Le principe de fonctionnement du turbocompresseur

Probablement, vous au moins une fois fait attention aux voitures avec des plaques signalétiques ou des autocollants "turbo". Extérieurement, ils ne sont pas différents de leurs homologues "atmosphériques", la seule différence réside dans la disponibilité de la suralimentation sous le capot. Nous allons essayer d'expliquer clairement ce qu'est un turbocompresseur, à quoi il sert et comment il fonctionne.

Le contenu

  • 1 Aspects théoriques
  • 2 Quels sont les types de turbocompression
  • 3 boost mécanique
  • 4 suralimentation de turbine à gaz
  • 5 avantages et inconvénients du turbocompresseur

Aspects théoriques

apparence de la turbine

Vue approximative d'une turbine à gaz

Depuis son introduction, les voitures, grâce aux efforts de leurs créateurs, ont été modernisées et surtout en matière de puissance motrice. Étant donné que ce paramètre est directement lié au volume de travail du moteur ainsi qu’à la qualité du mélange air-carburant fourni, il existe deux façons d’augmenter la puissance - soit d’augmenter le volume de l’unité (dans l’industrie automobile moderne de masse, cette méthode n’est pas très populaire), cylindres plus d'air. La première méthode n’est pas populaire pour des raisons évidentes: parallèlement à une augmentation du volume des cylindres, la consommation de carburant augmentera. De plus, l’unité elle-même augmentera considérablement en taille et en masse, ce qui n’est pas toujours acceptable. Par conséquent, les ingénieurs automobiles ont trouvé un moyen d’augmenter l’air fourni aux cylindres.

Quels sont les types de turbocompresseur

Il y a plusieurs façons de forcer plus d'air dans le moteur:

  • pressurisation résonante - est réalisée sans compresseur en raison de l'énergie cinétique de l'air dans les collecteurs d'admission
  • boost mécanique - l'apport en air est augmenté grâce à l'utilisation d'un compresseur mécanique, lui-même entraîné par un moteur de voiture;
  • charge de la turbine à gaz - la turbine entraîne le flux de gaz d'échappement.

Dans le premier cas, l’augmentation n’est due qu’à la forme et à la taille particulières des collecteurs d’admission sans utilisation de soufflantes. Par conséquent, nous ne le décrirons pas dans ce document, mais nous détaillerons les deux autres options qui, à notre avis, méritent une attention particulière.

Boost mécanique

voiture suralimentée

Certaines voitures modernes sont encore équipées de compresseurs.

Boost mécanique — способ увеличения подачи воздуха в двигатель посредством использования компрессора. Принцип работы компрессора выглядит следующим образом: когда двигатель начинает работать, его коленвал приводит в действие весь механизм. То есть механический наддув работает с первых моментов запуска мотора автомобиля.

L’avantage incontestable d’un tel système est le fait que l’air est injecté de force dans les cylindres à n’importe quel régime moteur (même le plus bas) et que la pression augmente en conséquence lorsque la vitesse du vilebrequin augmente. Par conséquent, les voitures équipées de compresseurs mécaniques ne sont pas habituées à un «turbo-lag». Mais un tel dispositif a ses côtés négatifs. Le fait est que le moteur d'une voiture consomme une certaine partie de son énergie pour faire fonctionner un compresseur, ce qui réduit finalement son efficacité. En outre, l'installation d'une pressurisation mécanique nécessite plus d'espace dans le compartiment moteur. En outre, un tel dispositif crée un niveau de bruit accru.

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L'injection d'air dans le moteur à l'aide d'un compresseur a commencé à être utilisée dans l'industrie automobile beaucoup plus tôt que l'utilisation d'un mécanisme à turbine à gaz. Néanmoins, malgré certaines obsolescences, on trouve encore de tels dispositifs sur les voitures modernes (un exemple frappant est la société Mercedes-Benz, sur les nouvelles machines dont les plaques «Kompressor» ornent encore).

Boost de turbine à gaz

La plupart des voitures modernes sont équipées de systèmes de turbines à gaz turbocompressées. Le principe de fonctionnement de la turbine est similaire à celui de la suralimentation du compresseur. La seule différence est que la turbine est entraînée par le flux de gaz d'échappement de la voiture et non par le vilebrequin du moteur. Sur les sensations, l'inclusion de la turbine, certains conducteurs comparés au "kick". Le mécanisme de pressurisation de turbine à gaz est un dispositif de deux impulseurs reliés entre eux de manière rigide par un arbre. Chaque roue est enfermée dans un boîtier, appelé escargot.

appareil à turbine

Dispositif à turbine à gaz

Le dispositif de la turbine est assez simple et consiste à:

  • deux roues à aubes;
  • deux escargots à l'intérieur desquels tournent les turbines;
  • l'arbre reliant la roue à aubes;
  • paliers lisses - deux supports et une poussée;
  • une soupape de dérivation utilisée pour soulager l'excès de pression.

Le principe de fonctionnement du turbocompresseur est assez simple. Les gaz d'échappement du collecteur d'échappement pénètrent dans la première cochlée et font tourner sa roue. À travers l’arbre de liaison, la rotation est transmise à la deuxième roue qui injecte une pression dans la deuxième volute.

Avantages et inconvénients du turbocompresseur

Le principal avantage du turbocompresseur est d’augmenter la puissance du moteur sans augmenter de manière significative la consommation de carburant. Pour expliquer ce phénomène, vous devez comprendre le fonctionnement du turbocompresseur: la turbine est entraînée uniquement par l'énergie des gaz d'échappement et non par la puissance du moteur de la voiture. Mais il est nécessaire de distinguer des concepts tels que la rentabilité générale et spécifique du moteur. En d’autres termes, un moteur suralimenté aura une consommation de carburant supérieure à celle d’une unité atmosphérique de volume similaire. En effet, l'augmentation du volume d'air pénétrant dans les cylindres permet à davantage de carburant de brûler. Cependant, l'unité turbocompressée consomme moins de carburant par unité de puissance. Par exemple, si vous prenez deux moteurs de 1,4 litre avec une turbine et un moteur atmosphérique de 1,8 litre, les deux avec une puissance de 130 ch, alors le 1.4 sera plus économique en raison de son efficacité accrue.

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En ce qui concerne le respect de l'environnement des moteurs turbo: bien que la «conscience environnementale» ne soit pas aussi développée chez les enthousiastes de voitures nationales, il ne faut pas oublier que les moteurs suralimentés causent moins de dommages à l'environnement. Cela est dû au fait que la température dans la chambre de combustion d’un moteur à turbocompresseur est un peu plus basse, ce qui permet de réduire la formation d’oxyde nitrique et de brûler le carburant plus complètement.

principe de fonctionnement de la turbine

Le principe de fonctionnement de la turbine à gaz

Cependant, ce n'était pas sans défauts. La première chose à savoir: la turbine nécessite une attitude prudente. Lorsque le moteur est enroulé sur des paliers, l'huile est alimentée sous pression. Dès que le moteur est branché, l'huile aux roulements s'arrête. Si le moteur a été utilisé sous de lourdes charges, le système de pressurisation peut surchauffer et tomber en panne. Afin d'éviter toute surchauffe, il convient de laisser tourner le moteur turbocompressé au ralenti pendant quelques minutes. De nombreuses voitures modernes sont équipées en usine de dispositifs spécialement conçus - des turbo-minuteries.

Il y a un autre moment important: à bas régime, le rendement de la turbine est très faible. Vous devez également mentionner l’effet du mode turbo: la turbine réagit lorsque l’appui sur la pédale d’accélérateur est enfoncé avec un certain retard. La turbocompression ne peut fonctionner efficacement que dans une plage de régimes moteur étroite. De plus, la taille de la turbine est d'une grande importance. Pour augmenter la productivité de ce système, de nombreux constructeurs installent sur leurs voitures deux turbines de tailles différentes ou une paire de turbines identiques. Des turbines de différentes tailles peuvent élargir considérablement la plage de fonctionnement efficace du turbocompresseur. Dès que la première turbine commence à perdre de sa productivité, la seconde entre en service. Deux turbines identiques permettent d’accroître la productivité, d’accélérer la dynamique d’accélération et de réduire l’effet des yams turbo. Pour réduire cet effet, les constructeurs automobiles ont eu recours à des astuces telles que la réduction de la masse des pièces mobiles de la turbine. Grâce à cette turbine, il faut moins de temps pour se détendre.

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