Les turbocompresseurs sont de plus en plus répandus sur les voitures neuves de l'industrie automobile, en partie en raison des exigences croissantes du gouvernement en matière d'efficacité énergétique. Les turbocompresseurs permettent aux petits moteurs d'apporter la puissance d'un plus gros moteur à aspiration naturelle. Il le fait sans sacrifier l'économie de carburant dans des conditions de conduite conservatrices.
Cependant, ne vous attendez pas à une meilleure efficacité énergétique si votre moteur turbocompressé est conduit avec fougue ou tracte de lourdes charges. Lorsqu'un turbo crée une suralimentation (augmentation du PSI), le moteur nécessite beaucoup plus de carburant que lorsqu'il fonctionne à régime partiel et à un régime inférieur (tours par minute, une mesure du régime moteur).
Obtenir plus de 30 mpg sur l'autoroute tout en s'amusant de temps en temps rend les moteurs 4 cylindres turbocompressés populaires dans des segments automobiles spécifiques. La taille du turbo déterminera le seuil de suralimentation du moteur, qui est le régime requis pour commencer à enrouler le turbo. Les gros turbocompresseurs offriront un seuil de suralimentation plus élevé et peuvent produire plus de puissance. En revanche, les petits turbocompresseurs ont un seuil de suralimentation inférieur mais ne produisent pas autant de puissance et de couple. L'augmentation de la taille du turbo permettra d'augmenter la puissance de sortie au prix d'une sollicitation accrue du moteur et éventuellement d'une réduction de sa durée de vie.
Les turbocompresseurs fonctionnent en utilisant les gaz d'échappement pour faire tourner une turbine qui est attachée à une deuxième turbine qui aspire l'air dans le moteur. Considérez un turbocompresseur comme un compresseur d'air qui fonctionne à l'échappement plutôt qu'à l'électricité. Lors de la suralimentation, les turbos peuvent augmenter le PSI à l'intérieur du moteur à une pression supérieure à la pression atmosphérique. Un turbo a besoin de suffisamment de gaz d'échappement pour dépasser son seuil de suralimentation, ce qui a un impact à la fois sur la position de l'accélérateur et sur le régime moteur.
Les gaz d'échappement chauds chauffent le turbo en augmentant la température de l'air d'admission. L'air chaud a une densité réduite et moins d'oxygène que l'air froid, ce qui réduit les performances du moteur. Avant que l'air n'entre dans le moteur, il passe par un refroidisseur intermédiaire pour abaisser la température de l'air d'admission. Les refroidisseurs intermédiaires utilisent principalement le refroidissement air-air car il est fiable et peu coûteux. Dans certaines applications hautes performances et à espace limité, les refroidisseurs intermédiaires air-eau sont supérieurs en raison de la réactivité accrue du turbo et de l'encombrement réduit.
Il existe six principaux modèles de turbocompresseurs, et tous ont leurs avantages et leurs inconvénients. Un moteur bi-turbo peut fournir une plage de puissance plus large qu'un moteur turbo unique au détriment de la complexité et de l'argent supplémentaires. Les turbocompresseurs sont chers, et les conceptions plus complexes peuvent entraîner une facture de réparation coûtant des milliers de dollars en cas de défaillance.
Turbo simple - Une configuration turbo unique se trouve le plus souvent sur les moteurs en ligne car tous les orifices d'échappement se trouvent d'un côté du moteur. Un gros turbo unique peut faire autant de boost, sinon plus, qu'une configuration à double turbo. Le compromis pour une puissance de sortie maximale est un seuil de suralimentation élevé, créant une bande de puissance étroite.
Turbo double - Les turbos jumeaux sont généralement sur les moteurs V avec deux rangées d'orifices d'échappement. La plupart du temps, les turbos vivront de chaque côté du compartiment moteur, à l'exception des moteurs qui utilisent une disposition en V chaud et placent les turbos dans la vallée du moteur. Deux turbos permettent d'utiliser des turbines plus petites, ce qui peut élargir la plage de puissance et améliorer le couple à bas régime grâce au seuil de suralimentation inférieur.
Turbo à double volute - En utilisant deux voies d'échappement distinctes vers le turbo, l'impact de la pression négative due au chevauchement des soupapes entraîne moins de dégradation des performances. L'appariement de cylindres qui ne s'allument pas consécutivement aide à éliminer les interférences dans la vitesse des gaz d'échappement. Il conduit à des gains de performances par rapport à un turbo à simple volute. Les moteurs qui ne sont pas initialement conçus avec des turbos à double volute nécessiteront également un nouveau collecteur d'échappement pour être compatibles.
Turbo à double volute variable - Un turbo à double volute variable s'appuie sur les gains de performances du turbo à double volute en ajoutant une deuxième turbine. Les turbines peuvent fonctionner indépendamment pour maximiser la vitesse d'échappement ou générer simultanément une puissance maximale. Les deux turbines fonctionnent à un régime moteur plus élevé lorsque la position de l'accélérateur atteint un certain point. Les turbocompresseurs variables à double volute combinent les avantages des petits et des grands turbos tout en éliminant leurs inconvénients.
Turbo à géométrie variable - L'ajout d'aubes réglables autour de la turbine permet aux turbos à géométrie variable de fournir une large plage de puissance. Les aubes sont pour la plupart fermées à bas régime moteur, ce qui permet au turbo de s'enrouler rapidement. Les aubes s'ouvrent à un régime moteur élevé pour réduire les restrictions qui entraîneraient autrement une baisse des performances à la ligne rouge du moteur. Les turbos à géométrie variable offrent des performances exceptionnelles au prix d'une complexité accrue, créant davantage de points de défaillance.
Turbo électrique – Vous voulez un gros boost turbo sans le seuil de boost élevé ? Les turbos à assistance électrique peuvent aider à faire tourner la turbine. Il le fait lorsque le moteur fonctionne à bas régime et ne produit pas suffisamment de gaz d'échappement pour faire tourner le turbo efficacement. Les turbos électriques ajoutent de la complexité et du poids puisqu'un moteur électrique avec une batterie supplémentaire est nécessaire.
Certains turbos fonctionneront uniquement à l'électricité, mais ils en sont encore aux premiers stades de développement et ne peuvent pas égaler la puissance de sortie des turbos à échappement. La batterie nécessaire pour alimenter un turbo électrique est importante, ajoutant du poids et de la complexité à une voiture. Les fabricants utilisent de petits turbos électriques pour aider à abaisser le seuil de suralimentation du plus gros turbo à échappement.
Avec un entretien approprié et de bonnes habitudes de conduite, un moteur turbocompressé ne devrait pas avoir de problèmes de fiabilité importants par rapport à un moteur à aspiration naturelle. Les vidanges d'huile fréquentes deviennent exponentiellement plus importantes pour un moteur turbocompressé en raison de la chaleur supplémentaire qu'un turbo ajoute au compartiment moteur. Si l'huile dépasse l'intervalle de vidange recommandé, cela peut provoquer une accumulation de boue susceptible de bloquer les passages d'huile qui alimentent le turbo.
Supposons que le turbo ne soit pas correctement lubrifié et refroidi par l'huile moteur. Dans ce cas, cela peut causer des dommages et entraîner une panne catastrophique pouvant détruire l'ensemble du moteur. En conséquence, il peut effectivement laisser la voiture totalisée. S'assurer qu'un moteur turbocompressé reste heureux et en bonne santé implique quelques exigences.
N'utilisez pas de gaz à faible indice d'octane – L'essence premium avec indice d'octane 91 ou 93 offre plus de résistance au cognement du moteur que l'essence ordinaire avec indice d'octane 87. Les moteurs turbocompressés génèrent plus de chaleur et de pression que les moteurs à aspiration naturelle et sont plus sujets à la détonation. L'allumage prématuré du gaz, ou la détonation, peut causer d'énormes problèmes. Il peut détruire efficacement un moteur dans des cas graves et prolongés. Certains moteurs turbo, cependant, peuvent fonctionner avec du carburant à faible indice d'octane. Assurez-vous toujours de respecter les recommandations du fabricant lorsqu'il s'agit de faire le plein de votre voiture.
La détonation se produit alors que le cylindre est sur la course de compression du cycle de combustion et n'a pas encore atteint le point mort haut. Le problème avec la détonation est que la combustion du carburant combat la course de compression et place des forces opposées sur l'ensemble rotatif du moteur au lieu de l'alimenter pendant la course de combustion.
Ne boostez pas avec de l'huile froide – L'huile froide est plus épaisse que l'huile chaude et provoque une contrainte supplémentaire sur le moteur. Ne vous fiez pas à la jauge de température du moteur, car elle mesure la température du liquide de refroidissement au lieu de l'huile. Si la voiture n'utilise pas de jauge de température d'huile, il est préférable de jouer la sécurité et d'attendre un certain temps après que le liquide de refroidissement du moteur ait atteint la température de fonctionnement.
N'appuyez pas sur l'accélérateur à bas régime – Cela ne s'applique principalement qu'aux transmissions manuelles. En effet, la plupart des véhicules automatiques feront rétrograder la transmission à un rapport inférieur. L'accélération d'une voiture dans son rapport le plus élevé nécessitera que le turbo reste enroulé plus longtemps à plein régime par rapport à la rétrogradation à un rapport plus court plus bas dans la gamme. Plus un turbo reste longtemps au boost maximum, plus il génère de chaleur. Lorsque cela se produit, cela peut raccourcir la durée de vie des composants du moteur, du faisceau de câbles à l'huile.
Ne démarrez pas le turbo avant d'avoir éteint le moteur - Conduire un moteur à fond ou le faire tourner avant de l'éteindre n'est pas une bonne idée. Cela est vrai que le moteur soit turbocompressé ou non. Un turbo chaud est particulièrement efficace pour la cokéfaction de l'huile et doit être refroidi avant que le moteur ne s'arrête. Certaines voitures utilisent des minuteries turbo, qui permettent au moteur de continuer à tourner pendant quelques minutes après avoir retiré la clé du contact. Une autre méthode de refroidissement du turbo est une pompe électrique qui continue à faire circuler l'huile ou le liquide de refroidissement sans qu'il soit nécessaire de maintenir le moteur en marche.
Les turbocompresseurs sont efficaces pour ajouter de la puissance et de l'efficacité aux moteurs, mais ils ajoutent également de la complexité. Il est essentiel de peser le pour et le contre pour décider si un moteur turbocompressé sera le bon choix. Les turbos sont un excellent choix pour les conducteurs qui apprécient les performances. Ils sont également parfaits pour les conducteurs qui ne souhaitent pas faire de gros sacrifices en matière d'efficacité énergétique dans les conditions de conduite quotidiennes.
Amélioration de la puissance de sortie - Les turbocompresseurs ajoutent de la puissance supplémentaire à un moteur et permettent à un moteur plus petit d'égaler la puissance de sortie d'un moteur de plus grande cylindrée. L'augmentation de la taille du turbo peut ajouter plus de puissance et augmenter le seuil de suralimentation, réduisant ainsi la plage de puissance.
Meilleure économie de carburant – Les turbocompresseurs peuvent améliorer l'économie de carburant en permettant à un moteur de plus petite cylindrée de produire une puissance adéquate. Ne vous attendez pas à voir beaucoup de miles supplémentaires par gallon lors de l'ajout d'un turbo à un moteur à aspiration naturelle. Un moteur 4 cylindres atmosphérique de 2,0 litres aurait probablement une meilleure économie de carburant qu'un moteur 4 cylindres turbocompressé de 2,0 litres. Mais cela compare essentiellement des pommes à des oranges.
Diminution de la réponse de l'accélérateur - Les turbocompresseurs souffrent d'une diminution de la réponse de l'accélérateur, connue sous le nom de seuil de suralimentation et de décalage du turbo. Le seuil de suralimentation est le régime minimum dont un moteur a besoin pour enrouler le turbocompresseur. Le turbo lag est le temps qu'il faut pour pressuriser le conduit d'air qui mène au corps de papillon lorsque le régime du moteur est au-dessus du seuil de suralimentation.
Complexité accrue du moteur - Un moteur turbocompressé utilise des pièces supplémentaires par rapport à un moteur à aspiration naturelle. Le turbo, le refroidisseur intermédiaire, la soupape de décharge et les tuyaux de suralimentation ne sont que quelques-unes des pièces nécessaires pour turbocompresser un moteur. Ces pièces supplémentaires peuvent rendre un compartiment moteur exigu un peu claustrophobe et augmenter le niveau de complexité impliqué dans certaines réparations.
Coût de réparation plus élevé – Turbochargers aren’t cheap, and it’s not uncommon for them to cost upwards of $1,000. If a turbo fails, it can send pieces of metal into the engine and require a complete rebuild or replacement. A destroyed engine will cost thousands of dollars to repair and might sometimes exceed the car’s value.
Modified exhaust note – Turbochargers disrupt the exhaust gasses flow and change the exhaust sound. Comparing the exhaust note of a Porsche 911 GT3 and a Porsche 911 Turbo is one of the most notable exhaust comparisons. Yes, the induction noises bring a nice tradeoff for the muted exhaust note. But, it’s hard to beat the screaming sound of a naturally aspirated engine high in the rpm range.
