Le principal
Essentiellement, les turbocompresseurs et les compresseurs fonctionnent en fournissant plus d’air au moteur. L’oxygène est l’une des branches de la pyramide de combustion, avec le carburant et une source d’inflammation – également appelée « étincelle ». Pour Pour que la combustion se produise le plus efficacement possible, il doit y avoir un équilibre minutieux entre l'oxygène, le carburant et étincelle.
Sous leurs coques aux allures étrangement aquatiques, les turbocompresseurs sont essentiellement une paire de ventilateurs reliés par un essieu.
Trouver cet équilibre a longtemps été un problème pour les concepteurs de moteurs. Pendant la majeure partie de l’histoire de la combustion interne, le problème résidait dans la fourniture d’une quantité suffisante de carburant. Grâce au développement récent de l’injection directe de carburant à très haute pression, ce problème a été pratiquement résolu. Il s’agit maintenant de fournir suffisamment d’air pour que le moteur respire.
Un moteur très performant devra aspirer environ l’air d’une chambre d’enfant chaque minute – pensez Dodge Hellcat. Les lois de la physique ne le permettent généralement pas, car la seule force qui attire l'air dans un moteur est la faible pression. pression créée lorsque les cylindres du moteur se retirent - tout comme ce qui se produit lorsque le piston est tiré vers l'arrière sur un seringue.
Cette force n’est tout simplement pas assez puissante pour suivre la quantité de carburant que les moteurs modernes peuvent injecter dans leurs cylindres. Les turbocompresseurs et les compresseurs tentent tous deux de résoudre ce problème par un processus appelé induction forcée, qui équivaut à un terme sophistiqué désignant plus d'air dans le moteur. Chacun le fait de différentes manières, avec des avantages et des inconvénients distincts.
Turbocompresseurs
La forme d’induction forcée la plus courante est celle des turbocompresseurs. Les constructeurs automobiles les adorent car, du moins en théorie, ils peuvent être utilisés pour améliorer à la fois la puissance et l’économie.
Il semblerait que tout ce qui est capable de faire cela doit être incroyablement complexe, mais les turbos sont en réalité d’une simplicité trompeuse. Sous leurs coques aux allures étrangement aquatiques, les turbocompresseurs sont essentiellement une paire de ventilateurs reliés par un essieu.
- 1. Dodge SRT V8 Hellcat suralimenté de 6,2 litres
- 2. Dodge SRT V8 Hellcat suralimenté de 6,2 litres
L'échappement chaud du moteur fait tourner le premier ventilateur qui, à son tour, entraîne le second, utilisé pour comprimer l'air. Cet air comprimé est ensuite renvoyé dans le moteur. Comme indiqué ci-dessus, cet air ajouté signifie que davantage de carburant peut être injecté et que le carburant présent peut être brûlé plus complètement.
Du point de vue des performances, les avantages sont clairs. Les turbocompresseurs ont augmenté le volume d'air, permettant d'utiliser plus de carburant dans chaque cycle de combustion, ce qui conduit à plus de puissance. Essentiellement, cela permet à un petit moteur de prétendre qu’il est beaucoup plus gros.
En matière d’efficacité, les avantages de la turbocompression sont un peu plus difficiles à comprendre. Pour commencer, les turbocompresseurs peuvent offrir certains avantages inhérents. Les turbocompresseurs peuvent contribuer à améliorer l’efficacité en garantissant qu’il y a suffisamment d’air pour que chaque combustion soit complète. Ils peuvent également contribuer à améliorer l’efficacité thermodynamique d’un moteur en augmentant sa température de fonctionnement. Mieux encore, comme les turbos sont alimentés par de l’énergie essentiellement « gratuite » (échappement du moteur), leur présence ne nuit pas du tout à l’efficacité.
La véritable raison pour laquelle les constructeurs automobiles aiment les turbocompresseurs a moins à voir avec l’ingénierie qu’avec le comportement humain. Le conducteur moyen utilise le plein régime moins d’un pour cent du temps. Dans un gros moteur atmosphérique, cela signifie que beaucoup de puissance sera gaspillée, tandis que la taille même du moteur continue de réduire l'efficacité.
En revanche, les turbocompresseurs sont entraînés par les gaz d’échappement du moteur, qui ne sont produits en quantité suffisante que lorsque le moteur travaille dur. Cela signifie que lorsque le conducteur n’appuie pas fort sur l’accélérateur, le turbocompresseur n’ajoute pas plus d’air et le moteur n’ajoute pas plus de carburant. Une façon d’envisager un turbocompresseur consiste donc à créer un moteur qui peut être aussi gros ou aussi petit que la situation l’exige.
C’est formidable en théorie, dans la mesure où une voiture a le potentiel d’être à la fois efficace et puissante. La réalité, comme c’est souvent le cas, n’est pas aussi rose. On peut s’attendre à ce que les moteurs turbocompressés fournissent soit leurs valeurs de puissance, soit leurs valeurs d’économie, mais pas les deux en même temps. Conduisez à plein régime sur une voiture turbocompressée et l’économie de carburant ne sera pas meilleure qu’une voiture avec un moteur plus gros. Conduisez lentement et le turbo n’est tout simplement pas utilisé.
La meilleure façon d’envisager les turbocompresseurs est donc peut-être d’offrir de la flexibilité aux conducteurs. Ils peuvent choisir à quel point ils veulent être efficaces et combien de plaisir ils veulent avoir. Malheureusement, les turbos ne sont pas magiques et ne peuvent donc pas toujours fournir les deux en même temps.
Superchargeurs
Les compresseurs fonctionnent peut-être selon le même principe que les turbocompresseurs, mais ils sont un peu plus compliqués.
Plutôt que d’être entraînés par les gaz d’échappement, les compresseurs sont entraînés mécaniquement. Généralement, les compresseurs sont connectés au vilebrequin du moteur via une chaîne ou une courroie. La puissance du moteur est ensuite utilisée pour entraîner l’un des deux types de compresseurs.
- 1. V8 suralimenté de 6,2 litres de Cadillac
- 2. Audi V6 TFSI suralimenté de 3,0 litres
La plupart des compresseurs utilisent une variante du ventilateur de type « Roots ». Ces compresseurs utilisent des rotors jumeaux qui se chevauchent pour comprimer l'air. La conception Roots est relativement simple et peut être réalisée selon une grande variété de spécifications. Les compresseurs avancés construits par Eton peuvent être trouvés sur une grande variété de véhicules tels que la Cadillac CTS-V sortante et l'Audi S4.
Les turbocompresseurs ne sont peut-être pas une solution miracle, mais ils peuvent constituer un excellent compromis.
La conception la moins courante est la turbine « Lysholm ». Cette conception force l'air entre deux vis d'Archimède qui se chevauchent, le comprimant à des pressions extrêmement élevées. Les compresseurs à turbine sont efficaces et fournissent de la puissance sur un large éventail de régimes moteur, mais ils sont coûteux à construire. Les vis jumelées doivent s’engrener parfaitement, ce qui nécessite des tolérances de fabrication incroyablement fines. Pour cette raison, les compresseurs Lysholm ont tendance à être trouvés dans des applications à très hautes performances telles que les voitures Mercedes AMG ou les Dodge Hellcats.
Dans les deux cas, les compresseurs offrent plusieurs avantages importants par rapport aux turbos à échappement. Les compresseurs n’ont pas de décalage, car ils sont entraînés directement par l’arbre de transmission. Ceci est particulièrement important sur les moteurs de grande cylindrée à bas régime, c'est pourquoi les V8 américains hautes performances sont souvent suralimentés plutôt que turbocompressés.
Les compresseurs fournissent également du couple sur une plage de régime moteur plus large, ce qui les rend attrayants du point de vue des performances.
Malheureusement, il y a aussi des inconvénients. Les compresseurs ont tendance à être mécaniquement plus complexes que les turbocompresseurs, en raison de leur connexion directe avec le moteur. En termes simples, les superchargeurs utilisent l’énergie pour créer de l’énergie. Ils sont également grands, lourds et doivent généralement être montés directement sur le moteur, ce dernier constituant un problème sérieux pour les constructeurs automobiles modernes, pour qui l'espace est limité.
Contrairement aux turbocompresseurs, les compresseurs réduisent l’efficacité du moteur, car ils utilisent constamment une partie de la puissance du moteur pour tourner. Lorsque peu d’énergie est nécessaire, cette énergie est essentiellement gaspillée. C’est pourquoi les compresseurs sont rarement – voire jamais – trouvés en dehors des applications de performance.
Conclusion
Quiconque achètera une voiture dans les prochaines années sera probablement confronté au choix d’acquérir ou non un modèle turbocompressé. Il n'y a pas de réponse simple. Il convient toutefois de noter que s’ils offrent de nombreux avantages, notamment en termes de performances, ils ne tiennent pas toujours leurs promesses d’efficacité.
Les turbocompresseurs ne sont peut-être pas une solution miracle, mais ils peuvent constituer un excellent compromis. Ils offrent une puissance supplémentaire lorsque cela est nécessaire – ou simplement souhaité – tout en étant capable de maintenir le mpg en conduisant normalement. Les superchargeurs, en revanche, sont tous axés sur des performances 24h/24 et 7j/7.
Pour les acheteurs qui souhaitent bénéficier de la puissance d’un V8 de grande cylindrée, un compresseur constitue une excellente option. Considérez un instant que certaines des voitures les plus excitantes de cette année sont toutes équipées de gros ventilateurs: le nouveau Cadillac CTS-V, le Corvette Z06, et le puissant Dodge Hellcats.
En fin de compte, la décision d’acquérir un turbocompresseur, un compresseur ou aucun des deux dépendra de la voiture et du style de conduite de l’acheteur. Quoi qu’il en soit, l’induction forcée a beaucoup à offrir à presque tous les types de conducteurs.
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