- Le turbo utilise les gaz d’échappement pour augmenter la pression d’admission
- Il est contrôlé par une soupape Westgate et l’ECU pour protéger le moteur
- Premières implémentations: Jetfire GM 1962 puis BMW 2002 en 1973
- Le turbo s’est imposé avec les années modernes, remplaçant largement les moteurs aspirés
Le turbocompresseur automobile, aussi appelé turbo ou turboc soufflante, représente l’une des avancées les plus importantes de l’industrie automobile. Ce système de suralimentation a révolutionné les moteurs à combustion interne, offrant un équilibre optimal entre puissance accrue et efficacité énergétique.
Dans le contexte des normes d’émissions de plus en plus strictes et de la tendance au downsizing, comprendre le fonctionnement et l’entretien du turbocompresseur devient essentiel pour tout conducteur. Des premières applications dans les années 1960 jusqu’aux moteurs modernes, le turbocompresseur a évolué constamment pour devenir un composant indispensable.
Évolution historique des turbocompresseurs automobiles
La suralimentation par turbine a été proposée pour la première fois en 1905 par l’ingénieur suisse Alfred Büchi, son invention devenant ainsi l’avenir des moteurs à combustion interne.
Dans l’industrie commerciale, elle a pris forme à partir des années 1925, réalisant une augmentation de la puissance du moteur d’environ 40 %. Initialement, les turbocompresseurs ont été installés sur des moteurs plus gros - moteurs navals diesel, locomotives et, quelques années plus tard, sur des moteurs d’avions.
Premières implémentations sur automobiles
La turbine a été développée pour la première fois sur des automobiles à partir de 1962, par General Motors pour les voitures de la gamme Chevrolet et Oldsmobile Jetfire. Ces modèles ont été retirés de la production un an plus tard en raison d’une fiabilité insuffisante.
En 1973, BMW a mis en œuvre la première voiture de production de grande série équipée d’un turbocompresseur - BMW 2002. D’autres constructeurs ont commencé à proposer des voitures équipées de moteurs turbo à essence.
En raison de la consommation de carburant élevée et du phénomène de turbo-lag, connu comme le temps de réponse retardé de la turbine, les moteurs équipés de turbocompresseurs ont disparu quelques années plus tard, bien qu’ils soient plus puissants que les moteurs aspirés naturellement.
Renaissance du turbocompresseur à l’ère moderne
Avec le temps, la popularité du turbocompresseur automobile a augmenté, que l’on parle de moteurs à allumage par compression ou d’allumage par étincelle. Actuellement, les turbocompresseurs dominent l’industrie automobile, si bien que peu de constructeurs proposent encore des moteurs aspirés.
Qu’est-ce que le turbocompresseur et comment fonctionne-t-il
Le turbocompresseur automobile, aussi appelé turbo, est un ensemble qui utilise une partie des gaz d’échappement émis par le moteur. Il est contrôlé par une soupape Westgate via l’ordinateur électronique du véhicule, selon les besoins, protégeant ainsi l’ensemble du moteur.
Principes de fonctionnement:
- Suralimentation du moteur en exploitant l’énergie des gaz brûlés
- Compression de l’air entrant dans le moteur
- Augmentation de la pression d’admission et par conséquent de la puissance du moteur
- Augmentation de la pression maximale dans la chambre de combustion
Adaptations nécessaires pour les moteurs turbo
Pour pouvoir fonctionner avec une turbina, un moteur turbo par rapport à un moteur aspiré doit être adapté pour faire face à des sollicitations thermiques et mécaniques plus élevées:
- Moteur plus sollicité et températures de fonctionnement plus élevées
- Performances nettement supérieures avec une maintenance plus élevée
- Système plus complexe nécessitant des soins supplémentaires
Turbosoufflantes se divisent en deux grandes familles: à géométrie fixe et à géométrie variable.
Construction et composants du turbocompresseur
Le turbocompresseur est composé d’un arbre, à une extrémité se trouve le rotor du compresseur, et à l’autre extrémité se situe le rotor de la turbine.
Partie « froide » - le compresseur
Ces composants sont introduits dans un carter en spirale, réalisé en aluminium pour la partie du compresseur. Cette partie est caractérisée par:
- Températures relativement basses de l’air
- La partie plus « propre » du turbocompresseur
- Responsable de la compression de l’air d’admission
Partie « chaude » - la turbine
Sur la partie turbine, les gaz atteignent des températures très élevées, jusqu’à 1000°C. On y trouve:
- Un matériau plus résistant - la fonte
- La partie la plus sombre et la plus sale de la turbine
- Responsable de capter l’énergie des gaz d’échappement
Avantages de l’implémentation du turbocompresseur
Avantages environnementaux et performants
- Emissions polluantes plus faibles - conformités aux normes d’émissions de plus en plus strictes
- Puissance du moteur accrue - plus de puissance pour une cylindrée plus petite
- Accélération plus rapide - réponse améliorée à l’accélération
- Couple moteur plus élevé - disponible à des régimes plus bas
- Consommation de carburant réduite - efficacité énergétique améliorée
- Downsizing - réduction du cubage total du moteur
Causes principales de défaillance du turbocompresseur
Le turbocompresseur, tel qu’il est conçu, est destiné à fonctionner sur la durée de vie du moteur, sans nécessité d’entretien spécifique. Cependant, les défaillances du turbocompresseur sont le plus souvent dues à une chaîne d’autres défaillances techniques ou à des interventions inappropriées.
Interventions inappropriées
Une reprogrammation mal réalisée sur la voiture visant à augmenter les performances ou à réduire les émissions de carburant peut causer:
- augmentation du boost trop élevée dans le turbocompresseur
- réduction significative de la durée de vie
- dépassement des limites de rotation de l’arbre
- températures élevées et lubrification insuffisante
Pénétration de corps étrangers
Une autre cause de défaillance du turbocompresseur est l’intrusion de corps étrangers dans le carter de la turbine ou du compresseur. Même de petits objets, à la vitesse de rotation du turbocompresseur (100 000-280 000 tr/min), peuvent causer:
- dommages au niveau des pales de la turbocompresseur
- déséquilibre de l’ensemble rotatif
- dommages irréversibles des composants
Sur la partie du compresseur, les impuretés entrent par:
- Filtre à air défectueux, inadapté ou bouché
- Négliger l’inspection périodique
Sur la partie de la turbine, peuvent entrer:
- Impuretés du système d’échappement
- Matériaux de joints détériorés
Problèmes de lubrification
Une alimentation en huile inappropriée peut être causée par:
- Utilisation d’une huile inappropriée - spécifications incorrectes
- Défaillance de la pompe à huile - pression insuffisante
- Niveau d’huile bas - réduction de la pression d’huile
- Huile contaminée - n’assure pas une lubrification adéquate
Ces problèmes favorisent:
- vieillissement prématuré des composants du turbocompresseur
- grippage de la turbine
- dommages au système de palier (axial et radial)
- augmentation des frottements et des températures
Problèmes du système d’échappement
Une autre cause possible est le système d’échappement bouché, défaut provoqué par:
- colmatage du filtre à particules
- cathalytiseur bouché
- contre-pression accrue dans le système d’échappement
Symptômes d’un turbocompresseur défectueux
Perte de puissance sans fumée
Un symptôme serait la perte de puissance sans fumée, rencontré uniquement sur les turbocompresseurs à géométrie variable bloquée. Dans ce cas, vérifier:
- la cause du blocage de la géométrie variable
- l’actionneur pneumatique ou électronique
- le système de commande du turbocompresseur
Perte de puissance avec fumée
Dans le cas de perte de puissance accompagnée de fumée, il faut vérifier:
- le trajet d’admission
- l’intercooler (cassé ou fissuré)
- les tuyaux de pression (air false)
- la soupape EGR bloquée sur ouverte
- la carcasse du turbocompresseur surplus et surchauffée
Causes de perte de puissance avec fumée noire
- Système d’alimentation défectueux ou mal réglé
- Injecteurs usés ou bouchés
- Pompe d’injection détraquée
- Usure du moteur - segments, sièges de soupapes, chemises de cylindre usées
Fumée bleue - signe d’usure avancée
Lorsqu’un moteur émet une fumée bleue (restauration de turbocompresseur peut être nécessaire), les causes principales peuvent être:
- problèmes sur le côté d’admission
- résistance sur le système d’échappement
- fuites sur la turbine
- système de circulation d’huile du palier bouché
- rotor du compresseur sale
- segments d’étanchéité usés
Situation d’urgence - turbocompresseur cassé
Dans ce cas, on peut observer sur le tuyau d’échappement une fumée blanche dense et une accélération forcée:
- L’axe du turbocompresseur se casse
- Tout l’huile passe par le turbocompresseur et est projetée dans l’échappement
- L’huile s’enflamme spontanément
- Le moteur s’alimente en huile et ne s’arrête plus
Solutions d’urgence:
- Obturation de l’admission avec un chiffon - noyade du moteur
- Passage en dernière vitesse (seulement boîte manuelle) - libération brutale de l’embrayage et freinage
Sifflement du turbocompresseur - causes et significations
Tout turbocompresseur qui émet un bruit lors de l’accélération doit attirer l’attention, à moins qu’il ne s’agisse d’une soupape BOV (blow off).
Soupape BOV - le son normal
La soupape BOV est un système de libération de pression présent sur les moteurs turbo pour:
- donner un son particulier lors du passage des rapports
- prévenir les ondes de compression
- réduire l’usure de la turbine et du moteur
Sifflement anormal du turbocompresseur
Si, lors de l’accélération, un sifflement apparaît soudainement:
- ce bruit ne doit pas être ignoré
- surtout s’il apparaît brusquement et non progressivement
- si le son se transforme en un sifflement puissant, les jours du turbocompresseur approchent
Boost leak - pertes de pression
Toutes les fois le sifflement ne provient pas du turbocompresseur. Sur le trajet d’admission on peut avoir:
- Durite d’admission desserrée ou fissurée (boost leak)
- Fuites d’air - le moteur “trage air fals”
- Perte simultanée de puissance
- Problème facile à vérifier visuellement
Entretien correct du turbocompresseur
Au démarrage du moteur
Au démarrage, il faut environ 4-12 secondes pour que l’huile soit distribuée du moteur vers la turbine:
- évitez de mettre immédiatement le véhicule en mouvement
- attendez la formation d’un film d’huile
- évitez les accélérations brutales
- maintenez le régime bas les premières minutes (sous 2500-3000 tr/min)
L’importance de la température d’huile
Les paramètres d’huile diffèrent lorsque l’huile est froide:
- elle est plus visqueuse
- elle ne peut pas assurer une lubrification optimale
- elle doit atteindre la température de travail
Tous les véhicules n’ont pas de capteurs de température d’huile. Surveillez la température du liquide de refroidissement:
- atteindre la température de travail (85-95°C)
- attendre quelques minutes supplémentaires pour chauffer l’huile
- l’huile se réchauffe plus lentement que le liquide de refroidissement
Utilisation correcte
Dans une utilisation normale, la plus grande usure est due aux sollicitations thermiques - les différences de température pendant les démarrages et les arrêts.
Prévention de l’usure:
- évitez les accélérations brusques à bas régime
- après 2000-2200 tr/min, vous pouvez accélérer complètement
- respectez les conditions de préchauffage du moteur
Refroidissement après effort
Le refroidissement de la turbine est très important:
- après les trajets sur de longues distances
- après un trajet forcé
- laissez la voiture au ralenti au moins 5 minutes
- l’huile a une température très élevée et joue le rôle de refroidisseur
Prévention de l’encrassement
En conduite sous-contrainte, la turbine se force. La conduite urbaine favorise l’encrassement:
- une fois toutes les quelques semaines, sortez sur des routes ouvertes
- maintenez le régime élevé (4000-6000 tr/min, selon le moteur)
- au moins 20 secondes
- réduisez les dépôts de calamine à l’intérieur de la turbocompresseur
- dépannez le turbocompresseur et prolongez sa durée de vie
Garanties pour les réparations du turbocompresseur
Lors de la réparation ou du remplacement du turbocompresseur, cherchez des services qui offrent:
- personnel qualifié dans le domaine
- équipement de diagnostic dernier cri
- expérience vaste dans le domaine des turbocompresseurs
- garantie du travail 12 mois, sans limite de kilomètres
- livraison rapide des composants
L’entretien correct du turbocompresseur est l’investissement le plus judicieux que vous puissiez faire pour les performances et la longévité du moteur. En respectant ces recommandations, vous bénéficierez d’un turbocompresseur fonctionnel pendant toute la durée de vie du véhicule.