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Turbocompresseur : tout savoir sur cette pièce de votre moteur !

turbocompresseur
Dossier
Par Michaël le 11 juin 2021

La plupart des moteurs des voitures modernes sont équipés d'un turbocompresseur, qui réduit la taille du moteur et les émissions. Sa fonction est de récupérer une partie de l'énergie des gaz d'échappement et de l'utiliser pour suralimenter le moteur. Voyons comment cela fonctionne en détail.

Turbocompresseur : quel est son fonctionnement ?

Le turbocompresseur appelé également turbo est composé de deux éléments, la turbine et le compresseur, équipés d'aubes et reliés par un arbre. La turbine entre en action grâce aux gaz d'échappement, tandis que le compresseur est activé par l'aspiration de l'air à comprimer. Le compresseur permet d'augmenter la pression de l'air d'admission et de mettre en œuvre le jet vers les chambres de combustion.

Pour ce faire, une certaine quantité d'énergie est nécessaire. Celle-ci est fournie par la turbine, qui la récupère dans les gaz d'échappement. Les gaz sortant de la chambre de combustion sont acheminés par les tuyaux d'échappement vers la turbine, qui se met à tourner, mettant en mouvement le compresseur, qui aspire l'air et le comprime. Grâce à la plus grande quantité d'air qui atteint les cylindres et à l'augmentation de la quantité de carburant injecté, un moteur équipé d'un turbo peut se targuer d'une augmentation du couple et de la puissance nettement supérieure à celle d'un moteur à aspiration de même cylindrée.

Turbocompresseur à géométrie variable

L'un des points faibles des moteurs équipés d'un turbo est la turbulence. Ce terme désigne le retard dans la réponse du moteur à bas régime. Quiconque a déjà conduit une voiture équipée d'un turbocompresseur a remarqué qu'il faut quelques instants avant que le moteur ne réagisse lorsque vous appuyez sur l'accélérateur. Pour tenter de réduire cet effet, des dispositifs tels que le turbocompresseur à géométrie variable ont été adoptés.

Elle se caractérise par une volute de la turbine qui s'ouvre sur la roue grâce à une série d'ailettes mobiles calées sur un anneau qui permet de les déplacer simultanément. Lorsque la vitesse de rotation est faible, les aubes restent fermées afin que le gaz puisse accélérer rapidement et augmenter la poussée sur la turbine, tandis que lorsque la vitesse de rotation augmente, les aubes s'ouvrent produisant une réduction de la contre-pression. La régulation des ailettes peut être contrôlée par une vanne à vide sur le conduit d'entrée, ou par un mouvement électrique géré par une unité de contrôle électronique.

Turbocompresseur électrique

turbo

L'évolution technologique a permis de développer de nouveaux types de turbocompresseurs capables de solliciter moins le moteur. Parmi ceux-ci, le turbo électrique, qui est un dispositif alimenté par un moteur électrique plutôt que par les gaz d'échappement et qui permet au moteur de ne pas être soumis aux contraintes typiques du turbocompresseur "classique".

Cette technologie, qui est actuellement utilisée dans les voitures de sport haut de gamme, sera bientôt accessible à tous les automobilistes dans les voitures de série. Des constructeurs comme Audi étudient des solutions électriques capables de réduire, voire d'éliminer, le turbo lag grâce à la présence d'un turbocompresseur entraîné par un moteur électrique relié à une batterie de 48V et à un turbocompresseur classique. Le premier entre en action lors des déplacements à bas régime et a pour fonction d'envoyer l'entrée d'air vers le turbocompresseur standard. Un autre avantage du turbocompresseur électrique est qu'il augmente la puissance du moteur sans affecter la consommation.

Turbocompresseur volumétrique

Un autre type de turbo dans le monde automobile est le turbocompresseur volumétrique. Ce système, contrairement à celui lié aux gaz d'échappement, fonctionne par le biais d'une liaison mécanique avec le moteur. Le compresseur utilise la puissance du moteur pour comprimer l'air et l'envoyer aux cylindres. La connexion directe au moteur entraîne également une augmentation linéaire de la puissance, puisque la masse d'air est liée à la vitesse de rotation du moteur.

Cette connexion directe permet donc à un moteur équipé d'un turbo volumétrique de ne pas subir de turbolag, mais contrairement aux autres modèles mentionnés ci-dessus, il est pénalisant en termes de consommation car il ne peut pas exploiter les gaz d'échappement mais absorbe l'énergie du moteur et a donc un rendement inférieur à celui d'un moteur aspiré ou équipé d'un turbocompresseur classique.