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VOITURE | |
| TURBO, COMPRESSEUR ET INTERCOOLER |
Pour accroître les performances
d'un moteur, sans modifier la cylindrée et les côtes "physiques",
les constructeurs ont eus l'idée d'ajouter un turbo ou un compresseur
(et par-dessus, éventuellement un échangeur air/air apelé
intercooler).
Cette plage explique donc
la différence entre ces éléments et leurs fonctionnement..
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Un moteur
consomme du carburant et de l'oxygène
Pour augmenter la puissance du moteur,
il faut augmenter la puissance de l'explosion dans chaque cylindre. Toutefois,
pour avoir une explosion il faut du carburant et... du comburant !
Le carburant, c'est l'essence ou
le gasoil. Le comburant, c'est l'oxygène contenu dans l'air.
Pour que l'explosion soit optimale, il faut donc de l'air en quantité suffisante pour que le carburant brule entièrement. S'il y a trop de carburant, il y aura des rejets polluants et une combustion incomplète (rejet de monoxyde de carbone par exemple), s'il n'y a pas assez de carburant, l'explosion ne sera pas optimale (dilatation des gaz insuffisante).
Un moteur ayant (généralement)
4 cylindres et chaque cylindre ayant un volume fixe, la quantité
d'air admise ne peut pas dépasser cette capacité... sauf
en le comprimant !
L'air est compressible, il suffit
d'avoir plus d'air pour pouvoir pouvoir ajouter plus de carburant et obtenir
une explosion plus forte.
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Tout d'abord, Il faut faire la différence entre un turbo et un compresseur :
Ci-dessous, voici le fonctionnement détaillé du turbo-compresseur :Compresseur : il est entrainé par le moteur (courroie) et fournit de l'air compressé au moteur. Son rendement est plus élevé dès les premiers tours puisqu'il tourne en même temps que le moteur. Turbo : il est entrainé par les gazs d'échappement et fournit de l'air compressé au moteur. Son rendement est plus élevé à haut régime car il y a plus d'échappement. A bas régime en revanche, les gazs d'échappements ne suffisent pas pour l'entrainer suffisamment rapidement.
Le moteur expulse les gaz d'échappements vers le pot. Le turbo s'intercale donc entre le moteur et le pot. Les gaz d'échappements font tourner une turbine qui entraine une autre turbine sur le même axe. Cette autre turbine se trouve entre le filtre à air et le moteur (coté admission). Plus il y a d'échappement et plus la turbine tourne vite (jusqu'à 200 000 tr/mn) ce qui comprime l'air en admission et gave littéralement le moteur d'air.
En revanche, s'il y a trop d'air,
le rapport stochiométrique n'est pas respecté et le moteur
peut "cogner" (bruit de cliquetis). C'est pour cela qu'en cas de surpression,
une valve peut s'ouvrir du circuit d'air frais vers l'échappement
(en fait les 2 turbines ne sont pas tout à fait symétriques,
celle de l'échappament étant plus grosse).
La valve
de surpression (wastegate) permet de conserver au moteur un
bon rendement. Elle est controlée par un ressort taré à
une certaine pression sur les anciens turbos, sinon il s'agit d'une électro-vanne
controlée par l'ECU du moteur (il y a alors également un
capteur de pression pour que l'ECU puisse ouvrir ou fermer la vanne au
bon moment).
Ici, la coupe d'un turbo GARETT.
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L'inconvénient majeur de comprimer
l'air dans un volume clos est que celui-ci s'échauffe. Plus l'air
est chaud et plus il se dilate et plus il lui faut de place.
Dans un moteur, l'air compressé
peut atteintre 160°, l'idée de l'intercooler est donc de refroidir
l'air après sa compression par le turbo. Ainsi, pour une pression
égale, il y aura encore un peu plus d'air dans le cylindre.
L'air provenant du filtre à air (et du turbo) passe dans un radiateur air-air. La température de l'air ambiant étant plus fraiche que celle de l'air compressé, on gagne ainsi quelques précieux degrés en sortie de l'intercooler. On peut alors gagner quelques kilowatts supplémentaires (environ 7 à 10%).
Voici l'exemple de la Golf IITurbo-Diesel. Pour 1588 cm3 de cylindrée on trouve :
Les voitures turbo-compressées
avec échangeur air-air consomme paradoxalement moins de carburant
car les constructeurs profitent de la sur-puissance engendrée pour
augmenter les rapports de boite. Pour la même vitesse, le régime
moteur est ainsi moins élevé. D'autre part, le couple étant
également supérieur, le conducteur appuie moins sur l'accélérateur
pour arriver à avoir la même accélération.
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Démarrage à froid : éviter les coups d'accélérateur et les sur-régimes. L'huile moteur étant souvent celle qui lubrifie le turbo, elle n'est pas encore assez fluide pour être efficace. Le turbo peut alors s'user beaucoup plus rapidement. Il faut attendre d'ateindre la température de fonctionnement normale.
Régime d'utilisation : rien de particulier, hormis de ne pas rouler en zone rouge ;-)
Arrêt du moteur : il faut éviter d'accélérer puis de couper immédiatement le contact. Le turbo ne serait plus lubrifié et il "serrerait". A la suite d'une conduite "sportive", le moteur chauffe... et le turbo encore plus. Un ou deux kilomètres avant l'arrivée, rouler plus calmement pour laisser la mécanique reprendre sa température nominale. Au pire, laisser le moteur tourner à l'arrêt quelques minutes avant de couper le contact.
Entretien : le turbo ne nécessite aucun entretien particulier, toutefois son efficacité est lié à
l'état du filtre à air. Nettoyer le filtre à air entre les révisions et le changer tout les 40 000 kilomètres (selon pollution et trajets effectués).
l'huile moteur. Choisir une huile pour moteur turbo. En effet, la vitesse de rotation de celui-ci est très élevée et sa lubrification est donc très importante.
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