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LA SURALIMENTATION
Peut-on modifier les caractéristiques d’un véhicule terrestre dans l’optique de réduire son impact environnemental ?
L’objectif de la suralimentation est d’augmenter la puissance d’un moteur à explosion, tout en réduisant la consommation de carburant mais sans impacter la vitesse de rotation du moteur. De plus en plus présents sous les capots de nos voitures, les moteurs suralimentés permettent aux constructeurs d’allier performances, économies et écologie
Pour augmenter la puissance d’un moteur, on peut jouer sur son couple ou sur sa vitesse de rotation, vite limité par l’inertie des pièces en mouvement et des frottements des matériaux. Dans le but de réduire les frottements engendrés, on peut choisir des matériaux plus léger mais donc plus coûteux. Ainsi, l’inertie est réduite.
Reste la solution d’augmenter le couple par l’ajout d’un turbocompresseur, dont la fonction est de récupérer les gaz d’échappements pour entraîner une pompe, insufflant par la suite de l’air sous pression dans les cylindres. Dès lors, nous parlons de moteur suralimenté.
La suralimentation d’un moteur influence son couple. Il ne faut pas confondre couple et puissance. Le couple moteur est la force du mouvement de rotation de ce dernier. Par ailleurs : puissance = couple x régime
Ce schéma permet de comprendre le lien entre couple et puissance :
- les segments AB et EF représente un couple constant (rouge), la puissance se traduit alors par une croissance linéaire (bleu) ;
- les segments CD et GH représente ce même couple, 2X moins puissant. La puissance est alors 2X moins forte ;
- le segment FG est quant à lui décroissant d’une façon affine, sa puissance correspondante sera alors décroissante, représentée par un arc de cercle.
Actuellement, les courbes représentatives de nos voitures ont en pratiques une forme de bosse, plus ou moins arrondie, elles suivent le même principe que le schéma précédemment présenté.
De nos jours, l’utilisation de matériaux plus léger, la forme du véhicule ou encore les performances supplémentaires apportées au moteur permettent de faire de grandes économies d’énergie, mais alors, quels seront les progrès que le futur nous apportera ?
Et concrètement, quelle est l’influence d’un turbo sur la puissance d’un moteur?
Le moteur atmosphérique de la clio 3 RS :
Dès qu’un moteur n’est par suralimenté par un turbo ou un compresseur, il est appelé moteur atmosphérique. L’apport en air se fait alors naturellement, par les prises d’air du véhicule. Dans cet exemple, nous étudierons le moteur d’une Clio RS avec un moteur atmosphérique 2.0L. Les puissances sont évoqués en kW. Pour trouver la puissance en cheval vapeur, il faut alors multiplier les kW par 1.36.
Sur ce graphique, nous pouvons remarquer que :
- Puissance maximale : 149 kW soit 203 cv à 7300 tr/min
- Couple maximum : 223 N.m à 5550 tr/min.
Le même moteur, suralimenté :
Prenons l’exemple du moteur de la Mégane RS. Équipée de la même base moteur que sa petite sœur la Clio RS, un 2.0L, elle se voit munie d’un turbocompresseur. Quels impacts sur les performances ?
Voici une courbe de puissance lors d’un passage au ban de la Mégane RS. Interprétons les résultats :
Puissance maximale : 195 Kw soit 265 cv à 5500 tr/min
Couple maximum : 360 N.m à 3000 tr/min
La présence d’un turbocompresseur dans ce moteur améliore significativement ses résultats. Ainsi, on passe d’une puissance de 203 à 265 cv, et d’un couple maximum de 223 à 360 N.m.
De plus, le turbocompresseur modifie la forme de la courbe de couple; elle devient linéaire à partir de 3000 tr/min. L’avantage d’une courbe plate est l’augmentation de la plage d’utilisation du moteur : le couple maximum est atteint à présent entre 3000 et 5000 tr/min. Mais pourquoi le couple est-il limité à 3000 tr/min ? Il pourrait être plus élevé et continuer à augmenter mais plusieurs facteurs viennent en contradiction : le couple maximum est limité par la pression de
suralimentation, les caractéristiques de la boite de vitesse, et par la température d’échappement. Il n’est donc pas utile de produire du couple s’il ne peut pas être transmis aux roues.
Nous pouvons souligner par lecture graphique que le turbo n’a aucun effet sur le couple à très faible régime. En effet, à ce régime, le turbocompresseur n’est pas encore actif; il faudra monter dans les tours pour pouvoir profiter de l’apport de couple et de puissance.