Installé sur nombre de voitures et d'utilitaires essence et diesel, le turbocompresseur ou turbo, permet d'augmenter la puissance et les performances d'un moteur lorsqu’il est activé. Mais comment fonctionne-t-il et quels sont ses avantages? Quels sont les problèmes mécaniques, parfois récurrents, qui peuvent être rencontrés et engendrés par cette pièce?
Qu'est-ce qu'un turbocompresseur?
Avant d’aborder l’utilité d’un
turbocompresseur, il est nécessaire de savoir comment marche
moteur à explosion. Ce dernier fonctionne grâce au mélange air-essence produit dans le
cylindre (
chambre de combustion) et fortement comprimé par le piston. L'étincelle de la
bougie d'allumage fait exploser le gaz compressé (d'où le nom de moteur à explosion) qui repousse alors le
piston, ce dernier appuyant ainsi sur le
vilebrequin. Le
moteur diesel n'a pas besoin de bougies d'allumage (seulement des
bougies de préchauffage), puisqu'il fonctionne selon le principe d'
auto-inflammation. Comme un moteur essence, le fonctionnement du moteur diesel se décompose en quatre temps : l'admission d'air dans la chambre, une fois le piston descendu ; la compression d'air chaud lorsque le piston remonte, l'
injection du carburant (grâce à un
injecteur) et enfin la combustion et la détente, repoussant ainsi le piston et permettant l'évacuation des gaz.
Afin d'augmenter la puissance et les performances d'un moteur, qu'il soit essence ou diesel, on l'équipe d'un
turbocompresseur. Inventé au début du 20e siècle par l'ingénieur suisse Alfred Büchi, le
turbo sert donc à suralimenté en air le moteur, afin de le "booster".
Ainsi, le turbo permet à un moteur de moindre cylindrée, d'obtenir des performances et une puissance égale voir plus importante que celle de moteurs d'une cylindrée supérieure. Par exemple, grâce à l'adjonction d'un turbocompresseur, un moteur de 1,5 l de cylindrée, de petite taille, peut atteindre la même puissance qu’un moteur 2,5 l, plus imposant et plus lourd. Le gabarit et le poids du véhicule entrent également en ligne de compte en ce qui concerne ses performances. Côté
diesel, les
véhicules utilitaires dont les moteurs sont équipés de turbos, disposent aussi de plus de puissance et de force pour transporter des charges plus lourdes, plus rapidement.
Un turbo comment ça marche ?
Le
turbo est composé d'une
turbine et d'un
compresseur. La turbine fonctionne grâce aux flux des
gaz d’échappement, provenant du collecteur d'échappement, le système intégrant une
soupape de décharge. Originellement appelée valve
Wastegate, cette dernière évite une surpression à l'admission, ce qui pourrait endommager d'une part le turbo et d'autre par le moteur. Installée sur le turbocompresseur ou en amont de celui-ci, la soupape de décharge permet (grâce à un dispositif d'
électrovane), de réguler le flux de gaz, en orientant son excédent directement vers l 'échappement, via un conduit de dérivation. Actionnée par le flux de gaz, la turbine entraîne, par l'intermédiaire d'un
axe (aussi appelé
palier central), le compresseur, qui aspire et compresse l'air ambiant avant de le réinjecter dans chaque cylindre, augmentant l'apport d'oxygène et donc de carburant. Cet opération s'effectue non sans un passage préalable par un
échangeur air-air. Egalement appelé
Intercooler, l'échangeur est chargé de refroidir l'air chaud avant son arrivée dans la
chambre de combustion. Ainsi, le compresseur a pour effet, suite à la rotation de sa turbine, d'augmenter la température de l'air en admission, réduisant ainsi sa densité. En refroidissant cet air, l'intercooler le redensifie, sécurisant son acheminement jusqu'aux cylindres et offrant une meilleure et une plus importante combustion pour accroitre la puissance du moteur.
Est-il possible d’augmenter les capacités d'un turbo ?
Généralement, un turbocompresseur suffit à permettre d’atteindre la puissance recherchée. Il est toutefois possible d’augmenter ses capacités, mais attention ceci doit être réalisé selon les règles de sécurité en vigueur dans le monde automobile et imposées par les constructeurs et les services des Mines. Deux modifications sont ainsi possibles pour offrir un peu plus de puissance à son turbo.
- Installer un échangeur air-air plus gros. En adoptant un intercooler plus volumineux on refroidi mieux l'air et de ce fait, on augmente son volume et donc celui de l'oxygène dans la chambre de combustion.
- Modifié légèrement la vanne Wastegate. Comme l'adaptation d'un échangeur air-air plus conséquent, cette modification doit absolument être réalisée par un professionnel selon les autorisations et directives en vigueur. Cet "aménagement", permet d'augmenter la pression à l'admission.
Problèmes et pannes de turbo
Les turbocompresseurs présentent aussi quelques problèmes qui peuvent même occasionner une casse moteur. Qu'il s'agisse de la turbine ou du ventilateur du compresseur, leur rotation est élevée. Ainsi, ce dernier peut atteindre, en fonction du type de moteur, jusqu'à 250 000 tr/mn! La chaleur produite par les gaz d'échappement (jusqu'à 800°), utilisés pour entrainer la turbine et l'échauffement de l'air aspiré par le compresseur ne sont pas sans jouer sur les éléments du turbo et en particulier les ailettes, l'arbre de liaison, les bagues et les roulements. La mauvaise lubrification du turbo est également un facteur majeur de sa détérioration. Mais quelles sont justement les principaux problèmes et pannes d'un turbo ?
- L'un des problèmes les plus couramment constatés est l'effet de lag, c'est à dire un temps de retard entre la mise en route du turbo et son fonctionnement à haut régime. Heureusement, avec l’apparition des nouveaux modèles de turbocompresseur à géométrie variable, c'est à dire à ailettes rotatives (il permet de mieux gérer la pression de l'air dans le conduit d'admission), ce problème a majoritairement été résolu. Toutefois, même les modèles récents ne peuvent pas échapper au problèmes d’encrassement. Ceux-ci sont dus aux suies et aux particules mais également à des résidus d'huile, d'essence ou de gazole non brûlés, contenus dans les gaz d'échappements. Autant d'éléments qui finissent aussi par être corrosifs pour les pièces. Cet encrassement occasionne donc une perte parfois très importante de puissance et donc des performances, rendant le moteur poussif et provoquant des trous lors de l'accélération. Le conducteur est alors prévenu via le voyant moteur et celui de défaillance du turbo (quand le véhicule est doté de ce dernier).
- L'encrassement concerne également la valve de décharge (valve Wastegate) qui régule et limite la pression des gaz d'échappement. Ce problème peut également engendrer un dysfonctionnement au niveau de l'évacuation des gaz.
- Un filtre à air sale peut également obstruer l'arrivée d'air et donc occasionner une mauvaise compression et une mauvaise alimentation de la chambre de combustion. Ceci provoque une surconsommation de carburant et peut générer l'échauffement du turbo.
- L'effet de la chaleur et l'échauffement des pièces, suite à leur très haute vitesse de rotation, fini par créer du jeu dans ces dernières, provoquant d'abord des vibrations (signe avant coureur) avant une casse de celles-ci. Concernant les ailettes du compresseur, leur détérioration peuvent être dévastatrices pour le turbo et provoquer la dégradation de l'intercooler et une casse moteur, si ce dernier n'est pas arrêté à temps.
- Comme tout élément mécanique intégrant des pièces en mouvement, le turbo doit être correctement lubrifié pour bien fonctionner. Cette lubrification s'opère par aspiration de l'huile dans le carter moteur. Celle-ci est ensuite injecté au niveau de l'axe d'entrainement, entre la turbine et le compresseur, mais aussi au niveau des bagues et des roulements. La mauvaise ou l'insuffisante lubrification du turbo joue à terme sur les joints d'étanchéité de la pièce et provoque des différences de pression qui finissent par les détériorer. Ceci provoque des fuites pouvant se généraliser à l'ensemble du turbo. Un manque d'huile provoque également des échauffements entre les pièces qui se détériorent (l'acier se carbonise, se fissure, se fend et/ou se casse) plus facilement ou qui peuvent même terminer soudées entre-elles à cause d'une trop haute température. Une mauvaise lubrification demeure l'un des premiers facteurs de casse d'un turbo.
Entretenir et préserver un turbo
La durée de vie moyenne d'un turbo est de 200 000 km. Toutefois, cette dernière peu varier selon l'utilisation qui a été faite du véhicule et les différentes sollicitations de son moteur. Un turbo qui dure est un turbo entretenu et surtout régulièrement contrôlé. Certaines autres mesures doivent aussi s'appliquer pour préserver au mieux cet élément mécanique essentiel.
- Éviter de créer des chocs thermiques. Ceux-ci sont à l'origine de la détérioration des turbos. Qu'il soit essence ou diesel, il est nécessaire de faire "chauffer" le moteur lorsque le véhicule est équipé d'un turbocompresseur. Le démarrage et les premières montées de rapports et de puissances se font en douceur afin que la lubrification du système d'entrainement du turbo soit suffisante et s'effectue correctement.
- Ne jamais accélérer intensément lorsque le moteur est encore froid.
- Lorsque le moteur est chaud, adopter une conduite fluide et ne pas pousser le véhicule dans les tours afin de ménager son turbo (attention à la surchauffe).
- Vérifier périodiquement l'état d'encrassement du turbo.
- Utiliser une huile moteur à haute résistance thermique, éliminant au maximum les dépôts de calamine.
- Vérifier souvent le niveau d’huile moteur pour éviter tout soucis de lubrification d'axe, de bagues et de roulements du turbo. L'huile doit être de bonne qualité et la vidange réalisée régulièrement selon les données du constructeur (voire même prématurément par rapport au kilométrage préconisé, car un moteur turbo est plus solliciter qu'un modèle standard), afin d'éviter l'aspiration d'impuretés en même temps que l'huile. Ceci pourrait détériorer à terme, l'axe, les roulements et les joints du turbo. Le manque d'huile moteur interfère également sur la lubrification de l'axe et des roulements, pouvant provoquer l'usure prématurée et la casse de ceux-ci. Un surplus d’huile peut également, à la longue, entraîner un dysfonctionnement de ces pièces maîtresses.
- Ne pas éteindre immédiatement le moteur après un long trajet.
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