LA DOUBLE SURALIMENTATION
Dans le domaine de la double suralimentation, on distingue deux types de montage :
- le plus classique est un
montage en parallèle des turbos ou chaque bancs de cylindres possèdent son turbo (ex : V8 de F40) ou son compresseur (ex : V8 d'Aston Martin Vantage, voir sujet sur les compresseurs).
- Le plus récent est le
montage en série des moyens de suralimentation, et est très répandu sur les moteurs en ligne (ex : 535d, golf 1.4 TSI, delta S4, …).
LE MONTAGE EN PARALLEIl serait bien légitime de se demander " pourquoi monter deux turbos permettraient de gagner en puissance car le débit échappement serait alors divisé par deux ? " je m'explique : On a vu précédemment que le débit échappement intervenait dans la formule de puissance absorbé par le turbo (donc directement liée sa capacité à fournir de la pression). Le débit étant divisé dans les deux turbos, c'est cette quantité d'énergie qui est divisé par deux ! Alors pourquoi se compliquer la vie avec deux turbos ?!
Vous l'avez peut-être déjà remarqué, mais on ne trouve des bi-turbo que sur les moteurs disposés à plat (Porsche 959, 993, …) ou en V (F1 turbo, Venturi 400GT, F40, …), bref que celles disposant de deux bancs de cylindres. Ci-dessous se trouve les schémas d'un montage mono et bi-turbo sur un moteur en V.
On peut tout de suite remarquer un premier avantage pour le modèle de droite avec une plus grande simplicité des collecteurs.
Le second avantage(et le plus important) est la proximité des turbos avec les bancs de cylindres. Rappelez vous de cette fameuse formule que l'on a abordé juste avant, ou l'on a évoqué l'importance du débit ... ainsi que la température turbo ! Allez voir
ici si vous ne vous en rappelez plus !
Le montage bi-turbo permet donc d'avoir le maximum de température sur chacun d'eux, grâce à une proximité avec le moteur bien meilleure qu'avec le modèle mono-turbo. Ainsi la puissance est augmentée et le temps de réponse est diminué. D'ailleurs Porsche avait rencontré quelques problèmes sur ces premières 911 turbo au long temps de réponse, leurs conférant ainsi un caractère brutal ! Avec l'arrivée de la 993 bi-turbo, ce problème était largement amoindri (les quatres roues motrices aidèrent beaucoup aussi !).
Notez donc que sur les moteurs en ligne, un montage bi-turbo n'apporterait pas grand chose et sont donc très rare (il y a toutefois le nouveau 2.2 HDI bi-turbo ou le moteur de la Toyota supra MK4 mais je reviendrais plus bas sur leurs fonctionnements assez particulier).
Un cas particulier du montage en parallèle est l'installation de turbo dit séquentiel. A ma connaissance le premier à avoir sorti ce système est Porsche sur son modèle 959. Voici son principe :
Comme nous l'avons déjà dit, un petit turbo peut fournir très tôt de la pression, mais se comportera comme un vrai bouchon à l'échappement dans les hauts régimes. A l'inverse un gros turbo ne pourra pas fournir beaucoup de pression à bas régime et engendrera alors une brutale montée en puissance lors de l'augmentation du régime.
Sur la 959, Porsche a équipé son moteur de deux turbos identiques ... jusque la c'est normal. Mais leur fonctionnement est dit " étagé ". C'est à dire que jusque 4300 tr/min, le moteur débite dans un seul des deux turbos grâce à une vanne de by-pass placée à l'échappement. Dès 4300 tr/min, cette vanne commandée par le calculateur s'ouvre laissant le moteur débité dans les deux turbos. Le comportement du moteur en est beaucoup plus linéaire et ce montage permet d'avoir de la pression dès les plus bas régime, supprimant donc le temps de réponse.
Quelques voitures ensuite ont repris ce principe comme la Toyota supra MK4 ou plus récemment encore Peugeot avec le bloc 2.2 HDI bi-turbo de 170 ch. Pour ce dernier le principe de fonctionnement est le même que la supra, a savoir qu'il possède deux petits turbos identiques, avec l'un qui assure le couple dès les bas régimes (200 N.m de couple à 1000 tr/min !), et un autre le seconde à partir de 2600 tr/min.
Ce cas particulier fait bien la transition avec les turbos série dont le principe de fonctionnement est assez semblable.
LE MONTAGE EN SERIEIl existe très peu de montage en série de système de suralimentation. Le moteur de la nouvelle BMW 535d (3.0 l et non 3.5l délivrant 271 ch) possède deux turbos montés en série. La Lancia Delta S4 avait un compresseur monté en série avec un turbo, tout comme la dernière Golf TSI 1.4 twincharger. On va prendre cette dernière en exemple pour comprendre le fonctionnement de cette technologie :
On va distinguer 3 phases de fonctionnement :
- Du ralenti jusque 2400 tr/min, le compresseur Eaton permet une pression immédiate sans temps de réponse, d'ou un couple très élevé de 200 N.m à 1250 tr/min (chiffre semblable à ceux d'un moteur diesel).
- De 2400 à 3500 tr/min on est dans une phase de transition, à savoir que la vanne de by-pass s'ouvre progressivement laissant ainsi le turbo prendre peu à peu le relais. A cause d'une démultiplication courte entre la poulie moteur et compresseur, le Eaton permet une montée rapide en pression mais sature vite.
- A 3500 tr/min le compresseur arrive à son régime maximum et est donc mis hors-service par l'embrayage électromagnétique commandé par le calculateur. La vanne de by-pass est entièrement ouverte et le turbo fourni à lui tout seul toute la pression.
On retrouve donc les éléments habituels d'un moteur turbo, à savoir la pop-off valve (ou dump valve) et l'échangeur d'air. Le montage était quelque peu différent sur la S4 à savoir que le turbo était placé avant le compresseur, et qu'elle disposait d'un échangeur de plus, placé entre le turbo et le compresseur (mais cette auto faisait 400 ch !).
Le moteur 535d à exactement le même principe de fonctionnement mais avec un gros turbo prenant le relais d'un plus petit. Le montage est un peu plus compliqué alors car il faut une vanne à l'échappement pour guider le flux entre les deux turbines, et une à l'admission qui fera office de by-pass du petit turbo lors des régimes supérieur à 3250 tr/min. Le couple maxi de 560 N.m (!) est obtenue à 2000 tr/min.
En guise de conclusion, je vais rappeler les principales différences entre les montages de suralimentation séquentielle (2.2 HDI bi-turbo, …) et les montages séries (535d, …) afin de ne pas les confondre (j'ai remarqué que beaucoup pensent que le principe de fonctionnement est le même entre ces deux diesels cité !) :
- dans un montage série on trouve un petit turbo (ou un compresseur) apte aux bas régime, et un autre modèle apte aux haut régime, alors qu'ils sont identiques sur les suralimentations séquentielles.
- En série et aux bas régime le premier étage souffle dans le second, ce n'est pas le cas dans l'autre montage.
- A haut régime les deux turbos sont en actions sur le modèle séquentiel, alors qu'il n'y a qu'un seul étage en service dans un montage série.
Source : http://moteurpassion.site.voila.fr/biturbo.htm
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