Histoire du turbo :

Le principe est breveté en 1905 par un Suisse, mais c'est un ingénieur français qui fera les premières applications en aéronautique pendant la Première Guerre. A partir des années 30, les gros moteurs Diesel marins profiteront du système. En 1953-54, les premiers moteurs industriels turbocompressés sont testés, et en 1955 les premiers camions américains en sont équipés. A quelques essais près, ce n'est qu'à partir de 1975 que le turbo se développe pour les véhicules de tourisme.

Bien que le turbocompresseur soit un équipement de grande précision (beaucoup de pièces ont des tolérances de quelques microns), il reste un mécanisme relativement simple, robuste et efficace.

Avec un entretien convenable, il est capable de fonctionner pendant des années, et ce malgré des vitesses de plus de 200.000 tr/min pour certains modèles.

Le rendement des moteurs à combustion interne n'a jamais été important à cause, entre autres, de l'énergie perdue dans les gaz d'échappement. L'idée de la suralimentation part de la volonté par les constructeurs de récupérer une partie de cette énergie.

La suralimentation consiste à admettre dans les cylindres de l'air sous pression, c'est-à-dire une masse d'air supérieure à celle normalement aspirée, ce qui permet de mieux brûler une plus grande quantité de combustible (mélange air + carburant) et donc d'augmenter la puissance massique des moteurs.

Un peu de technique, mais pas trop…

Le principe

Présentation

 

Description

Un turbo peut se décomposer en trois partiesun côté chaud : le carter turbine ou échappement

un côté froid : le carter compresseur ou admission

un carter central

et deux sous-ensemblesun rotor

un système de régulation (majorité des modèles      automobiles)

 

Les trois parties

Le carter échappemenent

C'est le carter qui reçoit et conduit les gaz d'échappement depuis le collecteur jusqu'à la ligne échappement.

C'est en partie lui qui est responsable du temps de réponse du turbo. Une constante est généralement frappée à l'entrée : c'est le coefficient de volute, le rapport A/R. Plus ce rapport est faible plus le turbo « répondra » rapidement.

Le carter central ou carter palierIl est chargé du guidage axial et radial du rotor sur des paliers hydrauliques et reçoit éventuellement le liquide de refroidissement (suivant les modèles)

Il assure également les étanchéités entre huiles et eau (interne) et gaz d'échappement et air comprimé (externe)

 
Le carter admissionIl dirige le flux d'air provenant du filtre à air et l'envoie comprimé vers le moteur via un intercooler s'il existe.
 

Les deux sous-ensembles

Le rotorC'est l'ensemble tournant. Il est composé d'une roue de turbine et d'une roue compresseur, d'où le nom de turbo-compresseur.
Le système de régulationIl est composé d'une soupape pneumatique ou électrique et d'un clapet pour dévier une partie des gaz échappement ou d'une géométrie pour faire varier le flux.
 

L'ensemble composé du rotor, du carter palier et des pièces internes est appelé le chra ou cartouche central. A partir d'un même modèle de chra, on peut construire un grand nombre de turbos différents: seuls les carters compresseurs, échappement et le système de régulation diffèrent.

Le fonctionnement

Les gaz d'échappement sont récupérés par le collecteur et envoyés dans le carter échappement. Ces gaz vont être dirigés de façon à entraîner en rotation la turbine. Cette rotation, transmise à la roue par un axe, provoque l'aspiration de l'air. La mise en pression se fait dans le carter admission par transformation en pression de la vitesse de l'air générée par la rotation.

Vu les grandes vitesses de rotation obtenues avec les turbos actuels ; de plus en plus petits, donc de plus en plus rapides ; le système des roulements a été très vite abandonné, au profit du système paliers hydrauliques. Les premiers turbos tournaient jusqu'à 40.000 tr/min. (~660 tr/s) alors que ceux actuellement en circulation atteignent pratiquement les 250.000 tr/min. (~4.200 tr/s)

La régulation

 


1  Turbine

2  Roue de compression

3  Entrée d'air filtré


4  Sortie d'air comprimé

5  Entrée des gaz d'échappement

6  Sortie des gaz d'échappement


7  Soupape de régulation

8  Clapet de régulation

 

Si tous les gaz échappement allaient entraîner en rotation la turbine, on obtiendrait beaucoup plus de pression en sortie que ne pourrait le supporter les moteurs. Aussi, les constructeurs de turbo ont-ils prévu un système de régulation pour dévier une partie de ces gaz lorsque la pression nominale est atteinte.

La soupape (7) est donc un système de dérivation des gaz. Elle va plus ou moins ouvrir le clapet (8) en fonction de la commande.

Les gaz vont donc s'évacuer par le conduit ainsi ouvert plutôt qu'aller entraîner la turbine. Ce conduit fait généralement partie du carter échappement et est obtenu directement en fonderie.

La commande était généralement auto-piloté par la pression piquée sur le carter admission. Elle est de plus en plus pilotée par une dépression contrôlée par l'électronique moteur.

La soupape est fixée dans la plupart des cas sur le carter compresseur.

 

Vérifications / Symptômes / Prédiagnostique

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Notice de montage et d'utilisation

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