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NOTION DE BASE :
Pour augmenter les performances d’un moteur , il faut introduire dans le cylindre une plus grande quantité de mélange. Il existe pour cela diverses solutions : adopter une culasse à 4 voire 5 soupapes par cylindre pour augmenter la section de passage des gazs, majorer la cylindrée, ou encore opter pour un systeme de suralimentation. Il s’agit alors d’augmenter "de force" la quantité d’air frais (suralimentation dite "classique") voire la quantité de comburant + carburant (surlimentation chimique) envoyée dans les chambres de combustions du moteur. Cette technique permet en fait d’obtenir un remplissage du moteur virtuellement équivalent à un bloc à alimentation atmosphérique de plus forte cylindrée. Sur le papier en effet, injecter x Cm3 d’air frais à 2bars de pression équivaut injecter 2.x cm3 d’air à la pression atmospherique : un moteur de 2 litres de cylindrée suralimenté à 2 bars presentera donc les memes caracteristiques de remplissage qu’un bloc atmospherique de 4 litres ! Bien entendu, que les preparateurs se rassurent, il convient de preciser tout de suite qu’il sagit là d’une simplification extreme du probleme, qui s’avere autrement plus complexe dans la pratique, comme nous allons le decouvrir...
DIFFERENCE ENTRE UN TURBO ET UN COMPRESSEUR :
Turbo :
Compresseur (à droite) :
La difference fondamentale entre un compresseur volumetrique mecanique et un turbocompreseur reside dans le systeme d’entrainement :
- par l’intermediaire d’une courroie commandée par le moteur pour le compresseur
- par action sur une turbine des gazs d’echappement récupéré en systeme clos
Le compresseur volumetrique se distingue avant tout par sa simplicité d’installation, et par l’avantage de son mode de fonctionnement, qui lui permet d’etre efficace dès les bas regimes, comme nous le verrons plus loin. Mais il presente le defaut majeur d’absorber de la puissance pour son propre fonctionnement. Les compresseurs volumetriques tournent en moyenne à 1.2 fois la vitesse du moteur.
Le turbocompresseur, quand à lui, ne consomme pas de puissance, dans la mesure ou il utilise pour son entrainement la pression residuelle des gazs d’echappement. Son adaptation mécanique, en revanche, est plus delicate du fait des temperatures et des vitesses de rotation atteintes, et il occasionne un certain temps de reponse à l’acceleration.
CONSEQUENCE DE LA SURALIMENTATION :
Mis à part les specificités de remplissage, il faut savoir qu’il existe des differences fondamentales entre un moteur atmospherique et un moteur turbocompressé d’un point de vue mecanique. Ces differences resultent principalement de deux facteurs : la temperature et les contraintes mecaniques, toutes deux beaucoup plus elevées sur un moteur compressé que pour un atmospherique. Du fait de la pression plus elevée qui regne dans les chambres de combustion, l’equipage mobile d’un moteur turbocompressé est soumis à des accelerations verticales et un couple resultant plus importants : les axes de pistons et de bielles, mais egalement les manetons de vilbrequins devront donc etre renforcés en consequence, sans compter toute la transmission, elle aussi soumise à rude epreuve. Dans le meme ordre d’idée, les parois de culasse seront generalement plus epaisses, et le refroidissement optimisé. Du fait de l’echauffement important des gazs ( dont la T° est lié à la pression, rappelons-le ) en circulation, un moteur turbocompressé devra imperativement etre refroidi avec plus de soin qu’un atmospherique. C’est la raison d’etre, pour toute preparation menée dans les regles, d’un radiateur d’huile plus important ( dont le but est de refroidir l’huile utilisée pour refroidir et lubrifier le turbo lui-meme ) et d’un echangeur air/air volumineux ( dont le but est de refroidir l’air d’admission ) .
LES TURBINES A GEOMETRIE VARIABLE :
Les turbines à geometrie variable on été ###çues pour que la turbine conserve une vitesse suffisante aux bas regimes du moteur ; cet effet est obtenue en retrecissant, quand le regime diminue, le passage des gazs d’echappement au niveau des aubes de la turbine : ainsi, à debit egal, les gazs doivent circuler plus rapidement pour passer dans la turbine dans le meme temps, par consequent en l’accelerant. Lorsque la vitesse du moteur s’eleve et que le debit des gazs augmente, le passages des gazs s’elargit de nouveau, si bien que l’ecoulement se ralentit et que la vitesse de rotation de la turbine n’augmente pas exagerement. Le principe est semblable à celui d’un tuyau d’arrosage que l’on obture partiellement ouque l’on pince pour que le jet d’eau soit plus violent.
