Pour augmenter la puissance d'un moteur SUITE......

Ce qu’il faut savoir à propos des compresseurs et des turbocompresseurs:



Tous les moteurs classiques (dits atmosphériques) n'utilisent que 60% de l'énergie qu'ils consomment alors que 40% sont expulsés en pure perte avec les gaz résiduels d'échappement. Utiliser une partie de cette énergie gaspillée pour donner au moteur plus de puissance est le principe du turbo.

Le but recherché est de suralimenter le moteur. Dans un moteur classique, la quantité de carburant admise dans les cylindres est limitée dans le rapport de combustion par la quantité d'air aspiré à la pression atmosphérique. La proportion moléculaire du mélange air-essence ne pouvant pas varier, il faut donc, pour obtenir une suralimentation du moteur, comprimer l'air avant son admission dans les cylindres.

Longtemps, les voitures de compétition furent équipées de compresseurs mécaniques entraînés par le moteur mais une partie de l'énergie développée était absorbée pour son fonctionnement. Aujourd'hui, le turbocompresseur, entraîné par une turbine actionnée par les gaz d'échappement, fonctionne « gratuitement » en matière d'énergie. (Récupération d'une partie de l'énergie contenue dans les gaz d'échappement.)

Le turbocompresseur est composé de deux roues reliées par un arbre. La première roue (turbine) est actionnée par les gaz d'échappement dont on récupère une partie de l'énergie. La deuxième (compresseur) aspire et comprime l'air d'admission grâce à sa grande vitesse de rotation (plus de 100 000 tours/minute.)

Le gavage en air ainsi obtenu permet un meilleur remplissage des chambres de combustion et autorise l'injection d'une quantité plus importante d'essence ou de gazole.



Le but est atteint : plus de couple, plus de puissance, plus de performances. Cependant, et ceci paraît paradoxal, la consommation de carburant peut être diminuée; en effet le gain de rendement permet d'abaisser le régime de rotation du moteur et d'allonger les rapports de la boîte de vitesses.

Les turbocompresseurs permettent à un moteur de brûler plus de carburant et d'air en suralimentant les cylindres existants. La poussée typique fournie par un turbocompresseur est de 6 à 8 livres par pouce carré (PSI). Puisque la pression atmosphérique normale est de 14,7 PSI au niveau de la mer, vous pouvez voir que vous entrez environ 50% de plus air dans le moteur. Par conséquent, vous compteriez obtenir 50% plus puissance. Elle n'est pas parfaitement efficace, ainsi vous pourriez obtenir un 30% à 40% d'amélioration à la place..

Une cause de l'inefficacité vient du fait que la puissance pour tourner la turbine n'est pas libre. Avoir une turbine dans la tubulure d'échappement augmente la restriction dans l'échappement. Ceci signifie que sur le diamètre de l’échappement, le moteur doit pousser contre une contre-pression plus élevée. Ceci soustrait un peu de la puissance des cylindres qui mettent le feu en même temps.

Le turbocompresseur aide également aux altitudes élevées, où l'air est moins dense. Les moteurs normaux éprouveront une puissance réduite aux altitudes élevées parce que pour chaque course du piston, le moteur obtiendra une plus petite masse d'air. Le moteur turbocompressé peut également avoir une perte de puissance, mais la réduction sera moins excessive parce qu'il est plus facile pour le turbocompresseur pomper l'air moins dense.

Des voitures plus anciennes avec des carburateurs augmentent automatiquement la cadence de carburant pour apparier le flux d'air entrant dans les cylindres. Les voitures modernes avec l'injection de carburant feront également ceci jusqu’à un certain point. Le système d'injection de carburant se fonde sur des capteurs d'oxygène dans l'échappement pour déterminer si le taux d'air-essence est correct, ainsi ces systèmes augmenteront automatiquement l'écoulement de carburant si un turbo est ajouté.

Si un turbocompresseur qui donne trop de poussée est ajouté à une voiture à injection, le système ne pourra pas fournir assez de carburant; ou le logiciel programmé dans le contrôleur ne le permettra pas, ou la pompe et les injecteurs ne serons pas capables de le fournir. Dans ce cas-ci, d'autres modifications devront être faites pour obtenir l'avantage maximum du turbocompresseur.

L'air étant pompé dans les cylindres sous pression par le turbocompresseur, et puis étant encore comprimé par le piston, il y a plus de danger d’auto-combustion. L’auto-combustion se produit car, pendant que l’air se comprime, la température d'air augmente. La température peut augmenter assez pour que l’explosion du carburant se fasse avant que les bougies allume. Les voitures avec des turbocompresseurs doivent souvent fonctionner sur un carburant plus élevé en octane pour éviter des auto-combustion. Si la pression de poussée est vraiment haute, le taux de compression du moteur peut devoir être réduit pour éviter le frappement. (piston différent, alésage du cylindre.)

Quelques moteurs utilisent deux turbocompresseurs de différentes tailles. Le plus petit tourne plus vite, réduisant le retard, alors que le plus grand succède à des vitesses de moteur plus élevées pour fournir plus de poussée.

Les caractéristiques de conception de la turbine et du compresseur sont ce qui affectent l'exécution du turbo. La vitesse de cet assemblage rotatif est influencée par la conception de la roue de turbine, de la taille et la mise en communication interne du logement de turbine. Les matériaux populaires pour la conception de la roue de turbine réduisent typiquement l'inertie de l'assemblage tout en améliorant la longévité sous des chaleurs et des pressions extrêmes. Chaque moteur et sortie de puissance désirée doivent être appariés au turbocompresseur approprié. Chacun nécessite de choisir un compresseur avec la taille correcte de roue, la taille du turbo et la vitesse de roue pour l’ensemble de puissance.

Il y a deux sortent de roulement pour les turbos; Roulement standard, ce qui consiste à deux rondelles de métal qui roulent sur une mince couche d'huile autours de l'axe de turbo; Roulement à billes, qui consiste à des roulements minuscules de précision qui sont capable d’endurer certaines pressions et températures. Ceux équipé de roulement a billes ont une durée de vie beaucoup plus longue que ceux équipé d’un roulement standard dû au fait que le frottement est beaucoup plus faible.

Un petit turbo sera plus facile à faire tourner et aura un temps de réponse plus rapide, mais atteindra son maximum rapidement. Un gros turbo sera plus long à tourner et éprouvera d’un retard de turbo (turbo lag) en raison de la basse vitesse initiale des gaz d’échappement. Rendu à haut régime, il donnera sa pleine puissance.
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Entretien d’un turbo:

Les entretiens que je conseil pour la survie d’un turbo:

Huile synthétique 10w40 (20w50 si vous avez une conduite un peu plus sportive). L'huile c'est question de survie, tout commence-là. Le premier chiffre c'est la viscosité de l'huile à 0°C (10) et le 2e chiffre c'est sa viscosité à 100°C (40) plus le chiffre est haut, plus l'huile est visqueuse, donc elle offre plus de résistance. Il y a beaucoup de controverse au niveau des huiles synthétique: certain ne crois pas en leur pouvoir, d’autre ne jure que par le syntech. Personnellement, si vous êtes dans votre période de rodage sur un véhicule neuf, Je vous conseille de ne pas utiliser de l’huile synthétique. Attendez les 15 000 kilomètres pour commencer à l'utiliser. L’huile synthétique est moins sujette aux variances de températures abruptes et offre une lubrification constante a n’importe qu’elle révolution. Elle offre aussi un roulement beaucoup plus doux et moins de cliquetis du moteur. Essayez-là dans votre transmission. Un bijou!

Changement d'huile au 3-4000km, ne lésinez pas sur la qualité du filtre à l'huile. Aussi, je vous conseille les Frames double guard. Filtre double au téflon, ils sont fait pour les huiles synthétiques. Il y en a même de bien meilleur! Dites-vous qu’un turbo a besoin d’une bonne l'huile pour rouler. Pas d'huile il chauffe et s'il chauffe y pète. C'est simple!

Quand vous démarrezvotre véhicule,laissezle moteur tourner au ralentie environ 30 sec a 1 min pour que le turbo puisse aspirer assez d'huile pour tourner sans danger.
Laissez le temps au moteur de se réchauffer avant de le pousser. Sinon le turbo ne suivra pas. Là c'est à vous de savoir quand il est chaud ou pas! Dépend de si il fait -20°C ou bien 45°C !

Quand vous venez de pousser votre moteur ou que vous avez fait beaucoup d'autoroute et que le moteur n'a pas eu le temps de rouler au ralenti depuis quelque temps, laissez tourner au ralenti 30sec à 1min. pour laisser l'huile dans le turbo redescendre dans la panne a l'huile. Vous pouvez sérieusement endommager les roulements s’il y a de l'huile plein le turbo. Ensuite vous pourrez éteindre votre moteur sans danger.

Si vous le pouvez, équipez votre turbo d'un "blow-off valve" avec un sensor de pression de turbo. Ça va éviter de rentrer trop d'air dans les cylindres à haut régime. La plupart des blow-off valves sont réglable. Donc si vous avez peur de sauter le bloc du moteur, vous n'avez qu’à règler la valve à un niveau plus bas.
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Wastegate (blow-off valve), boost controller:

Les turbocompresseurs sont la forme la plus puissante de l'aspiration artificielle disponible. Le seul problème est: comment contrôler la puissance des turbos et le contrôler efficacement? Plusieurs compagnies qui vendent des turbos, offre en option ce qu’on appelle des wastegates.

La plupart des véhicules turbocompressés ont un wastegate qui permet l'utilisation d'un plus petit turbocompresseur et de réduire le turbo-lag tout en l'empêchant de tourner trop rapidement aux vitesses de moteur élevées. Le wastegate est une valve qui permet à l'échappement d’être détourné par des ouvertures dans le système d’échappement. Le wastegate sent la pression de poussée. Si la pression devient trop haute, ce pourrait être un indicateur que la turbine tourne trop rapidement, ainsi le wastegate saute une partie de l'échappement autour des ouvertures de turbine, permettant aux lames du turbo de ralentir.

À ça, peut se rajouter un boost controller, qui procure un plus grand contrôle et une plus grande flexibilité à la pression donnée par le turbo. Il s’agit d’un module électronique à l’intérieur du véhicule, très facile à régler. Il est équipé de plusieurs capteurs qui sont placé dans la tubulure d’admission et d’échappement, et qui contrôle le wastegate. Beaucoup de modèles différents son offert sur le marché, suffit d’évaluer vos besoins.




Charte de compression:


Toutes les cartes utilisent la même grille pour des comparaisons facile:




Tout d'abord, une carte de compresseur est créée dans des conditions idéales, sur un banc d'essai. Il serait très difficile de reproduire ces conditions de fonctionnement sur votre moteur. Les ingénieurs utilisent ces cartes de compression comme outil pour obtenir le meilleur compromis pour une application donnée. Il y a habituellement plusieurs turbos qui fonctionneraient pour un moteur et c’est la où vous verrez l’expérience de l’ingénieur avec qui vous parlez, c’est ça qui fait toute la différence! Les ingénieurs de turbo ont des décennies d'expérience dans la compression et les assortiments de turbine pour environ n'importe quelle application.

Le taux de pression(pressure ratio) c’est : La pression atmosphérique + la pression de poussée du turbo divisé par la pression atmosphérique.

L’écoulement de la masse, lbs/minute (mass flow, lbs/minute)c’est: En général, nous calculons 10hp/lbs, masse d’air @ 100%, d'efficacité volumétrique du débit sur des application actionnées avec de l’essence. Vous devez estimer combien de chevaux vapeur (écoulement de la masse) votre moteur va faire (HP*total), puis divisez ce nombre par 10 (l'essence @ 100% VE) et vous avez l’écoulement de la masse en lbs/min, ce nombre est applicable aux nombres horizontaux sur la carte de compresseur.

Vous devez également savoir la pression de poussée que vous allez exécuter à votre HP*total afin de calculer le taux de pression (voir la formule ci-dessus), ce nombre est applicable aux nombres verticaux sur la carte de compresseur. Il est maintenant possible de trouver la place sur la carte ou le compresseur actionnera à l'instant où votre moteur est aux paramètres d'emploi maximum (puissance et poussée). L'idée est de rester au bon côté de la ligne de montée subite et de rester dans les plus hautes régions (moyennes) d'efficacité dans l’intervalle de fonctionnement du moteur.

Un moteur fonctionne dynamiquement et en réalité il prend des centaines de calculs comme ceci pour utiliser entièrement la carte de compresseur, et vous devez toujours la tester sur le véhicule pour vérifier le rapport turbocompresseur / moteur. Cette carte est pour donner une idée approximative de la puissance que vous allez obtenir avec une certaine grosseur de turbo.
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Turbo intercooler:

Quand de l'air est comprimé, il réchauffe; et quand l'air réchauffe, elle se dilate. Une partie de l'augmentation de pression d'un turbocompresseur est le résultat de chauffer l'air avant qu'elle entre dans le moteur. Afin d'augmenter la puissance du moteur, le but est d'entrer plus de molécules d'air dans le cylindre, pas nécessairement plus de pression atmosphérique.

Un refroidisseur d'air est un composant supplémentaire qui ressemble à un radiateur, l'air traverse d’un coté à l’autre de l'intercooler. L'air aspiré traverse les passages scellés à l'intérieur du refroidisseur, alors qu'un air plus frais de l'extérieur est soufflé à travers des ailerons par le ventilateur de moteur. Le refroidisseur augmente légèrement la puissance du moteur en refroidissant l’air compressé avant qu’elle entre dans les cylindres. Ceci signifie que si le turbocompresseur fonctionne à une poussée de 7 PSI, le système mettra 7 PSI d'air plus frais, qui est plus dense et contient plus de molécules d'air qu'un air plus chaud.
Voici un schémas d’un twin turbo intercooled d’une Mitsubishi GT3000




Et voici un échangeur d’air commun, fait d’alliage a dissipation de chaleur rapide:





Avec toutes les informations contenue dans ce document vous avez entre les mains tout ce qu'il y a , a savoir sur le rendement d'un moteur.