Dispositif de turbocompresseur : description, principe de fonctionnement, principaux éléments

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

Avant de passer à l'examen du dispositif de turbocompresseur lui-même, vous devez savoir que la puissance d'un moteur à combustion interne dépend entièrement de la quantité d'air et de carburant qui y pénètre. Par conséquent, si vous augmentez ces indicateurs, vous augmenterez également la puissance du moteur à combustion interne.

Description de la turbine

Le dispositif de turbocompresseur et son apparence sont le résultat d'une course constante de personnes pour augmenter la puissance du moteur. Il est important d'ajouter ici qu'une telle turbine est devenue une solution efficace non seulement pour les moteurs à essence, mais également pour les modèles diesel. Le plus souvent, de tels dispositifs sont installés sur les moteurs qui reçoivent une petite quantité d'air. Ici, il est important de comprendre ce qui suit: plus le moteur lui-même est gros, plus il consomme d'air et de carburant et plus il a de puissance. Afin d'obtenir la même puissance avec un moteur plus petit, il est nécessaire d'augmenter la quantité d'air qui rentre dans les cylindres.

Le turbocompresseur est un appareil conçu pourpour forcer une grande quantité d'air dans le moteur en utilisant les gaz d'échappement. Un turbocompresseur comporte deux éléments principaux - une turbine et une pompe centrifuge. Entre elles, ces deux parties sont reliées par un axe rigide. Les éléments tournent à des vitesses allant jusqu'à 100 000 tours par minute et entraînent également le compresseur.

Pièces de turbine

Le dispositif de turbocompresseur comprend 8 pièces. Il y a une roue de turbine qui tourne dans un carter de forme spéciale. L'objectif principal est de transférer l'énergie des gaz d'échappement au compresseur. Le matériau de départ pour l'assemblage de ces éléments sont des matériaux résistants à la chaleur, tels que la céramique.

Le dispositif de turbocompresseur comprend également une roue de compresseur qui aspire l'air. Il s'occupe également de sa compression et de son injection dans les cylindres du moteur. La roue est située dans un logement spécial, comme une turbine. Ces deux roues sont montées sur l'arbre du rotor dont la rotation s'effectue sur des paliers lisses.

La conception et le fonctionnement d'un turbocompresseur, en particulier dans les moteurs à essence, nécessitent un refroidissement supplémentaire. Il s'agit généralement d'un système de refroidissement liquide. En plus de refroidir le système lui-même, l'air comprimé est également refroidi. Pour cela, la turbine dispose d'un échangeur de type air ou liquide. Le refroidissement de l'air est essentiel car il augmente sa densité et donc la pression.

Ce système est contrôlé par un régulateur de pression. Cette soupape de dérivation est capable delimiter le débit des gaz d'échappement. De cette façon, certains passeront par la roue de la turbine.

L'essence du travail

Le dispositif du turbocompresseur et le principe de son fonctionnement sont basés sur l'utilisation des gaz d'échappement. L'énergie de ces gaz entraînera la roue de la turbine. Pour transférer cette énergie, la roue de turbine est fixée à l'arbre du rotor, ce qui le fait tourner. De cette façon, l'énergie est transférée à la roue du compresseur. Cet élément est engagé pour forcer l'air dans le système, ainsi que pour le comprimer. L'air comprimé passe à travers le refroidisseur intermédiaire, qui le refroidit. Après cela, la substance pénètre directement dans les cylindres du moteur.

Plus d'informations

Le dispositif de turbocompresseur et le principe de fonctionnement sont en quelque sorte indépendants, d'une part, du moteur à combustion interne, puisqu'il n'y a pas de liaison rigide avec l'arbre moteur. D'autre part, la vitesse de rotation affecte encore d'une certaine manière le rendement de la turbine. Il est connecté de la manière suivante. Plus le moteur fait de tours, plus le flux de gaz d'échappement sera puissant. De ce fait, la vitesse de rotation de l'arbre de la turbine augmentera, ce qui signifie que la quantité d'air qui entrera dans les cylindres augmentera.

La conception et le fonctionnement du turbocompresseur ont plusieurs côtés négatifs. L'un des inconvénients est appelé "turbo lag". Avec une forte pression sur la pédale d'accélérateur, l'augmentation rapide de la puissance sera quelque peu retardée. Après avoir traversé le "turbojam", il y a un brusque saut de pression,qui s'appelle le "turbo lift".

Corriger les lacunes

L'apparition du premier inconvénient est due au fait que le système est inertiel. A cause de ce phénomène, il existe un décalage entre les performances de la turbine et la puissance demandée au moteur. Il existe trois façons de résoudre ce problème. Étant donné que le dispositif d'un turbocompresseur diesel est similaire à celui de l'essence, ils lui conviennent également. Voici ce que vous pouvez faire:

1. Utiliser une turbine à géométrie variable.
2. Utilisez deux compresseurs en parallèle ou en série.
3. Utilisez un système de boost combiné.

Quant à la turbine à géométrie variable, elle est tout à fait capable de résoudre le problème en modifiant la surface de la soupape d'admission. Un tel système est très souvent utilisé dans les moteurs diesel.

Description des différents systèmes

But, le dispositif du turbocompresseur est le même que celui d'une turbine classique. La principale différence est que l'instrument n'a que 5 parties principales, et non 8.

Un système de turbines connectées en parallèle est utilisé. Un tel système convient mieux aux moteurs en V suffisamment puissants. Dans ce cas, un petit turbocompresseur est installé pour chaque rangée de cylindres. L'avantage est que l'inertie de plusieurs petits appareils est inférieure à celle d'une grosse turbine.

L'appareil et le principe de fonctionnement du compresseur ne diffèrent pas selonde par son volume, cependant, cela joue un rôle important, par exemple, lors de l'utilisation d'une connexion en série de deux turbines. Dans ce cas, chaque appareil sera activé à une certaine vitesse.

Un système de suralimentation est également utilisé, qui utilise à la fois une mécanique et un turbocompresseur. Si le régime moteur est bas, le dispositif mécanique de pompage d'air est activé. Si un certain seuil est dépassé, le dispositif mécanique s'éteindra et le turbocompresseur commencera à fonctionner.

Quels sont les avantages d'une turbine

Les avantages suivants ressortent de l'utilisation d'un compresseur:

1. L'utilisation généralisée de cet appareil est devenue possible grâce à la simplicité et à la fiabilité de sa conception. De plus, l'introduction de cet appareil dans le système du moteur à combustion interne augmente la puissance du moteur d'environ 20 à 35 %.
2. Le compresseur lui-même ne peut pas provoquer de panne, car ses performances dépendent directement d'autres systèmes, par exemple la distribution de gaz.
3. Il est possible d'économiser de 5 à 20% de carburant. Si vous installez une turbine dans un petit moteur, le processus de combustion du carburant deviendra plus efficace, ce qui signifie que l'efficacité augmentera.
4. Un bon avantage de tels moteurs est observé sur les routes passant, par exemple, dans les montagnes. Ceci est particulièrement visible par rapport aux homologues atmosphériques.
5. La conception et le principe de fonctionnement du turbocompresseur lui permettent de fonctionner comme un silencieux supplémentaire dans le système d'échappement.

Fonctionnalités de l'application

Malgré le fait que le compresseur lui-même ne tombe pratiquement pas en panne, des situations surviennent parfois lorsque son fonctionnement s'arrête.

Aujourd'hui, la cause la plus courante d'arrêt du turbocompresseur est que la cartouche centrale de la turbine est obstruée par de l'huile. Le plus souvent, un tel problème survient du fait qu'après des charges prolongées et sérieuses sur le turbocompresseur, son travail s'arrête brusquement. Afin de se débarrasser de ce problème, il est nécessaire d'installer un système de refroidissement par eau. Les lignes de ce système créeront un effet d'absorption de chaleur, ce qui réduira la température dans la cartouche centrale. Il convient de noter que cet effet se produira pendant un certain temps après l'arrêt complet du moteur, ainsi qu'après l'arrêt complet de la circulation du liquide de refroidissement.

Variétés de turbines

En ce qui concerne les types de turbocompresseur, il existe un type à manchon et un type à roulement à billes.

Si nous parlons de turbocompresseurs de type bush, ils sont utilisés depuis assez longtemps. Cependant, ils présentaient un certain nombre de lacunes, qui étaient associées à leurs caractéristiques de conception. Cela ne permettait pas d'exploiter à 100% le potentiel d'un tel système. Les unités à roulement à billes sont plus récentes, qui ont pris en compte les lacunes, et remplacent donc progressivement les compresseurs à douille.

Quand on compare ces deux types de turbines, le roulement à billes est considéré comme plus économique, car il consomme beaucoupmoins d'huile que le type à manchon. De plus, les compresseurs ont un indicateur responsable de la réponse de la turbine à l'appui sur la pédale d'accélérateur. Pour les turbines à roulement à billes, cet indicateur est meilleur, ce qui permet une amélioration de la réponse d'environ 15 % par rapport aux turbines à manchon.

Dysfonctionnements de l'appareil

Ici, il faut dire que le turbocompresseur est la seule pièce jointe du moteur, qui est étroitement liée pendant le fonctionnement avec presque tous les autres systèmes du véhicule. Sur cette base, il devient tout à fait évident que des écarts minimes dans le fonctionnement de tout système entraîneront une augmentation significative de l'usure du compresseur. À ce jour, il existe plusieurs raisons qui deviennent le plus souvent un obstacle au fonctionnement de la turbine:

• Il est possible que des objets étrangers pénètrent dans le mécanisme. En raison de l'énorme vitesse de rotation du moteur, cela peut endommager, par exemple, les roues.
• Manque de lubrifiants. Plus les charges dynamiques sont élevées, plus le risque de destruction du "film" d'huile est élevé. Ceci, à son tour, conduira à un frottement "sec", qui affecte le système de la manière la plus négative. La cause de ce dysfonctionnement peut être toute raison pour laquelle l'huile n'atteint pas complètement. Par exemple, cylindres d'huile bouchés, filtres, usure de la pompe à huile, etc.