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745i E65 (2001)

Performance… ou l’alliance entre puissance et sobriété.
Les huit cylindres de la série 7 sont des conceptions entièrement nouvelles qui grâce à des technologies inédites, se hissent
une nouvelle fois à la pointe du progrès : grâce à la commande entièrement variable du système d’admission, de tous les
arbres à cames (VANOS double) et des soupapes d’admission (VALVETRONIC), il est possible de les adapter à toutes les exigences et ce, avec une perfection jamais atteinte à ce jour. Résultat : une consommation réduite d’environ 14 pour cent pour une puissance accrue d’environ 14 pour cent, une spontanéité incomparable et une émission sonore encore réduite.
Cette commande de la charge dite sans étranglement – l’accélérateur agit sur le système VALVETRONIC et non pas sur un papillon – permet de mettre à profit tous les avantages du système avec tout carburant courant dans le commerce. Le respect de la norme antipollution Euro 4 et l’espacement des intervalles de vidange jusqu’à 40 000 km contribuent également à diminuer les frais de service.
Voici les nouveaux moteurs face à leurs prédécesseurs :

735i
3 600 cm³, 200 kW/272 ch à 6 200 tr/mn, 360 Nm à 3 700 tr/mn

735i (ancien)
3 498 cm³, 175 kW/238 ch à 5 800 tr/mn, 345 Nm à 3 800 tr/mn

745i
4 398 cm³, 245 kW/333 ch à 6 100 tr/mn, 450 Nm à 3 600 tr/mn

740i (ancien)
4 398 cm³, 210 kW/286 ch à 5 400 tr/mn, 440 Nm à 3 600 tr/mn

Une technologie unique au monde : VALVETRONIC.
Le système VALVETRONIC qui fait l’objet d’un brevet, est une technologie unique au monde dans la construction de moteurs de série. La VALVETRONIC permet de varier en continu la levée des soupapes d’admission, si bien que pour la première fois, les moteurs n’ont plus besoin de papillons des gaz. BMW a ainsi réussi une avancée technologique dont l’importance ne le cède en rien à celle du passage du carburateur à l’injection, de la culasse à deux soupapes par cylindre à celle à quatre soupapes ou de la gestion mécanique du moteur à la gestion électronique. Pour le client,
il en résulte des avantages directs : une consommation et des émissions polluantes nettement réduites pour un dynamisme et une spontanéité accrus – indépendamment de la qualité du carburant utilisé. En charge partielle, il y a en prime un fonctionnement encore plus velouté, parce que les soupapes n’ont alors que de très faibles débattements.

Le papillon des gaz conventionnel entraîne une perte de puissance importante.
Jusqu’ici, la commande du cycle de charge du moteur à essence était un compromis entre la puissance et le couple d’une part,
la consommation, les émissions et le confort de l’autre.
Les distributions partiellement variables, parmi lesquelles le VANOS double de BMW (calage variable des arbres à cames) représentait jusqu’ici la réalisation la plus évoluée, ont déjà permis d’optimiser les paramètres visés à un niveau élevé.
Or, le papillon d’étranglement qui depuis l’invention du moteur à essence, entravait la libre respiration de celui-ci, s’opposait à une nouvelle diminution de la consommation. Pour rappel : le papillon d’étranglement pilote la puissance moteur. Sans lui, il faudrait constamment rouler à pleins gaz. S’il n’est pas entièrement ouvert,
il engendre cependant une perte de puissance, ce qui coûte du carburant. Quant au VANOS double de BMW, il permet, certes, d’influer sur le début et la fin de la phase d’ouverture des soupapes ; il ne peut cependant réguler la puissance moteur que dans certaines limites.

Piloter la puissance en agissant sur la levée des soupapes : VALVETRONIC, la distribution entièrement variable.
Le système VALVETRONIC remplace le papillon par une levée variable des soupapes d’admission ; il module la came active et,
par là, la section d’ouverture des soupapes. Voilà comment cela fonctionne : un levier est placé entre l’arbre à cames et les deux soupapes d’admission de chaque cylindre. Son écart par rapport à l’arbre à cames peut être modulé en continu grâce à un arbre
à excentrique supplémentaire actionné par un moteur électrique.
En fonction de la position de cet arbre à excentrique, le levier transmet alors la levée des cames en une levée des soupapes soit plus importante soit plus faible. Les gains de consommation obtenus grâce à ce concept de commande de la charge sans étranglement, sont de l’ordre de 10 pour cent dans la plage
de fonctionnement la plus sollicitée au quotidien. La règle à retenir étant que plus on fait fonctionner le moteur à faible charge et à
des régimes bas, et plus l’effet d’économie sera grand, comparé à d’autres concepts. Le potentiel de la VALVETRONIC est ainsi
bien supérieur à celui des concepts à variation partielle, tels que le VANOS double ou les culbuteurs pilotés. Les consommations réalisées atteignent un ordre de grandeur qui, il y a quelques années seulement, étaient encore l’apanage des moteurs diesel.

Des atouts décisifs face aux moteurs à essence actuels à injection directe.
La VALVETRONIC permet d’atteindre au moins les mêmes gains de consommation que les moteurs à essence actuels à injection directe (DI), sans pour autant accepter les compromis de ceux-ci côté émissions. Il est incontesté que pour le moteur à essence, l’injection directe est la mesure isolée la plus efficace sur le plan thermo-dynamique pour abaisser la consommation ; mais à l’heure actuelle, elle souffre encore de certains handicaps : ainsi la technique
de dépollution manque toujours de fiabilité et la disponibilité de carburant sans soufre est toujours fort limitée. La VALVETRONIC, quant à elle, supporte toutes les qualités d’essence courantes dans le commerce et est de ce fait opérationnelle à l’échelle mondiale.
Le client bénéficie ainsi pleinement du gain de consommation offert par le système VALVETRONIC, même s’il voyage dans des contrées où le carburant sans soufre n’est pas partout disponible.

La VALVETRONIC offre d’autres avantages au client.
En plus des gains de consommation, le client profitera du concept VALVETRONIC à d’autres niveaux. Ainsi par exemple, il appréciera le grand velouté du moteur, son énorme spontanéité et son excellent comportement au démarrage à froid. Ces atouts sont dus à une particularité inhérente au principe de la nouvelle technologie BMW : avec ce concept, les levées des soupapes en fonctionnement normal varient entre environ 0,5 et 2 millimètres et sont, donc, plutôt petites. Ce qui fait que le carburant arrive dans la chambre de combustion par un tout petit orifice seulement.
De ce fait, le mélange est pulvérisé de manière idéale, contrairement à ce qui ce passe sur un moteur conventionnel qui aspire des gouttelettes de plus grande taille. Or, une pulvérisation aussi fine que possible est une condition préalable à un allumage et à une combustion rapides, homogènes et efficaces.
La réaction particulièrement spontanée aux mouvements de l’accélérateur est un autre avantage. Elle s’explique par le fait que la commande de la charge – soit l’ouverture des gaz dans le langage des ingénieurs – intervient tout près du lieu de l’action, à savoir
la chambre de combustion. Le retard sensible entre l’enfoncement de l’accélérateur et l’accélération du véhicule, dû jusqu’ici au remplissage du système d’admission entre le papillon et la chambre de combustion, disparaît. Sur ce point, la VALVETRONIC l’emporte même sur des solutions à papillons individuels. Elle marie d’une façon absolument inédite réponse spontanée et dosage de très haute précision dans la plage des charges partielles.

Le premier système d’admission entièrement variable au monde.
Le système d’admission entièrement variable est le premier système au monde permettant, grâce à un mécanisme de calage, de moduler la longueur des tuyaux d’admission en continu, en fonction du régime-moteur. Résultat : le nouveau moteur dépasse la puissance et le couple, pourtant élevés, de son prédécesseur et ce, sur toute la plage des régimes.
Le principe : il y a pour chaque régime-moteur une longueur idéale des tuyaux d’admission, fonction de la durée de passage de l’onde de pression de la colonne gazeuse dans le système. Pour obtenir grâce à l’effet de suralimentation créé par la variation de la colonne de gaz un couple-moteur élevé à bas régimes, on a besoin de tuyaux d’admission longs. Plus le régime monte, et plus les tuyaux doivent cependant être courts pour assurer un excès de pression (coup de bélier) juste avant la fermeture des soupapes d’admission. Grâce à la variation de la longueur des tuyaux d’admission,
le gain de couple est à tout instant maximal.
Le système est d’une conception tout aussi efficace que compacte : les tuyaux d’admission adoptent la forme d’un «p» sur une rangée de cylindres et celle d’un «q» sur l’autre. Les tronçons droits des tuyaux débouchent dans le conduit d’admission de la culasse, alors que les tronçons circulaires forment un tambour commun servant de volume collecteur. Dans cette partie circulaire, chaque tuyau d’admission présente une section en U ouverte vers l’intérieur. Cette ouverture est obturée par une roue plate. C’est par un orifice dans cette roue plate que l’air d’admission passe de l’intérieur du tambour dans
le tuyau d’admission. Si la position de l’orifice se déplace avec la rotation de la roue, la longueur efficace du tuyau d’admission change. La conception est telle que le tuyau est le plus court lorsque
la trompe d’admission débouche directement sur le conduit d’admission. En faisant tourner la roue plate autour de l’axe médian, on peut faire varier la longueur des tuyaux d’admission entre 231 et 673 millimètres.
Pour assurer la commande, les roues plates de chaque rangée de cylindres sont reliées, par quatre, à un axe commun, grâce à une branche en Y. Les deux axes sont pilotés par un moteur électrique et animés d’un mouvement contrarotatif. L’angle de calage dépend essentiellement du régime-moteur, le calage étant réalisé à partir de 3500 tr/mn. A des régimes inférieurs, c’est la longueur maximale
des tuyaux d’admission qui est activée. La plage de réglage est de 236 degrés, elle est balayée en moins d’une seconde.

Une exclusivité BMW : VANOS double pour maximiser la puissance tout en minimisant les émissions.
Avec la nouvelle génération des huit cylindres, le système VANOS double (appelé aussi bi-VANOS) inauguré par BMW, fait également son entrée sur ces moteurs. La mission du VANOS double consiste à régler les arbres à cames d’admission et d’échappement du «retard» vers l’«avance» et vice versa. Par rapport à des variantes plus simples permettant deux positions seulement, le système
BMW intervient en continu sur toute la plage des régimes ; il est entièrement automatique. Etant entièrement variable, il permet d’adapter la distribution de manière optimale au régime et
à la charge du moteur avec, à la clé, les avantages suivants :
• couple accru dans la plage des régimes inférieurs et moyens,
• moins de gaz imbrûlés au ralenti, d’où un ralenti d’une meilleure qualité et des émissions nocives réduites,
• recirculation interne des gaz d’échappement déjà à bas régime,
• mise en température plus rapide du pot catalytique et émissions brutes moins polluantes après le démarrage à froid,
fonctions spéciales gérant l’adaptation du mélange pendant
la mise en température du moteur,
• consommation de carburant réduite,
• niveau sonore extérieur du moteur réduit.
L’intervention se fait entre la chaîne de commande et les arbres à cames. Pour ce faire, on fait pour la première fois appel sur le V8 à un variateur dit à ailettes qui modifie la position relative du vilebrequin par rapport à chacun des arbres à cames et, par là, le moment d’ouverture des soupapes. La durée d’ouverture et la levée des soupapes ne sont pas concernées par ce réglage, elles sont gérées par le système VALVETRONIC.

Un moteur de base de conception entièrement nouvelle.
La distribution et le système d’admission ont donc fait l’objet d’une conception entièrement nouvelle et, plus encore, les huit cylindres BMW dans leur ensemble. Les motoristes ont réussi à compenser complètement le surpoids dû à la VALVETRONIC grâce à
une construction légère rigoureuse et à des mesures structurales.
Le carter de vilebrequin monobloc en aluminium du type «open deck» est dépourvu de chemises, les pistons en aluminium revêtus de fer coulissent directement dans les fûts de cylindre non revêtus. Les cristaux de silicium intégrés à la coulée, qui forment les surfaces de glissement, ne sont plus dénudés par décapage comme par le passé, mais par une superfinition dite de dégagement,
une opération mécanique et écologique parachevant l’usinage
de cet élément du moteur.
Les deux variantes de cylindrée possèdent un vilebrequin à
cinq paliers et en partie creux pour l’alléger. Elles se distinguent essentiellement par la course différant de 1,5 millimètre d’une variante à l’autre (81,2 contre 82,7 mm). Le diamètre des tourillons est de 70 millimètres, celui des manetons a été porté à 54 millimètres pour améliorer la rigidité et l’acoustique. Ces derniers reçoivent des bielles brisées, matricées en acier. La tête de bielle n’est pas brisée dans un plan perpendiculaire à l’axe de bielle, mais dans un plan incliné de 30 degrés, ce qui contribue à la compacité du volume occupé par l’embiellage. Les pistons caisson allégés,
qui présentent des lamages incorporés pour les soupapes ainsi que trois segments, sont coulés en un alliage d’aluminium.
Il a été possible d’alléger encore les pistons et bielles par rapport aux moteurs de la génération précédente, ce qui se traduit par un velouté encore plus grand et une acoustique encore plus discrète.
Le perfectionnement systématique du refroidissement à flux transversal a permis de réduire les pertes de pression et de lisser les différences de température entre les côtés échappement et admission tout en réduisant les pics de température dans les zones critiques de la culasse. Le fluide de refroidissement passe du carter moteur au côté échappement, puis traverse la culasse pour revenir au carter moteur en passant par le côté admission.

Frottement réduit dans les nouvelles culasses.
Les motoristes se sont également penchés en détail sur la conception de base des culasses. L’angle de dégagement des soupapes est de 30,5 degrés, la bougie d’allumage occupe une position centrale. Cet agencement résulte en une chambre de combustion compacte présentant un rapport optimal entre surface et volume. Des linguets à rouleau réduisent la perte de puissance par frottement comme d’ailleurs les soupapes au poids optimisé qui demandent des efforts nettement inférieurs à 500 N à leurs ressorts. Pour les chaînes de distribution, BMW fait pour la première fois appel à des chaînes à dents ou lieu de chaînes à rouleaux.
Elles associent les avantages connus, à savoir résistance et absence d’entretien, à une nette atténuation des bruits de fonctionnement. Sur chacune des deux culasses, les chaînes adoptent une configuration triangulaire. Les deux culasses ne sont plus interchangeables, ce qui a permis de les alléger ; elles sont cependant fabriquées sur la même installation et partagent plus de 40 pour cent de leurs éléments avec la culasse du quatre cylindres à VALVETRONIC.
Avec la mise en œuvre de la commande de la charge sans étranglement grâce au système VALVETRONIC, il n’y a plus de dépression dans la ligne d’admission que l’on pourrait utiliser pour le servo de frein. C’est pourquoi les huit cylindres disposent d’une pompe à dépression mécanique, entraînée par l’unité VANOS de la rangée de cylindres 1 à 4. Certes, le moteur possède toujours un papillon, celui-ci se contente cependant d’assurer des fonctions de secours et de diagnostic éventuelles et de gérer le dégazage
du réservoir de carburant. En fonctionnement normal, il est à tout instant grand ouvert.
L’alimentation en huile du rattrapage hydraulique du jeu des soupapes – un système exempt d’entretien –, des arbres à cames
et des deux variateurs du système VANOS est assurée par trois circuits d’huile séparés.

Intervalles de vidange : jusqu’à 40 000 kilomètres.
Un nouveau capteur a été développé pour permettre d’espacer encore plus les vidanges d’huile. Ce capteur n’informe pas seulement sur le niveau et la température de l’huile, mais fournit de plus un signal de mesure permettant de connaître l’état de l’huile.
La gestion moteur peut ainsi déterminer le moment idéal de la vidange avec une précision encore plus grande. Le conducteur peut à tous moments consulter le combiné d’instruments pour se renseigner sur le kilométrage qu’il peut encore parcourir avant la prochaine vidange. Grâce à ce système, les intervalles de vidange de l’huile moteur des nouveaux V8 BMW passeront à 30 000 kilomètres en moyenne, les clients adoptant une conduite peu sollicitante pour le moteur pourront même porter les intervalles à 40 000 kilomètres. Ceci représente un prolongement d’un tiers par rapport à la génération précédente.