Qu'est-ce qu'un turbocompresseur ?
Lorsqu'il s'agit d'allier performances et consommation de carburant réduite, les ingénieurs sont presque obligés d'opter pour un moteur turbo.
En dehors du monde des supercars, où Lamborghini insiste toujours sur le fait que les moteurs à aspiration naturelle restent le moyen le plus propre et le plus italien de produire de la puissance et du bruit, l'époque des voitures non turbocompressées touche à sa fin.
Il est impossible, par exemple, d'obtenir une Volkswagen Golf à aspiration naturelle. Après le Dieselgate, bien sûr, cela n'aura plus d'importance, car plus personne ne veut jouer au golf.
Cependant, il n'en demeure pas moins que les citadines, les familiales, les grandes routières et même certaines supercars quittent le navire au profit d'un avenir de plongée. De la Ford Fiesta à la Ferrari 488, l'avenir appartient à l'induction forcée, en partie à cause des lois sur les émissions, mais aussi parce que la technologie a évolué à pas de géant.
C'est un cas d'économie de carburant de petit moteur pour une conduite en douceur et une grande puissance de moteur quand vous le souhaitez.
Lorsqu'il s'agit de combiner des performances supérieures avec une consommation de carburant réduite, les ingénieurs sont presque obligés de concevoir leurs derniers moteurs avec la technologie turbocompressée.
Comment un turbo peut-il faire plus avec moins ?
Tout dépend du fonctionnement des moteurs, alors parlons un peu de la technique. Pour les moteurs à essence, le rapport air-carburant de 14.7:1 assure une combustion complète de tout dans le cylindre. Plus de jus que cela est un gaspillage de carburant.
Dans un moteur à aspiration naturelle, le vide partiel créé par le piston descendant aspire l'air dans le cylindre, en utilisant la pression négative à l'intérieur pour aspirer l'air à travers les soupapes d'admission. C'est un moyen facile de faire les choses, mais c'est très limité en termes d'apport d'air, comme une personne souffrant d'apnée du sommeil.
Dans le moteur turbocompressé, le livre de règles a été réécrit. Au lieu de compter sur l'effet de vide d'un piston, un moteur turbocompressé utilise une pompe à air pour pousser l'air dans un cylindre, tout comme un masque d'apnée du sommeil pousse l'air dans votre nez.
Bien que les turbocompresseurs puissent comprimer l'air jusqu'à 5 bars (72.5 psi) au-dessus de la pression atmosphérique standard, dans les voitures de route, ils fonctionnent généralement à une pression plus détendue de 0.5 à 1 bar (7 à 14 psi).
Le résultat pratique est qu'à 1 bar de pression de suralimentation, le moteur reçoit deux fois plus d'air que s'il était aspiré naturellement.
Cela signifie que l'unité de commande du moteur peut injecter deux fois plus de carburant tout en maintenant un rapport air-carburant idéal, créant une explosion beaucoup plus importante.
Mais ce n'est que la moitié des astuces du turbocompresseur. Comparons un moteur atmosphérique de 4.0 litres et un moteur turbocompressé de 2.0 litres avec une pression de suralimentation de 1 bar, en supposant qu'ils sont par ailleurs identiques en termes de technologie.
Le moteur de 4.0 litres consomme plus de carburant même au ralenti et sous une faible charge du moteur, tandis que le moteur de 2.0 litres consomme beaucoup moins. La différence est qu'à plein régime, un moteur turbocompressé utilisera la quantité maximale d'air et de carburant possible - deux fois plus qu'un moteur à aspiration naturelle de même cylindrée, ou exactement la même chose qu'un 4.0 litres à aspiration naturelle.
Cela signifie que le moteur turbocompressé peut fonctionner n'importe où, d'un maigre 2.0 litres à un puissant quatre litres grâce à l'induction forcée.
C'est donc un cas d'économie de carburant pour un petit moteur pour une conduite douce et une grande puissance de moteur quand vous le souhaitez.
À quel point est-ce intelligent ?
Comme il sied à une solution miracle d'ingénierie, le turbocompresseur lui-même est ingénieux. Lorsque le moteur tourne, les gaz d'échappement traversent la turbine, la faisant tourner à des vitesses incroyables - généralement entre 75,000 150,000 et XNUMX XNUMX fois par minute.
La turbine est boulonnée au compresseur d'air, ce qui signifie que plus la turbine tourne vite, plus le compresseur tourne vite, aspirant de l'air frais et le forçant dans le moteur.
Le turbo fonctionne sur une échelle mobile, en fonction de la force avec laquelle vous appuyez sur la pédale d'accélérateur. Au ralenti, il n'y a pas assez de gaz d'échappement pour amener la turbine à une vitesse significative, mais à mesure que vous accélérez, la turbine tourne et fournit une impulsion.
Si vous poussez avec votre pied droit, plus de gaz d'échappement sont produits, ce qui comprime le maximum d'air frais dans les cylindres.
Alors, quel est le problème ?
Il y a, bien sûr, plusieurs raisons pour lesquelles nous ne conduisons pas tous des voitures turbocompressées pendant des années, à commencer par la complexité.
Comme vous pouvez l'imaginer, construire quelque chose qui peut tourner à 150,000 XNUMX tr/min jour après jour pendant des années sans exploser n'est pas facile, et cela nécessite des pièces coûteuses.
Les turbines nécessitent également une alimentation en huile et en eau dédiée, ce qui sollicite davantage les systèmes de lubrification et de refroidissement du moteur.
Au fur et à mesure que l'air dans le turbocompresseur se réchauffe, les fabricants ont également dû installer des refroidisseurs intermédiaires pour abaisser la température de l'air entrant dans le cylindre. L'air chaud est moins dense que l'air froid, annulant les avantages d'un turbocompresseur et peut également causer des dommages et une détonation prématurée du mélange carburant/air.
Le défaut le plus tristement célèbre de la suralimentation est, bien sûr, connu sous le nom de décalage. Comme indiqué, vous devez accélérer et créer un échappement pour que le turbo commence à produire une pression de suralimentation significative, ce qui signifiait que les premières voitures turbo étaient comme un interrupteur retardé - rien, rien, rien, TOUT.
Diverses avancées dans la technologie turbo ont apprivoisé les pires caractéristiques de lenteur des premiers Saab et Porsche turbocompressés, y compris des aubes réglables dans la turbine qui se déplacent en fonction de la pression d'échappement et des composants légers à faible frottement pour réduire l'inertie.
L'avancée la plus excitante en matière de turbocompression ne peut être trouvée - du moins pour l'instant - que dans les pilotes de F1, où un petit moteur électrique maintient le turbo en rotation, réduisant ainsi le temps nécessaire pour le faire tourner.
De même, dans le championnat du monde des rallyes, un système connu sous le nom d'anti-décalage déverse le mélange air/carburant directement dans l'échappement devant le turbocompresseur. La chaleur du collecteur d'échappement le fait exploser même sans bougie d'allumage, créant des gaz d'échappement et gardant le turbocompresseur en ébullition.
Mais qu'en est-il des turbodiesels ?
En ce qui concerne la suralimentation, les diesels sont une race spéciale. C'est vraiment un cas main dans la main, car sans induction forcée, les moteurs diesel ne seraient jamais aussi courants qu'ils le sont.
Les diesels à aspiration naturelle peuvent fournir un couple décent à bas régime, mais c'est là que s'arrêtent leurs talents. Cependant, avec l'induction forcée, les diesels peuvent capitaliser sur leur couple et profiter des mêmes avantages que leurs homologues à essence.
Les moteurs diesel sont construits par Tonka Tough pour gérer les énormes charges et températures qu'ils contiennent, ce qui signifie qu'ils peuvent facilement gérer la pression supplémentaire d'un turbo.
Tous les moteurs diesel - à aspiration naturelle et suralimentés - fonctionnent en brûlant du carburant dans un excès d'air dans un système dit de combustion pauvre.
Le seul moment où les moteurs diesel à aspiration naturelle se rapprochent du mélange air/carburant "idéal" est à plein régime lorsque les injecteurs de carburant sont grands ouverts.
Étant donné que le carburant diesel est moins volatil que l'essence, lorsqu'il est brûlé sans beaucoup d'air, une énorme quantité de suie, également connue sous le nom de particules diesel, est produite. En remplissant le cylindre d'air, les turbodiesels peuvent éviter ce problème.
Ainsi, bien que la turbocompression soit une amélioration étonnante pour les moteurs à essence, son véritable retournement évite au moteur diesel de devenir une relique enfumée. Bien que "Dieselgate" puisse dans tous les cas provoquer cela.
Que pensez-vous du fait que les turbocompresseurs se retrouvent dans presque tous les véhicules à quatre roues ? Dites-nous dans les commentaires ci-dessous.
