Les constructeurs automobiles utilisent plusieurs stratégies pour extraire plus de miles par gallon des voitures et des camions. Logiquement, les moteurs plus petits offrent une meilleure économie de carburant, mais les moteurs plus petits développent moins de puissance, ce qui peut être beaucoup moins amusant et même dangereux dans certaines situations, comme sur les bretelles d'autoroute. Les turbocompresseurs sont un moyen d'obtenir plus de puissance d'un moteur plus petit, mais qu'est-ce qu'un turbocompresseur et comment fonctionne un turbo?
Une pompe pour la pompe
La puissance de sortie du moteur à combustion interne dépend de plusieurs facteurs, tels que la conception et la gestion, mais le facteur le plus critique est la quantité d'oxygène et de carburant qu'il peut brûler. Il est facile de voir comment un V8 Chevy de 350 pouces cubes (5,7 litres) pourrait surpasser un moteur Toyota i4 de 1,8 litre par la seule cylindrée. Avec près de deux fois plus de cylindrée, la Chevy produit trois fois plus de puissance, avec jusqu'à 370 ch du V8 contre seulement 123 ch de la i4. D'un autre côté, un moteur Nissan i3 expérimental de 1,5 litre les épate tous les deux avec un énorme 400 ch, mais comment?
La clé est le turbocompresseur. Un moteur à aspiration naturelle, comme le Chevy V8 ou le Toyota i4, s'appuie sur la pression de l'air ambiant pour pousser l'air dans les cylindres lorsque les pistons descendent. Au niveau de la mer, c'est environ 14,7 psi. Peu importe la quantité de carburant que vous ajoutez au mélange, vous ne pouvez jamais extraire plus de puissance que ce qui est rendu disponible par l'oxygène dans cette charge de 14,7 psi, mais que se passerait-il si vous pouviez mettre plus d'air dans le cylindre sans agrandir le cylindre? Comment fonctionne un turbo pour faire ça ?
Comment fonctionne un turbo?
Sur les moteurs turbocompressés, comme pour l'expérience Nissan, le turbocompresseur comprime l'air d'admission avant d'atteindre les cylindres, jusqu'à 10 psi. Au lieu de comprimer de l'air à 14,7 psi, les pistons compriment de l'air à 24 psi. L'ajout d'environ 40 % d'oxygène en plus pour le même volume de cylindre entraîne une puissance de sortie d'environ 30 % supérieure. Ainsi, un moteur plus petit offre une meilleure économie de carburant en croisière mais une puissance supplémentaire en cas de besoin grâce au turbo.
Les turbocompresseurs sont connectés au collecteur d'admission et au collecteur d'échappement. Deux roues sont reliées par un arbre, lubrifiées et supportées par la pression d'huile. À des régimes moteur suffisamment élevés, la turbine dans le flux d'échappement tourne, entraînant la turbine d'admission jusqu'à 150 000 tr/min dans le collecteur d'admission. L'air d'admission est comprimé par la turbine à rotation rapide et forcé dans les cylindres sous pression. La charge d'air riche en oxygène est prête pour une dose supplémentaire de carburant pour fournir une plus grande puissance. Parce que faire tourner le turbo prend du temps, appelé turbo lag, certains constructeurs automobiles installent des moteurs électriques pour les faire tourner plus tôt.
Problèmes de turbo courants
Les turbocompresseurs ne sont plus limités aux voitures de sport et aux gros camions. En fait, on les trouve même dans les voitures économiques. L'entretien est plus important que jamais pour assurer leur bon fonctionnement. Étant donné que les arbres de turbine du turbocompresseur dépendent de la pression d'huile, des vidanges d'huile régulières et une huile moteur de qualité peuvent aider à prévenir les pannes et les fuites prématurées. Des filtres à air propres peuvent prévenir l'usure et les dommages causés par les abrasifs, ce qui est essentiel compte tenu des vitesses de turbine élevées. Enfin, sur les moteurs turbocompressés, toujours tourner le moteur au ralenti quelques minutes avant l'arrêt pour refroidir le système et éviter les dépôts de vernis et la défaillance prématurée des paliers ou de l'arbre. Bien sûr, si votre turbocompresseur tombe en panne, vous pouvez obtenir un turbo neuf ou reconditionné pour le remplacer.
