Comment un turbocompresseur augmente-t-il la pression ?

Comment un turbocompresseur augmente-t-il la pression ?

Le turbocompresseur réalise le processus de suralimentation du moteur grâce aux étapes suivantes, améliorant ainsi la puissance de sortie et l'efficacité :

1. Les gaz d'échappement entraînent la turbine (Turbine)

• Utilisation de l'énergie des gaz d'échappement : lorsque le moteur fonctionne, il produit des gaz d'échappement à haute température et à haute pression, 

qui pénètre dans l'extrémité turbine du turbocompresseur par le tuyau d'échappement.

• Rotation de la turbine : les gaz d'échappement impactent les pales de la turbine (généralement constituées de matériaux résistants aux hautes températures tels que les alliages de nickel), 

entraîner la turbine à tourner à grande vitesse (jusqu'à des dizaines de milliers à des centaines de milliers de tours par minute).

2. Fonctionnement du compresseur (Compresseur)

• Liaison coaxiale : La turbine et la roue du compresseur (roue du compresseur) sont directement reliées par un arbre rigide. 

Lorsque la turbine tourne, la roue du compresseur tourne de manière synchrone.

• Compression de l'air : la turbine du compresseur aspire l'air extérieur depuis l'entrée d'air, et la turbine rotative à grande vitesse accélère et comprime l'air, 

augmentant considérablement la pression d'air (suralimentation).

3. Refroidissement intermédiaire (Intercooling, étape facultative)

• Diminution de la température : La température de l'air comprimé va augmenter (en raison de la chaleur générée pendant le processus de compression), 

et la densité de l'air à haute température est plus faible. Certains systèmes refroidiront l'air comprimé à l'aide d'un refroidisseur intermédiaire pour augmenter encore sa densité, 

améliorant ainsi l’efficacité de la combustion.

4. De l'air haute pression est envoyé au cylindre

• Optimisation de l’admission : L’air comprimé haute densité pénètre dans le cylindre du moteur par le collecteur d’admission.

• Amélioration de la combustion : plus d'oxygène permet au carburant de brûler plus complètement, libère plus d'énergie par unité de temps, 

et améliore la puissance du moteur (généralement une augmentation de 30 à 50 %) et l'économie de carburant.

Principaux avantages • Récupération d’énergie : utiliser l’énergie des gaz d’échappement, réduire les déchets et améliorer l’efficacité thermique.

• Petite cylindrée et rendement élevé : permet aux moteurs de petite cylindrée d'atteindre une puissance équivalente à celle des moteurs de grande cylindrée (c.-à-d. "Downsizing").

• Protection de l’environnement : l’optimisation de la combustion permet de réduire les émissions d’hydrocarbures non brûlés et de particules.

Composants principaux

• Turbine : Résistance à haute température, convertissant l’énergie cinétique des gaz d’échappement en énergie mécanique.

• Compresseur : comprime l’air et augmente la densité d’admission.

• Système de roulement : supporte l'arbre de turbine rotatif à grande vitesse, les types courants incluent les roulements flottants ou les roulements à billes.

• Wastegate : contrôle la pression de suralimentation et empêche la surpression (équipée sur certains turbocompresseurs).

Grâce à ce procédé, les turbocompresseurs améliorent considérablement les performances de puissance et l’efficacité sans augmenter de manière significative la cylindrée du moteur, 

et sont largement utilisés dans les domaines de l'automobile, de la marine et des moteurs industriels.