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Présentation moteur: Volkswagen 1.5l TSI

Présentation moteur: Volkswagen 1.5l TSI

Guillaume Darding - 14 février 2019
Temps de lecture : environ 12 minutes

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 (système ACT - Active Cylinder Management). Cette désactivation se fait grâce au déplacement le long de l'arbre à cames de 2 blocs coulissants indépendants sur lesquels sont usinées les 2 profils de cames des cylindres 2 et 3 (profil d'ouverture normale des soupapes et soupapes constamment fermées).

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

1.5 TSI evo2

En juillet 2022, Volkswagen a introduit une évolution du 1.5 TSI dénommée evo2. Cette mise à jour a essentiellement pour but de préparer le moteur aux futures normes d'émissions et d'accroître la période de fonctionnement du système de désactivation des cylindres.

Concernant les systèmes de dépollution, Volkswagen a désormais regroupé le catalyseur 3 voies et le filtre à particules dans un seul et même module accolé au turbocompresseur (au lieu du filtre accolé au turbo et du catalyseur positionné sous le plancher).

D'une part, rapprocher les systèmes de dépollution du moteur permet d'obtenir des températures plus élevées au niveau de ces composants, ce qui permet au catalyseur de monter en température plus rapidement pour diminuer les émissions polluantes lors des démarrages à froid (séquences où les émissions polluantes sont significativement plus élevées que la moyenne). D'autre part, cela permet de minimiser l'utilisation de métaux précieux (platine, palladium et rhodium) nécessaires au bon fonctionnement des systèmes de dépollution, ceci dans un contexte où le prix de ces matières premières a significativement augmenté ces 5 dernières années, en particulier pour le palladium et le rhodium.

Moteur Volkswagen 1.5 TSI evo2

Enfin, en éliminant le catalyseur sous plancher, le constructeur dégage un espace supplémentaire, espace qui pourra être utilisé à nouveau pour ajouter un volume de dépollution dans l'optique des futures normes Euro 7 ou pour loger des composants additionnels nécessaires à des versions hybrides légères et hybrides rechargeables (le 1.5 TSI prendra alors la relève du 1.4 TSI des hybrides rechargeables du groupe).

Concernant la désactivation des cylindres, Volkswagen a optimisé le fonctionnement du système (désormais dénommé ACTplus) afin que la transition entre le mode 4 cylindres et le mode 2 cylindres soit quasiment imperceptible dans l'habitacle (meilleur confort de marche) et d'améliorer le rendement du moteur (optimisation de la combustion) lorsqu'il fonctionne en mode 2 cylindres.

Ainsi, le mode 2 cylindres peut être enclenché plus souvent (à ce jour, Volkswagen n'a pas précisé jusqu'à quel régime et charge moteur le mode 2 cylindres est désormais susceptible de s'enclencher) au bénéfice de la réduction de la consommation de carburant.

Finalement, le 1.5 TSI evo2 est susceptible d'accepter des proportions d'agrocarburant plus élevées qu'actuellement (par exemple, pour des carburants de type E20 - contenant 20% d'équivalent éthanol - contre le E10 tel qu'imposé par les normes européennes).

Le 1.5 TSI evo2 débutera sa carrière avec une puissance de 110 kW (150 chevaux) sous le capot du T-Roc (incluant la version cabriolet) avant d'être progressivement déployé les mois suivants sur le reste de la gamme.

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

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Les 10 derniers commentaires sur le sujet (voir les 168 commentaires):

Pascal29

06 août 2023 à 14h14

Donc, le 150 est en 1.5, contrairement aux 204/245 qui sont basés sur le 1.4 ... c'est bien ce que je disais, faut les suivre !!! Par contre, je ne savais pas que le 3 cylindres existait en mild Hybrid, du coup, je vais regardé les tarifs de ce moteur en occasion ! Je ne l'ai pas vu dans le catalogue Audi, il n'existe plus en neuf ?
Purmocha

11 août 2023 à 16h31

Bonjour,
S'agit-il du même type de moteur monter sur les TGI type Seat Leon III ?
Merci
Guillaume Darding [administrateur]

12 août 2023 à 10h12

Bonjour à tous,

@Pascal29
Selon la brochure tarifaire actuelle https://www.audi.fr/dam/nemo/fr/Gamme/Tarifs/a3/2023/aout_2023/PDC_Audi_A3&S3-Sportback&Berline.pdf , la A3 en 30 TFSI mild hybrid S tronic est au catalogue. A voir toutefois en concession si c'est bien la réalité (depuis 2 ans, les disponibilités réelles restent assez erratiques entre la théorie et la réalité).

@Purmocha
Les 1.5 TGI sont effectivement basés sur les 1.5 TSI. Il y a essentiellement des modifications logicielles (je n'ai pas connaissance des changements d'ordre matériel).
Mato13

19 septembre 2023 à 17h35

Bonjour, j'ai une question je vais faire l'acquisition d'une golf 7 Blue motion de 2019 avec ce moteur. Je l'ai essayé en boite auto, et je voulais savoir si c'était normal que le start and stop était aussi sensible. Je m'explique, j'ai pris plusieurs ralentisseurs que j'ai dû prendre très doucement (en restant appuyé sur le frein) et du coup la voiture s'arrêtait alors que je n'était pas à l'arrêt (mais je pense 5-10kmh max). C'est normal ? il me semblait que c'était qu'a l'arrêt mais vu qu'ils ont beaucoup travaillé sur la consommation, je me dis que c'est peut-être normal ?

Désolé si j'ai mal formulé, mais merci d'avance pour ton retour !
Guillaume Darding [administrateur]

20 septembre 2023 à 12h17

Bonjour Mato13,

oui, c'est un comportement tout à fait normal. La Golf 7 Bluemotion est équipée d'une petite batterie supplémentaire de type Li-ion offrant des fonctions étendues concernant la coupure du moteur à combustion interne. Ainsi, le moteur peut être coupé lorsque le véhicule décélère et que la vitesse est inférieure à 20 km/h (environ), le phénomène que vous avez remarué en passant les ralentisseurs à très basse vitesse.
D'autre part, jusqu'à 130 km/h et à vitesse constante, le moteur peut être aussi coupé (la boîte auto DSG se met automatiquement au point mort et le moteur s'éteint) et se rallume dès que le conducteur en exprime le besoin (en pressant un peu plus la pédale d'accélérateur).
Henri Peterson

02 décembre 2023 à 15h04

Bonjour,
Un grand merci pour la présentation très détaillée du moteur 1.5 TSI EA211 de VW. Je suis intéressé à l'achat d'une occasion du modèle VW T-Roc Sport 1.5 TSI 150 CV de 2019. Selon votre présentation, ce modèle est équipé du moteur 1.5 TSI EA211 de 150CV. Le premier dévelopement du moteur datant de 2016, je pense que le modèle 2019 correspond à la phase Evo I, la phase Evo II apparaissant seulement en 2022. J'ai lu dans plusieurs revues automobiles que le moteur 1.5 TSI avait un grave défaut de fuite d'huile: jusqu'à 1 litre pour 1600 km. Ce moteur semble très sensible aux démarrages à froid sans préchauffage du moteur et à l'utilisation d'huiles non premium. Un ami avait acheté une VW Polo de 180 CV qui était équipée du 1.4 TSI ou du 1.5 TSI et il devait constament ajouter de l'huile. Depuis il n'achète plus de VW car son garage ne pouvait rien faire pour corriger le problème. Ce défaut est-il connu ? A-t-il été corrigé avec les nouvelles versions Evo 1 ou Evo 2 ? Comment puis-je vérifier que l'occasion que je souhaite acheter n'ait pas ce défaut ? Je ne pense pas que le vendeur va me dire spontanément que sa voiture consomme 1 litre d'huile par 1600 km. Merci d'avance pour vos réponses et précieux conseils.
isto

19 décembre 2023 à 22h19

Bonjour,
Merci pour votre travail !
Avons nous déjà une idée de la fiabilité du moteur 1.5 TSI ACT 150ch ? Je vous remercie.
Purmocha

25 décembre 2023 à 15h40

Les composants à l'intérieur du moteur 1.5 litre TGI ont été repensés pour répondre aux exigences de l'alimentation au GNV (gaz naturel véhicules).

Les pistons recouverts de chrome-nickel intègrent des segments modifiés pour utiliser du gaz.

Les sièges de soupape renforcés augmentent la résistance à l'usure.

Les soupapes relevées améliorent la circulation du gaz vers l'intérieur de la chambre.
Pour information les améliorations matériel sur les moteur TGI selon :
À cela s'ajoutent un goulot de remplissage à côté de celui qui est dédié à l'essence, des conduites de gaz en acier inoxydable, des capteurs de pression de gaz et un régulateur électronique de pression qui commande la distribution du gaz naturel comprimé au moteur TGI.
https://www.latribuneauto.com/reportages/environnement/11263-la-seat-leon-1-5-litre-tgi-fonctionne-au-gaz-naturel-comprime
Fouad

02 février 2024 à 14h44

Bonjour la team,

Je voudrais savoir si le système ACT est inévitable sur tt les moteurs TSI ?
Merci d'avance.
Cdt
Guillaume Darding [administrateur]

16 février 2024 à 15h25

Bonjour Fouad, à ma connaissance, l'ACT équipe en effet tous les moteurs 1.5 TSI.

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