Turbocompresseur – comment fonctionne-t-il ?

Les turbocompresseurs sont des dispositifs qui fournissent de l’air comprimé aux cylindres, ce qui a pour effet d’augmenter la quantité de carburant brulé et donc la puissance du véhicule. Ils se composent de turbines, alimentées par les gaz d’échappement de la voiture, et d’un compresseur, qui pompe respectivement l’air dans les cylindres. Ils peuvent toutefois être confondus avec les compresseurs mécaniques, dont le mécanisme d’entrainement provient directement du moteur, généralement par le biais de courroies.

Un peu d’histoire

La première application de masse du turbo a eu lieu dans l’aviation. En haute altitude, l’air est raréfié, la technologie de la compression est donc la bienvenue. Ce n’est qu’ensuite qu’il a été introduit dans le transport ferroviaire et maritime et qu’il est finalement devenu courant dans l’automobile, plusieurs décennies après le brevet du turbo.

Le turbocompresseur a été inventé par le Suisse Alfred Büchi, qui l’a breveté en 1905. Ce n’est qu’au cours de la Première Guerre mondiale que des ingénieurs français ont testé des turbocompresseurs sur certaines modifications apportées par Renault pendant la guerre. En 1918, Alexander Moss, ingénieur chez General Motors, a intégré cette technologie dans un moteur d’avion qui a été testée dans des machines au-dessus des montagnes du Colorado. Le but était précisément de prouver que le turbo éliminait la perte de puissance lors du fonctionnement à haute altitude. Ainsi, dans les années 1920, les turbocompresseurs sont entrés dans l’industrie aéronautique, et plus tard, au cours de la même décennie, ils sont apparus dans les navires et les trains équipés de moteur diésel. Au cours de la Seconde Guerre mondiale, les Américains ont été les premiers à utiliser cette technologie dans l’aviation militaire, et peu après, elle a finalement atteint les voitures.

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Dispositif et principe de fonctionnement

La puissance du moteur dépend directement de la quantité de carburant brulée par unité de temps (ou cycle de fonctionnement). Mais il ne fonctionne pas uniquement à l’essence ou au diésel, ce qui entre dans les cylindres est un mélange air-carburant. Comme vous le savez, pour que quelque chose brule, il faut de l’air. Par conséquent, plus d’air entraine plus de combustion, et donc plus de puissance pour la voiture. Plus d’air « régulier » signifierait une plus grande cylindrée du moteur, ce qui entraine une plus grande consommation, etc. Le problème est donc résolu par l’air comprimé.

Comme nous l’avons déjà dit, le turbocompresseur résout le problème de l’air en fournissant de l’air comprimé supplémentaire aux cylindres, ce qui permet de bruler plus de carburant par cycle de travail. Il se compose de trois éléments principaux : une roue de compresseur, un diffuseur et un boitier. Les gaz de combustion entrainent la roue, dans laquelle l’air entre, tourbillonne et atteint le diffuseur. Le diffuseur ralentit son mouvement, ce qui augmente sa pression et comprime l’air. Cependant, cela entraine une augmentation de sa température, c’est pourquoi la technologie est complétée par un refroidisseur intermédiaire qui, en réduisant la température de l’air, le comprime davantage. La technologie à refroidissement par air est la plus courante, certaines voitures utilisent l’injection d’eau pour le refroidissement intermédiaire.