Turbocompresseur : quels sont ses avantages et qu'est-ce que le turbo lag ?
Un turbocompresseur, ou "turbo" en abrégé, est un dispositif qui augmente la puissance d'un moteur à combustion interne en forçant l'air dans la chambre de combustion.
L'augmentation de puissance provient du fait que le moteur reçoit beaucoup plus de molécules d'oxygène à partir du même volume d'air. L'air étant sous pression, le mélange est plus explosif, le moteur accélère donc plus facilement, et il n'a pas besoin de plus de carburant.
Table des matières
- Quelle est la différence entre un turbocompresseur et un compresseur ?
- Qu'est-ce que le turbo lag ?
- Les bas régimes du moteur ne sont PAS un décalage du turbo
- Un turbo plus gros ajoutera-t-il plus de puissance?
- Bi-turbo, Bi-turbo
- Turbocompresseur Twin-Scroll
- Turbocompresseur à géométrie variable
- À quoi sert le Wastegate ?
- A quoi sert la vanne Blowoff ?
- Alors pourquoi les moteurs turbocompressés ?
En plus du turbocompresseur, un compresseur ou une combinaison d'un turbocompresseur et d'un compresseur est également utilisé pour suralimenter le moteur.
Quelle est la différence entre un turbocompresseur et un compresseur ?
La principale différence entre un turbocompresseur et un compresseur de suralimentation réside dans le fait qu'un compresseur de suralimentation est entraîné mécaniquement via une courroie fixée au vilebrequin, tandis que les gaz d'échappement du moteur entraînent un turbocompresseur.
Étant donné que le compresseur utilise l'énergie du moteur pour son entraînement, il prendra une partie de l'énergie du moteur, mais au final, il lui fournira plus d'énergie. Un autre inconvénient du compresseur est son rendement adiabatique inférieur par rapport au turbocompresseur.
L'efficacité adiabatique est la capacité du compresseur à comprimer l'air sans ajouter de chaleur excessive à l'air. Plus la température de l'air est basse, plus l'air est dense et il contient plus de molécules d'oxygène. Ainsi, les compresseurs ajoutent plus de chaleur à l'air que les turbocompresseurs, ce qui les rend moins efficaces.
Comme déjà mentionné, le turbocompresseur n'est pas entraîné mécaniquement mais par les gaz d'échappement et ne prélève donc pas d'énergie sur le moteur, qui est plus efficace. Par rapport au compresseur, il a cependant un inconvénient : turbo lag.
Qu'est-ce que le turbo lag ?
Le turbo lag est le temps qui s'écoule entre la demande d'augmentation de puissance, c'est-à-dire l'appui sur la pédale d'accélérateur, et l'apparition de la puissance (turbo kick-in). Dans les modèles plus récents utilisant des turbocompresseurs, cela peut être d'environ 1 seconde, mais tout dépend du type de turbo.
En d'autres termes, le turbo lag est le temps qu'il faut au système d'échappement et au turbocompresseur pour créer la poussée nécessaire pour augmenter la puissance. Les compresseurs de suralimentation n'ont pas ce problème car ils sont entraînés directement par le moteur et la réponse à l'accélérateur est donc instantanée.
Les bas régimes du moteur ne sont PAS un décalage du turbo
Parfois, les bas régimes du moteur sont confondus avec le décalage du turbo dans le cas des voitures utilisant une transmission manuelle. Si le régime moteur est bas, l'attente de l'accélération peut prendre plusieurs secondes après avoir appuyé sur la pédale d'accélérateur. Cependant, ce retard n'est pas un décalage du turbo mais le mauvais choix de vitesse.
Les turbocompresseurs reposent sur l'accumulation de pression des gaz d'échappement pour entraîner une turbine (hélice), ce qui ne peut être réalisé au ralenti ou à bas régime. Lorsque le moteur atteint des tours suffisants, la turbine se met à tourner de manière à créer une pression d'admission supérieure à la pression atmosphérique.
Le turbocompresseur vise à améliorer l'efficacité volumétrique du moteur en augmentant la densité de l'air d'admission, permettant plus de puissance par cycle moteur.
Un turbo plus gros ajoutera-t-il plus de puissance?
La taille et la forme de la turbine (elle tourne jusqu'à 300 000 tr/min) affectent certaines des caractéristiques de performance du turbocompresseur. Les dimensions de la turbine déterminent également la quantité d'air qui circulera dans le système. En général, plus la turbine est grande, plus la capacité de débit d'air est grande.
Les performances d'un turbocompresseur sont étroitement liées à sa taille. Les gros turbocompresseurs ont besoin de plus de pression, ce qui provoque un décalage du turbo à bas régime. Les petits turbos tournent rapidement mais peuvent ne pas avoir la même puissance à forte accélération.
Pour combiner efficacement les avantages des gros et des petits turbocompresseurs, on utilise des turbocompresseurs jumelés ou des turbocompresseurs à géométrie variable des pales.
Bi-turbo, Bi-turbo :
Twin-turbo ou Bi-turbo sont deux turbocompresseurs fonctionnant en parallèle (conjointement) ou séquentiellement (séparément). Dans une configuration parallèle, un turbocompresseur est entraîné par une moitié et l'autre par l'autre moitié des gaz d'échappement du moteur, et les deux fonctionnent simultanément. Les turbos plus petits ont moins de décalage de turbo que les turbos plus gros, donc deux petits turbos sont souvent utilisés.
Dans une configuration séquentielle, un turbocompresseur plus petit fonctionne à bas régime, et l'autre plus grand est activé à un régime moteur prédéterminé plus élevé. Les turbos séquentiels réduisent le décalage du turbo mais nécessitent des tuyaux complexes pour alimenter les deux turbos.
Turbocompresseur Twin-Scroll :
Ce type de turbocompresseur possède deux canaux pour l'admission des gaz d'échappement dans la partie turbine. Les tuyaux d'échappement conduisent les deux orifices Twin-Turbo des cylindres afin que le vide ne prélève pas d'énergie sur les gaz d'échappement d'un cylindre. En revanche, la soupape d'échappement de l'autre cylindre n'est pas encore fermée, mais sa soupape d'admission a déjà commencé à s'ouvrir.
Si l'allumage dans les cylindres est dans l'ordre 1-3-4-2, les cylindres 1 et 4 conduiront à un canal, et les cylindres 2 et 3 conduiront à l'autre canal. Dans ce cas, il n'y aura pas de perte d'énergie des gaz d'échappement car le cylindre 3, qui prélèverait de l'énergie sur les gaz d'échappement du cylindre 1, n'est pas relié à la même canalisation.
L'inconvénient du turbocompresseur twin-scroll est sa difficulté, mais aussi le fait qu'il est nécessaire d'avoir un nombre pair de cylindres pour que les gaz d'échappement d'un même nombre de cylindres s'écoulent dans chaque canal.
Turbocompresseur à géométrie variable :
Un turbocompresseur à géométrie variable utilise des aubes mobiles pour ajuster le débit d'air dans la turbine, imitant un turbocompresseur de taille optimale tout au long de la courbe de puissance. Le résultat est un turbocompresseur sans turbo lag observable.
À quoi sert le Wastegate ?
La soupape de décharge détourne les gaz d'échappement de la turbine du turbocompresseur. La vitesse de la turbine est contrôlée en déviant les gaz d'échappement. La fonction principale de la soupape de dérivation est de réguler la pression de remplissage afin de ne pas endommager le moteur ou le turbocompresseur.
A quoi sert la vanne Blowoff ?
Une soupape de décharge est une soupape qui relâche la pression dans les moteurs turbocompressés. Cette soupape aide à vider l'espace entre le turbo et le papillon en libérant de l'air comprimé dans l'environnement pour réduire l'usure du turbo.
Lorsque l'air est libéré, un sifflement ou un sifflement caractéristique entre.
Alors pourquoi les moteurs turbocompressés ?
La turbocompression peut augmenter la puissance du moteur et réduire la consommation de carburant, mais certains fabricants préfèrent encore les gros moteurs à essence à aspiration naturelle. Les moteurs diesel sans turbocompresseur ne sont plus produits de nos jours car ils ont des performances déficientes par rapport aux moteurs à essence.