fonctionnement de la suralimentation et du wastgate

Alimentation et échappement
Comment fonctionne la suralimentation et le boîtier régulateur ('wastegate') ?

Le principe général du turbocompresseur est le suivant : On utilise les gaz d'échappement pour comprimer l'air d'admission par l'intermédiaire de deux turbines situées dans les collecteurs d'admission et d'échappement. Cela permet d'améliorer le rendement global du moteur puisque l'on récupère l'énergie cinétique des gaz d'échappement (qui est perdue sinon) pour la convertir en énergie mécanique au niveau de la turbine. Grâce à la turbine d'admission, on favorise le remplissage des cylindres, améliorant le rendement de la combustion.

En principe, en accélérant à fond, laissant bien respirer le moteur, plus il y a de gaz d'échappement, plus ils sortent sous pression, plus vite tourne le turbo et plus nous avons de pression de suralimentation. Plus de compression, plus de puissance, le régime augmentant, nous avons encore plus de gaz d'échappements... nous entrons dans un cercle vicieux. Ceci est la raison pour laquelle, à partir d'un certain régime, le turbo "entre en action", augmentant subitement la pression de suralimentation dû à ce phénomène. Pression que l'on doit contrôler pour maintenir un fonctionnement acceptable du système.

Pour ceci on fait appel au boîtier régulateur ou 'wastegate', qui agit en ouvrant le corps de la turbine d'échappement de manière à ce que tous les gaz ne passent pas à travers elle, appliquant ainsi la réalimentation négative nécessaire au système.

Le boîtier est, au repos, fermé. Tous les gaz d'échappement passent par la turbine d'échappement, mais, comme il faut la faire tourner, ses pales étant plus ou moins lisses et droites, il y a une sortie à l'échappement et aux faibles régimes moteur il n'y a pas beaucoup de débit de gaz, le turbo ne tourne quasiment pas et il n'y a pas suralimentation. Dès que l'on atteint un certain régime, appelé régime d'accrochage, le turbo commence à fonctionner, il y a assez de gaz d'échappement pour faire tourner suffisamment vite la turbine. Le turbo est en marche.

La régulation se fait en agissant sur le boîtier régulateur, de manière à ce que quand il y a une pression déterminée au niveau de l'admission, il commence à s'ouvrir, laissant passer quelques gaz d'échappement sans faire tourner la turbine, c'est pour cela que la pression du turbo ne peut plus monter. A 1.0 bar on suppose qu'il est totalement ouvert, mais, si c'était le cas, à 1.1 bar nous avons dans les tuyaux de l'échangeur un pressostat qui coupe l'allumage...

Le réglage du moment auquel s'ouvre le boîtier se fait en agissant de manière mécanique sur la tige du boîtier, et permet de réguler la pression de suralimentation du turbo. C'est pour cela que dans certains GTT de série, l'aiguille du manomètre de la pression turbo monte un petit plus haut que dans d'autres, car ce réglage a une certaine tolérance (l'aiguille doit s'arrêter entre le B et le O de Turbo)

L'air comprimé par la turbine d'admission du turbo, comme n'importe quel gaz que l'on comprime, voit sa température qui augmente, ce qui, à partir d'un certain moment, diminue sa densité, donc le rendement du moteur. Ceci se solutionne en ajoutant un intercooler, qui n'est rien de plus qu'un échangeur air-air qui refroidit grâce l'air ambiant entrant sous le capot l'air déjà comprimé par le turbo avant de l'envoyer dans le moteur. Plus l'air sera refroidit, meilleur sera le rendement (et donc la puissance)

Le turbo tourne à grande vitesse, environ 120 000 tours/min (oui oui, vous avez bien lu cent vingt mille tours par minutes, soit 1 tour tous les 0.5 millièmes de seconde, ou encore une fréquence de 20 000 Hz). Ce n'est pas la peine de dire que la lubrification des paliers du turbo est primordiale si vous ne voulez pas changer de turbo tous les 2 mois (un turbo coûte environ 850€TTC hors pose). Il faut laisser le moteur tourner au ralentit quelques secondes avant de l'éteindre pour laisser le temps à la turbine de s'arrêter avant que la pression d'huile ne chute, surtout si l'on vient d'utiliser le turbo, comme sur une autoroute (si vous venez de le faire tourner à fond, patientez 40s, si vous avez roulé comme mamie, 15s suffiront). Pour cette même raison, il ne faut pas utiliser le turbo avant que la pression et la température de l'huile ne permettent de lubrifier correctement les paliers du turbo (c'est essentiel ! Si vous ne laissez pas monter la température, votre turbo ne durera probablement pas plus de 30 000 km). Important aussi, il ne faut pas donner un grand coup d'accélérateur au démarrage ! La pompe à huile n'a pas encore eu le temps de mettre le circuit sous pression, et cela est néfaste pour le turbo.

Système de refroidissement
La percolation et cet étrange ventilateur

La percolation est un phénomène qui apparaît quand on éteins un moteur chaud. Spécialement avec de gros gicleurs de carburateur, et avec les collecteurs d'échappement et d'admission du même côté, la chaleur de l'échappement et du moteur atteignent le carburateur. La base du carburateur est refroidie par eau, mais si le moteur est arrêté, il n'y a pas de circulation d'eau et la chaleur vaporise l'essence qu'il y a dans la carburateur, si on lui en donne le temps. Cette évaporation fait que le carburateur et le collecteur se remplisse d'essence vaporisée (percolation), ce qui crée des problèmes en voulant redémarrer le moteur, pendant qu’il est encore chaud.