Quel est le principe et le fonctionnement du turbocompresseur de suralimentation accompagnant un moteur diesel automobile ?

Résumé du document

C'est au début du XXe siècle que l'idée d'utiliser les gaz d'échappement d'un moteur pour augmenter sa puissance voit le jour surtout en matière d'aviation à ce moment. C'est à Alfred Büchi que nous devons les premiers essais. Le 16 novembre 1905, il dépose un brevet pour « une machine composée d'un compresseur, d'un moteur à piston et d'une turbine en ordre séquentiel ». Le premier turbocompresseur a donc maintenant 100 ans ! Pour l'époque c'était un progrès incontestable dans le domaine de la suralimentation ; celle-ci s'étant vraiment développée sur les moteurs diesel à partir de 1945. Mais les moteurs de l'époque n'étant pas adaptés à une grande augmentation de puissance posent problèmes.

Les premières tentatives d'exploitation du turbo compresseur dans le secteur automobile remontent à la fin des années 50. En 1978, on voit apparaître les premières voitures équipées de moteurs turbo diesel qui rencontrent un fort succès car il est désormais capable de concurrencer les moteurs à essence.
Ainsi, à l'instar de ces derniers, les turbos diesel allient désormais puissance et économie d'énergie (...)

Extraits

[...] La turbine entraîne donc directement le compresseur qui fourni alors de l'air sous pression au moteur. Le turbocompresseur a donc deux phases de fonctionnement : -la phase atmosphérique où la pression d'alimentation est inférieure ou égale à la pression atmosphérique. -la phase suralimentée où elle est supérieure à celle-ci. Circuit de suralimentation : Les variantes sont nombreuses, allant du circuit simple à un ou deux turbocompresseurs, quelque fois refroidis par eau, avec échangeur de température (air/air ou air/eau), muni ou non d'une régulation de la pression maximum d'admission (haute pression>à 3 bars). [...]

[...] En 1978, on voit apparaître les premières voitures équipées de moteurs turbo diesel qui rencontrent un fort succès car il est désormais capable de concurrencer les moteurs à essence. Ainsi, à l'instar de ces derniers, les turbos diesel allient désormais puissance et économie d'énergie. LE MOTEUR DIESEL Pour comprendre l'intérêt et le fonctionnement du turbocompresseur, il faut connaître un minimum le fonctionnement du moteur qu'il alimente en air comprimé. Composition générale: Le moteur diesel est constitué d'un piston qui coulisse dans un cylindre fermé par une culasse reliant le cylindre aux collecteurs d'admission et d'échappement et munie de soupapes commandées par des arbres à cames. [...]

[...] Le petit compresseur est en service à bas régime, à moins régime les deux fonctionnent, tandis qu'à haut régime seul le gros turbo est en service. De plus comme les contraintes sur les turbomachines sont relativement faibles, sa durée de vie est augmentée. Le fonctionnement de ce système repose également sur un ensemble de clapets qui dirigent les flux de gaz en fonction des conditions de fonctionnement. Ils sont commandés par des capsules à dépression et sont montés à l'admission et à l'échappement. [...]

[...] En voici deux exemples Le double turbo séquentiel Le turbocompresseur permet une augmentation de puissance mais seulement à haut régime. Le double turbo séquentiel c'est en fait deux petit turbocompresseur qui fonctionnent indépendamment l'un de l'autre le premier travaille à bas régime. Le but n'est pas d'augmenter la puissance mais plutôt la pression d'admission de façon à réduire les émissions ; ce nouveau système permet donc même de participer à la réduction des émissions de gaz à effet de serre ! [...]

[...] Il permet d'augmenter de façon très significative la puissance d'un moteur avec la même cylindrée. Le couple est également fortement augmenté et propose une plage d'utilisation très importante. Cela permet une très bonne reprise et facilite les dépassements. Moins : Les inconvénients sont liés aux avantages. Une puissance plus importante pour une même cylindrée augmente l'usure. De plus un turbo nécessite un soin méticuleux, le turbo atteignant des très grandes vitesses de rotations. On ajoute qu'il est nécessaire d'attendre un petit moment avant de couper le contact afin que le turbo reste lubrifié, dans le cas contraire cela pourrait conduire à une détérioration du turbo Evolution Avant, les turbos avaient un mauvais rendement à basse pression. [...]