Conception et limites des turbocompresseurs

• Un turbocompresseur peut être jumelé à d'autres turbos pour augmenter la puissance, créant des configurations "biturbo" ou "quadriturbo".
• Le développement du turbocompresseur s'est accéléré pendant la Seconde Guerre mondiale pour permettre aux avions à moteurs à piston de voler à haute altitude.

Limites et conception

• Les moteurs atmosphériques perdent de la puissance en altitude à cause du manque d'oxygène.
• La limite d'un moteur à essence turbocompressé est le risque d'auto-allumage (cliquetis) qui réduit les rendements à haute pression.
• Les moteurs à essence turbocompressés ont généralement un rapport volumétrique inférieur à 10:1, certains allant même en dessous de 7:1 pour des rendements supérieurs à 100 ch/L.
• L'objectif idéal est un rapport volumétrique élevé avec une pression de suralimentation élevée, ce qui est difficile à réaliser à cause du cliquetis et des carburants actuels.
• Les avancées technologiques des calculateurs embarqués aident à détecter et traiter le cliquetis.

Fonctionnement

• Une turbine dans le flux des gaz d'échappement entraîne un compresseur dans le conduit d'admission.
• Le compresseur aspire, comprime l'air et l'envoie dans les cylindres, en le refroidissant via un échangeur air/air (intercooler) ou air/eau.
• L'envoi d'air comprimé améliore le remplissage des cylindres, augmentant la quantité de mélange air/carburant, ce qui améliore la puissance volumique.
• Le "downsizing" réduit les émissions et la consommation en diminuant la cylindrée des moteurs, compensée par le turbocompresseur.

Configurations bi-turbo

• Les moteurs "bi-turbo" (ou "twin-turbo" séquentiel) utilisent un petit turbocompresseur pour les bas régimes, relayé par un plus gros pour les hauts régimes.
• Ce système réduit le temps de réponse et les à-coups, offrant une plage de couple plus uniforme, mais est plus encombrant et exige un entretien rigoureux.
• Exemples de véhicules : Mazda RX-7 FD3S, Porsche 959.
• Un système bi-turbo classique utilise un turbo par banc de cylindres (ex: Nissan 300ZX Z32).
• Certains constructeurs (BMW) placent les turbos à l'intérieur du V, avec l'admission à l'extérieur.

Turbocompresseurs à géométrie variable

• Utilisés depuis 1997 sur les moteurs diesel et un peu avant sur les moteurs à essence.
• Offrent un comportement moteur plus linéaire et une réponse dès 1 500 tr/min.
• Les turbocompresseurs classiques ont une réponse entre 3 000 et 4 000 tr/min.
• Exemples : Peugeot 205 Turbo 16 et Ferrari F40 sont "creuses" à bas régime, tandis que les Porsche 911 Turbo type 997 (à partir de 2006) ont une puissance plus linéaire.
• Les moteurs récents placent les turbocompresseurs près du moteur pour minimiser le trajet des gaz et améliorer la réactivité.

Peugeot 405 T16

• La Peugeot 405 T16 fut l'une des premières voitures de série avec un turbocompresseur à géométrie variable (Garrett VAT 25) en octobre 1992.
• Le système utilise une "langue" métallique pilotée par le calculateur pour orienter le débit des gaz sur les ailettes du turbo.
• Fermée à bas régime pour augmenter la vitesse des gaz, elle s'ouvre progressivement à mesure que le débit augmente, fonctionnant comme un turbo classique.
• Ce dispositif permet une plus grande souplesse du moteur aux bas régimes et des courbes de couple et de puissance "plates".
• Avec ce turbo VAT 25 sur un moteur XU de 1998cc, on obtient 147 kW / 300 Nm à 1,1 bar et 160 kW / 320 Nm à 1,3 bar.
• Le circuit de refroidissement a été entièrement revu et l'air de suralimentation est refroidi par un échangeur air/eau.

Lubrification et refroidissement

• Le turbocompresseur partage le système de lubrification à l'huile avec le moteur.
• L'arrêt du moteur stoppe la lubrification du turbo, ce qui peut causer la "cokéfaction" de l'huile et user les composants.
• Pour prévenir cela, il est conseillé d'utiliser le moteur à bas régime avant l'arrêt pour réduire les températures.
• Il n'est pas nécessaire de laisser le moteur tourner au ralenti pendant plusieurs minutes.
• Des équipements de seconde monte comme le "turbo timer" ou une pompe à eau dédiée au refroidissement des paliers du turbo peuvent être installés.
• Certains modèles utilisent des roulements à billes pour une plus grande fiabilité.
• La Peugeot 405 T16 (version série), la Renault 21 2 L Turbo et les modèles avec le moteur PSA/BMW d'1,6 L utilisent une pompe à eau pour refroidir les paliers du turbo.

Un turbocompresseur peut être jumelé à d'autres turbos pour augmenter considérablement la puissance. Le développement du turbocompresseur a été accéléré pendant la Seconde Guerre mondiale. Les moteurs à essence turbocompressés ont un faible rapport volumétrique pour éviter le cliquetis.