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Auteur(s)
-
Aimé PAROIS : Ingénieur de l’École nationale supérieure des Arts et Métierset de l’École nationale supérieure du Pétrole et des Moteurs (ENSPM) - Directeur du Centre Moteurs ENSPM
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le but de cet article est de donner au lecteur une meilleure compréhension du fonctionnement du système de suralimentation par turbocompresseur d’un moteur de véhicule routier et de le guider dans la détermination des éléments principaux de la boucle de suralimentation.
On étudiera les caractéristiques d’utilisation du compresseur et de la turbine et leur interaction avec le comportement du moteur. On proposera une méthode simple de définition des éléments principaux d’un système de suralimentation. On présentera les différentes technologies utilisées actuellement et on évoquera les évolutions de ces technologies.
Cet article sera limité à l’application des petits turbocompresseurs utilisés sur les moteurs automobiles et les moteurs de camion. Les machines utilisées sur les gros moteurs industriels relèvent d’une technologie spécifique qui ne sera pas abordée dans cet article.
L’étude détaillée des étages compresseur et turbine faisant déjà l’objet d’articles spécialisés dans ce traité, on se limitera à la présentation des caractéristiques d’utilisation des compresseurs centrifuges et des turbines centripètes utilisés pour des rapports de pression de l’ordre de 3/1.
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Technologie du turbocompresseur et installation sur moteur
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3. Adaptation du turbocompresseur au moteur
Le moteur suralimenté par turbocompresseur est vulnérable à basse vitesse de rotation en pleine charge car le faible débit de gaz dans la turbine se traduit par un manque d’énergie et donc une pression d’air trop faible par rapport aux besoins du moteur.
Dans tous les cas de suralimentation d’un moteur de traction routière, on favorisera l’adaptation du turbocompresseur au régime de couple maximal, éventuellement à une vitesse inférieure et à plein couple.
3.1 Sensibilité du moteur Diesel à la suralimentation
Les limites de fonctionnement d’un moteur Diesel sont liées aux conditions d’alimentation en air :
-
une pression de suralimentation trop faible entraîne des fumées et des températures d’échappement excessives ;
-
une pression de suralimentation trop élevée peut entraîner des pressions maximales de combustion non acceptables pour la tenue mécanique du moteur.
La définition de la turbine joue un rôle important dans le réglage de la pression de suralimentation. Pour un régime donné, une petite turbine entraîne un niveau de pression d’air plus élevé qu’une turbine de perméabilité plus grande. Ainsi, dans le cas d’un système de suralimentation avec turbocompresseur libre (free floating ) , le choix de la turbine influera sur la forme de la courbe de couple, une petite turbine permettra de s’éloigner des limites de fumée et de température à faible régime — et donc d’augmenter le couple — mais conduira à limiter la puissance à vitesse élevée à cause des pressions de combustion trop élevées. Inversement, une turbine plus grande favorisera le régime de puissance nominale mais imposera une limite de couple plus basse à faible vitesse (figure 17).
HAUT DE PAGE3.2 Cas types d’adaptation de turbocompresseur
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MÉRIGOUX (J.‐M.) - Ventilateurs. Compresseurs. Notions fondamentales. Dimensionnement. - (1999).
-
(2) - MÉRIGOUX (J.‐M.) - Ventilateurs. Compresseurs. Aspects technologiques. - (1999).
-
(3) - GRATADOUR (M.) - Applications de la suralimentation aux moteurs. - (1991).
-
(4) - WATSON (N.), JANOTA (M.S.) - Turbo charging the internal combustion engine. - MacMillan Press Ltd (1982).
-
(5) - FOY (M.) - Techniques et applications de la suralimentation par turbocompresseur. - ETAI (1987).
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