La turbo suralimentation : compresseur, turbine, etc.

Résumé du document

La suralimentation des moteurs a été envisagée dès la fin du 19ème siècle et appliquée à partir de 1922 sur des automobiles de course et de sport. Son principe consiste à comprimer l'air d'admission, pour admettre une plus grande quantité de comburant dans le cylindre du moteur, ce qui favorise une meilleure combustion. On obtient ainsi une puissance plus importante pour une même vitesse de rotation.

Extraits

[...] L'air est ainsi obligé de se comprimer pour circuler dans ce compresseur. Globalement, le compresseur à vis présente des performances semblables au compresseur à lobes des points de vue vitesse de rotation, rendement volumétrique et mécanique. Il permet une compression interne et réalise une meilleure continuité de l'écoulement de l'air. Cependant, il est d'une réalisation plus complexe du fait de la forme des profils des vis et présente un plus faible rapport cylindrée/encombrement et une plus grande inertie en rotation. [...]

[...] Présentation de la turbo suralimentation 1. Intérêt du turbocompresseur Comme nous l'avons vu précédemment, la suralimentation nécessite un compresseur qui doit être entraîné par une source de puissance. Or, la combustion rejette, par l'intermédiaire des fumées, une quantité d'énergie qui est souvent perdue. La particularité du turbo compresseur est d'utiliser une partie de cette énergie contenue dans les gaz d'échappement pour comprimer les gaz d'admission. Dans le cas d'un moteur à allumage commandé, on estime à la part de l'énergie dégagée par le combustible et perdue dans les gaz d'échappement. [...]

[...] La suralimentation 1. Le principe Etant donné que la puissance d'un moteur alternatif à combustion interne dépend de la masse d'air qu'il peut respirer par unité de temps, ses performances peuvent être augmentées en l'alimentant avec de l'air comprimé. En effet, comme l'on ne peut pas agir sur la taille du cylindre moteur, le volume d'air admis est constant. Or, pour admettre plus d'air avec un même volume, on ne peut agir que sur la pression : Considérons l'air comme un gaz parfait : P = ρrT Si P augmente du fait de la compression, alors ρ augmente aussi. [...]

[...] La zone de rendement du compresseur est délimitée par la courbe noire extérieure. Au-delà de cette zone, dans la partie blanche, le compresseur n'agit pas. Les différente zones colorées représentent l'importance du rendement (jaune clair, meilleur rendement à rouge foncé, plus mauvais rendement Les courbes horizontales descendantes représentent des régimes constants. Les deux traits bleus représentent deux choix de surpression. On recherche un débit de 35 livres par minute (953,4 kg/h) dans le moteur, et on a choisi une surpression de 0,8 kg. [...]

[...] La masse volumique des gaz d'admission est ainsi augmentée par la compression au niveau du compresseur et par le refroidissement des gaz d'admission via l'échangeur situé entre le compresseur centrifuge et la chambre de combustion du moteur. a. Intérêt de l'échangeur Voyons dans un premier temps comment le fait de refroidir l'air d'admission peut augmenter sa masse volumique. Supposons pour cela que l'air en sortie de compresseur est un gaz parfait. Il est à une pression d'admission Pa et à une température Ta et occupe un volume Va . [...]