Présentation moteur: Renault 1.6l dCi 160 Twin Turbo

Présentation moteur: Renault 1.6l dCi 160 Twin Turbo

Guillaume Darding - 25 février 2014

Introduction

Disponible depuis 2011, le 1.6l dCi (nom de code R9M) a fait jusqu'à présent une carrière discrète en équipant la Renault Mégane, le Renault Scénic et le Nissan Qashqai. Il équipera prochainement la nouvelle classe C. Avec une proposition à double suralimentation développant 160 chevaux, ce moteur pourrait désormais bénéficier d'un coup d'accélérateur, quitte à cannibaliser les ventes du 2.0l dCi.

Double suralimentation

Proposition inédite dans cette catégorie de cylindrée, le nouveau moteur Renault troque son turbocompresseur à géométrie variable (1.6 dCi 130 chevaux) contre 2 turbocompresseurs à géométrie fixe de taille différente. Grâce à cette technologie, le 1.6l dCi développe une puissance de 160 chevaux à 4.000 tr/min (soit un rendement de 100 ch/l) et un couple de 380 N.m à 1.750 tr/min (80% du couple disponible dès 1.250 tr/min).

Renault 1.6 dCi Twin Turbo 160 R9M - Courbes puissance couple

A bas régime, les gaz d'échappement sollicitent le petit turbo pour produire un maximum de couple. Les gaz passent ensuite à travers le gros turbo. Celui-ci n'apporte toutefois quasiment pas de couple dans cette zone de fonctionnement.

A partir de 2.300 tr/min environ, une soupape de décharge s'ouvre progressivement pour court-circuiter le petit turbo et alimenter directement le second turbo. Au-delà de 3.500 tr/min, le petit turbo n'est plus du tout en fonction.

La pression d'injection du carburant de la rampe commune est portée à 1.800 bars contre 1.600 bars pour la version à simple turbo.

Dépollution

Le 1.6 dCi Twin Turbo est conforme aux normes Euro 6 applicables en septembre 2014. Pour ce faire, il est équipé d'un filtre à particule accolé aux moteurs et d'un piège à NOx. Si ce dispositif n'est pas aussi efficace qu'un SCR, il brille en revanche par sa simplicité (pas d'additif type AdBlue).

Renault 1.6 dCi Twin Turbo 160 R9M - piège à NOx

D'autre part, le R9M utilise un dispositif de recirculation des gaz d'échappement - EGR - basse pression (autrement appelé boucle froide). Au lieu de se faire au niveau du collecteur d'échappement, les gaz d'échappement sont prélevés après le filtre à particules: l'air y est plus propre (débarrassé de ses particules), ce qui permet alors d'augmenter le taux de recirculation sans risque d'encrasser le moteur.

Renault 1.6 dCi Twin Turbo 160 R9M - EGR basse pression boucle froide

Toutefois, comme la pression des gaz est beaucoup plus faible après le filtre à particules, Renault a monté un clapet supplémentaire dans la ligne d'échappement pour forcer les gaz dans le circuit de recirculation.

Combustion interne

Pour améliorer la circulation de l'air, et par la même occasion l'homogénéité du mélange air/carburant, Renault fait appel à une admission à géométrie variable, permettant d'accentuer ou de diminuer l'effet de swirl (tourbillon) à l'intérieur du cylindre.

Renault 1.6 dCi Twin Turbo 160 R9M - swirl variable

L'admission d'air se fait via deux répartiteurs dont l'un est contrôlé par un clapet (répartiteur supérieur). Lorsque le clapet est fermé, l'air emprunte exclusivement le circuit d'admission inférieur créant un mouvement de swirl important. Lorsque le clapet s'ouvre, l'air entre dans les cylindres via les deux répartiteurs et l'effet de swirl est amoindri. La gestion du swirl permet d'améliorer le mélange air/carburant dans une large plage de régimes moteur.

L'injection de carburant à l'intérieur du cylindre se fait via des injecteurs à 7 trous capable de réaliser jusqu'à 6 injections par cycle.

  • En temps normal, la combustion se fait grâce à 2 pré-injections, une injection principale centrée par rapport au point mort haut, et une post-injection.
  • Durant la régénération du filtre (tous les 1.500 km environ), l'injection principale débute après le point mort haut et il y a 3 post-injections.

Renault 1.6 dCi Twin Turbo 160 R9M - multi injections

Refroidissement

Le circuit de refroidissement est divisé en deux parties. Lors d'un démarrage à froid, le liquide de refroidissement ne circule pas autour des cylindres, permettant une mise en température plus rapide de la chambre de combustion (meilleure dépollution, réduction des frottements). Dès que la température de fonctionnement est atteinte, une vanne s'ouvre pour permettre alors la circulation du liquide au niveau des cylindres.

Renault 1.6 dCi Twin Turbo 160 R9M - circuit de refroidissement - thermomanagement

Issue de l'expérience acquise en F1, la circulation du liquide de refroidissement est optimisée autour des cylindres: elle se fait de manière transversale afin d'homogénéiser la température du liquide entre les 4 cylindres.

Réduction des frictions

Les pistons du R9M utilisent des segments racleurs en forme de U, une autre technologie inspirée de la F1. Ils permettent d'obtenir une excellente étanchéité sans excercer une pression trop élevée sur la chemise du cylindre, diminuant alors les frictions.

Enfin, la pompe à huile est à débit variable, elle consomme donc moins d'énergie car l'huile pompée est intégralement utilisée pour lubrifier le moteur et non refoulée.

Renault 1.6 dCi Twin Turbo 160 R9M - Pompe à huile

Production

Les moteurs 1.6l dCi sont produits en France dans l'usine de Cléon (Seine-Maritime). La version Twin Turbo est vouée à équiper les véhicules des segments supérieurs du groupe (Laguna, Espace,...).

Renault 1.6 dCi 130 R9M - production à Cléon

Quelles différences entre le 1.6 dCi et le 1.5 dCi?

Le 1.6l dCi a une cylindrée  à peine supérieure au 1.5l dCi (K9K). Si les deux moteurs ont une cylindrée très proche, ils ne s'adressent pourtant pas aux mêmes publics: le 1.5l dCi est destiné a être produit en masse et a vocation d'être l'entrée de gamme en diesel (il équipe notamment les Renault Clio, Scenic ainsi que les Dacia) alors que le 1.6l dCi a pris la relève en 2011 du 1.9l dCi, un moteur alors destiné aux berlines du groupe. De fait, le 1.6l dCi utilise des techniques plus coûteuses que le 1.5l dCi qui font qu'ont ne le retrouve pas en entrée de gamme.

Renault 1.5 dCi K9K - vue globale

En premier lieu, le 1.6l dCi est un bloc entièrement neuf, conçu à partir d'une feuille blanche et spécifiquement pour des applications diesel. Lui et l'attelage mobile ont été conçus pour encaisser de fortes contraintes inhérents aux moteurs diesel.

Le bloc moteur du 1.5l dCi est basé sur les moteurs à essence 1.6l (K4M). De conception plus légère (un avantage en terme de poids donc), il est moins apte à supporter les puissances élevées. Le 1.5l dCi est coiffé par une culasse à 8 soupapes tandis que le R9M peut compter sur 16 soupapes. 

Le 1.5 dCi a une architecture longue course avec un alésage de 76mm et une course de 80,5mm. Ce type de configuration permet d'obtenir généralement un meilleur couple à bas régime. Le 1.6l dCi a une architecture supercarrée avec un alésage de 80mm pour une course de 79,5mm, générant moins de frictions.

Renault 1.5 dCi K9K - chaîne de distribution

Enfin, si le K9K fait confiance a une courroie de distribution, le R9M utilise une chaîne. Fondamentalement, les courroies de distribution ont sensiblement évoluées et peuvent atteindre une durée de vie de plus de 200.000 km. La chaîne de distribution reste en revanche plus fiable dans les conditions difficiles (milieux poussiéreux,...).

Les 10 derniers commentaires sur le sujet (voir les 57 commentaires):

Drac1180

17 mars 2021 à 20h04

Merci pour votre réponse!
tof63

22 mars 2021 à 10h42

bonjour guillaume
j'ai un chauffage faible sur un scénic 3 - 1,6 Dci 130 acheté récemment. 2013 - 140 000 kms.
j'observe durites radiateur chauffage habitacle 1 trés chaude et 1 juste tiéde.
durite retour vase d'expension chaude.
radiateur chauffage colmaté-bouché ?
thermostat circuit refroidissement reste bloqué en position fermé ?
électro vanne circuit de refroidissement (boucle démarrage) qui reste fermée ?
autre idée ?
Merci de votre retour
Guillaume Darding [administrateur]

23 mars 2021 à 08h35

Bonjour tof63,

je ne suis pas sûr de bien comprendre ce que vous entendez par chauffage faible :
- le débit d'air est faible ? (auquel cas, le pulseur est en cause)
- la température de l'air sortant est tiède ? (auquel cas, les causes peuvent être multiples).

J'imagine que vous avez déjà vérifié le niveau du liquide de refroidissement ? (à priori OK si les durites sont chaudes). Si il y avait une défaillance au niveau de la gestion du circuit de refroidissement, cela devrait se voir au niveau de la température moteur avec une alerte au tableau de bord. Il peut effectivement y avoir un problème de radiateur de chauffage bouché ou un problème de débit dans le circuit de chauffage.
On pourrait aussi penser à un thermostat systématiquement ouvert, mais je ne pense pas car vous dites que la durite d'entrée est très chaude.
Drac1180

23 mai 2021 à 10h15

Bonjour Guillaume,
Un nouveau problème vient d’apparaître sur mon Espace V 1.6dci 160cv au retour du week-end de l’ascension. Parti le matin avec un moteur en bonne santé, on s’arrête prendre un café en station après environ 200km. Au redémarrage, j’ai remarqué immédiatement une perte de puissance/couple, surtout à bas régime.
Le turbo se déclenche mais la poussée se fait plus franche que d’habitude mais plus tard, vers 2100tr/min au lieu de env. 1450tr/min. En dessous des 2100tr/min, il n’y a quasi pas de puissance/couple, j’ai l’impression de traîner une charge lourde (ex: en accélérant depuis 100km/h en montée sur autoroute sans appuyer à fond sur la pédale, la boite est tombée de 2 rapports, moteur hurlant et reprise de vitesse très laborieuse).
Les deux jours suivants, même schéma, premier démarrage à froid avec moteur Ok, redémarrage sur moteur chaud = perte de puissance.
Mais depuis 3 jours, la perte de puissance est maintenant constante? Et pas de témoin au tdb.
Je ne l’ai pas encore amené pour un diag, mais je serais plus à l’aise si j’y aller avec déjà quelques idées en tête.
Auriez-vous quelques idées à me soumettre?
Très cordialement.
Pascal29

23 mai 2021 à 13h53

Turbo HS ... panne connue et récurrente sur ce moteur ! (comme sur la plupart des dci d'ailleurs ...)
Drac1180

23 mai 2021 à 16h41

Bonjour Pascal29,
la perte de puissance est dans les bas régimes mais l’effet du turbo se fait ensuite à plus hauts régîmes qu’habituellement, pas avant 1700tr/min. A partir de 2000 - 2100/min le moteur me parait pousser normalement.

D’après la présentation du 1.6 dci twin turbo ci-dessus, je comprends que le Gros turbo se déclenche à partir de 2300tr/min, du coup, si turbo HS, je suppose que ce serait le turbo basse pression? Mais un turbo HS pourrait-il encore fonctionner sur une certaine plage de régime? Dans le cas présent de 1700 à 2300tr?
Guillaume Darding [administrateur]

23 mai 2021 à 21h46

Bonjour Drac1180 et Pascal29,

la perte de puissance que vous évoquez me laisse effectivement à penser qu'il y a un problème du côté du petit turbo, celui qui va suralimenter l'air dès les plus bas régimes.

Néanmoins, si votre moteur vous semble fonctionner normalement par intermittence (démarrage à froid), c'est que le problème ne vient peut-être pas du turbo, mais plutôt de la soupape de décharge (celle qui va court-circuiter le petit turbo à haut régime) qui reste bloquée en position ouverte après un certain temps. Peut-être qu'elle est encrassée, ou bien la soupape, pour une raison ou une autre s'est déformée, pas suffisamment pour que ça soit problématique lorsque le moteur est froid, mais elle se déforme d'autant plus lorsqu'elle est chaude, l'empêchant de revenir en postion fermée.

Si vous constatez une perte de puissance à bas régime permanente, ça peut être toujours cette soupape bloquée ou bien un problème mécanique avec le petit turbo.

Néanmoins, je ne peux pas passer sous silence les cas de casse moteur et turbo (dont la cause n'est pas clairement identifiée) sur ce moteur, mais, à ma connaissance, pour tous ces cas (une grande majorité en tout cas), les personnes ont été averties par l'entremise du voyant STOP au tableau de bord.
Drac1180

24 mai 2021 à 11h21

Guillaume, Pascal29,
Merci, pour vos retours.
Je n’ai pas encore réussi à trouver de revue technique qui détaille les remplacements de pièces moteur pour l’espace V (uniquement des interventions d’entretiens classiques), et je suis pour le moment encore novice en matière de mécanique.
Aussi, pour ma connaissance personnelle, pourriez-vous me localiser l’emplacement des 2 turbos et de la vanne de décharge sur l’espace V? J’ai l’impression que les turbos sont situés à l’arrière du moteur sous les tubulaires d’admission d’air (côté habitacle)?
Également, si vous savez où trouver une revue technique complète de ce moteur, je suis également preneur.
Un grand merci à vous deux!
Pascal29

24 mai 2021 à 17h51

Le Haunes, en anglais; attention au fdp depuis le brexit .... https://haynes.com/en-gb/renault/espace/2015-16-diesel-421853
Jerome0382

16 juin 2021 à 09h09

Bonjour,
A vous qui semblez bien connaître ce moteur, je ressentis un trou a l'accélération aux alentours des 1800-1900tr/min, ce qui semble correspondre au changement de cycle des turbos... Se pourrait il que la soupape de décharge soit devenue brutale et ferme le turbo 1 trop tôt?

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Commentaires
Guillaume Darding à propos de l'article «Normes Euro 6 : vue d'ensemble»

Il y a 1 heure

Bonjour Chevallier, votre commentaire à propos de l'efficacité des systèmes SCR repose sur des données qui sont obsolètes car elles reposent sur les normes Euro 6b. Les SCR ont largement évolué depuis : plus proches du moteur et injecteurs plus performants en particulier. D'autre part, je rappelle que les SCR existent depuis de nombreuses années sur les poids lourds, donc les constructeurs n'ont pas attendus de les implanter dans les lignes d'échappement des automobiles pour découvrir subitement des problèmes de températures, "niant" tous les problèmes comme vous l'affirmez ! Concernant Amminex, si la technologie est prometteuse, elle est identique, dans son concept à de l'Adblue !!! Le SCR consiste à faire réagir du NH3 avec le NOx. La différence dans le cas d'Amminex (ou Faurecia ASDS, c'est selon), c'est que le NH3 est stocké directement à l'état gazeux tandis que dans le cas de l'Adblue, il faut convertir le liquide en gaz puis l'urée en NH3. Soit, mais le NH3 gazeux, il faut le stocker, ne pas le relâcher dans la nature (c'est un gaz toxique) et contrôler le débit dans les gaz d'échappement. Donc, la solution Amminex a aussi ses défauts, mais surtout, comment concevez-vous le changement de cartouche une fois celle-ci vide ? D'ailleurs, il faut un minimum de 2 cartouches (le temps de pouvoir changer la cartouche vide, la réduction des NOx doit impérativement être opérationnelle - donc question encombrement, c'est franchement discutable) et il y a un grand risque d'avoir un nombre incalculable de références de cartouche. Et qui va les changer ? Pensez-vous que tous les constructeurs vont s'entendre sur une seule référence de cartouche ? La manipulation de cartouche NH3 ne peut pas être faite pas n'importe qui (notamment, il est impensable de se retrouver avec des cartouches dans la nature). La technologie Amminex a fait ses preuves sur des flottes de bus, mais vous la survendez allègrement. En l'état, elle ne peut pas être déployée sur des véhicules particuliers : en raison de ses contraintes, probablement de son coût, mais surtout, les systèmes SCR avec AdBlue sont largement compétitifs en terme d'efficacité.

Guillaume Darding à propos de l'article «Présentation moteur : Mazda Skyactiv-X»

Il y a 2 heures

Bonjour David, le Skyactiv-X est effectivement équipé d'un système EGR et d'un filtre à particules (voir le paragraphe au sujet de l'échappement). Concernant la fréquence plus élevée du changement des bougies pour le Skyactiv-X, elle est surtout due à la présence de l'EGR refroidi par eau (même phénomène pour le Skyactiv-G 2.5 turbo, non commercialisé en Europe) et non au mode de combustion du moteur.

Chevallier à propos de l'article «Normes Euro 6 : vue d'ensemble»

Il y a 4 heures

Normes Euros 6, entre la poire et le fromage. ….s’agissant des moteurs diesel, dont la critique des systèmes Adblue (injection d’urée dans un catalyseur de réduction des Nox SCR) reste à faire. Les constructeurs automobiles ont mis une chape de plomb sur le manque patent d’efficience et de fiabilité des systèmes d’injection d’Adblue (solution aqueuse (32,5% d’Urée + 67, 5% d’eau distillée) qu’ils ont développés …de l’aveu même des sous-traitants comme Faurecia que le fabrique pour PSA, ne parvenant qu’à réduire seulement 32% des Nox d’un moteur diesel, violant délibérément la norme Euro 6b. Des réservoirs d’Adblue, curieusement sans évent d’arrivée air atmosphérique, ceux de 2015 de 1ère génération, des constructeurs ayant oublié leurs classiques (ce vase d’Eme Mariotte, des années 1660, qui l’avait…) avec des pompes immergées très vite défaillantes, des causes de surcharges, mal identifiées, conduisant aussi à des injecteurs obturés par une Urée assez corrosive, au même titre que la soude caustique, corrodant les aiguilles… Des définitions de composants mal calibrées eu égard à l’endurance qu’en attendaient les automobilistes diésélistes, un plancher de 160 000 Km, sans ennui… Des constructeurs qui ont sous-estimé la stabilité dans le temps de cet Adblue, niant sa décomposition avec la température entre 30-41°C, niant l’évaporation de l’eau de la solution, liée à l’agitation du roulage, faisant croitre dans le temps la viscosité cinématique de cette solution (coagulation partielle des molécules d’Urée)… de même que la cristallisation de celles-ci sous température négative de -11°C, obligeant à installer un réchauffeur dans le réservoir. Des automobilistes abusés, dans la p’urée au regard de cette norme Euro-6b, en vigueur depuis septembre 2015, qui croyaient ne pas polluer l’environnement (Nox) brutalement contraints, sous OBD inquisiteur, aux remplacements forcés de leur Kit Adblue défaillant, souvent à leurs frais, remplacés par de flambants Kits réservoirs-pompes, qui, sans améliorer le petit 32% d’efficience de dépollution, sont en évolution masquée par des constructeurs voulant en améliorer l’endurance, sans se mouiller, sans en informer les propriétaires des véhicules, y ayant fait intégrer, à la hussarde, un mécanisme d’auto-nettoyage qui se manifeste par une nette émission de décibels durant 5 à 6 secondes, à chaque mise à l’arrêt du véhicule... des automobilistes cobayes, alimentant les comptes d’exploitation des Faurecia-Plastic-Omnium & consorts. …Quantité de ceux-là, échaudés, qui, s’ils avaient eu vent de cette galère, auraient reporté leurs achats sur des véhicules à essence, dès 2015. Un Diesegate à l’intérieur de l’autre… que l’on ne veut pas voir ? D’autant plus que cette technologie de l’Adblue est clairement dans l’obsolescence, depuis la prise de contrôle de la startup danoise, Amminex, à 91,5 % par l’équipementier Faurecia au mois de décembre 2016, 5 années déjà... Une startup qui a développé, dans les années 2012, une solution innovante, économique et très performante, venant à bout des 99 % d’émissions d’oxyde d’azote d’un moteur diesel, un procédé de stockage de l’ammoniac sous forme solide, par l’utilisation de sels métalliques de chlorure de Strontium, agissant comme une éponge, stockant de grande quantité d’ammoniac, sous un très faible volume, aisément utilisable à travers un classique catalyseur SCR, pour réduire ces Nox en Azote gazeux et en vapeur d’eau, des gaz inoffensifs pour l’environnement. Un système ASDS (Ammonia Storage and Delivery System), dont on attend fébrilement les Kits de remplacement pour les installer sans difficulté, en lieux et place, puisque beaucoup moins encombrant que leurs aïeux "Kits Adblue" défaillants et obsolètes, l’atmosphère des villes n’en pouvant plus d’attendre… On peut se poser la question si ces 5 années n’ont pas plutôt, chez Faurecia, servi à développer cette catalyse, sans poison, de l’Ammoniac ou l’Hydrazine pour en tirer l’Hydrogène nécessaire à la pile à combustible des futurs véhicules de tourisme, électrifiés... ? Un moyen danois pour d’abord permettre à ces automobilistes, d’amortir l’investissement de leur véhicule diesel sur plus longue période de roulage, sans interdiction d’utilisation… Donner du temps au temps pour qu’ils puissent économiquement passer à l’électrique ensuite…

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