Aujourd’hui pratiquement tous les diesel ont un turbo et de plus en plus d’essence s’en approprient un. Mais qu’est ce que c’est ? A quoi sert-il ? Pourquoi l’utiliser ?

Le turbo voit le jour en 1902 avec Louis Renault. C'est en 1905 que l'ingénieur suisse Alfred BüchiCettele a déposé un brevet. Cette notion assez ancienne ne prend place sous  nos capots que dans les années 90. Il a fallu attendre toutes ces années car nous ne disposions pas des moyens techniques et des matériaux pour le fabriquer. Il faut savoir qu’un turbo tourne à près de 200000tr/min et qu’il doit supporter des températures allant jusqu’à 1000°C.

C’est très simple, lorsque le moteur à combustion interne a été mis au point, l’idée d'un système de type turbo en à découler logiquement.

Revenons premièrement au cœur du moteur : la combustion.
Sans elle, il n’existerait pas et si elle se déroule mal, le fonctionnement du moteur en est altéré. Il faut savoir que pour pouvoir réaliser une combustion il faut un carburant (l’essence ou le gasoil) et un comburant (l'air). Une fois le mélange réalisé dans des quantités précises (stoechiométriques), il s’enflamme soit grâce à une étincelle (pour les moteurs essence), soit s’auto-enflamme à des températures élevées (pour les moteur diesel).  L’énergie dégagée entraine le piston vers le bas. Il est clair que plus l’explosion est énergétique plus le moteur sera puissant.

Ainsi pour augmenter la puissance du moteur, il faut augmenter la quantité d’air et d’essence. Pour cela soit on prend un moteur plus gros, soit simplement on injecte plus de mélange.
La deuxième solution est réalisée à l’aide du turbocompresseur. Il comprime l’air à l’admission et l’injecte dans le cylindre. Il faut bien sûr avoir un système d’injection de carburant qui s’adapte à la quantité d’air injectée.

 

Le turbo est donc un système qui  comprime de l’air et l’injecte dans le cylindre.
On le modélise simplement par deux turbines reliées par un axe. Il y a une turbine « gaz chaud » et une turbine « gaz froid » (le compresseur). Il est clair qu’en entrainant une turbine l’autre tournera par la même occasion. Dans le turbo c’est la turbine gaz chaud qui est motrice.

L’idée du turbo est géniale car il prélève de l’énergie dans ce qu’on pensait perdu : les gaz d’échappement. Plaçons la turbine « gaz chaud » à l’échappement du moteur et la turbine « gaz froid » à l’admission. Vous savez bien que votre moteur rejette des gaz d’échappement. Et plus vous montez dans les tours, plus il y en a et donc plus la turbine « gaz chaud » tournera rapidement. Par transmission mécanique, la turbine « gaz froid » qui tourne en même temps compressera l’air à l’admission. L’air compressé est ensuite dirigé dans les cylindres. La quantité de carburant est bien sûr adaptée.

Le turbo est généralement composé de :

• Deux turbines
• Un axe intermédiaire
• Deux carters
• Un waste gate
• Un système de graissage

Plusieurs conditions sont à respecter afin d’assurer une suralimentation convenable. Premièrement il faut que la vitesse de rotation du turbo soit supérieure à une limite. C’est pour cela qu’un turbo n’est activé qu’à partir d’un certain régime moteur.  Cette condition explique le fait que certains moteurs turbocompressés sont assez creux à bas régimes.

L’inconvénient majeur du turbo est qu’en comprimant les gaz d’admission, il les chauffe par la même occasion. Et oui c’est un problème car les gaz chaud plus denses occupent plus de place et pour une même pression ils seront injecter en quantité inférieur. Leurs températures peuvent atteindre les 100°C.

Ne vous inquiétez pas une solution a été trouvé c’est l’échangeur (souvent placer derrière le pare-choc avant sous le radiateur). Pour palier à ce défaut, il faut donc refroidir les gaz comprimés avant de les injectés. Ce système nommé échangeur  (ou intercolleur) permet de réduire la température de 40°C impliquant un gain de puissance.

 

Dans les années 70, on est arrivé à sortir d’un moteur 1.5l de F1 près de 1000ch grâce au turbo. La pression turbo est supérieure à 1 bar et dépend de son modèle et du réglage du Waste Gate.

A partir d’une certaine pression turbo, la fiabilité moteur décroit en même temps que la pression turbo croit. Il existe une limite supérieur de compression à ne pas franchir. Pour les moteur essences, il ne faut pas atteindre un niveau qui impliquerait une auto-combustion du mélange. Pour les diesel, cette limite est un peu plus élevée. Afin de limiter la pression du turbo, on va limiter la quantité des gaz d’échappement l’entrainant grâce au Waste Gate (soupape de réglage). Son principe est simple, lorsqu’une certaine vitesse des gaz d’échappement est atteinte, une soupape va en dévier une partie et donc va limiter la pression turbo.

Attention aux casses turbo ! L’axe de transmission est baigné dans l’huile pour être refroidit. Si vous désirez accélérer brutalement attendez que le moteur soit chaud. 

 

Il existe différentes déclinaisons de la technologie turbo: géométrie variable, double étage, bi-turbo. Celles-ci seront développées plus tard dans la catégorie Innovation.

 

Le turbo est l’une des innovations importantes dans le monde de l’automobile. Encore d’actualité, il a permis d’améliorer les comportements moteurs. Il est vrai qu'aujourd'hui pour favoriser les performances moteurs et les normes de pollutions, le turbo 'simple' a été plutôt remplacé le système à géométrie variable.