Les turbocompresseurs existent depuis un certain temps. Croyez-le ou non, General Motors a été le premier à introduire des turbos pour ses véhicules en 1962 avec l'Oldsmobile Turbo Jetfire. Les turbos ajoutent des tonnes de puissance sans nécessiter un moteur plus gros, et cela fonctionne avec les mêmes gaz d'échappement que votre véhicule produit déjà.
Les turbos sont de brillantes réalisations d'ingénierie qui ont rapidement proliféré dans l'industrie automobile. Il a commencé comme une amélioration de performance rare limitée aux voitures de luxe et de sport haut de gamme, mais est maintenant un complément omniprésent qui augmente l'efficacité.
Lisez la suite pour en savoir plus sur le fonctionnement des turbos.
Pourquoi les voitures modernes utilisent des turbocompresseurs
Les turbocompresseurs remontent à 1905, lorsqu'Alfred Buchi a obtenu un brevet pour un premier turbocompresseur. C'est incroyable de voir comment la technologie remonte à plus d'un siècle, surtout compte tenu de l'ampleur du boom des turbocompresseurs actuellement.
Chose intéressante, les premiers turbos ont été développés en pensant aux performances d'un avion. Les moteurs à combustion interne utilisent de l'air et du carburant enflammés dans la chambre de combustion du moteur vers le bas sur le piston, permettant au moteur de générer de l'énergie.
Avant les turbos, la seule façon d'augmenter la puissance d'un moteur était d'augmenter la cylindrée. En agrandissant physiquement la chambre de combustion et en agrandissant l'ensemble du moteur, ou en ajoutant plus cylindres, les fabricants de moteurs peuvent brûler plus de carburant et d'air, augmentant ainsi la puissance du moteur production. C'est pourquoi le célèbre dicton "il n'y a pas de remplacement pour le déplacement" est devenu un incontournable dans le monde automobile.
Mais il existe un moyen plus efficace d'ajouter de la puissance sans avoir à augmenter la cylindrée: les turbocompresseurs. Ces dispositifs permettent à un moteur de générer plus de puissance sans augmenter physiquement la cylindrée, prouvant qu'il existe absolument un remplacement pour la cylindrée.
Les meilleurs véhicules électriques hautes performances prouver que le dicton est également faux. Un exemple est le Lucid Air ultra-rapide, qui est plus rapide que les muscle cars V8 classiques tout en fonctionnant aux électrons.
Qu'est-ce qu'un turbo ?
En termes simples, un turbocompresseur est un compresseur d'air alimenté par les gaz d'échappement du moteur. Ce compresseur permet au moteur d'avaler plus d'air, permettant ainsi au moteur de mettre plus de carburant dans la chambre de combustion sans ajouter plus de cylindrée. Dans le cas des avions, les turbocompresseurs sont une application très pratique.
À mesure qu'un avion continue de monter, l'air devient moins dense; ainsi, le même moteur produira moins de puissance à des altitudes plus élevées qu'il ne le faisait plus près du niveau de la mer. C'est un énorme problème, mais les turbocompresseurs offrent une excellente solution.
Les turbocompresseurs ajoutés aux moteurs d'avion permettent de pousser plus d'air dans le moteur que ce qui serait normalement possible à haute altitude, résolvant le problème de la perte de puissance en vol. Comme les moteurs d'avion à aspiration naturelle (NA), les voitures NA souffrent également d'une perte de performances à haute altitude par rapport aux moteurs turbocompressés.
Comment fonctionnent les turbocompresseurs ?
Les turbocompresseurs sont des compresseurs d'air, donc comme son nom l'indique, un turbo fait un travail: comprimer l'air et le bourrer dans le moteur. La façon dont il accomplit cette tâche est relativement simple. Un moteur produit des gaz d'échappement dus à la combustion qui alimente le véhicule, et les turbos l'utilisent combustion pour alimenter une turbine qui conduit finalement à la compression de l'air poussé dans le moteur.
L'avantage d'un turbo est qu'il recycle les gaz d'échappement pour alimenter le mécanisme du compresseur. Les turbos sont divisés en deux moitiés: la zone chaude, en contact avec les gaz d'échappement, et la zone froide.
Cela signifie que l'une des moitiés (la chaude) est connectée au collecteur d'échappement. Lorsque l'air chaud est déplacé du moteur, il fait tourner une turbine contenue dans la moitié chaude du turbocompresseur, qui à son tour fait tourner le ventilateur du compresseur logé dans la région froide du turbo.
Ces deux éléments rotatifs sont reliés par un arbre, ce qui permet à la turbine du côté chaud de faire tourner le compresseur du côté froid lorsque les gaz d'échappement se précipitent. Au fur et à mesure que ce processus se produit, le côté chaud du turbocompresseur commence à briller au rouge, c'est pourquoi les turbocompresseurs sont souvent vus avec un côté tout rouillé et l'autre vierge.
Cela est dû aux températures extrêmes que la zone chaude du turbo subit à cause des gaz d'échappement. Les gaz d'échappement permettent au compresseur du côté froid de tourner et d'aspirer de l'air, de le comprimer et de le repousser dans le moteur. Cela produit plus de puissance en théorie.
Cependant, la compression de l'air génère également de la chaleur, ce qui annule les avantages du compresseur. La solution consiste à ajouter un refroidisseur intermédiaire entre le turbocompresseur et le collecteur d'admission. Cela permet à l'air entrant dans la chambre de combustion de se refroidir, ce qui augmente les performances. C'est pourquoi vous voyez certaines voitures turbocompressées avec des écopes de capot, qui utilisent l'air qui passe pour refroidir l'air comprimé.
Les turbocompresseurs peuvent présenter un certain décalage lorsque le turbo s'enroule. C'est parce qu'il a besoin de gaz d'échappement pour le mettre à niveau avant de pouvoir réellement stimuler le moteur. Certaines entreprises de pièces détachées automobiles fabriquent également des systèmes anti-décalage pour résoudre le problème de décalage. Cependant, ils sont chers et ne sont généralement utilisés que par des équipes de course professionnelles.
Les soupapes de décharge sont également des composants essentiels qui permettent de libérer la pression de l'air avant qu'elle ne fasse tourner la turbine, évitant ainsi une panne moteur catastrophique. Si les soupapes de décharge n'étaient pas présentes dans les systèmes de turbocompresseur, le moteur pourrait potentiellement faire tourner la turbine et pousser trop de pression dans le compartiment moteur. Il s'agit d'un scénario totalement indésirable qui pourrait entraîner une panne moteur catastrophique.
Les constructeurs ont adopté la turbocompression à tous les niveaux dans leurs gammes de véhicules, principalement pour l'efficacité. Néanmoins, les passionnés considèrent toujours les turbos comme leur source de référence pour ajouter de la puissance à votre véhicule.
Les turbos permettent des voitures plus efficaces
Grâce aux turbocompresseurs, les moteurs à quatre cylindres modernes fonctionnent à peu près aussi bien que les V8 de la vieille école en termes de puissance tout en offrant une meilleure consommation d'essence. De nombreux constructeurs se sont récemment tournés vers la suralimentation de leurs véhicules - même Ford a ajouté des moteurs turbocompressés de taille réduite à leurs camionnettes F-150 pour les rendre plus efficaces.
Le verdict n'a pas encore été rendu quant à savoir si ces moteurs sont meilleurs ou plus durables que les moteurs de plus grande cylindrée. Mais, une chose est sûre: avec l'assaut des voitures hybrides et des véhicules électriques, même les turbos pourraient ne pas être en mesure de sauver le moteur à combustion interne.
