Types de Turbos qui existent

SAVEZ-VOUS COMBIEN DE TYPES DE TURBES EXISTENT?

Savez-vous combien il existe de types de turbos ? Le monde de la turbocompression est aussi varié que la conception des moteurs. Et savez-vous quels sont ses avantages et ses inconvénients? Dans turbo3 on vous l’explique.

Il existe 6 types de turbocompresseurs différents:

1. Turbo simple
2. Twin-Turbo
3. Turbo à double défilement
4. Turbo à géométrie variable
5. Turbo à double défilement variable
6. Turbo électrique

1. Turbo simple

Les turbocompresseurs individuels ont à eux seuls une variabilité illimitée. Différencier la taille de la roue du compresseur et de la turbine conduira à des caractéristiques de couple complètement différentes. Les gros turbos apporteront une puissance haut de gamme, mais les plus petits turbos fourniront un meilleur grondement bas de gamme car ils roulent plus rapidement. Il existe également des turbos individuels avec roulements à billes et roulements à tourillon. Les roulements à billes offrent moins de friction pour que le compresseur et la turbine tournent, ce qui les rend plus rapides au vent (tout en augmentant les coûts).

Avantage

• Un moyen rentable d’augmenter la puissance et l’efficacité d’un moteur.
• Simple, généralement la plus facile à installer des options de turbocompresseur.
• Il permet d’utiliser des moteurs plus petits pour produire la même puissance que les moteurs à aspiration naturelle plus gros, ce qui peut souvent réduire le poids.

Désavantages

• Les turbos individuels ont tendance à avoir une plage de régime efficace assez étroite. Cela fait de la taille un problème car vous devrez choisir entre un bon couple à bas régime ou une meilleure puissance à haut régime.
• La réponse du turbo peut ne pas être aussi rapide que les autres réglages du turbo.

2. Twin-Turbo

Comme pour les turbocompresseurs individuels, il existe de nombreuses options lors de l’utilisation de deux turbocompresseurs. Vous pourriez avoir un seul turbocompresseur pour chaque rangée de cylindres (V6, V8, etc.). Alternativement, un seul turbocompresseur pourrait être utilisé pour les bas régimes et détourné vers un plus gros turbocompresseur pour les hauts régimes (I4, I6, etc.). Vous pourriez même avoir deux turbos de taille similaire où l’un est utilisé à bas régime et les deux sont utilisés à un régime plus élevé. Dans les BMW X5 M et X6 M, des turbos à double cylindrée sont utilisés, un de chaque côté du V8.

Avantage

• Pour les turbos parallèles jumelés sur les moteurs en forme de « V », les avantages (et les inconvénients) sont très similaires aux configurations à turbo unique.
• Pour les turbos séquentiels ou l’utilisation d’un turbo à bas régime et les deux à haut régime, cela permet une courbe de couple beaucoup plus large et plus plate. Meilleur couple à bas régime, mais la puissance ne baissera pas à haut régime comme avec un petit turbo.

Désavantages

• Coût et complexité, car il double presque les composants du turbo.
• Il existe des moyens plus légers et plus efficaces pour obtenir des résultats similaires (comme expliqué ci-dessous).

3. Turbo à double défilement

Les turbocompresseurs à double spirale sont meilleurs à presque tous les égards que les turbocompresseurs à simple spirale. En utilisant deux parchemins, les impulsions d’échappement sont divisées. Par exemple, dans les moteurs à quatre cylindres (ordre d’allumage 1-3-4-2), les cylindres 1 et 4 peuvent être alimentés vers un turbo scroll, tandis que les cylindres 2 et 3 sont alimentés vers un scroll séparé. Pourquoi est-ce bénéfique? Disons que le cylindre 1 termine sa course motrice lorsque le piston approche du point mort bas et que la soupape d’échappement commence à s’ouvrir. Pendant ce temps, le cylindre 2 termine la course d’échappement, ferme la soupape d’échappement et ouvre la soupape d’admission, mais il y a un certain chevauchement. Dans un collecteur turbo traditionnel à simple cylindrée, la pression d’échappement du cylindre 1 interfère avec l’aspiration d’air frais par le cylindre 2, car les deux soupapes d’échappement sont temporairement ouvertes, ce qui réduit la pression qui atteint le turbo et interfère avec la quantité d’air. 2. En divisant les rouleaux, ce problème est éliminé.

Avantage

• Plus d’énergie est envoyée à la turbine d’échappement, ce qui signifie plus de puissance.
• Une plage de régime de boost efficace plus large est possible sur la base de différentes conceptions de déplacement.
• Un plus grand chevauchement des soupapes est possible sans nuire à la propreté de l’échappement, ce qui signifie une plus grande flexibilité de réglage.

Désavantages

• Il nécessite une configuration moteur et une conception d’échappement spécifiques (par exemple : I4 et V8 où 2 cylindres peuvent être alimentés à chaque cylindrée turbo, à intervalles réguliers).
• Coût et complexité par rapport aux turbos individuels traditionnels.

4. Turbocompresseur à géométrie variable (VGT)

Peut-être l’une des formes les plus rares de turbocompresseur, les VGT ont une production limitée (bien que assez courante dans les moteurs diesel) en raison du coût et des exigences en matière de matériaux exotiques. Les aubes internes du turbocompresseur modifient le rapport surface/rayon (A / R) pour correspondre au régime. À bas régime, un faible rapport A/R est utilisé pour augmenter la vitesse des gaz d’échappement et accélérer rapidement le turbocompresseur. Au fur et à mesure que le régime augmente, le rapport A/R augmente pour permettre plus de flux d’air. Le résultat est un faible décalage du turbo, un seuil de suralimentation bas et une bande de couple large et lisse.

Avantage

• Courbe de couple large et plate. Le turbocompresseur est efficace sur une très large plage de régime.
• Il nécessite un seul turbo, ce qui simplifie une configuration turbo séquentielle en quelque chose de plus compact.

Désavantages

• Il n’est généralement utilisé que dans les applications diesel où les gaz d’échappement sont plus faibles afin que les aubes ne soient pas endommagées par la chaleur.
• Pour les applications à essence, le coût les empêche généralement d’entrer, car des métaux exotiques doivent être utilisés pour maintenir la fiabilité. La technologie a été utilisée dans la Porsche 997, bien que très peu de moteurs à essence VGT existent en raison du coût associé.

5. Turbocompresseur variable à double volute

Serait-ce la solution que nous attendions? Lors de la SEMA 2015, je me suis arrêté au stand BorgWarner pour voir les derniers turbocompresseurs, parmi les concepts se trouve le turbo variable à double défilement comme décrit dans la vidéo ci-dessus.

Avantage

• Nettement moins cher (en théorie) que les VGT, ce qui en fait un cas acceptable pour le turbocompresseur à essence.
• Permet une courbe de couple large et plate.
• Plus robuste dans la conception qu’un VGT, selon le choix des matériaux.

Désavantages

• Coût et complexité par rapport à l’utilisation d’un simple turbo traditionnel ou d’un double défilement.
• La technologie a déjà été jouée avec (ex: distributeur rapide) mais elle ne semble pas réussir dans le monde de la production. Il y aura probablement des défis supplémentaires avec la technologie.

6. Turbocompresseurs électriques

La technologie de turbocompresseur entièrement électrique brevetée d’Aeristech est une nouvelle technologie habilitante qui aidera les constructeurs automobiles à se conformer aux futures législations plus strictes sur les émissions, tout en offrant une excellente réponse sur toute la plage de fonctionnement du moteur, même à bas régime et vitesse du véhicule. FETT est la solution ultime pour une rétrogradation extrême du moteur et une efficacité améliorée du moteur à l’aide d’un turbocompresseur à un étage.

L’ajout d’un puissant moteur électrique au mélange élimine presque tous les inconvénients d’un turbocompresseur. Décalage du turbo? Disparu. Pas assez de gaz d’échappement? Il n’y a pas de problème. Le turbo ne peut pas produire de couple à bas régime? Tu peux maintenant! Peut-être que la prochaine phase de la turbocompression moderne, bien sûr, il y a aussi des inconvénients à la voie électrique.

Avantage

• En connectant un moteur électrique directement à la roue du compresseur, le décalage du turbo et les gaz d’échappement insuffisants peuvent être pratiquement éliminés en faisant tourner le compresseur avec de l’énergie électrique si nécessaire.
• En connectant un moteur électrique à la turbine d’échappement, l’énergie gaspillée peut être récupérée (comme c’est le cas en Formule 1).
• Une plage de régime efficace très large avec un couple uniforme partout.

Désavantages

• Coût et complexité, car vous devez maintenant prendre en compte le moteur électrique et vous assurer qu’il reste froid pour éviter les problèmes de fiabilité. Cela s’applique également aux conducteurs supplémentaires.
• L’emballage et le poids deviennent un problème, notamment avec l’ajout d’une batterie embarquée, qui sera nécessaire pour fournir suffisamment de puissance au turbo en cas de besoin.
• Les VGT ou les rouleaux jumelés peuvent offrir des avantages très similaires (mais pas au même niveau) pour un coût nettement inférieur.