Publié le
7 octobre 2022
mis à jour 1 semaine après à cause du temps de réponse du turbo
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Musique associée
Moon Martin / Bad News
Bob Dylan / Hurricane
Je me suis rendu compte que je ne vous avais pas encore parlé de la suralimentation.
Je vais donc commencer en vous parlant du principe de fonctionnement du turbo.
Le plus gros problème sur les premiers turbos était le temps de réponse. Vous vous demandez ce que c'est ?
Pour que vous compreniez bien ce que cela veut dire, j'ai écris cette intro… la semaine dernière !
Et je ne sais pas pourquoi, mais je sens qu’il va y avoir plein de questions.
Tout d’abord, ça sert à quoi un turbo ?
Vous vous souvenez, dans la chambre de combustion, on fait bruler un mélange de comburant et de carburant parfaitement dosé (l’oxygène de l’air avec de l’essence ou du gasoil) Cf post sur le carburateur
Cette combustion crée un échauffement très important, comme le volume est contenu, il y a une élévation de la pression, qui va pousser sur le piston et, par l’intermédiaire de la bielle faire tourner le vilebrequin.
Plus vous pouvez rentrer de l’air, plus vous pourrez mélanger de l’essence et plus la combustion sera importante.
Voilà.
Pour rentrer plus d’air, vous avez différentes possibilités : avoir des soupapes plus grosses, ouvrir la soupape d’admission plus longtemps, comprimer plus au moment de la compression (avoir un volume de la chambre plus petit) … ou forcer l’entrée de l’air.
Pour cela il est possible d’utiliser un compresseur entraîné par le vilebrequin
soit par un moteur électrique (dernières versions de “turbo”)
soit d’utiliser la vitesse et la force des gaz d’échappement pour faire tourner une turbine.
Cette dernière version s’appelle le turbo compresseur, soit de son petit nom, le turbo.
Premier brevet en 1905
Le turbo a été inventé en 1977 par Renault pour gagner le championnat du Monde de Formule 1 ?
Non, en 1905, un ingénieur Suisse, Alfred Büchi dépose un brevet d’un système de compression de l’air entraîné par les gaz d’échappements. Le procédé était très avantageux pour les avions qui avaient du mal à voler en haute altitude à cause de la raréfaction de l’air. Il l’est toujours et très utile pour les avions à moteurs à pistons.
C’est d’autant plus intéressant que le régime de rotation d’un moteur d’avion varie peu. Une fois que le régime de croisière est atteint, le régime du turbo est stable et peut gaver les cylindres sans problème.
Un autre domaine où le régime moteur est assez linéaire, c’est dans l’agriculture. En 1972 IH (International Harvester) sort pour l’Europe le tracteur 1246. L’évolution du 1046, mais avec un turbo. La puissance passe de 100 à 120 chevaux.
Pendant les travaux dans les champs, vous réglez le régime dans une plage autorisée et vous n’en bougez plus. Le turbo souffle régulièrement sa pression pré déterminée.
Ensuite les turbos ont été utilisés sur les camions, qui ont à peu près les mêmes contraintes que les tracteurs.
1962 : première voiture équipée d’un turbo
Alors pourquoi ne pas utiliser le turbo sur une voiture ?
La première voiture équipée d’un turbo est la Chevrolet Monza spider en 1962.
Sur le vieux continent, la voiture la plus emblématique fut la BMW 2002 Turbo en 1968, qui proposait 170 chevaux, mais qui fut retirée du catalogue au bout de 2 ans pour des raisons de sécurité.
Pourquoi cela ?
Les premiers turbos étaient “brutaux”
Pour pouvoir souffler suffisamment et ne pas endommager le moteur, le rapport volumétrique est diminué (donc la compression est plus faible). Donc à bas régime, vous avez un moteur qui est creux, moins souple qu’un moteur d’entrée de gamme.
Le turbo tourne dès que le moteur tourne, mais il lui faut une vitesse importante pour arriver à compresser suffisamment l’air (sa vitesse de rotation est entre 100 000 et 200 000 tours par minute). Donc pour qu’il ait son régime de rotation “normal”, il faut une grande quantité de gaz d’échappement. C’est pour cela, qu’à l’époque, on entendait souvent dire : le turbo s'enclenche à 3000 tours/minute. Ce qui était partiellement faux, il fallait que le moteur tourne à 3 ou 4000 tours (avec une bonne accélération) pour que la turbine tourne suffisamment vite et que la pression monte. Alors intervenait ce que l’on appelait le “coup de pied au cul”.
Ce temps entre le moment où l’on appuie sur l’accélérateur et le moment où le turbo compresse suffisamment et propulse la voiture en avant s’appelle le temps de réponse.
Comment diminuer le temps de réponse ?
En mettant un turbo plus petit, mais il aura un débit faible à haut régime.
Mettre un turbo de taille moyenne qui pourra souffler dès les régimes moyens, et limiter la quantité de gaz d’échappement qui le traverse à haut régime pour qu’il ne souffle pas trop.
Ceci est réalisable avec une soupape de décharge appelée Wast Gate.
Arrivé à une certaine pression de suralimentation, une capsule en relation avec la pression d’admission actionne une soupape laissant échapper une partie des gaz d’échappement.
Le système est donc amélioré.
©LV
Mais au fait, quand on comprime un gaz, il s’échauffe et le moteur à combustion et son cycle Beau de Rochas, n’aime pas que l’air à l’admission soit trop chaud, le rendement se dégrade.
Pour refroidir l’air compressé, on le fait passer dans un radiateur appelé échangeur air/air ou intercooler en anglais. Il est situé entre le turbo et l’admission.
La pose d’un échangeur permet ou de baisser la consommation ou d’augmenter les performances (souvent en compressant plus).
Je vais m’arrêter là pour aujourd’hui, car j’ai encore beaucoup de choses à dire et je ne voudrais pas trop vous “gaver”.
Voilà, voilà …
Lionel.