Présentation moteur: Volkswagen 1.5l TSI

Présentation moteur: Volkswagen 1.5l TSI

Guillaume Darding - 14 février 2019

Avec la baisse significative des ventes de motorisations diesel, le 1.5l TSI (famille EA211 Evo) est appelé à jouer un rôle important pour le groupe automobile allemand grâce à sa cylindrée intermédiaire. Le 1.5l TSI est disponible selon deux niveaux de puissance: 130 chevaux et 150 chevaux. Bien que proches en matière de performance, les deux versions présentent une philosophie distincte et des différences techniques significatives.

Architecture

Le 1.5l TSI (famille EA211 Evo) est intimement dérivé du 1.4l TSI (famille EA211 s’articulant autour de moteurs de 1,0 litre à 1,4 litre de cylindrée). Il s’agit d’un moteur à 4 cylindres, turbocompressé et à injection directe. Cette famille de moteurs a été développée spécifiquement pour la plateforme MQB (plateforme à moteur transversal du groupe du groupe Volkswagen) utilisée par de nombreux modèles, du plus compact (Volkswagen Polo) au plus vaste (Skoda Kodiaq).

L’EA211 Evo s’articule autour d’un bloc en aluminium. Comme ce matériau supporte mal les frictions et la chaleur que cela engendre, une chemise en fonte grise est insérée dans chaque fût de cylindre. Dans le cas de la version 110 kW, ces chemises reçoivent un traitement additionnel par projection plasma (donnant un effet miroir) afin d’améliorer l’état de surface des cylindres pour réduire les frictions entre le cylindre et le piston. La culasse et les pistons sont, eux-aussi, en aluminium.

EA211 1.5 TSI Evo - Audi Q3

Le 1.5l TSI a conservé l’alésage du 1.4l TSI (74,5 mm). L’augmentation de la cylindrée est donc faite par l’allongement de la course: 80 mm pour le 1.4l TSI contre 85,9 mm pour le 1.5l TSI. Ainsi, le 1.5l TSI est encore plus typé longue course que son prédécesseur, une architecture qui favorise le couple à bas régime plutôt que les performances à haut régime.

Le taux de compression atteint 12.5:1 dans le cas de la version 96 kW (130 chevaux). Pour la version atteignant 150 chevaux, le taux de compression est abaissé à 10.5:1. Le 1.4l TSI atteignait un taux de compression de 10,0:1.

Performances

Dans sa version 130 chevaux (96 kW), le 1.5l TSI propose une puissance de 130 chevaux de 5.000 tr/min à 6.000 tr/min et un couple de 200 N.m entre 1.400 tr/min et 4.000 tr/min. Dans le cas de la version 150 chevaux (110 kW), la puissance atteint 150 chevaux de 5.000 tr/min à 6.000 tr/min et dispose d’un couple de 250 N.m entre 1.500 tr/min et 3.500 tr/min.

Diagramme puissance couple EA211 1.5 TSI Evo 130 et 150 chevaux

Cycle Miller

Le cycle Miller s'applique uniquement au 1.5l TSI 96 kW (130 chevaux). Le cycle Miller peut être réalisé selon deux variantes: soit en fermant tardivement les soupapes d'admission lors de la remontée du cylindre (phase de compression), soit en fermant prématurément les soupapes d'admission pendant la phase d'admission.

Dans les deux cas, la philosophie est la même: la phase de compression est plus courte que la phase de détente afin d'améliorer le rendement. Outre un rendement supérieur au classique cycle Beau de Rochas (permettant de réduire sensiblement la consommation d’essence), le cycle Miller a aussi pour avantage de réduire significativement la température des gaz d’échappement.

Pour ce qui concerne le 1.5l TSI, Volkswagen a pris le parti de fermer les soupapes d’admission de manière anticipée, avant que le piston n’ait atteint le point mort bas durant la phase d’admission. A cet effet, la levée des soupapes est moindre dans le cas de la version 96 kW (levée des soupapes de 7,2 mm contre 9,0 mm pour la version 110 kW), réduisant ainsi notamment la durée d’ouverture des soupapes.

Diagramme de Clapeyron (PV) cycle Miller / cycle Beau de Rochas

Grâce à cette technique, lorsque les soupapes d’admission se ferment, les gaz frais admis se détendent jusqu’à ce que le piston ait atteint le point mort bas. Cela permet d’abaisser la température des gaz dans le cylindre.

Les soupapes d’admission étant ouvertes sur une courte durée, il est nécessaire de prendre des mesures spécifiques de manière à optimiser le remplissage du cylindre en air frais. Notamment, il est important que le turbocompresseur soit réactif dès les plus bas régimes.

Skoda Superb conduite sur neige - EA211 1.5 TSI Evo

Enfin, ce mode de fonctionnement a une autre répercussion: pour admettre plus d’air dans un court laps de temps, il est nécessaire d’ouvrir plus largement le papillon d’accélérateur, ce qui permet de réduire les turbulences dans le conduit d’admission et d'améliorer, par conséquence le rendement.

Au contraire de la génération 3B de la famille de moteurs EA888 (1,8l et 2,0l TSI), le changement de mode entre le cycle Beau de Rochas et le cycle de Miller ne se fait pas en basculant sur un profil de came différent, mais plutôt en ajustant le calage (le moment où les soupapes s’ouvrent) des soupapes.

Turbocompresseur

Le 1.5l TSI de 96 kW est équipé d’un turbocompresseur à géométrie variable (TGV). Si ce type de turbo est couramment utilisé dans le cas des moteurs diesel, les TGV sont encore rares dans le cas des moteurs essence à cause de la forte température des gaz d’échappement.

Dans le cas de la version la moins puissante, Volkswagen a limité cette température grâce au fonctionnement selon le cycle Miller. De fait, la température maximale atteinte par le 1.5l TSI de 130 chevaux est inférieure à 900 °C contre près ou plus de 1.000 °C en règle générale pour un moteur essence.

Le turbo à géométrie variable permet d'obtenir une pression de suralimentation significative dès les plus bas régimes (à l'image d'un petit turbo à faible inertie) tout en optimisant le couple maximal à haut régime.

Le turbocompresseur de la version 110 kW est, quant à lui, plus classique: il s’agit d’un turbo à simple entrée et à géométrie fixe. La soupape de décharge est actionnée électriquement (principe repris du 1.4l TSI de précédente génération).

Distribution

L’EA211 Evo compte quatre soupapes par cylindre. L’entraînement des arbres à cames se fait à l’aide d’une courroie crantée. Le 1.5l TSI est équipé du calage variable en continu des soupapes à l’admission et à l’échappement.

Calage variable des soupapes - électrovanne déporté et cartouche centrale

Le déphasage est commandé à l’aide d’actionneurs hydrauliques. Côté admission, la vanne de régulation de pression d’huile est directement intégrée dans l’actionneur plutôt que déportée, ce qui permet une mise en action plus rapide du déphaseur.

Diagramme coût vitesse technologie déphaseur calage variable VVT

Le calage des arbres à cames se fait sur une amplitude d’environ 70° pour les soupapes d’admission contre 40° pour les soupapes d’échappement. Les soupapes sont actionnées à l’aide de linguets à rouleaux. Dans le cas de la version délivrant 150 chevaux, les soupapes d’échappement sont remplies de sodium.

Selon le régime et la charge moteur, le croisement des soupapes évolue grâce au calage variable afin de privilégier le rendement moteur ou la puissance.

Levée des soupapes - calage variable - EA211 1.5 TSI Evo

A faible régime, l’avance à l’ouverture des soupapes d’échappement (AOE) est maximale (les soupapes s’ouvrent le plus tôt possible), tout comme le retard à la fermeture des soupapes d’admission (RFA), le croisement des soupapes (moment où les soupapes d’admission et d’échappement sont ouvertes simultanément) est important.

A faible charge, cela permet d’augmenter la recirculation des gaz d’échappement dans le cylindre pour abaisser notamment les émissions d’oxyde d’azote. Lorsque la charge moteur devient élevée, la pression des gaz frais à l’admission est plus élevée que la contrepression des gaz d’échappement. Un croisement de soupapes élevé permet de garantir l’expulsion des gaz brûlés présents dans le cylindre pour maximiser le couple moteur.

Lorsque le moteur fonctionne à moyen et haut régime, le croisement des soupapes est réduit pour favoriser les performances du moteur: l’AOE est donc réduite, tout comme le RFA.

Lorsque la demande en couple est faible, le 1.5l TSI désactive automatiquement les cylindres 2 et 3. Cette désactivation est rendue possible grâce au déplacement latéral de l’arbre à came, ce qui permet de basculer les cylindres 2 et 3 vers des cames qui n’actionnent plus les soupapes.

La désactivation partielle des cylindres se produit entre 1.350 et 3.200 tr/min lorsque la demande de couple n’excède pas 75 N.m (version de 130 chevaux) ou 85 N.m (dans le cas de la version de 150 chevaux).

Echappement

Afin de traiter au mieux les émissions de gaz polluants, le collecteur d’échappement est intégré dans la culasse. Cette technique permet non seulement de réduire la distance entre la sortie moteur et les dispositifs de dépollution, mais aussi de mieux conserver la chaleur des gaz au sein de la ligne d’échappement car le collecteur bénéficie du système de refroidissement de la culasse.

Volkswagen Passat 2019 EA211 1.5 TSI Evo

Ces deux points permettent d’atteindre rapidement des températures élevées au niveau des systèmes de dépollution, un avantage certain pour ces derniers qui donnent leur pleine efficacité à haute température. A pleine charge, les gaz d’échappement sont refroidis dans le collecteur d’échappement.

Jusqu’au printemps 2018, la dépollution des gaz d’échappement était assurée à l’aide de deux catalyseurs 3 voies classiques: l’un monté juste après le turbo et le second un peu plus loin dans la ligne d’échappement, après le flexible de découplage.

EA211 1.5 TSI Evo - Dispositifs de dépollution - filtre à particules

Depuis l’été 2018 et afin de satisfaire aux normes Euro 6c et Euro 6d temp, le premier catalyseur 3 voies a été remplacé par un filtre à particules, ce dernier conservant de plus les fonctions d’un catalyseur 3 voies classique. Le second catalyseur est maintenu.

Injection

L’injection de carburant se fait directement dans les cylindres. Les injecteurs comptent 5 trous et la pression d’injection de carburant peut atteindre 350 bar. Selon les conditions de fonctionnement, jusqu’à 5 injections peuvent être réalisées par cycle moteur, ceci afin d’améliorer l’homogénéité du mélange air/carburant pour limiter le risque de cliquetis et diminuer les émissions de gaz polluants.

Seat Arona - EA211 1.5 TSI Evo

Multiplier les injections permet d’éviter d’injecter une grande quantité de carburant en une seule fois, ce qui conduirait une part significative de carburant à se retrouver sur les parois du cylindre (réduction, entre autres, des émissions de carburant imbrûlé).

Lors des démarrages à froid, une ou deux injections tardives ont lieu afin de retarder une partie de la combustion et ainsi de distribuer plus de chaleur au pot catalytique pour accélérer sa mise en température.

Gestion de la température

La pompe à eau est entraînée par l’arbre à cames des soupapes d’échappement à l'aide d'une courroie sans entretien. Elle est intégrée dans un boîtier central de gestion de la température, à l’image de la troisième génération des moteurs 1.8l / 2.0l TSI de la famille EA888.

Ce module de gestion de la température permet, d’une part, d’accélérer la mise en température du moteur et de gérer ensuite finement la température du liquide de refroidissement et du moteur.

Au démarrage, il n’y a pas de circulation du liquide de refroidissement, ce qui permet une mise en température rapide du bloc moteur. Une fois que la température du liquide de refroidissement dans le bloc moteur atteint environ 80 °C, une première vanne s’ouvre partiellement afin d’assurer une circulation minimale du liquide de refroidissement vers le radiateur. Une seconde vanne s’ouvre progressivement afin de refroidir la culasse, de fournir de la chaleur pour l’habitacle (si nécessaire) et de chauffer l’huile moteur.

Lorsque la température du liquide de refroidissement atteint 85 °C en moyenne, la seconde vanne reste ouverte, tandis que la première vanne va contrôler le débit de liquide de refroidissement passant à travers le radiateur en continu. A faible et moyenne charge, ce débit sera faible et le module laissera la température du liquide de refroidissement atteindre jusqu’à 105 °C. Lorsque le moteur est sollicité (forte charge), la première vanne s’ouvre complètement afin d’abaisser la température du liquide de refroidissement à 85 °C.

EA211 1.5 TSI Evo - Volkswagen Golf

Enfin, le moteur s’appuie sur un circuit de refroidissement secondaire indépendant, aidé par une pompe à eau électrique additionnelle, afin de refroidir l’air compressé par le turbo dans la partie admission et le turbocompresseur. Ainsi, la température du turbocompresseur reste maîtrisée même après la coupure du moteur.

Production

La production du 1.5l TSI Evo a débuté fin 2016. Il est actuellement produit majoritairement en Allemagne dans les usines moteurs de Salzgitter et Chemnitz. D’ici à 2020, l’EA211 Evo sera produit dans plus de 10 usines pour en faire un moteur mondial: en Allemagne (Salzgitter et Chemnitz), en Hongrie (site de Györ), en République Tchèque (site de Mladá Boleslav), en Chine (Changchun, Quingdao, Chengdu et Loutang), au Mexique (Silao), au Brésil (Sao Carlos) et en Russie (Kaluga).

Usines de production EA211 1.5 TSI Evo

Tableau comparatif EA 211 1.4 TSI / EA211 Evo 1.5 TSI

Crédits photos: Volkswagen / Audi / Skoda / Seat
Illustrations et tableau: Guillaume Darding

Les 10 derniers commentaires sur le sujet (voir les 71 commentaires):

Lars

06 juillet 2020 à 06h46

Bonjour Guillaume,

Je souhaite acquérir une golf neuve équipé du moteur 1.5 en BVM. J'hésite cependant entre les versions 130 et 150 chevaux. Les deux motorisations ont elle le même niveaux de fiabilité ? Il y a peu d'informations à ce sujet.
Au vu des innovations (cycle Miller et turbo à géométrie variable) , est-il possible que le 130 soit plus à risque dans le temps, notamment en raison du turbo à géométrie variable potentiellement plus fragile qu'un turbo fixe ?

Merci pour vos conseils
Guillaume Darding [administrateur]

08 juillet 2020 à 00h18

Bonjour Lars,

il est effectivement difficile de savoir ce qu'il en est concernant la fiabilité car le 1.5 TSI est encore un moteur jeune. Je n'ai pas vu encore de défaut récurrent (si ce n'est le problème de broutage, évoqué précédemment dans les commentaires, qui semble désormais résolu).

Je ne suis pas vraiment inquiet concernant la fiabilité du turbo à géométrie variable. La technologie est maîtrisé en diesel et il y a déjà eu quelques applications en essence (les moteurs essence ont des températures de gaz plus élevées, ce qui complique un peu la tâche, mais rien de rédhibitoire, c'est essentiellement une question de coût des matériaux apte à supporter cette température qui limite la prolifération des turbocompresseurs à géométrie variable sur les moteurs essence).

En revanche, plus qu'une question de fiabilité, c'est surtout une question de caractère qui fait la différence entre les 2 moteurs et ce n'est pas qu'une question d'avoir 20 chevaux en plus. Le 130 chevaux est clairement un moteur conçu pour optimiser la consommation d'essence et son comportement est très linéaire et pas vraiment enthousiasmant lorsqu'on le pousse dans les tours. De ce point de vue-là, la version 150 chevaux est beaucoup plus plaisante : tout dépend de ce que vous recherchez donc.

Pour simplifier, si votre critère d'achat est essentiellement basé sur le coût à l'achat et d'utilisation ou que vous faites en grande majorité des parcours autoroutiers / routes rapides et/ou ville, le 130 chevaux s'impose. Sinon, le 150 chevaux est plus agréable à conduire sur les routes nationales et départementales par exemple, mais il reste plus cher à l'achat et en utilisation (consommation d'essence, assurance, ...).
Lars

08 juillet 2020 à 16h37

Bonjour Guillaume,

Merci, vos conseils me sont d'une aide précieuse dans le choix de cette nouvelle voiture.
Concernant le cycle Miller, s'agit-il d'une technique éprouvée au long terme ?

Je profite également de l'occasion pour vous demander votre avis de manière générale sur les moteurs 3 cylindres équipant les compactes et leurs fiabilités/ durabilités à long terme. En effet, j'ai lu tout et son contraire, selon le point de vue des défenseurs et des détracteurs. Ces derniers pointent du doigt notamment le "manque d'équilibre du moteur".

Merci
Naashil

09 juillet 2020 à 14h08

Bonjour,

Cet article est d'une grande qualité, merci beaucoup! Je viens justement d'acheter une Polo 1.5 TSI 150 et je suis impatient de tester cette voiture. Normalement je la recevrai en aout! J'ai testé ce moteur dans une golf mais elle est plus lourde que la polo. Ça sera donc un peu la surprise cette voiture. Dans tous les cas, avec les performances qu'elle offre (0 - 100 en 8,2 secondes) je pense que ca sera amplement suffisant!

Au plaisir,

Cédric
Guillaume Darding [administrateur]

10 juillet 2020 à 21h49

Bonjour à tous,

@Lars
Le cycle Miller est un cycle éprouvé et utilisé depuis quelques années déjà dans la gamme de moteur Volkswagen (le 2.0l TSI pour ne pas le nommer - https://www.guillaumedarding.fr/presentation-moteur-audi-2-0l-tfsi-1969596.html ), sans compter que ce n'est pas le seul constructeur à se baser sur ce cycle (ou un cycle très similaire tel que le cycle Atkinson) puisque Toyota utilise ce cycle aussi qui est bien adapté au conditions de fonctionnement des véhicule hybrides.

Concernant les moteurs 3 cylindres, la critique concernant le manque d'équilibre du moteur me semble complètement injustifiée lorsqu'on parle des 3 cylindres turbocompressés. Pour les moteurs atmosphériques, certains peuvent s'avérer un peu bruyants et vibrer un peu, non pas parce qu'ils n'ont pas de turbo, mais parce que ce sont des moteurs d'entrée de gamme et qu'ils ne bénéficiement pas forcément de tout le raffinement de leurs grands frères (en particulier, un arbre d'équilibrage).

Concernant la fiabilité, plus que le nombre de cylindres, je pense qu'il s'agit surtout d'une question de cylindrée (plutôt une question de puissance au litre d'ailleurs) et d'une question de la bonne gestion de la température du moteur.

@Naashil
merci pour vos encouragements ! Je n'ai pas essayé le TSI 150 dans une Polo, mais effectivement, comme je l'indiquais dans un commentaire précédent, le 1.5 TSI en 150 offre un bon agrément dans une Golf.
amine

22 juillet 2020 à 11h33

bonjour,

Merci pour cette article, que je trouve très interessant,
Je suis sur le point d'acheter une Golf 7 150 TSI, et je souhaite avoir un retour d'expérience sur la consommation en autoroute et ville, j'hésite vraiment car je sais qu'avec un TDI 150 on peut faire un Paris - Marseille avec 1 seul plain mais je ne sais pas trop pour un moteur Essence de même cylindré,

Pouvez-vous svp me conseiller ou juste me donner votre avis.

Merci
Guillaume Darding [administrateur]

23 juillet 2020 à 00h00

Bonjour amine,

il faut surtout envisager la fréquence à laquelle vous faites un Paris-Marseille (ou tout autre long trajet) et ce que vous faites le reste du temps avec votre véhicule pour vous aider dans votre prise de décision.
Par exemple, si vous effectuez un Paris-Marseille 2 ou 3 fois par an et que le reste du temps, vous effectuez plutôt des parcours urbains et péri-urbains avec un kilométrage annuel inférieur à 20.000 km, alors l'achat d'un diesel ne se justifie vraisemblablement (à vérifier, néanmoins, au cas par cas).

Si vous effectuez régulièrement des Paris-Marseille, alors le fait de devoir un arrêt-ravitaillement peut être perçu comme une contrainte gênante et répétée et dans ce cas-là, un moteur diesel est certainement plus approprié.
Guirgui

23 juillet 2020 à 11h08

Bonjour, je rajouterai également que vous pouvez trouver des informations de consommation en conditions réelles en allant sur le site (en anglais ou en allemand de mémoire) www.spritmonitor.de/fr/ qui donne des retours d'informations de clients en situation réelle de consommation moyenne et par type d'usage (ville, route ou autoroute).
Cela vous aidera surement à avoir plus de recul en plus de ce qui est écrit dans les documents.
Herve Marseille

23 juillet 2020 à 20h12

Bonjour, Je viens de conduire ma nouvelle Golf 7 150 TSI de Paris à Marseille le 22 Juillet. Respect des vitesses; quelques accordeons en vallée du Rhone. Utilisation de l ACC (pas simple du fait de distance de securité mal comprise par les vehicules qui nous suivent . C est un aure problème.) Ainsi , conduite très agréable, au total, silencieuse, douce. Conso affichée moyenne = 6,0 Litres/ 100 . ! ! Le plein ne suffit pas comme c'était le cas avec mon ancien 1,9 TDI. Mais belle experience.
Guillaume Darding [administrateur]

23 juillet 2020 à 22h41

Bonjour à tous,

@Guirgui
Effectivement, spritmonitor permet de se faire une bonne idée, en faisant un peu le tri parfois. J'ai évoqué ce sujet dans un précédent article : https://www.guillaumedarding.fr/consommation-en-conditions-de-conduite-reelles-un-art-difficile-1601433.html

@Herve Marseille
merci pour votre retour d'expérience !

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Commentaires
Guillaume Darding à propos de l'article «Présentation moteur: 2.0l diesel Mercedes OM 654»

Il y a 4 heures

Bonjour pjmdur, le GLA 200d est effectivement pourvu du OM654 présenté dans cet article avec quelques modifications d'importance : dans l'article, les photos font référence à un moteur monté longitudinalement tandis que le GLA a un moteur en position transversale. Il utilise donc la variante OM654 Q (Q provenant de quer - transversal en allemand). Nombre de composants ont été repositionnés sur le moteur / modifiés pour s'adapter à l'architecture transversale (afin de minimiser la hauteur sous capot et garantir une bonne protection en cas de choc piéton) mais les fonctionnalités sont identiques. D'autre part, par rapport à la version décrite dans l'article, un second SCR (similaire à la SCR box qui était présente dans le cas du OM651) a été ajouté afin de satisfaire aux dernières évolutions des normes Euro 6 (tests en conditions de conduite réelles RDE en particulier). A noter que cette évolution concerne aussi les OM654 montés longitudinalement.

pjmdur à propos de l'article «Présentation moteur: 2.0l diesel Mercedes OM 654»

Hier

Bonjour Guillaume. Je m'intéresse à ce moteur 2L qui apparaît en puissance 150CV sur les derniers GLA. 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? Cordialement.

Guillaume Darding à propos de l'article «Essai: pneus Michelin CrossClimate»

Avant-hier

Bonjour Virginie, merci beaucoup pour votre retour d'expérience !

© Guillaume Darding

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