Alors, ce L4 turbo, qu’est-ce qu’il a dans le ventre? pourquoi BMW se lance dans des moteurs essence turbo? est-il aussi bien qu’un L6? On va voir tout cela de suite!
L’histoire…
A ses débuts, notre entreprise Bavaroise préférée fabriquait déjà des 4 cylindres, équipant la plupart de leurs modèles (moteur M10). Parallèlement, début 70′, des 6 cylindres ont vu le jour dans les Neue Klasse (BMW E9) ainsi qu’un turbo dans le 4 cylindres de la 2002 Turbo, 2 moteurs très performants à l’époque.
Dix années plus tard, la Formule 1 connait un gros tournant avec l’emploi du turbo. D’ailleurs, une version modifié du M12 (un M10 revisité) turbo-compressé, a été capable de cracher 1500ch! Ce qui a donné le titre de champion du monde à Nelson Piquet.
Ce concept de L4 atmosphérique, fort de son succès, a été amélioré pour finalement arriver dans une voiture aujourd’hui mythique: la M3 E30 (moteur S14).
Maintenant, pourquoi BMW nous remet un 4 cylindre au goût du jour alors qu’ils sont connus pour leurs 6 cylindres onctueux? Quelques réponses simples:
– répondre aux nouvelles normes anti-pollution
– diminuer la consommation de carburant
– créer un moteur « moderne », voir plus performant que N52 qu’il remplace (puissance, masse)
Pour résumer, ils font comme tout le monde, du downsizing…mais attention, ça envoie du lourd!
Spécificités
Ce N20 est sorti en 2011, dans le Z4 sDrive28i, proposant 245ch et 350Nm de couple. Avec 120ch par litre, cela nous fait un joli moteur!
Ses spécificités sont du typique BMW: VANOS et VALVETRONIC, injection directe, bloc moteur aluminium, turbo unique en mode « TwinScroll« .
Parlons aussi du mode « Eco pro », qui, en le sélectionnant, va modifier les paramètres du véhicule (moteur, changement de vitesse avec une boite auto, climatisation et chauffage des sièges) pour une conduite écologique, pouvant réduire la consommation de 20%.
| Specifications | BMW TwinPower L4 |
| Moteur | |
| Type | 4 cylindres en ligne |
| Soupapes / cylindre | 4 |
| Technologie | BMW TwinPower Turbo technology with twin-scroll charging, High Precision Injection direct petrol injection, VALVETRONIC, double-VANOS |
| Turbo | Single Turbo – Twinscroll |
| Pression du turbo | 1.2 bar |
| Cylindrée | 1997 |
| Alésage (mm) | 84.0 |
| Course (mm) | 90.1 |
| Compression | 10.0 |
| Régime max (tr/min) | 7000 |
| Type essence | min RON 91 |
| Puissance (ch) | 245 à 5000tr/min |
| Couple (Nm) | 350 dès 1250tr/min |
| Performance | |
| Rapport poids puissance (kg/kw) | 8.8 |
| Puissance par litre (kw/l) | 90.1 |
| 0-100 km/h (s) | 6.1 |
| 0-1000m | 26.4 |
| 80-120 kmh (4e/5e) | 6.0 / 7.1 |
| Consommation (l/100km) | |
| Combiné (l/100km) | 7.9 |
| Ville (l/100km) | 9.9 |
| Extra-Urbain (l/100km) | 6.7 |
| CO2 | 183 |
Moins de frictions, plus de puissance! C’est l’heure de la dissection!
Le downsizing nous apporte plusieurs avantages: friction des pièces réduites (moins de piston/cylindre, moins de frottements), réduction de poids et couple élevé disponible dès les bas régimes, mais pas seulement…
Le point noir de cette méthode: si un cylindre est rayé, il est impossible d’effectuer un alésage, il faut changer tout le bloc!
La friction des pistons est réduite grâce leur jupe courte et une géométrie modifiée: le centre du vilebrequin (équipé d’ailleurs de seulement 4 contre-poids au lieu de 8 habituellement) et l’axe du piston sont désaxés de 14mm entre eux, ainsi que par rapport au centre du cylindre. Ce choix technique permet de réduire le bruit occasionné par le changement de face des pistons.
D’autres améliorations sont l’utilisation d’une pompe à eau électrique et une pompe à huile à débit variable.
Quelques mots sur l’injection: il s’agit ici d’une injection haute pression Bosch (HDEV), qui diffère de l’injection haute précision (HPI). L’électrovanne HDEV, issue d’une technologie récente, avec son nez composé de plusieurs têtes (sprays), permet une pression de plus de 200 bar et donc une meilleure introduction de l’essence dans la chambre de combustion. La HPI, quant à elle, est un injecteur piezzo électrique qui permet d’injecter le carburant en plusieurs jets (d’ailleurs, cette technique permet de fortement diminuer le bruit des moteurs diesel).
Alors que les technologies employées sur ce N20 offrent plusieurs degrés de performance et d’efficacité, leur combinaison fait naître un moteur très avancé, qui fait passer les anciens 4 cylindres BMW pour des dinosaures. Il est d’ailleurs le meilleur 4 cylindre du marché actuel!
Fonctionnement de ce N20 en vidéo.
En comparaison avec le N52…
Ci-dessous les performances pures du N20 par rapport au N52, pas besoin d’en dire plus (4 cylindres versus 6 cylindres).
Et ci-dessous les perfs de ces 2 moteurs, dans la 528i, on se rend compte qu’elles sont plus ou moins égales.
Les évolutions possibles du N20
Ce que certains tuners proposeraient:
– stage 1: modification de la ligne complète d’échappement et reprogrammation de l’ECU, pour obtenir entre 275-300 ch
– stage 2: modification du turbo pour le faire fonctionner à ses limites (avec l’ajout d’injecteurs plus gourmands). On tâtonnerait alors les 400 ch.
– stage 3: là, se serait un démontage complet du moteur, en ne gardant seulement le bloc moteur avec sa tête, + construction d’une nouvelle ligne d’échappement + nouveau système d’admission + gros turbo pour un boost élevé. Estimation: entre 700 et 1 000 petits poneys…oui, on peut rêver 😉
Un peu de méditation…
Les moteurs BMW sont connus pour être linéaires. Sur ce N20, on garde justement cet atout majeur. Mais alors, pourquoi ne pas avoir carrément configuré ce couple moteur/turbo en fonctionnement « pur turbo » c’est à dire en « kick-ass » vers les 3000tr/min?
J’aurai quelques idées de réponses: rester dans le standard « linéarité »? moteur souple accessible par tout le monde? ne pas changer les habitudes?
Seul BMW pourrait nous répondre…
Pour aller plus loin dans le downsizing du moteur essence.
Un bon donwsizing consiste à:
– un couple présent dès les plus bas régime
– un temps de réponse optimal (réduire le LAG)
– l’optimisation de l’explosion pour les grosses charges d’air/essence afin d’obtenir un haut ratio de compression et une meilleure combustion
– la réduction de l’effet de pompe à l’admission
– avoir la plus petite quantité de surplus d’essence pendant les grosses charges et hautes vitesses (protection de l’échappement)
Quelques éléments techniques pour y arriver:
– injection directe et optimisation de la chambre de combustion
– modification de l’ouverture des soupapes (en temps et en décalage de temps)
– chargement de plus d’air (le turbo)
– refroidissement des gaz d’échappement et recirculation (EGR)
Le mot de Tonton Greg…
En résumé, nous avons plus de puissance, un couple de malade, une réduction de la consommation de carburant et d’émission de gaz, plus de légèreté…mais en pratique, est-il vraiment meilleur? je vous en dis un peu plus lors du test de la nouvelle 328i!
Quelques photos supplémentaires
existe – t-il un moteur essence BMW de 2,2L de cylindrée .
Oui le M54 qui equipait la E46 en version 320i est un moteur L6 de 2,2l
Reste à voir la durée de vie de tout cela!
Merci Greg pour cet article technique fort interessant!
Ca fait tout de meme étrange de voir un X5 equipé de ce moteur au lieu d’un 3.0l ou 4.0l.
Les x3 à partir de année 2012 qui sont équipés de ce type de moteur (TwinPower Turbo) en majorité conçu avec de l’aluminium est garanti en Afrique ? Car j’ai plusieurs amis qui m’ont découragé sur la durée de vie du type de moteur en Afrique, parce qu’avec la durée du chauffage l’aluminium ne pourra pas résister
C’est une bonne question ! Après, les constructeurs automobiles font beaucoup d’essais à divers endroits dans le monde, dans les endroits les plus extrêmes (froid et chaud), on peut donc en conclure que le X3 peut rouler en Afrique 🙂
Après, il faut bien respecter l’entretien du moteur sous peine, effectivement de réduire sa durée de vie.
Bonjour Julien du 59 je possède une 420i. J’ai pu constater qu’il n’y a pas de jauge à huile moteur sur se moteur c’est vraiment dommage. A moin qu’on peut en installer une ?