Différences entre les moteurs à aspiration naturelle et les moteurs turbocompressés

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C'est un sujet qui est devenu une priorité depuis l'introduction massive de moteurs plus petits. C'était donc l'occasion d'écrire un article pour tenter de clarifier cette question, examinons donc tous les éléments qui différencient les moteurs atmosphériques des moteurs turbocompressés.

Lire aussi : Fonctionnement du turbocompresseur.

Le principe de base

Puisque vous n'êtes pas tous des champions de la mécanique, jetons un coup d'œil à ce que sont les moteurs à aspiration naturelle et suralimentés.

Tout d'abord, précisons que ces termes signifient, en premier lieu, l'entrée d'air, donc on ne se soucie pas du reste. Un moteur à aspiration naturelle peut être considéré comme un moteur « standard », c'est-à-dire qu'il respire naturellement l'air extérieur grâce aux mouvements alternatifs des pistons, qui agissent alors ici comme des pompes d'aspiration.

Un moteur suralimenté utilise un système d'additifs qui dirige encore plus d'air dans le moteur. Ainsi, en plus d'aspirer de l'air par le mouvement des pistons, on en rajoute à l'aide d'un compresseur. Il existe deux types :

• Entraîné par l'énergie du moteur = compresseur - compresseur
• Échappement contrôlé = turbocompresseur.

Moteur turbo = plus de puissance

Premier constat : un moteur turbocompressé est potentiellement plus puissant. En effet, la puissance provient directement de la combustion dans les cylindres, plus elle est importante, plus le cylindre "bouge" et, par conséquent, plus la voiture est puissante. Avec un turbo, vous pouvez faire entrer plus d'air dans les cylindres que sans. Et parce qu'on arrive à envoyer plus de comburant (de l'air et surtout la petite partie d'oxygène qui s'y trouve), on peut envoyer plus de carburant. Par conséquent, nous avons plus d'énergie à brûler dans un cycle, donc nous avons plus d'énergie. Le terme « boost » est également d'une grande importance, nous obstruons littéralement le moteur avec de l'air et du carburant, nous « injectons » autant que possible dans les cylindres.

Le 458 Italia a un 4.5 à aspiration naturelle avec 570 ch.

La 488 GTB (remplacement) est propulsée par un moteur 4.0 suralimenté qui développe 100 ch. plus (d'où, par 670). Ainsi, nous avons un moteur plus petit et plus de puissance (deux turbines, une par rangée de cylindres). A chaque crise majeure, les constructeurs nous apportent leurs turbines. Cela s'est effectivement produit dans le passé, et il est possible qu'ils soient à nouveau abandonnés dans le futur (sauf si l'électricité remplace la chaleur), même s'il y a peu de chance dans le contexte « climatique ». Politique ".

Moteur turbo moins creux

Un moteur à aspiration naturelle aspire plus d'air à mesure qu'il monte en régime, de sorte que sa puissance augmente au régime, car c'est à ce moment-là qu'il consomme le plus d'air et de carburant. Un moteur turbo peut avoir beaucoup d'air et de carburant à bas régime car le turbo remplit les cylindres d'air "artificiel" (air qui s'ajoute ainsi à l'air aspiré naturellement par le mouvement des cylindres). Plus il y a de comburant, plus le carburant est envoyé à basse vitesse, ce qui entraîne un excès d'énergie (c'est une sorte d'alliage).

Notez, cependant, que les compresseurs entraînés par le moteur (compresseur entraîné par vilebrequin) permettent de forcer le moteur avec de l'air même à bas régime. Le turbocompresseur est alimenté par l'air sortant du tuyau d'échappement, il ne peut donc pas bien fonctionner à très bas régime (où les débits d'échappement ne sont pas très importants).

A noter également que le turbocompresseur ne peut pas fonctionner de la même manière à tous les régimes, les "hélices" des turbines ne peuvent pas fonctionner de la même manière selon la force du vent (donc la vitesse et le débit des gaz d'échappement). En conséquence, le turbo fonctionne mieux dans une plage limitée, d'où l'effet coup de pied. Ensuite, nous avons deux solutions : un turbocompresseur à géométrie variable qui modifie la pente des ailettes, ou un double voire un triple boost. Quand on a plusieurs turbines, l'une s'occupe des petites vitesses (petits débits, donc petits turbos adaptés à ces "vents"), et l'autre s'occupe des grandes vitesses (plus généralement, il est logique que les débits soient plus importants à ce niveau point. là ). Avec ce dispositif, on retrouve alors l'accélération linéaire d'un moteur atmosphérique, mais avec beaucoup plus d'accroche et évidemment de couple (à cylindrée égale, bien sûr).

Consommation? Ça dépend …

Cela nous amène à un point assez important et controversé. Le moteur turbocompressé consomme-t-il moins ? Si vous regardez les chiffres des fabricants, vous pouvez dire oui. Cependant, en fait, très souvent, tout est très bon et les nuances doivent être discutées.

La consommation des constructeurs dépend du cycle NEDC, c'est-à-dire du mode particulier d'utilisation des voitures : accélération très lente et vitesse moyenne très limitée.

Dans ce cas, les moteurs turbo sont au top car ils ne l'utilisent pas vraiment...

En fait, le principal avantage du moteur turbo downsizé est sa petite taille. Un petit moteur, très logiquement, consomme moins qu'un gros.

Malheureusement, un petit moteur a une puissance limitée car il ne peut pas aspirer beaucoup d'air et donc brûler beaucoup de carburant (puisque les chambres de combustion sont petites). Le fait d'utiliser un turbocompresseur permet d'augmenter artificiellement sa cylindrée et de restituer la puissance perdue lors du retrait : on peut introduire un volume d'air qui dépasse la taille de la chambre, puisque le turbocompresseur envoie de l'air comprimé, qui aspire de l'air. moins d'espace (il est également refroidi par un échangeur de chaleur pour réduire encore le volume). En bref, nous pouvons vendre des 1.0 de plus de 100 ch, alors que sans turbo, ils seraient limités à une soixantaine, ils ne peuvent donc pas être vendus sur de nombreuses voitures.

Dans le cadre de l'homologation NEDC, on utilise des voitures à basse vitesse (lente faible accélération à régime), on se retrouve donc avec un petit moteur qui tourne tranquillement, auquel cas il consomme peu. Si je fais fonctionner les 1.5 litre et 3.0 litres côte à côte à bas régime et à des régimes similaires, alors le 3.0 consommera logiquement plus.

Ainsi, à bas régime, un moteur suralimenté fonctionnera en aspiration naturelle puisqu'il n'utilisera pas de suralimentation (les gaz d'échappement sont trop faibles pour le relancer).

Et c'est là que les moteurs turbo trompent leur monde, ils consomment peu à bas régimes par rapport aux atmosphériques, puisqu'en moyenne ils sont moins (moins = moins de consommation, je répète, je sais).

Pourtant, en utilisation réelle, les choses vont parfois jusqu'au contraire ! En effet, lors de la montée des tours (donc quand on utilise la puissance par opposition au cycle NEDC), le turbo se met en marche puis se met à déverser un très gros flux d'air dans le moteur. Malheureusement, plus il y a d'air, plus il faut compenser par l'envoi de carburant, ce qui fait littéralement exploser le débit.

Alors récapitulons : les constructeurs ont réduit la taille des moteurs pour mieux gérer le cycle NEDC et donc baisser les valeurs de consommation. Cependant, afin d'offrir le même niveau de puissance que les "vieux gros moteurs", ils ont ajouté un turbocompresseur (ou surcompresseur). Pendant le cycle, le turbocompresseur tourne très peu et apporte même un peu d'énergie supplémentaire du fait de la détente des gaz d'échappement (les gaz d'échappement prennent plus de place que le mélange entrant dans le moteur, cette détente est contrôlée par la turbine), ce qui conduit à faible consommation, car le moteur est petit, je vous le rappelle (si on compare deux volumes identiques avec et sans suralimentation, alors celui avec suralimentation consommera plus logiquement). En fait, les gens utilisent toute la puissance de leur voiture et font donc travailler plus fort le turbo. Le moteur est pompé avec de l'air, et donc il doit aussi être "chargé" en essence : la consommation augmente fortement, même avec de petits moteurs...

Pour ma part, je constate parfois avec crainte que beaucoup d'entre vous sont très mécontents de la consommation réelle des petits moteurs à essence (les fameux 1.0, 1.2, 1.4, etc.). Quand beaucoup reviennent du diesel, le choc devient encore plus important. Certains vendent même leur voiture tout de suite... Alors attention à l'achat d'un petit moteur essence, ils ne font pas toujours des merveilles.

Mauvais son ?

Avec un moteur turbo, la ligne d'échappement est encore plus difficile... En effet, en plus des catalyseurs et du filtre à particules, on dispose désormais d'une turbine qui est alimentée par les flux provoqués par les gaz d'échappement. Tout cela signifie que nous ajoutons toujours quelque chose qui bloque la ligne, donc nous entendons un peu moins de bruit. De plus, le régime est plus bas, de sorte que le moteur peut grincer moins fort.

La F1 en est le meilleur exemple existant, avec un plaisir des spectateurs largement diminué (le son du moteur était l'un des principaux ingrédients, et pour ma part, les V8 atmosphériques me manquent terriblement !).

Ici on voit bien que le turbo est un peu obstrué au niveau de l'échappement... (collecteur à droite et turbo à gauche)

FERRARI / V8 ATMO VS V8 TURBO ! Choisissez-en un!

Spotter (GE Supercars) a fait le travail pour vous de comparer. A noter toutefois que la différence est plus sensible sur d'autres voitures (surtout la F1), car Ferrari a néanmoins fait en sorte que le turbo pénalise le moins possible l'homologation, obligeant les ingénieurs à faire un travail sérieux. Quoi qu'il en soit, nous avons 9000 tr/min au 458 et 8200 tr/min sur la 488 GTB (sachant aussi qu'à la même vitesse la 488 fait moins de bruit).

Sous-vitesse suralimentée ?

Oui, avec deux turbines qui récupèrent les flux d'échappement et envoient de l'air comprimé au moteur, il y a ici une limite : on ne peut pas les faire tourner toutes les deux trop vite, et puis on a aussi une traînée au niveau de la sortie d'échappement, ce que l'on ne fait pas avoir avec un moteur à aspiration naturelle (le turbo interfère). Notez cependant que la turbine qui envoie de l'air comprimé au moteur est contrôlée électroniquement via la vanne de dérivation de la vanne de dérivation, on peut donc restreindre le débit d'air comprimé vers le moteur (cela fait partie de ce qui se passe). passe en mode de verrouillage, la soupape de dérivation libère toute la pression dans l'air et non dans le moteur.

Par conséquent, tout cela est proche de ce que nous avons vu dans le paragraphe précédent.

Grande inertie ?

En partie pour les mêmes raisons, nous obtenons des moteurs avec plus d'inertie. Il réduit également le plaisir et le sentiment de sportivité. Les turbines affectent le flux d'air entrant (admission) et sortant (échappement) et, par conséquent, provoquent une certaine inertie par rapport à la vitesse d'accélération et de décélération de ce dernier. Attention toutefois à ce que l'architecture du moteur ait également une grande influence sur ce comportement (moteur en V, à plat, en ligne, etc.).

En conséquence, lorsque vous gazez à l'arrêt, le moteur accélère (je parle de vitesse) et décélère un peu plus lentement ... Même l'essence commence à se comporter comme les moteurs diesel, qui sont généralement suralimentés pendant plus que longtemps ( par exemple, M4 ou Giulia Quadrifoglio, et ce ne sont que quelques-uns d'entre eux. 488 GTB travaille dur, mais ce n'est pas parfait non plus).

Si ce n'est pas si grave dans la voiture de tout le monde, alors dans une supercar - 200 000 euros - bien plus ! Les anciens dans l'atmosphère devraient gagner en popularité dans les années à venir.

Son d'échappement Alfa Romeo Giulia Quadrifoglio Verde QV Carabinieri | Supercar de police

Rendez-vous à la 20ème seconde pour entendre que l'inertie du moteur est trop douce, n'est-ce pas ?

Réponse plus lente

Autre conséquence, la réponse du moteur est moins impressionnante. Ferrari met également tout en œuvre pour démontrer aux clients potentiels que tout a été fait pour réduire la réactivité du moteur, malgré le fait que la 488 GTB soit turbocompressée.

Moins noble ?

Pas vraiment... Comment un compresseur peut-il rendre un moteur moins noble ? Si beaucoup de gens pensent le contraire, je pense pour ma part que cela n'a pas de sens, mais peut-être que je me trompe. En revanche, cela peut le rendre moins attirant, ce qui est une autre affaire.

Fiabilité : turbo en berne

C'est une logique stupide et dégoûtante. Plus il y a de pièces dans le moteur, plus le risque de casse est grand... Et là on est ruiné, car le turbocompresseur est à la fois une pièce sensible (ailettes fragiles et un roulement qu'il faut lubrifier) ​​et une pièce qui est soumise à d'énormes contraintes (des centaines de milliers de tours par minute !) ...

De plus, elle peut tuer un moteur diesel à cause de l'accélération : elle s'écoule au niveau du roulement lubrifié, cette huile est aspirée dans le moteur et brûle dans ce dernier. Et comme il n'y a pas d'allumage contrôlé sur les moteurs diesel, le moteur ne doit pas être coupé ! Tout ce que vous avez à faire est de regarder sa voiture mourir trop haut et dans une bouffée de fumée).

Tous les commentaires et réactions

Derernier commentaire posté :

Phil HAKE (Date : 2021, 05:22:08)

Vous écrivez que vous manquez les moteurs V8 en Formule 1, mais les pilotes qui ont connu la première ère de la suralimentation, puis les V8, V10, V12 3500cc. Cm, puis 3 cc. Vous voyez, il est dit que seuls les moteurs 3000cc V2 manquaient. Voir Rire puissant, c'est mon avis.

Il I. 1 réaction(s) à ce commentaire :

• administrateur ADMINISTRATEUR DU SITE (2021-05-24 15:16:25) : Attention aux subtilités, je doute qu'ils manquaient de puissance... Tout d'abord, ils ne frappent plus les fesses du V10, mais le fait qu'ils soient atmosphériques est passible d'échec à bas régime...

  Tout pilote préférerait l'ambiance légèrement faible en dessous à un turbo complet à tous les régimes. Un moteur suralimenté est très gênant au niveau sonore (CF Vettel) et à ces niveaux de puissance il est plus difficile à doser (et aussi moins linéaire).

  Bref, le turbo est bon dans la vie civile, moins sur l'autoroute...

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