Fiche de révision : Suralimentation des moteurs

📋 Plan du Cours

1. Rôle et effets de la suralimentation
2. Pressions et relations moteur
3. Familles de systèmes de suralimentation
4. Architecture du turbocompresseur
5. Refroidissement et lubrification du turbo
6. Dérivation et décharge de pression
7. Types de compresseurs

📖 1. Rôle et effets de la suralimentation

★ À maîtriser

• La suralimentation améliore le remplissage des cylindres afin d’augmenter la pression de combustion, le couple et la puissance du moteur.

• La suralimentation consiste à faire pénétrer l’air dans les cylindres à une pression supérieure à la pression atmosphérique.

Compléments

• À pleine charge, le moteur suralimenté présenté atteint un couple maximal de 360 N·m à 2 900 tr/min et une puissance maximale de 197 kW à 5 400 tr/min.

• À pleine charge, le moteur atmosphérique présenté atteint un couple maximal de 330 N·m à 3 000 tr/min et une puissance maximale de 177 kW à 5 200 tr/min.

• Le cours cite comme autres moyens d’améliorer le remplissage la multiplication des soupapes à 4 ou 5, l’admission variable, le calage variable de l’arbre à cames et la variation de la levée des soupapes.

💡 Astuce mémo

Air admis sous pression → remplissage accru → couple et puissance augmentés

📖 2. Pressions et relations moteur

★ À maîtriser

📐 Formule - La force exercée sur la bielle vérifie $F = p \times s$, où $p$ est la pression et $s$ la surface de la tête du piston.

📐 Formule - Le couple moteur vérifie $C = F \times d$, où $F$ est la force sur la bielle et $d$ le bras de vilebrequin.

📐 Formule - La puissance moteur vérifie $P = C \times \omega$, où $C$ est le couple moteur et $\omega$ la fréquence de rotation.

Compléments

• Une pression relative de suralimentation de 1,5 bar correspond à une pression absolue de 2,5 bars lorsque la pression atmosphérique est de 1 bar.

📖 3. Familles de systèmes de suralimentation

★ À maîtriser

📌 Les compresseurs compriment l’air dès les faibles régimes, mais sont entraînés par le moteur thermique ou électrique et consomment donc de l’énergie.

📌 Les turbocompresseurs sont entraînés par la poussée des gaz d’échappement et ne consomment pas d’énergie au moteur, mais ne sont efficaces que dans certaines plages de régime.

Compléments

• Le turbocompresseur est inefficace en phase atmosphérique et pleinement efficace en phase suralimentée.

• La suralimentation mixte associe un compresseur et un turbocompresseur.

💡 Astuce mémo

Le compresseur est entraîné par le moteur ; le turbo l’est par les gaz d’échappement

📖 4. Architecture du turbocompresseur

★ À maîtriser

• Dans un turbocompresseur, la turbine entraînée par les gaz d’échappement entraîne le compresseur par un axe monté sur des paliers.

Compléments

• La turbine et le compresseur du turbocompresseur peuvent tourner à 300 000 tr/min.

• Les principaux éléments et raccordements représentés sont :

  • l’arrivée d’air frais
  • le compresseur
  • la sortie d’air comprimé
  • la turbine
  • l’entrée des gaz d’échappement
  • la sortie des gaz d’échappement
  • l’arrivée d’huile sous pression
  • le retour d’huile au réservoir

📖 5. Refroidissement et lubrification du turbo

★ À maîtriser

• L’huile moteur sous pression lubrifie les paliers et contribue au refroidissement du turbocompresseur.

• Un échangeur air/air ou air/eau refroidit l’air comprimé afin d’augmenter le remplissage des cylindres.

Compléments

• Un circuit d’eau peut être ajouté pour refroidir le carter central du turbocompresseur.

📖 6. Dérivation et décharge de pression

★ À maîtriser

• 🔄 Le relâchement de l’accélérateur déclenche la séquence suivante : le papillon se ferme, une surpression apparaît dans le carter et freine la roue du compresseur, la vanne de dérivation s’ouvre, le turbocompresseur se dépressurise

Compléments

• La vanne de dérivation, aussi appelée dump valve ou shut-off valve, est commandée par un actionneur électrique ou pneumatique.

💡 Astuce mémo

Papillon fermé → surpression → ouverture de la vanne → dépressurisation

📖 7. Types de compresseurs

★ À maîtriser

• Les types de compresseurs présentés sont : le compresseur à vis Lysholm ou Twin Screw, le compresseur à échangeur de pression Comprex, le compresseur à rotor à lobes Roots, le compresseur à spirale Scroll

Compléments

• Le compresseur centrifuge représenté est entraîné par un moteur électrique sous 48 volts.