Technique : Le moteur turbo

le 01/08/2005

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Le moteur 4 temps a un gros défaut qu'il est difficile de contourner, en effet, seul un temps moteur sur quatre produit de l'énergie (explosion détente) et encore une partie de cette énergie est utilisée à continuer le cycle échappement, admission et compression) c'est pourquoi les moteurs sont équipés de volant moteur qui enmagasine une partie de l'énergie et de par leur masse aident à faire les trois temps bon moteurs.

On a aussi pensé à augmenter le nombre de cylindres : 2 puis 4 , 6, 8, 10, 12, 16 ceci afin de toujours diminuer l'espace entre les temps moteurs. Cette technique a cependant des inconvénients, l'encombrement, mettre un moteur 16 cylindres dans une Mini présente quelques problèmes évidents (quoique).

Un autre problème du moteur 4 temps : pour rendre cette phase de travail la plus active possible il a fallu agir sur la phase précédente, l'admission , en maximisant le remplissage . En effet dans un moteur 1600 cc, si les cylindres, en théorie peuvent contenir 400cc, on va essayer par divers artifices d'y faire entrer, lors de la phase d'admission, le maximum de mélange possible. Pour celà, il y a trois solutions : augmenter de diamètre de la soupape d'admission, voire en mettre 2, ou la laisser ouverte plus longtemps - dans les deux cas, il y a un meilleur remplissage à moyen et haut régime mais le bas reste désespérément creux.

Dès le début des moteurs de course, ce problème de remplissage s'est posé rendu encore plus ardu par les matériaux et techniques de fonderies de l'époque - Les régimes étant limités, la solution était donc le gavage du moteur par un moyen ou un autre. C'est ainsi qu'on a vu lors d'une Coupe Gordon Bennet un mécano perché sur le capot et qui soufflait tant qu'il pouvait dans la prise d'admission d'air. D'autres essais ont été fait avec des prises d'air dynamiques mais un semblant de solution a été trouvé avec le compresseur mécanique.

D.R.

D.R.
Le but recherché est de suralimenter le moteur. Dans un moteur classique, la quantité de carburant admise dans les cylindres est limitée dans le rapport de combustion par la quantité d'air aspiré par la dépression créée lors de la phase admission.

La proportion moléculaire du mélange air-essence ne pouvant pas varier, il faut donc, pour obtenir une suralimentation du moteur, comprimer le mélange avant son admission dans les cylindres afin d'en admettre plus.

Les compresseurs mécaniques entraînés par le moteur soit par chaîne soit par cascade de pignons, étaient cependant tres gourmands en puissance, une partie de l'énergie développée était absorbée pour son fonctionnement.

Dans les moteurs classiques (dits atmosphériques) 60% de l'énergie qu'ils produisent sont disponibles alors que 40% sont expulsés en pure perte avec les gaz d'échappement. L'idée est donc venue d'utiliser ces mêmes gaz, une partie de l'énergie gaspillée, pour donner au moteur plus de puissance en utilisant le système des roues à aubes des moulins.

Deux roues à aubes solidaires d'un même axe, l'une entraînée par l'échappement, l'autre aspirant l'air ou le mélange et le propulsant dans les cylindres - Le gavage ainsi obtenu permet un remplissage plus complet des chambres de combustion soit en air soit en mélange.

Les moteurs turbo se trouvent confrontés cependant à de petits inconvénients.

Les carbus aspirés

Les premiers turbos, à l'instar des compresseurs aspiraient à travers un carburateur normal. Celà limitait la possibilité de surpression puisqu'a partir d'un certain moment le mélange ainsi aspiré devenait instable.

Les carbus soufflés

On est donc passé rapidement à des carbus soufflés où le turbo ne pousse que de l'air dans le carbu, le mélange se faisant comme dans un carbu normal. L'autre problème rencontré étant l'échauffement de l'air du simple fait de sa compression - il a donc fallu insérer entre le turbo et le carbu un refoidisseur d'air soit air-air soit air-eau pour évacuer les calories en trop et admettre un air aux alentours de 80°C. De plus les carbus pour turbo se doivent d'etre étanches.
Moteur 935 turbo
Moteur 935 turbo D.R.
La vraie solution est venue de l'injection, puisque dans ce cas, on ne comprime que de l'air, qui n'entre en contact avec le carburant que dans la chambre de combustion. On en est donc arrivé à comprimer de plus en plus d'air pour arriver à des puissances de 1000 à 1200 cv pour un moteur de F1 1500cc de qualification. Rappellons que les moteurs 3 litres atmo actuels fournissent des puissances de l'ordre de 800cv avec il est vrai une technique bien plus évoluée. Le seul problème restant étant le temps de réponse, puisque lorsque le conducteur lève le pied de l'accélérateur, le turbo recevant moins de gaz d'échappement ralentit - il lui faut un certain temps pour se remettre en régime. C'est un point presque résolu sur les voitures de courses avec le système bang-bang et sur les autres avec une dump valve, petite soupape qui met le collecteur d'admission à l'air libre dès que le papillon des gaz est fermé et limite ainsi le ralentissement du turbo.

Le turbo qu'on avait cru mort, a retrouvé une seconde jeunesse sous le capot des mal aimées Diesel.
Ces voitures puantes et juste bonnes à servir de taxi, se sont du coup vues transformer en berline de sport. La puissance, jusque là très modeste des moteurs Diesel a monté en flèche jusqu'à des puissances frisant le déraisonnable. Pourtant des techniques telles que le " Common rail ", les injecteurs pompes et les turbo dits "à géométrie variable " ainsi que l'usage des céramiques ont permis à ces moteurs très puissants et dotés d'un couple phénoménal, de garder un appétit d'oiseau. Mais ceci est une autre histoire.

On peut donc conclure que le turbo a apporté plus de couple, plus de puissance, plus de performances, mais que les normes anti pollutions étaient souvent mises à mal. De plus certains turbos se sont révélés très fragiles et ont un peu émoussé la confiance du public. Cependant, et ceci paraît paradoxal, la consommation de carburant peut être diminuée ; en effet le gain de rendement permet d'abaisser le régime de rotation du moteur et d'allonger les rapports de la boîte de vitesses.

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Commentaires

avatar de mormon
mormon a dit le 25-01-2014 à 08:05
Adepte du turbo Diesel depuis peu,(5 ans) Je constate et reconnais son étonnante efficacité. il me paraît être le moteur qui donne la "vraie puissance". Je pense que le turbo essence est aussi efficace mais je n'ai jamais eu jusqu'à ce jour l'occasion de faire un essai. J'ai roulé sur des "essence" atmosphérique jusqu'en 2009 et m'en trouvait satisfait avec malgré tout cette impression de faiblesse en côte et de fréquents changement de vitesse pour garder l'énergie. Souvent frustrant. Passionné de moto,et des comportements des moteurs vifs et aux régimes ahurissants. mais avec l'âge,on apprécie plutôt le couple et le confort qu'il apporte et je n'ai pas les moyens de rouler en grosse cylindrée. Dans ce cas,seul le turbo permet aux "petits moteurs" d'avoir cette étonnante efficacité. Le tout est de respecter ce turbo par certaine règle de conduite qui le protège car il coûte très cher en cas de panne ou remplacement. longue vie au turbo.
avatar de JOSE LUIS
JOSE LUIS a dit le 02-04-2012 à 14:02
Hola estimados AMIGOS adquirí un PEUGEOT 306 denominación XT TD francés AÑO 1998 en buenos aires ARGENTINA quería saber si la DENOMINACION del MOTOR es XU9JP4 o algo similar MUCHAS GRACIAS, y espero su respuesta.