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Lors du salon Vienna Motor Symposium 2016, en début du mois, dédié aux nouveaux moteurs et composants, BMW est venu présenter un bloc six cylindres en ligne 3.0 litres. Et, ces jours-ci BMW annonce que c’est la Série 7 qui bénéficiera de ce diesel le plus puissant du monde.
Histoire de motoriste ingénieur – Rudolf Diesel
Rudolf Diesel ingénieur…
Rudolf Diesel est né à Paris en France, en 1858, le deuxième d’une fratrie de trois enfants. Le père, Théodor Diesel, relieur de métier, avait quitté sa ville natale d’Augsbourg, situé au sud de l’Allemagne, en 1848.
Rudolf Diesel passe sa petite enfance en France, mais à la suite du déclenchement de la guerre franco-prussienne en 1870, la famille est forcée de quitter son pays, et émigre à Londres. Cependant, avant la fin de la guerre, la mère de Rudolf l’envoie à l’âge de douze ans vivre à Augsbourg avec son oncle et sa tante, Barbara et Christoph Barnickel pour qu’il puisse apprendre à parler allemand et visiter l’Académie ,Königliche Kreis-GewerbsSchule’, où son oncle enseigne les mathématiques.
À l’âge de quatorze ans, Rudolf Diesel écrit à ses parents pour leur signifier son envie de devenir ingénieur. Après avoir terminé son éducation primaire en tête de sa classe en 1873, il s’inscrit à la récente École industrielle d’Augsbourg.
Plus tard, en 1875, il reçoit une bourse de mérite de la Königlichen Polytechnikums zu München, où il accepte d’entrer contre la volonté de ses parents qui préfèrent qu’il commence à gagner sa vie.
Diesel rassemble l’expérience pratique en génie mécanique à la Maschinenfabrik Gebrüder Sulzer à Winterthour, en Suisse. Diesel est ainsi diplômé avec les plus hautes distinctions de son maître d’étude de Munich en janvier 1880, et revient à Paris, où il aide son ancien professeur Carl von Linde à la conception et la construction d’un moyen moderne de réfrigération. Rudolf Diesel devient le directeur de l’usine à peine un an plus tard.
En 1883, Diesel, marié à Martha Flasche, continue d’œuvrer en faveur de von Linde, remportant de nombreux brevets en Allemagne et en France.
Au début de 1890, Diesel déménage avec son épouse et leurs trois enfants, Rudolf junior, Heddy et Eugen, à Berlin pour assumer la gestion de Carl von Linde sur les sociétés de recherche et développement, et adhère à plusieurs autres conseils d’administration.
N’étant pas autorisé à utiliser les brevets développés avec Carl von Linde, Diesel cherche à développer de nouvelles idées dans un domaine extérieur à celui de la réfrigération. Il se tourne tout d’abord vers la vapeur : ses recherches sur l’efficacité énergétique l’amènent à construire une machine à vapeur au moyen de vapeurs d’ammoniac. Lors d’essais, cette machine explose, provoquant des blessures et de nombreux mois d’hôpital, des problèmes de santé et de vision.
… motoriste…
Il commence également à concevoir un moteur basé sur le cycle de Carnot, et en 1893, peu après que Gottlieb Daimler et Karl Benz eurent inventé l’automobile en 1887, Diesel publie un traité intitulé ,Theorie und Konstruktion eines rationellen Wärmemotors zum Ersatz der Dampfmaschinen und der heute bekannten Verbrennungsmotoren’ (De la théorie et de la construction rationnelle d’un moteur thermique pour remplacer la machine à vapeur et moteurs à combustion connus aujourd’hui) qui est la base de son travail sur l’invention du moteur Diesel.
Durant la dernière décennie du 19ème siècle, Diesel développe l’idée d’un moteur à allumage par compression. Il s’agit de chauffer le contenu d’un cylindre par une compression afin que le carburant qui y est injecté produise une explosion.
La difficulté technique réside dans la fabrication de pistons très résistants, et dans la mise en place d’une injection qui survient exactement au bon moment. Il obtient un brevet pour ce procédé le 23 février 1893.
De 1893 à 1897, Rudolf Diesel est financé conjointement par Heinrich von Buz, directeur de l’usine ,Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg’ (MAN) à Augsbourg et l’industriel Alfred Krupp pour la réalisation de son moteur.
Au début de 1897 il construit un prototype fonctionnel, qui deviendra le « moteur Diesel ». Son brevet est déposé sous le nom de « moteur à huile lourde », car c’est avec ce produit, alors très bon marché par rapport à l’essence, qu’il fonctionne.
Les huiles lourdes sont des résidus de la distillation du pétrole brut après extraction des produits utilisés à l’époque : un tout petit peu d’essence, beaucoup de pétrole lampant et de produits de graissage (huiles et graisses). Pour la compression initiale, il est obligé d’utiliser une machine à vapeur au démarrage. Mais il arrive à s’en passer par la suite.
Le premier moteur commercialisé, présenté en 1900 à l’Exposition universelle de Paris, a une cylindrée de 1 960 cm3 tournant à 172 tr/min, et développe une puissance de 14,7 kW ou 20 ch.
… motoriste naval
En raison de son poids dû aux renforcements qu’il impose à sa mécanique (culasse, pistons, vilebrequin), et de la complexité amenée par sa pompe d’injection pneumatique, le moteur Diesel se réserve alors aux engins lourds. Équipant d’abord des installations pour la plupart fixes, il intègre les chantiers navals à partir de 1902, lorsque la France en équipe un premier sous-marin, puis que la Royal Navy en achète ses premiers exemplaires l’année suivante.
La donne commence à changer en 1909, quand Prosper L’Orange, employé de Benz & Cie, invente l’injection mécanique, un système plus simple et léger que son homologue à air. Après la Première Guerre mondiale, le Diesel se répand à tout le secteur maritime, et apparaît même sur des locomotives.
… motoriste automobile
L’industrie se penche alors sur l’automobile. Peugeot teste en 1921 un prototype entre Paris et Bordeaux. L’année suivante, Benz met sur le marché un deux cylindres pour tracteurs agricoles, puis c’est Daimler qui, en 1923, expose des camions à moteurs Diesel au Salon de Berlin, et effectue un trajet Berlin-Stuttgart-Berlin à bord d’un autre. Les optimisations apportées par Robert Bosch au cours des années qui suivent achèvent d’ouvrir les voies de la démocratisation.
Le Français Lucien-Eugène Inchauspé (1867-1930), en 1924, invente la pompe à injection, et en fait un moteur performant. Et la production par Robert Bosch permet un développement rapide de ces moteurs.
Les premières automobiles de tourisme à moteur Diesel sont de Mercedes en 1936, puis de Peugeot en 1938.
Mercedes remporte en 1935 un contrat pour équiper une flotte de taxis allemands de moteurs Diesel. La marque sort l’année suivante un modèle pour le grand public, la 260 D, avant que Peugeot ne l’imite en 1938 avec sa 402.
Volkswagen présente une première compacte grand public à moteur Diesel, la Golf D, puis signe le retour de l’injection directe via sa filiale Audi, avec la 100, précurseur du TDI, en 1985. Douze ans plus tard apparaît sur une Alfa Romeo 156 la première application du common rail, développé par Magneti Marelli puis revendu à Bosch.
Fonctionnement du moteur Diesel
Comme le moteur thermique à essence, le moteur Diesel est constitué d’un vilebrequin et de pistons, qui lui sont reliés par des bielles, et qui coulissent dans des cylindres percés.
L’ensemble est recouvert d’une culasse, où des soupapes, grâce à un arbre à cames lui-même actionné par le vilebrequin, ouvrent et ferment alternativement ces espaces, reliés aux collecteurs d’admission et d’échappement. Un mélange d’air et de gazole est aspiré dans la chambre de combustion (le volume libéré par le piston dans le cylindre), compressé par la rotation du vilebrequin, puis évacué dans l’échappement après sa combustion.
moteur quatre temps
Le cycle Diesel se décompose en quatre temps :
- Admission d’air par l’ouverture de la soupape d’admission et la descente du piston ;
- Compression de l’air par remontée du piston, la soupape d’admission étant fermée ;
- Temps moteur : peu avant le point mort haut on introduit, par une injection, le carburant qui se mêle à l’air comprimé. La combustion rapide qui s’ensuit constitue le temps moteur : les gaz chauds repoussent le piston, libérant une partie de leur énergie. Celle-ci peut être mesurée par la courbe de puissance moteur.
- Échappement des gaz brûlés par l’ouverture de la soupape d’échappement, poussés par la remontée du piston.
Fonctionnement du moteur Diesel
La spécificité du Diesel tient à son auto-inflammation dans la chambre.
Dans un moteur Diesel,
On profite des propriétés du gazole en présence d’air pour rechercher cette auto-inflammation. On ajuste la proportion de carburant injecté à débit d’air entrant constant, et la compression elle-même qui fait monter le mélange en pression et en température.
La combustion n’est en fait idéale qu’aux endroits de la chambre qui sont en présence des bonnes conditions, à la fois de concentration, de pression et de température.
Pour compenser ce problème, on augmente la compression du mélange, notamment par un excès d’air admis. Cette méthode permet de limiter l’émission de gaz imbrûlés, mais conduit à d’autres inconvénients, comme la formation d’oxydes d’azote (NOx) et le besoin d’avoir recours à des pièces beaucoup plus résistantes.
Afin de permettre l’auto-inflammation du mélange, l’air entrant est comprimé à hauteur de 35 bar environ et sa température portée de 600 à 1500 °C.
Sitôt le carburant injecté (pulvérisé sous la forme d’un brouillard de fines gouttelettes), il s’enflamme presque instantanément.
En brûlant, le mélange augmente fortement la température et la pression dans le cylindre (60 à 100 bars), repoussant le piston et entraînant, via la bielle, la rotation du vilebrequin.
La combustion qui s’opère dans les cylindres d’un moteur Diesel consiste en l’oxydation vive du carburant par le dioxygène présent dans l’air. Les produits de cette réaction se résumeraient au dioxyde de carbone et à l’eau si le carburant ne contenait que des hydrocarbures et si la combustion était complète et non accompagnée de réactions secondaires. La combustion est exothermique, c’est-à-dire qu’elle dégage de la chaleur.
Histoires des moteurs Diesel
Les premiers véhicules terrestres équipés de moteurs Diesel sont apparus au début des années 1920 (Benz et Daimler). D’abord destiné aux moyens de transport « lourds » (camions, notamment), le moteur Diesel a fini par se tailler une place dans l’automobile individuelle ou familiale, même si la motorisation « essence » y reste majoritaire.
Les raisons du succès du moteur Diesel dans l’automobile, au-delà d’avantages fiscaux qui relèvent de choix plutôt politiques que techniques, tiennent essentiellement à son rendement supérieur à celui du moteur à essence du fait d’un taux de compression plus élevé. En résulte une consommation volumique de carburant plus faible que dans un moteur essence.
Le rendement du Diesel profite encore de l’apport de technologies comme la suralimentation ou l’injection directe, combinées à une pulvérisation plus fine et mieux contrôlée du gazole dans la chambre de combustion, et à une gestion plus précise des ouvertures et fermetures des soupapes
Turbocompresseur ?
Un turbocompresseur (dit « turbo », en langage courant) est l’un des trois principaux systèmes connus de suralimentation généralement employés sur les moteurs à combustion et explosion (essence ou Diesel), destinés à augmenter la puissance volumique — les deux autres étant le compresseur mécanique et l’injection gazeuse.
Le principe est d’augmenter la pression des gaz admis, permettant un meilleur remplissage des cylindres en mélange « air/carburant », permettant ainsi d’augmenter la puissance volumique du moteur afin d’augmenter la puissance ou de réduire la consommation avec un moteur de plus faible cylindrée.
Ce type de compresseur est entraîné par une turbine (d’où son nom) animée par la vitesse des gaz d’échappement, qui cèdent une partie de leur énergie cinétique pour faire tourner la turbine, sans consommer de puissance sur l’arbre moteur.
principe de la suralimentation des moteurs
Le principe de la suralimentation des moteurs à combustion et explosion a été proposé dès les premiers développements de ces moteurs. Louis Renault dépose en 1902 un brevet sur le principe de suralimentation par ventilateur ou compresseur, qu’il utilise en compétition, mais qui n’est pas encore défini comme un turbocompresseur
Le 13 novembre 1905, le brevet du principe du turbocompresseur est concédé à l’ingénieur suisse Alfred Büchi par la Deutsches Reischspatent (DRP) et le 16 novembre 1905, un autre pour son application au moteur à explosion. Il s’agissait d’un compresseur centrifuge entraîné cette fois par les gaz d’échappement.
Une des premières applications a été l’adaptation par l’ingénieur Auguste Rateau du turbocompresseur sur le moteur Renault 12 Fe, un V12 de 320 ch équipant l’avion de reconnaissance Breguet XIV A2.
On a assisté à un gros développement du turbocompresseur lors de la seconde guerre mondiale où le « turbo » a été vital pour permettre à des avions dotés de moteurs à piston de voler à haute altitude. En effet, l’air devenant plus rare à partir de 3 000 à 4 000 mètres, un simple moteur atmosphérique perd de la puissance et « cale » s’il n’est pas doté d’une admission forcée.
Technique de suralimentation pour la course
La technique de suralimentation est très souvent appliquée aux moteurs des automobiles de course. En Formule 1 par exemple, elle a révolutionné la motorisation à partir de 1977 avec Renault et remporté de nombreux succès avant d’être interdite en 1989. La saison 2014 du championnat voit son retour dans la discipline, avec un moteur V6 de 1 600 cm³ turbocompressé.
Outre le phénomène de mode lancé principalement par Renault dans les années 1980 (R5 Turbo, Alpine turbo, R5 GT Turbo, etc.), une autre apparition prouvera que le turbo ne sert pas qu’à « gonfler des petites voitures légères à moindre coût », en effet, l’arrivée de la tonitruante Porsche 911 Turbo 3,0 L (type 930) lancera à son tour toute une génération de passionnés de voitures de grand tourisme (GT), cette dernière étant quasiment sans rivale au moment de sa sortie, grâce à ses performances impressionnantes pour l’époque.
Fonctionnement du turbocompresseur
Une turbine placée dans le flux des gaz d’échappement sortant du moteur est entraînée à grande vitesse. Elle est reliée par un arbre à un compresseur placé dans le conduit d’admission du moteur.
Ce compresseur de type centrifuge aspire et comprime l’air ambiant, l’envoie dans les cylindres, en passant éventuellement par un échangeur air/air (intercooler) ou plus rarement air/eau pour le refroidir, pour les trois raisons suivantes :
la compression échauffe les gaz et la température de ces gaz est aussi l’un des principaux facteurs entraînant l’auto-allumage.
Un gaz chaud étant moins dense qu’un gaz froid, il contient moins de molécules d’oxygène à volume identique8. On pourra donc brûler moins de carburant et les gains liés au turbo seront moindres.
Le rendement d’un moteur dépend en partie de la température de l’air entrant et celle des gaz d’échappement. Plus la différence entre ces températures sera élevée, meilleures seront les performances du moteur. Une augmentation de la température d’admission dégrade donc le rendement moteur.
Le fait d’envoyer l’air comprimé dans les cylindres permet d’améliorer le remplissage de ces derniers, qui sinon se remplissent par dépression, et permet donc d’augmenter sensiblement la quantité du mélange air/carburant. La puissance du moteur s’accroît tout en diminuant sa consommation. On obtient ainsi la même puissance qu’un moteur de cylindrée supérieure, tout en réduisant les pertes mécaniques liées aux grandes cylindrées.
Le principal problème d’un turbocompresseur étant son relativement long temps de mise en action, dû à l’inertie de sa roue de turbine.
Un turbocompresseur est soumis principalement à deux contraintes : la friction de l’axe de turbine et la température des gaz d’échappement.
Un turbocompresseur peut atteindre une vitesse de rotation d’environ 250 000 tr/min mais son régime moyen se situe entre 100 000 et 200 000 tr/min.
bi-turbo ?
Il existe des moteurs « bi-turbo », équipées d’un turbocompresseur souvent plus petit pour charger l’admission dans les bas régimes, ensuite relayé par un plus gros pour remplir les cylindres, une fois le moteur dans les tours.
L’avantage de ce type de montage est la quasi-absence de temps de réponse et l’absence d’à-coups sur la transmission causés par la mise en pression d’un seul gros turbocompresseur, la plage de couple étant répartie plus uniformément, mais ce système prend plus de place dans le compartiment moteur.
Généralement, Chaque turbo suralimente un banc de n cylindres, les turbos étant montés de part et autre du Vn (V6 par exemple). À noter que d’autres constructeurs, comme BMW, ont recours à ce principe mais en installant les turbos à l’intérieur du banc de n cylindres.
turbocompresseur hi-tech
Certains turbocompresseurs sont dits « à géométrie variable ». Cette solution permet un comportement beaucoup plus linéaire du moteur et une réponse du turbocompresseur dès 1 500 tr/min au lieu d’une réponse souvent entre 3 000 et 4 000 tr/min sur les turbocompresseurs classiques.
Moteur turbo BMW
Chez BMW, la mise en œuvre de deux turbocompresseurs s’opère selon deux technologies différentes.
La technologie dite « bi-turbo » fait intervenir deux turbocompresseurs de même capacité montés en parallèle. Chaque unité alimente la moitié des cylindres en air comprimé. En combinaison avec le High Precision Injection, cette technique garantit un déroulé de puissance particulièrement souverain de pair avec une consommation très modérée.
La technologie Variable TwinTurbo, employées sur les moteurs diesel BMW, exploite pour sa part deux turbocompresseurs de capacités différentes – un petit et un grand – montés l’un derrière l’autre (en série). À bas régime, l’air d’admission circule à travers le grand turbocompresseur inactif pour se faire comprimer dans le turbocompresseur plus petit. Dans les régimes intermédiaires, le grand turbocompresseur assure une compression préliminaire de l’air d’admission et le petit achève le travail plus en aval. À haut régime, le grand turbocompresseur travaille seul. Cette suralimentation à deux étages produit des valeurs de consommation très basses, par rapport aux performances de marche, sur les puissants moteurs diesel BMW, de pair avec une réactivité spontanée et parfaitement sous contrôle.
Contrairement à la configuration bi-turbo, la technologie Variable Twin Turbo Diesel les met les turbocompresseurs en œuvre non pas en parallèle mais l’un derrière l’autre. Ils travaillent de concert pour assurer la compression, seul ou en tandem, selon le régime. La compression de l’air d’admission a pour effet d’élever le rendement de la combustion du carburant dans le cylindre.
À bas régime, l’air d’admission circule à travers le grand turbocompresseur inactif pour se faire comprimer dans le turbocompresseur plus petit.
Dans les régimes intermédiaires, le grand turbocompresseur assure une compression préliminaire de l’air d’admission et le petit achève le travail plus en aval. Plus haut dans les tours, le spécialiste des régimes élevés travaille seul et la compression de l’air s’effectue entièrement dans le grand turbocompresseur.
Moteur diesel BMW
Chez BMW est représenté par le petit « d » pour les dénominations de modèles BMW, en version quatre ou six cylindres.
Le moteur diesel transforme l’énergie chimique du diesel en énergie mécanique avec un maximum de rendement et un minimum d’émissions polluantes. Alors que les moteurs essence compriment un mélange air carburant et le mettent à feu au moyen d’une bougie (allumage externe), les moteurs diesel commencent par comprimer de l’air pur qui s’échauffe sous l’effet de la pression. Le carburant est ensuite injecté directement dans la chambre de combustion où il s’enflamme spontanément (auto-allumage). L’injection directe à technologie Common Rail autorise un pilotage précis du processus d’injection, une montée en pression régulière et la combustion ciblée des particules de suie résiduelle par des post-injections. Ce dispositif réduit les bruits de combustion pour donner un fonctionnement plus raffiné produisant moins d’émissions.
Moteur de la BMW 7serie 750d
BMW 750d – moteur / engine – Quadturbo-Diesel B57
Alors que la nouvelle génération de BMW Série 7 n’offrait le choix qu’entre deux diesels turbos, la 730d de 265 chevaux et la 740d de 320 chevaux, la voici qui s’offre la puissance de 400 chevaux.
BMW prend bien soin de préciser que ce chiffre correspond en fait à la capacité mécanique maximale de la boîte automatique ZF 8 rapports utilisée sur la Série 7.
D’une manière de laisser entendre qu’il suffirait d’une évolution de cette transmission pour que ce nouveau bloc donne sa pleine mesure, en couple, et donc en puissance.
La première implantation de cette nouvelle mécanique est annoncée sous le capot de la nouvelle Série, baptisée 750d et uniquement proposée en transmission intégrale xDrive.
Plus puissant que l’ancien bloc L6 3 turbos de 381 chevaux, qu’il remplace, ce nouveau moteur L6 3,0 litres 4 turbos consomme moins.
La Série 7, 750d xDrive, produit l’exercice d’accélération du 0 à 100 km/h en 4,5 secondes.
Le nouveau bloc dévoilé par BMW affiche une particularité de taille, à savoir la présence d’un système quadri-turbo.
Le nouveau bloc signé BMW se pare de deux turbos basses pressions et deux turbos à hautes pressions (contre un seul sur le modèle actuel). Un système qui améliore évidemment la puissance, et si on retrouve un bloc 3.0L 6 cylindres, ce dernier affiche désormais une puissance de 400 ch, pour un couple de 760 Nm ! C’est environ 20 ch et 20 Nm de plus que le modèle actuel.
BMW – moteur / engine – Quadturbo-Diesel B57 – via BimmerPost
Reprenant l’architecture du tri-turbo, le nouveau moteur dispose toujours de 2 turbines haute pression, mais remplace le gros turbo basse pression par deux turbines de plus petite taille, dans le but d’améliorer le temps de réponse de l’ensemble. Dans un fonctionnement normal, seules trois turbines sont en marche : les deux basse pression et une haute pression. Au-dessus de 2500 tr/min, le quatrième turbo s’allume pour apporter un gain de puissance supplémentaire.
BMW affirme qu’il s’agit là du plus puissant 6 cylindres diesel au monde : 400 ch à 4400 tr/min, pour 760 Nm de couple lors des 2000 à 3000 tr/min.
Design de la BMW 7serie 750d
BMW 7serie – 2015 – sketch design – front / avant
BMW 7serie – 2015 – sketch design – rear / arrière
Design extérieur de la BMW 7serie
Le design met en scène la personnalité de la nouvelle BMW Série 7 avec authenticité. Les proportions harmonieuses, les surfaces au traité vigoureux et les lignes tracées avec précision signalent une prestance au goût sûr, un dynamisme magistral et une élégance exclusive. Ainsi, le rayonnement émanant des berlines de luxe proposées en version à empattement normal et Limousine exprime clairement l’équilibre idéal entre plaisir de conduire et confort de voyage.
BMW 7serie 730d – 2015 – front / avant
BMW 7serie 730d – 2015 – side-face / profil
BMW 7serie 730d – 2015 – rear / arrière
Design intérieur de la BMW 7serie
L’espace intérieur se caractérise par l’habitabilité généreuse soulignée par les surfaces et autres lignes à structure horizontale, l’orientation du cockpit vers le conducteur, les matériaux raffinés traités avec la précision inhérente à l’art artisanal ainsi que la fonctionnalité haut de gamme des éléments de commande et d’affichage.
BMW Individual. The expression of personality.
À l’instar de toutes ses devancières, la nouvelle BMW Série 7 est construite à l’Usine BMW de Dingolfing. Sur ce site, une longue expérience dans la construction de limousines s’allie à un savoir-faire inégalé au monde dans le domaine de la construction légère. L’Usine BMW de Dingolfing est le pôle de compétence aluminium du réseau de production mondial de BMW Group et désormais la première usine automobile au monde à intégrer le PRFC (Plastique à renfort fibre de carbone) dans une architecture hybride de la caisse en blanc.
BMW 7series – 2015 – body in white – caisse en blanc
Une caisse en blanc se réfère à l’étape d’élaboration ou de fabrication automobile dans laquelle l’ensemble des tôles (sans les ouvrants et le pont) constituant la structure ont été, après l’emboutissage, assemblées par soudage en chaîne ferrage, avant que les composants (châssis, moteur) ou les équipements (vitrages, sièges, garnissage, électricité, etc.) n’aient été ajoutés.
L’étymologie du terme « caisse en blanc » renvoie au début de l’industrie automobile, lorsque la caisse des véhicules recevait une couche d’apprêt blanc.
English summary
Celebrating its premiere in the BMW 7 Series model range: the world’s most powerful six-cylinder diesel engine.
Munich. An impressive spread of innovations mark the new BMW 7 Series luxury sedan out from the crowd. The spread of new features runs from a Carbon Core body structure and BMW eDrive technology in the three BMW iPerformance models to BMW gesture control and Remote Control Parking. And now another new arrival has joined the fray. The world’s most powerful six-cylinder diesel engine is making its debut in the BMW 750d xDrive and BMW 750Ld xDrive (fuel consumption combined: 5.9 – 5.7 l/100 km [47.9 – 49.6 mpg imp]; CO2 emissions combined: 154 – 149 g/km), which come as standard with intelligent all-wheel drive. The new unit generates maximum output of 294 kW/400 hp and peak torque of 760 Newton metres (560 lb-ft).
The new 3.0-litre six-cylinder in-line engine was developed on the basis of the BMW Group’s latest generation of power units. Its BMW TwinPower Turbo technology includes multi-stage turbocharging with four turbochargers and common-rail direct injection, the latest update of which generates maximum pressure in excess of 2,500 bar. These and other technological highlights allow significant improvements to the already exceptional power delivery, pulling power and efficiency achieved by the outgoing engine.
The new BMW 750d xDrive accelerates from 0 to 100 km/h / 62 mph in 4.6 seconds (BMW 750Ld xDrive: 4.7 seconds) – an improvement of 0.3 seconds over its predecessor. Much credit for this even sharper dynamic edge can go to a new form of multi-stage turbocharging, which now brings together four turbochargers in place of the previous three. This enables boost pressure to be built up even more quickly at lower engine speeds and therefore prompts incredibly swift responses to throttle applications from idle.
Top-level efficiency: engine output up 5 per cent, average fuel consumption down 11 per cent.
The new generation of the world’s most sportingly gifted six-cylinder diesel engine develops its maximum output of 294 kW/400 hp at 4,400 rpm. Its optimised performance characteristics are reflected most prominently in torque development that gathers pace rapidly and from low engine speeds. Indeed, the engine serves up over 450 Newton metres (332 lb-ft) of torque at just 1,000 rpm and puts its maximum 760 Newton metres (560 lb-ft) on tap between 2,000 and 3,000 rpm.
The engine’s large and sustained wave of thrust and the eight-speed Steptronic transmission tuned to make the most of it together ensure that instant and ferocious bursts of pace can also be achieved under throttle inputs at higher speeds. The BMW 750d xDrive and BMW 750Ld xDrive have an electronically limited top speed of 250 km/h (155 mph).
Added to which, the most powerful diesel engine ever offered by BMW also stands apart with a balance of brawn and fuel economy unmatched by any rival in this engine segment. A 14 kW/19 hp (i.e. 5 per cent) increase in output and peak torque up by 20 Newton metres (15 lb-ft) are accompanied by a 11 per cent reduction in average fuel consumption and emissions over the predecessor model.
Performing at its best under high pressure: new top-of-the-line diesel features numerous technological highlights – from cylinder head to exhaust treatment.
The new sporting king in the diesel ranks represents a masterful example of the engineering art and further evidence of the BMW Group’s outstanding expertise in drive system development. A host of innovative features in the engine’s construction have enabled the signature benefits of diesel engines in terms of power delivery and efficiency – underpinned by the principle of combustion under extremely high pressure – to be showcased at the highest level. Essential foundations had already been put in place in the development of the base engine, a member of the BMW Group’s latest generation of drive systems. Specific detail solutions address both the thermal and mechanical loads that come with extremely high outputs and the increase in maximum combustion pressure – from the previous engine’s 200 bar to 210 bar.
As with the outgoing unit, the cylinder head and crankcase are manufactured in a special high-pressure compression process. Hot isostatic pressing (HIP) ensure the aluminium castings are particularly strong. The assembly of the main bearing caps and cylinder head is based on a tie rod concept, complete with a central screw to give extra strength. Other special features include the now five-layer cylinder head gasket, cylinder bores with a twin-wire arc-sprayed coating and pistons made from an aluminium/silicon alloy with remelted bowl rims, bronze liners in the pin eyes and centrally controlled cooling.
The latest generation of common-rail direct injection technology takes care of the fuel supply. The piezo injectors, whose maximum injection pressure has been increased to over 2,500 bar, ensure extremely precise metering and fine atomisation of the fuel. As a result, the engine’s efficiency has increased and its emissions have been reduced. The exhaust treatment technology at work in the BMW 750d xDrive and BMW 750Ld xDrive includes not only a diesel particulate filter and NOX storage catalytic converter, which are positioned in a combined housing close to the engine, but also an SCR (Selective Catalytic Reduction) system with AdBlue injection.
Treading new ground: four turbochargers working together as a precisely coordinated team to deliver enhanced driving pleasure.
The effectiveness and performance characteristics of the new engine are determined largely by the first ever use of a fourth turbocharger and, above all, the precisely coordinated interplay of all the components in the turbocharging system. As with the outgoing engine, the performance-boosting flow of compressed air into the combustion chambers is generated by multi-stage turbocharging.
The high-pressure stage revolves around two compact turbos with variable turbine geometry integrated into a single housing, while a single, very large low-pressure turbocharger has been replaced by two smaller – and therefore faster-responding – units. The latest-generation Digital Diesel Electronics (DDE) responsible for engine management adopt a precisely defined deployment strategy to coordinate the activity of the individual turbos, the position of the high-pressure system’s variable vanes, and the regulation of the change-over and bypass flaps, the exhaust gas butterfly valve, the wastegate and the intercooler in response to the operating situation and throttle inputs.
Generally speaking, the two low-pressure turbochargers and one of the two high-pressure turbos are permanently in action. Only under hard acceleration from idle will the two low-pressure turbochargers be bypassed by means of a flap control system. This allows boost pressure to be built up even more quickly. The second high-pressure turbocharger is brought into play at an engine speed of about 2,500 rpm.
Another new feature not present in the outgoing engine is exhaust gas recirculation for the low-pressure stage of the turbocharging system as well as the high-pressure stage. This measure increases the effectiveness of the turbochargers and therefore of the engine as a whole. In this way, levels of nitrogen oxide emissions under high loads are also reduced. To enhance efficiency, the engine also employs an indirect system of charge air cooling with higher capacity than that used by the outgoing engine, as well as additional compressor backplate cooling for the low-pressure turbochargers. Key to the latter is a separate low-temperature circuit – independent of the engine’s cooling system – which includes heat exchangers and an electrically operated coolant pump.
Source et images :
BMW
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Ewen LJ
