stratifiée : une première injection a lieu lors de la phase d'admission de manière à obtenir un mélange pauvre dans le cylindre.

Puis, à la fin de la compression, une seconde injection a lieu pour obtenir un mélange riche près de la bougie. Cette technique permet d'accélérer la mise à température du système d'échappement (les phases de démarrage à froid étant les plus critiques en matière d'émissions polluantes).

Cette technique n'est pas sans rappeler le mode de fonctionnement du Mazda Skyactiv-X. Pourtant, elle en diffère largement dans le fait que la combustion se fait exclusivement par la propagation du front de flamme dans le cylindre dans le cas du moteur Renault, tandis qu'il s'agit d'un allumage par compression dans le cas du Mazda (initié par un allumage par bougie).

Renault Mégane R.S. Trophy - vue de 3/4 arrière

Gestion de la température

La gestion de la température moteur est intégralement reprise du moteur Nissan MR16. Un boîtier vient suppléer le thermostat pour accélérer la mise en température du moteur et optimiser le fonctionnement du circuit de refroidissement en fonction des besoin.

A basse température, le liquide de refroidissement ne circule que dans la culasse. Lorsque la température atteint 90 °C, le thermostat s'ouvre et permet la circulation du liquide de refroidissement à travers le radiateur.

Lorsque la demande en puissance est modérée et la vitesse inférieure à 80 km/h environ, la température du liquide de refroidissement peut atteindre 105 °C. Lorsque le moteur est plus sollicité, la température redescend aux alentours de 90 °C.

Cette régulation de la température se fait à l'aide du module de gestion de la température qui entraîne ou non la circulation du liquide de refroidissement à travers l'ensemble du bloc moteur. Enfin, le turbocompresseur est constamment refroidi par eau.

Alpine A110S - vue de face et vue arrière

Réduction des frottements

Les cames, les poussoirs de soupapes et les paliers de vilebrequin reçoivent des revêtements à très basse friction pour améliorer le rendement moteur. Dans le cas des cames et des paliers de vilebrequin, il s'agit d'un revêtement nanocristallin. Les poussoirs de soupapes ont un revêtement DLC (Diamond Like Carbon).

Comme pour le 1.3l TCe, les fûts de cylindres recoivent aussi un revêtement projeté par plasma leur donnant un effet miroir destiné à amélioré l'état de surface des cylindres.

Enfin, la pompe à huile est à volume variable. Ce type de pompe permet d'ajuster le débit d'huile en fonction des besoins réels et d'éviter d'avoir à abaisser la pression à l'aide d'un régulateur de pression, ce qui résulterait en un gaspillage d'énergie avec un quantité d'huile circulant inutilement.

Renault Mégane R.S. - vue de face

Composants spécifiques

Selon le niveau de puissance et le véhicule dans lequel le moteur est monté, certains composants sont spécifiques d'une version de puissance à l'autre. Par spécifique, il faut comprendre que la forme de chaque composant est généralement identique, mais les matériaux utilisés peuvent être différents.

Comparatif composants spécifiques moteur Renault MR18

Certains composants sont directement repris du 1.6l TCe tandis que d'autres sont adaptés afin de mieux supporter les contraintes inhérentes à un moteur sportif telles que des régimes moteurs plus élevées et des niveaux de température supérieurs.

Finalement, le développement du MR18 est un vaste compromis entre la recherche de performance et la rationnalité économique en réutilisant un maximum de composants existants. 

Production

Le 1.8l TCe est assemblé en Corée du Sud, dans l'usine Renault-Samsung de Busan. Il est ensuite expédié en France dans l'usine de Dieppe (assemblage des Alpine A110) et de Douai (production des Renault Talisman) ainsi qu'en Espagne dans l'usine de Palencia (assemblage des Megane R.S.).

Assemblage Renault Mégane R.S. Trophy R dans l'usine de Palencia (Espagne)

L'usine de Busan, située dans le sud du pays, produit aussi bien des véhicules (environ 215.000 par an) que des moteurs (environ 90.000 par an). Cette usine a été construite en 1995 d'une association entre le groupe Samsung et Nissan avant d'être reprise par Renault en 2000.

Crédits photos : Renault / Alpine / BMW (illustration turbocompresseur twin-scroll)
Illustrations et graphiques : Guillaume Darding

Les 10 derniers commentaires sur le sujet (voir les 28 commentaires):

cyril5R

10 janvier 2021 à 22h58

Bonjour Guillaume, merci pour toutes ces informations précieuse.
As tu des précisions sur les différences des composants entre la A110 et la A110S ? en quoi varie les pistons, soupape d'échappement, volant moteur et la pompe a huile ?

merci d'avance et merci encore pour ces articles.
Guillaume Darding [administrateur]

11 janvier 2021 à 21h11

Bonjour cyril5R et merci pour vos encouragements !

Je n'ai pas la nature exacte des changements, mais par expérience, je peux affirmer que :
- concernant les pistons et les soupapes d'échappement, il s'agit certainement d'un changement matière (matériau plus résistant aux hautes températures et/ou vibrations
- concernant le volant moteur, il est certainement recalibré (masses, raideur des ressorts)
- pour la pompe à huile, elle a certainement une plus grande capacité
Baptiste

10 février 2021 à 10h27

Génial, c'est complet et facile à comprendre
Guillaume Darding [administrateur]

11 février 2021 à 23h11

Bonjour Baptiste, merci beaucoup pour vos encouragements !
Jean-Marc GONOD

11 juillet 2021 à 13h00

Bonjour Guillaume, je ne peux qu'ajouter mes compliments et mes remerciements à ceux qui ont apprécié tes talents de pédagogue. Jai 82 ans et possesseur d'une LEGENDE depuis février 2019. Ma première BERNINETTE remonte à l'année 1969!...
Je voudrais te poser une question au sujet des incidents rencontrés par la pompe à essence. Tout d'abord es-tu au courant? Si oui peux-tu nous en dire plus s'il te plait?
Bien amic'Alpinement.
Jean-Marc
Guillaume Darding [administrateur]

14 juillet 2021 à 17h56

Bonjour Jean-Marc et merci beaucoup pour tes encouragements !

J'ai lu sur divers forums qu'il y avait un certain nombre de clients qui ont eu un souci avec la pompe à carburant, mais je n'en sais pas plus, malheureusement.
SébastienP

16 juillet 2021 à 17h32

Bonjour Guillaume, j'ai enregistré cet article tellement c'est précis, bravo!

J'ai questionné un vendeur alpine ces jours-ci sur l'entretien à long terme du moteur.

Ce qui est facile à changer, ce seraient bien sûr les catalyseur et turbo directement à l'arrière. Facile aussi la pompe à eau et les injecteurs. Pour la pompe à carburant, je ne savais pas donc je n'ai pas demandé.

Par contre il faut poser le moteur pour changer la chaine de distribution, l'embrayage / volant moteur ou même nettoyer les soupapes d'admission.

J'avais peur qu'il faille ouvrir le bloc pour changer la chaine vu les attaches du moteur, mais le vendeur m'a rassuré, ce ne serait pas nécessaire.

Autre info qu'il m'a donnée, il y a un "séparateur air/huile". Est-ce pareil qu'un "réservoir collecteur d'huile"? Est-ce que ça rend superflu le nettoyage des soupapes?

Sinon, est-ce que la chaine sur le MR18DDT est connue pour avoir des défauts?
Guillaume Darding [administrateur]

19 juillet 2021 à 22h36

Bonjour SébastienP et merci beaucoup pour vos encouragements.
Je n'ai pas relevé de problème avec la chaîne de distribution pour le moment.
Concernant le séparateur air/huile, je pense que votre vendeur veut parler du canister qui va récupérer les vapeurs d'huile avant de les réinjecter dans le circuit d'admission (voir le paragraphe "Test d'évaporation" dans l'article https://www.guillaumedarding.fr/normes-euro-6-en-constante-evolution-4535799.html pour plus d'information sur le rôle de ce dernier).

En théorie, l'injection des vapeurs d'huile récupérées permet de pallier au fait que les soupapes d'admission ne soient plus "nettoyées" par le passage de l'essence avec l'injection directe du carburant dans les cylindres.
SébastienP

20 juillet 2021 à 22h52

Merci Guillaume de ce lien vers le canister dont j'ignorais l'existence. Ceci dit celui-ci lutte contre l'évaporation du carburant depuis le réservoir. Pour l'encrassage des soupapes, il s'agit effectivement d'huile amenée par la recirculation. C'est là que je ne comprends pas encore la différence entre un 'air/oil separator' et un 'oil catch can'. Les porsches récentes possèdent un air/huile separator tandis que beaucoup de sportives bon marché n'ont rien et leurs propriétaires installent alors l'autre système, un oil catch can qui nécessite une vidange régulière (pas dans le carter moteur!)
Guillaume Darding [administrateur]

21 juillet 2021 à 17h14

Bonjour SébastienP, effectivement, je me suis égaré dans mes explications et je suis parti sur le traitement des vapeurs d'essence et non d'huile... désolé.

Donc, concernant les vapeurs d'huile : elles proviennent des gaz de carter. En fonctionnement, la pression dans le bas moteur augmente et, afin de ne pas endommager le moteur, la pression est abaissée en évacuant une partie des gaz de carter. Seulement, ces gaz sont chargés de vapeur d'huile, donc on ne peut pas les relâcher bêtement dans la nature (pollution). Pour éviter cela, on injecte ces gaz dans le circuit d'admission via la vanne PCV (Positive Crankcase Ventilation). Evidemment, dans cette configuration, une quantité d'huile (minime) est injectée dans le circuit d'admission. Ce n'est pas tant un problème... sauf en conditions d'utilisation sévère (circuit, montagne, caravane) où la quantité d'huile peut devenir significative et réduire les performances moteur (octane plus faible favorisant une inflammation prématurée, dépots carbone).

Pour éviter cela, les motoristes équipent les moteur d'un séparateur air/huile : les gaz de carter passent à travers ce dispositif (généralement un ensemble de chicanes et/ou des parois percées qui vont refroidir suffisamment les gaz de manière à ce que les vapeurs d'huile redeviennent liquides) afin de séparer l'huile de l'air. Par gravité, l'huile est renvoyée dans le carter et les gaz de carter, débarassés de l'huile, peuvent alors être réacheminés dans le circuit d'admission.

Dans le cas où le moteur est équipé d'une simple vanne PCV, les conducteurs qui utilisent leur véhicule de manière sévère (circuit en particulier) vont vouloir pallier à ce point en équipant leur véhicule d'un séparateur air/huile (AOS - Air/Oil Separator) ou d'un récupérateur d'huile (OCC - Oil Catch Can). Dans les faits, les 2 systèmes ont la même fonction : débarasser les gaz de carter des vapeurs d'huile. A l'intérieur, ils auront des structures similaires (parois percées / chicanes). Seulement, dans le cas de l'OCC, l'huile est stockée dans un petit réservoir (il faut donc le vidanger de temps en temps), tandis que, dans le cas de l'AOS, l'huile est renvoyée vers le carter. Evidemment, le montage en deuxième monte d'un AOS est plus complexe à réaliser (il faut acheminer l'huile vers le carter) qu'un OCC, ce qui explique qu'en seconde monte, l'OCC est privilégié.

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

Il y a 10 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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