Turbocompresseur à géométrie fixe vs géométrie variable - quelle est la différence ?

Souvent, lors de la description des moteurs, le terme "géométrie variable du turbocompresseur" est utilisé. En quoi est-il différent d'une constante et quels sont ses avantages et ses inconvénients ?

Un turbocompresseur est un dispositif largement utilisé dans les moteurs diesel depuis les années 80, augmentant le couple et la puissance et affectant positivement la consommation de carburant. C'est grâce au turbocompresseur que les diesels n'étaient plus perçus comme des machines de travail sales. Dans les moteurs à essence, ils ont commencé à avoir la même tâche et sont apparus plus fréquemment dans les années 90, au fil du temps, ils ont gagné en popularité et, après 2010, ils sont devenus aussi courants dans les moteurs à essence qu'ils l'étaient dans les années 80 et 90. dans les diesels.

Comment fonctionne un turbocompresseur ?

Un turbocompresseur est composé d'une turbine et d'un compresseur monté sur un arbre commun et dans un carter divisé en deux côtés presque doubles. La turbine est entraînée par les gaz d'échappement du collecteur d'échappement, et le compresseur, qui tourne sur le même rotor que la turbine et est entraîné par celle-ci, crée une pression d'air, la soi-disant. réapprovisionnement. Il pénètre ensuite dans le collecteur d'admission et les chambres de combustion. Plus la pression des gaz d'échappement est élevée (régime moteur élevé), plus la pression de compression est élevée.  

Le principal problème des turbocompresseurs réside précisément dans ce fait, car sans une vitesse des gaz d'échappement appropriée, il n'y aura pas de pression appropriée pour comprimer l'air entrant dans le moteur. La suralimentation nécessite une certaine quantité de gaz d'échappement d'un moteur à une certaine vitesse - sans charge d'échappement appropriée, il n'y a pas de suralimentation appropriée, de sorte que les moteurs suralimentés à bas régime sont extrêmement faibles.

Pour minimiser ce phénomène indésirable, un turbocompresseur aux dimensions correctes pour le moteur donné doit être utilisé. Le plus petit (rotor de plus petit diamètre) "tourne" plus vite car il crée moins de traînée (moins d'inertie), mais il donne moins d'air, et donc ne générera pas beaucoup de boost, c'est-à-dire. pouvoir. Plus la turbine est grande, plus elle est efficace, mais elle nécessite plus de charge de gaz d'échappement et plus de temps pour « tourner ». Ce temps est appelé turbo lag ou lag. Par conséquent, il est logique d'utiliser un petit turbocompresseur pour un petit moteur (jusqu'à environ 2 litres) et un gros pour un moteur plus gros. Cependant, les plus grands ont toujours un problème de décalage, donc Les gros moteurs utilisent généralement des systèmes bi-turbo et bi-turbo.

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Géométrie variable - la solution au problème du turbo lag

Le moyen le plus efficace de réduire le turbo lag est d'utiliser une turbine à géométrie variable. Les aubes mobiles, appelées aubes, changent de position (angle d'inclinaison) et donnent ainsi une forme variable au flux de gaz d'échappement qui frappe les aubes immuables de la turbine. En fonction de la pression des gaz d'échappement, les pales sont réglées à un angle plus ou moins grand, ce qui accélère la rotation du rotor même à une pression des gaz d'échappement inférieure, et à une pression des gaz d'échappement plus élevée, le turbocompresseur fonctionne comme un turbocompresseur conventionnel sans variable géométrie. Les gouvernails sont montés avec un entraînement pneumatique ou électronique. La géométrie variable des turbines était initialement utilisée presque exclusivement dans les moteurs diesel., mais il est désormais aussi de plus en plus utilisé par l'essence.

L'effet de la géométrie variable est plus une accélération douce à bas régime et l'absence d'un moment notable de "mise en marche du turbo". En règle générale, les moteurs diesel à géométrie de turbine constante accélèrent beaucoup plus rapidement jusqu'à environ 2000 1700 tr / min. Si le turbo a une géométrie variable, il peut accélérer en douceur et clairement à partir d'environ 1800-XNUMX tr/min.

La géométrie variable du turbocompresseur semble avoir quelques avantages, mais ce n'est pas toujours le cas. Par dessus tout la durée de vie de telles turbines est plus faible. Les dépôts de carbone sur les volants peuvent les bloquer de sorte que le moteur en gamme haute ou basse n'a pas sa puissance. Pire, les turbocompresseurs à géométrie variable sont plus difficiles à régénérer, ce qui coûte plus cher. Parfois, une régénération complète n'est même pas possible.