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La Suralimentation

 

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Les performances des moteurs diesel à aspiration naturelle sont limitées par le taux de remplissage de leurs cylindres en molécules d'oxygène.

Afin d'accroître ce taux de remplissage, les constructeurs adoptent la suralimentation sur leurs moteurs. La suralimentation consiste à comprimer de l'air dans les cylindres à l'aide de diverses procédés:

 

Le turbocompresseur:

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Le turbocompresseur est un compresseur à turbines. Les deux turbines ont des rôles complétement opposés:

 

- La turbine d'échappement ("turbine chaude" ou "turbine"):

 

Elle est entraînée par les gazs d'échappement, elle est l'élément moteur du turbocompresseur. Cette turbine est constituée d'aubes ayant un profil étudié pour un rendement maximal.

Elle est construite dans un alliage d'acier réfractaire afin de résister à des températures de 700 à 1000°C. Certaines turbines sont fabriquées en céramique.

 

- La turbine d'admission ("turbine froide" ou "compresseur"):

 

Elle est l'élément pompe, c'est elle qui comprime l'air dans les cylindres. Elle est fabriquée en alliage léger et porte également des aubes en forme de forme complexe de sorte à aspirer l'air axialement et à le refouler sur la périphérie.

 

- Les paliers:

 

Les deux paliers, constitués par des bagues en bronze ou en alliage léger, sont logés dans le corps central avec un jeu suffisant pour garantir leur rotation.

L'axe de la turbine et du compresseur tournent dans les bagues qui tournent à leur tour dans leurs logements. Celà permet de partager la vitesse de rotation élevée de l'arbre ( 60000 à 120000 tr/mn, voire plus). De plus, à cause de cette vitesse de rotation élevée, de l'huile sous pression passe par les gorges et les orifices et vient s'interposer simultanément entre l'axe et les bagues ainsi qu'entre les bagues et le corps afin de créer des paliers fluides.

L'huile traversant le turbocompresseur a aussi pour but de le refroidir. Afin d'éviter des fuites d'huile côté turbine d'admission et d'échappement, des joints spéciaux, souvent à segments métalliques sont placés à chacune des extrémités de l'axe.

 

PRÉCAUTIONS:

 

Afin d'éviter la détérioration rapide des paliers du turbocompresseur, n'arrêter le moteur que lorsque celui-ci fonctionne au ralenti. Aprés une utilisation sévère, faire tourner le moteur au ralenti pendant quelques minutes avant de l'arrêter.

En effet à haut régimes, si on coupe le contact, la pression d'huile retomberait à zéro alors que le turbocompresseur tournerait encore à grande vitesse.

De même pour la mise en service, attendre 30 secondes afin que le circuit d'huile s'établisse avant d'accélérer le moteur.

La suralimentation par air refroidi

 

Dans un turbocompresseur standard, l'air aspiré par la turbine s'échauffe (100 à 150°C) en raison des frottements et de la proximité de la chaleur de l'échappement.

Plus l'air chauffe, plus sa densité diminue plus la quantité de molécules d'oxygène apportée dans les cylindres diminue. C'est pour celà que certains moteurs sont équipés de turbocompresseur associé à un refroidisseur d'air. Le refroidisseur peut être un échangeur air-air ou air-eau (intercooler) qui permet de réduire la température de l'air apportée aux cylindres (75 à 90°C).

 

 

- Echangeur air-air:

 

 

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- Echangeur air-eau:

 

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La régulation de pression des turbocompresseurs

Cette régulation , située à l'entrée de la volute d'échappement, est constituée d'une soupape commandée par la pression du turbo via un diaphragme. La soupape est maintenue fermée par un ressort mais lorsque la pression d'admission du moteur atteint une certaie valeur, elle agit sur le diaphragme, comprimant le ressort  et ouvrant la soupape.

 

Lorsque la soupape s'ouvre, une partie des gazs d'échappement passe directement dans le pot d'échappement sans passer par le turbocompresseur, ainsi le turbo est régulé à une certaine valeur de pression de suralimentation.

 

Ce dispositif permet le montage de turbocompresseurs plus petits qui permettent d'accroître la suralimentation et le couple à bas régime.

 

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Régulation du débit de carburant

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Afin d'adapter le débit de carburant de la pompe d'injection à la pression d'air de suralimentation et donc à la quantité d'air admisse dans les cylindres, les moteurs diesel suralimentés sont équipés d'un corresteur de débit. (LDA)

Ce corresteur placé sur la pompe d'injestion, comprend un ressort et une membrane déformable reliée à une butée mobile.

La membrane est soumise sur sa face inférieure à la tension du ressort et sur sa face supérieure à la pression de suralimentation grâce à une conduite de pilotage qui est relié, soit au collecteur d'admission, soit directement à la volute du compresseur.

 

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TURBO à GÉOMÉTRIE VARIABLE

 

 

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La régulation de la section de passage des gazs d'échappement dans la turbine est assurée par un distributeur muni de pales multiples articulées chacune autour d'un axe ; les axes de ces pales sont solidaires d'un petit levier encastré dans une couronne circulaire, commandée en rotation entre deux positions extrèmes. La rotation de cette couronne modifiant donc simultanément l'inclinaison de toutes les pales ; la commande de la couronne s'effectue mécaniquement à l'aide d'un vérin à membrane analogique à celui d'une waste-gate (qui n'a plus raison d'être), piloté par la pression de suralimentation ou par l'électronique du véhicule.
 

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