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Auteur(s)
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Bernard BESSON : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure des Arts et Métiers et de l’École Nationale Supérieure du Pétrole et des Moteurs - Directeur Scientifique à la société Moteur Moderne
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Lire l’articleINTRODUCTION
La suralimentation est un procédé qui consiste, par une compression préalable, à élever la masse volumique de l’air à l’admission des moteurs alternatifs pour en augmenter la puissance spécifique (puissance par litre de cylindrée moteur) et également les puissances volumique et massique (puissance par dm3 ou kg de moteur).
Parmi les différents procédés existants, la suralimentation volumétrique est caractérisée par l’utilisation d’une machine volumétrique (ou pompe à air) entraînée mécaniquement par le moteur, dont le débit-volume théorique aspiré est proportionnel au régime (débit-volume aspiré par tour constant).
Les premières tentatives de suralimentation volumétrique à l’aide de compresseurs alternatifs à pistons datent du début du XX e siècle. Aux environs de 1910, Marius Berliet effectue des essais de suralimentation à l’aide d’un cylindre de précompression. La suralimentation volumétrique connaît son grand développement entre les années 20 et 40 ; c’est l’ère du compresseur, le compresseur alternatif à pistons étant alors remplacé par le compresseur à pistons rotatifs (type Roots) ou le compresseur à palettes (type Zoller).
La suralimentation volumétrique est appliquée à cette époque sur les moteurs d’avion pour compenser la perte de puissance en altitude due à la diminution de la pression atmosphérique, sur les voitures de course et les voitures de tourisme de prestige pour en augmenter les performances, et sur les moteurs deux temps pour réaliser le balayage. La suralimentation par compresseur entraîné fut appliquée, pour la première fois à l’automobile, dans le domaine de la compétition par la société Fiat. Par la suite, tous les constructeurs de voitures de sport et de course d’avant‐guerre l’ont adoptée : Alfa‐Romeo, Auto‐Union, Bentley, Bugatti, Delage, Maserati, Mercedes‐Benz, etc. Après la Seconde Guerre mondiale, la suralimentation volumétrique est utilisée quelque temps sur les gros moteurs diesels, puis disparaît progressivement, remplacée par la turbosuralimentation, sauf sur les moteurs deux temps. Dans le domaine de l’automobile, la suralimentation, quelle qu’elle soit, disparaît rapidement du fait de règlements sportifs défavorables.
Ces dix dernières années ont vu le renouveau de la suralimentation à travers le développement de turbocompresseurs adaptés aux cylindrées automobiles. Cependant, les avantages spécifiques de la suralimentation volumétrique et le développement de compresseurs performants et adaptés sont à l’origine de nombreux travaux actuellement menés par les constructeurs dans ce domaine. La voiture Lancia Trévi‐Volumex est actuellement équipée d’un moteur suralimenté par un compresseur à pistons rotatifs type Roots et la Volkswagen Polo G‐40 utilise un nouveau principe, le compresseur à spirale.
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Étude du compresseur volumétrique1. Architecture et types de compresseurs
1.1 Architecture générale
Le compresseur volumétrique est disposé sur le circuit d’alimentation en air du moteur entre le filtre en amont et la tubulure d’admission en aval (figure 1). L’alimentation en carburant peut, dans le cas d’un moteur à allumage commandé à carburation préalable, être placée avant (figure 1a ) ou après (figure 1b ) le compresseur volumétrique.
Dans le premier cas, le carburateur aspiré ne se distingue pas d’un carburateur classique de moteur atmosphérique, mais le compresseur véhicule le mélange air-carburant et sa conception ainsi que celle de l’ensemble du circuit d’admission doivent prendre en compte les risques de condensation et de ruissellement de l’essence.
Dans le deuxième cas, le carburateur est dit soufflé. Le compresseur ne véhicule alors que de l’air, mais le carburateur doit être étanche puisque situé dans la zone sous pression du circuit d’admission et être équipé d’un dispositif de réglage de la richesse en fonction de la pression de suralimentation.
Dans le cas des moteurs à injection, l’introduction du carburant se fait toujours en aval du compresseur, dans la pipe d’admission pour les moteurs à allumage commandé, dans le cylindre pour les moteurs diesels.
Le compresseur est entraîné mécaniquement à partir du vilebrequin par engrenage ou plus généralement par courroie. La liaison peut être :
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permanente ou temporaire par utilisation d’un embrayage électromagnétique sur une des poulies ;
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à rapport constant ou variable par utilisation de poulies à écartement réglable.
Enfin, si la pression de suralimentation est importante, ce qui entraîne une température d’air élevée en sortie compresseur, il est avantageux de disposer d’un échangeur ou refroidisseur d’air de suralimentation (RAS) entre le refoulement du compresseur et l’admission du moteur.
HAUT DE PAGE1.2 Analyse critique de la suralimentation volumétrique
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