Comment fonctionne un turbocompresseur ?

Il fut un temps où le V8 régnait en maître. Quand "Il n'y a pas de remplacement pour le déplacement!" était apposé sur le pare-chocs de chaque muscle car chromé. Comme Bob Dylan l'a dit un jour, "les temps changent" et dans le monde de l'automobile, ce changement apporte des turbocompresseurs.

Un turbocompresseur est un système qui aide un moteur à produire plus de puissance et de couple grâce à l'induction forcée. Essentiellement, un turbo aspire de l'air, le refroidit, puis nourrit de force le moteur avec plus d'air que ce qu'il obtiendrait avec son admission standard. Le résultat final est beaucoup plus "Whee !"

Pourtant, les turbocompresseurs peuvent être mystérieux et leur fonctionnement interne peut sembler imprenable pour être pleinement compris. Ils n'ont pas à l'être. Avec The Drive's équipe d'information de crack à vos côtés, nous vous éviterons de loucher sur votre moteur et de pointer à tort le démarreur vers des pièces du jour au lendemain en provenance du Japon... ou d'Autriche.

Prêt? Constant? Allez !

Qu'est-ce qu'un turbocompresseur ?

Un turbocompresseur est une petite turbine qui se trouve entre le moteur et l'échappement. Relié aux deux, ainsi qu'à l'admission d'air de la voiture, un turbocompresseur utilise les gaz d'échappement pour faire tourner la turbine, ce qui force ensuite plus d'air dans le moteur de votre voiture et augmente la puissance de la voiture. Il y a quatre parties qui permettent à un turbocompresseur de fonctionner. Ce sont :

Turbocompresseur

Le turbocompresseur lui-même ressemble à un escargot et comporte une prise d'air, une prise d'échappement, deux roues différentes (une turbine à l'arrière et un compresseur vers l'avant) et un échappement d'air chargé qui va au refroidisseur intermédiaire. Il y a aussi une conduite de tuyau pour l'huile.

Refroidisseur intermédiaire

Pour réduire la température de l'air chargé expulsé du turbocompresseur, un radiateur secondaire, ou refroidisseur intermédiaire, intercepte l'air avant qu'il n'atteigne le moteur. Il utilise un liquide de refroidissement comme agent de refroidissement.

Wastegate

Une soupape de décharge est une soupape située entre l'admission d'échappement et le turbocompresseur qui contourne la turbine pour contrôler la pression de suralimentation.

Réglage de l'ECU

Le cerveau électronique d'un moteur turbocompressé nécessite un étalonnage différent pour les mélanges carburant-air et le calage de l'allumage, par rapport à une voiture avec un moteur à aspiration naturelle. Ainsi, si quelqu'un ajoute un turbocompresseur à un moteur qui n'a jamais été conçu pour un moteur, il devra reprogrammer l'unité de commande électronique (ECU) du moteur pour qu'il fonctionne correctement.

Types de turbocompresseurs

Il existe une grande variété de turbocompresseurs et d'applications turbocompressées. Voici un aperçu des configurations courantes.

Turbocompresseur unique

Un seul turbocompresseur est le type le plus courant de configuration turbocompressée. Il comporte une seule turbine et, sur le marché grand public, il est généralement utilisé dans davantage de voitures piétonnes qui n'ont pas besoin de beaucoup de puissance ou de couple. Sur le marché secondaire, c'est l'une des mises à niveau de tuner les plus populaires.

Un exemple de ceci serait la Honda Civic.

Twin-Turbo

L'ajout d'un deuxième turbocompresseur augmente la quantité d'air qui peut être forcée dans le moteur pour créer une puissance et un couple plus robustes. La configuration reste généralement la même qu'un système à turbo unique, à moins que vous n'ayez un système à double turbocompresseur étagé qui associe un petit turbo à un gros turbo pour éliminer le décalage.

Un exemple de ceci serait une McLaren 570S.

Quad-turbo

La Bugatti Chiron est la seule voiture de série à utiliser une configuration à quatre turbocompresseurs. Bugatti associe deux gros turbos et deux petits turbos à un moteur W16 de 8,0 litres pour produire un total de 1 500 chevaux. Selon l'homme qui l'a porté à 304 mph, c'est une ruée.

Composé chargé

Un système à charge composée se produit lorsqu'un turbocompresseur est associé à un compresseur. Le compresseur est utilisé pour générer un couple plus immédiat, tandis que le turbocompresseur augmente la quantité de puissance maximale.

Un exemple de cela serait le quatre cylindres à charge composée de Volvo qui est utilisé dans les voitures et les VUS de qualité T6.

E-Turbocompresseur

Le concept d'un e-turbocompresseur a été lancé pendant un certain temps, mais il a fallu la puissance et la recherche et le développement d'un milliard de dollars de la Formule 1 pour concevoir un produit digne de la production.

Avec un design inspiré de la génération actuelle de voitures de Formule 1, un e-turbocompresseur ajoute de l'électricité au mélange afin d'éliminer le décalage du turbo. Un petit moteur électrique est placé entre le carter de la turbine et le compresseur et fonctionne sur un système électrique de 48V. Le moteur électrique peut faire tourner le compresseur avant que les gaz d'échappement ne puissent le faire, éliminant ainsi le temps entre l'absence de boost et le boost.

Audi déclare que l'ajout du moteur électrique sur son unité "réduit le temps de réponse [du turbocompresseur] à moins de 250 millisecondes, plus rapide que le temps de réaction moyen d'un humain".

Outre Audi, Mercedes-Benz propose également des voitures à turbocompresseur électrique.

Turbocompresseur Hot-V

Une configuration "Hot-V" se produit lorsque le turbocompresseur ou les turbocompresseurs sont placés à l'intérieur du "V" d'un moteur. Cela réduit non seulement l'espace nécessaire pour un moteur, mais réduit également la distance que l'air chargé doit parcourir entre le compresseur et le moteur. Cela signifie que le turbocompresseur ou les turbocompresseurs peuvent s'enrouler plus rapidement et réduire le décalage.

Une configuration "Hot-V" sépare également la turbine et le compresseur et les place sur les côtés opposés du moteur. Cela réduit l'accumulation de chaleur dans l'air alors chargé et réduit considérablement la charge de refroidissement des refroidisseurs intermédiaires.

Mercedes-Benz a été le premier constructeur automobile à mettre en production la configuration "Hot-V".

Qui a inventé le turbocompresseur ?

C'est en 1905 qu'un ingénieur suisse du nom d'Alfred Buchi a inventé la conception du turbocompresseur pour augmenter la puissance des moteurs diesel. Sympa !

Combien de puissance supplémentaire pouvez-vous obtenir ?

C'est la question de tous les réducteurs, et malheureusement, il n'y a pas de réponse facile. Le turbocompresseur commun procure aux passionnés nets environ 20 à 40 % de puissance en plus que le stock.

Cependant, la quantité de puissance supplémentaire dépend d'une foule de variables, y compris la taille ou la taille du turbocompresseur, les modifications que vous avez apportées aux composants internes du moteur, le type de carburant que vous utilisez et le réglage de l'ECU utilisé par la configuration de votre turbocompresseur. . Les gains de votre voiture varieront.

Avantages et inconvénients des turbocompresseurs

Tout a ses compromis, et les turbocompresseurs ne sont pas différents. Voici quelques-uns des avantages et des inconvénients des turbocompresseurs.

Avantages

En raison de l'augmentation du débit d'air, un turbocompresseur ajoutera plus de puissance et de couple aux performances d'un moteur. Dans le même temps, comme les turbocompresseurs peuvent produire beaucoup de puissance, les constructeurs peuvent réduire la cylindrée du moteur et ainsi bénéficier d'un meilleur rendement et de meilleures émissions.

Inconvénients

Il existe cependant des inconvénients, tels qu'une complexité accrue, qui rend la réparation d'un moteur turbocompressé coûteuse. Il y a aussi le problème du décalage du turbo.

Qu'est-ce que le décalage ?

L'un des plus gros problèmes avec les performances du turbocompresseur est le décalage du turbo. Comme les turbocompresseurs nécessitent que les gaz d'échappement enroulent la turbine et donc le compresseur, il faut du temps pour créer une suralimentation et forcer plus d'air dans le moteur. L'effet donne l'impression qu'il y a une pause momentanée entre le moment où vous appuyez sur l'accélérateur et celui où vous ressentez la montée en puissance. C'est pourquoi les constructeurs ont commencé à expérimenter les e-turbocompresseurs.

FAQ sur les turbocompresseurs

Vous avez des questions sur les turbocompresseurs, The Drive's l'équipe d'information a des réponses.

En quoi un Superchargeur est-il différent ?

Alors qu'un turbocompresseur utilise les gaz d'échappement pour propulser la turbine qui force plus d'air dans le moteur, un compresseur utilise le système de courroie du moteur pour faire tourner une turbine qui force plus d'air dans le moteur. Parce qu'il est alimenté par la propre puissance du moteur, les compresseurs ont tendance à être moins efficaces à la fois en termes de suralimentation et d'économie de carburant par rapport à un turbocompresseur.

Ma voiture a-t-elle un turbocompresseur ?

Peut-être. Il existe plusieurs façons de vérifier. La première et la plus simple consiste à feuilleter le manuel poussiéreux de votre voiture. La seconde consiste à le rechercher en ligne, soit sur le site Web du fabricant, soit sur Google. La dernière façon est d'inspecter visuellement le moteur. S'il y a une pièce métallique cylindrique en forme d'escargot près de l'échappement de votre voiture ou le long du "V" du moteur, vous avez une voiture turbocompressée. Coup de sifflet turbo ?

Quelle était la première voiture turbocompressée de série ?

Cet honneur revient à l'Oldsmobile Jetfire, dont la production a commencé en 1962. 

Les turbocompresseurs sont-ils chers ?

Ils peuvent être. Si vous modifiez une voiture existante qui n'était pas équipée à l'origine d'un turbocompresseur, vous devrez effectuer de nombreuses modifications pour permettre au turbocompresseur de fonctionner. Cela pourrait coûter cher, avec des kits de turbocompresseur coûtant entre 1 500 $ et 20 000 $ selon la voiture sur laquelle vous frappez ces escargots.

De même, le remplacement des turbocompresseurs cassés peut également être coûteux, par exemple les turbocompresseurs AMG de Mercedes-Benz, qui coûtent plus de 15 000 $ à remplacer.

Pourquoi tant de voitures sont équipées de turbocompresseurs ?

Alors que les réglementations sur le carburant et les émissions deviennent plus strictes, les constructeurs ont dû réduire la cylindrée du moteur dans leurs gammes. Afin de maintenir les niveaux de puissance de ces véhicules de plus en plus lourds, les constructeurs automobiles ont opté pour des moteurs turbocompressés pour plus de punch.

Qu'est-ce que l'EcoBoost de Ford ?

EcoBoost de Ford n'est qu'un nom pour les produits turbocompressés de la marque. Ford a apposé le nom EcoBoost sur des voitures telles que la Ford Mustang, les camionnettes de la série F, le nouveau Bronco et jusqu'à la supercar GT de Ford.

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