LE TURBO

 

HISTORIQUE :

Breveté au 19éme siècle et mis en application à partir de la première guerre mondiale sur les avions de chasse de l’époque. Pour la seconde guerre mondiale les fameux bombardiers B-47 en ont été  équipés. Employé réellement dans l’automobile qu’à partir des 70 avec l’arrivée en concession des sportives BMW 2002 Turbo, Porsche 911 Turbo, Saab 99 puis les premières Renault R5 TURBO…..On se souvient aussi bien entendu des mythiques groupe B en rallye dont faisaient partie les 205T16. Aujourd’hui cette technologie a été adaptée sur la majeure partie des diesels et commence à s’étendre au moteur essence…

 

PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT :

Le couple et la puissance d’un moteur à combustion interne peuvent être augmentés dans d’importantes proportions en l’alimentant avec de l’air comprimé. Le turbocompresseur a été conçu  dans ce but en utilisant l’énergie perdue dans lors de la combustion. En effet plus de 35% de l’énergie libérée pendant la combustion du carburant est perdue dans l’échappement. Le turbo est composé en 2 parties liées par axe:

-Une partie Turbine (en rouge).

-Une partie Compresseur (en bleu).

La partie turbine est entraînée par le flux des gaz d’échappements et transmet (grâce à un axe) le mouvement de rotation à la partie compresseur placée dans le conduit d’admission qui aspire et comprime l’air ambiant.

 

INCONVENIENTS ET SOLUTIONS TECHNIQUE :

WASTEGATE :

A haut régime moteur, une turbine développe plus de puissance que nécessaire à la compression de l’air. Le risque d’une pression trop importante apparaît. On utilise donc une soupape de décharge appelée WASTEGATE. Quand la pression est trop élevée, cette valve s’ouvre et libère une partie des gaz d’échappements qui ne sont pas amenés au turbo ce qui limite naturellement la pression d’admission.

 

 

 

INTERCOOLER :

L’air sortant de la partie Compresseur est réchauffé par le processus de compression, ce qui nuit au rendement (la densité d’un gaz diminue avec l’élévation de température). Une solution technique existe : L’INTERCOOLER ou Echangeur. Ce procédé particulièrement efficace consiste à faire circuler l’air sortant de la partie Compresseur dans un échangeur (air-air ou air eau) qui le refroidit pour : densifié l’air et pour diminuer les contraintes thermiques pour le moteur.

 

 

Un des soucis majeur du turbo est le temps de réponse lors des brusques augmentations de charge. Pour remédier à ce problème, des solutions techniques ont été développées en voici quelques exemples :

Turbocompresseurs multiples :

Pour les moteurs en V, deux turbocompresseurs sont souvent utilisés en parallèle, c’est-à-dire qu’il y en a un par rangée de cylindres. Comme les parties en rotation d’un petit turbocompresseur ont moins d'inertie en rotation que celles d’un plus grand, le temps de réponse est ainsi raccourci. Il est évidemment possible aussi de répartir les gaz d’échappement d’un moteur en ligne entre deux turbocompresseurs.

Turbosuralimentation séquentielle :

Un turbocompresseur relativement gros est nécessaire pour qu'un moteur délivre une puissance élevée. Cependant, pour permettre l’établissement d’une pression de suralimentation suffisante à bas régime, la turbine et le compresseur doivent être de petite taille. Si le moteur est alimenté par deux turbocompresseurs en parallèle, un compromis peut être évité en orientant l'échappement de tous les cylindres vers seulement un seul turbocompresseur et en mettant l'autre hors service au moyen de clapets dans les conduits d'échappement et d'admission lors du fonctionnement à bas régime. L'avantage de ce montage est l'élargissement de la plage de fonctionnement efficace de la turbo suralimentation. La réponse transitoire est considérablement améliorée, d’une part parce que les deux petits turbocompresseurs ont des parties rotatives de faible inertie et d’autre part parce qu’un seul est en service en dessous de 2700 tr/min. Au-dessus de ce régime, les gaz d’échappement sont répartis entre les deux turbomachines. La turbosuralimentation séquentielle a été employée chez les constructeur comme Toyota (Supra), Mazda (RX7) et Porsche (959).

Turbocompresseur à géométrie variable :

Une douille coulissante ajuste la section d’entrée de turbine en fonction du régime et de la charge du moteur permettent ainsi d’élargir le champ du turbocompresseur et la plage d’utilisation du moteur.

 

 

CONSEIL D'UTILISATION :

Ne pas arrêter immédiatement un moteur turbosuralimenté, particulièrement s’il vient de tourner à forte charge parce que la température de la turbine est alors très élevée et qu’il faut la laisser refroidir quelques dizaines de secondes (plus ou moins longtemps selon sa température) pour éviter de brûler l’huile autour des paliers en coupant sa circulation.