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Turbos pour tout le monde !

Ce qui est aujourd'hui si banal ne l'a pas toujours été. La suralimentation a été utilisée avec de nombreuses années d'avance dans l'aviation, et il a fallu plusieurs décennies pour qu'elle fasse son entrée dans les voitures de série. Au départ, il s'agissait d'un moyen de gagner en performance, mais au fil du temps, il s'est ajouté la fonction de tirer plus de puissance des moteurs, mais de faire plus avec moins, tout en maintenant la performance ou en l'améliorant légèrement.


Il existe trois moyens fondamentaux d'augmenter la puissance : augmenter la limite de régime, la cylindrée ou la suralimentation. Ces dernières années, la troisième méthode a été la plus courante, car elle est la plus rentable et la plus efficace, mais elle présente des inconvénients. Allons-y pas à pas, pour que personne ne se perde.

Comment cela fonctionne-t-il ?

Les moteurs, de "toute vie", étaient atmosphériques. Cela signifie que l'air qu'ils sont capables de digérer dans leurs cylindres provient de la simple aspiration provoquée par la course descendante de leurs pistons, qu'ils aspirent. Cependant, la capacité théorique des cylindres n'est pas complètement remplie. En outre, la conception de la prise d'eau est très importante. Moins il y a d'obstacles et de restrictions, mieux c'est.

Les moteurs à aspiration naturelle perdent leurs performances à mesure que l'altitude augmente par rapport au niveau de la mer.

Si l'on veut augmenter la puissance, il faut mettre plus d'air, et donc plus d'essence pour ne pas appauvrir le mélange, et donc plus de puissance. Il est évident qu'un moteur plus gros avale plus d'air, c'est pourquoi augmenter la cylindrée a été une solution facile pendant des décennies. Mais il faut aussi tenir compte du fait que plus un moteur est gros, plus il subit de pertes d'énergie, plus ses pièces sont soumises à des frottements et à de l'inertie, plus il est lourd et plus son entretien est coûteux.


Un turbocompresseur se compose de deux éléments de base, une turbine et un compresseur. La turbine est placée dans le collecteur d'échappement, les gaz chauds expulsés par le moteur sont utilisés pour mettre en mouvement la turbine et récupérer de l'énergie cinétique. La turbine commence à tourner, et transmet la rotation par un arbre à la pièce opposée, le compresseur. Cette autre pièce se situe avant le collecteur d'admission et, par la rotation de ses pales, produit la compression de l'air. Sur l'image suivante, nous voyons les compresseurs argentés, les turbines sont plus foncées (le matériau est différent, plus résistant à la chaleur).

Nous avons déjà résolu le problème du remplissage, mais nous venons d'en créer un autre. La compression des gaz augmente leur pression, et donc leur température. Les moteurs aiment l'air le plus froid possible, car il est plus riche en oxygène. Si les turbos chauffent l'air, il faudra essayer de le refroidir un peu avant de l'envoyer dans les cylindres. C'est là qu'intervient l'échangeur de chaleur (intercooler), qui peut refroidir l'air directement ou avec un circuit de liquide de refroidissement.

Les gaz d'admission transfèrent leur chaleur à l'extérieur. Plus le refroidisseur intermédiaire est grand, plus il refroidit l'air, plus la puissance augmente. C'est pourquoi les voitures turbocompressées ont généralement des radiateurs plus grands, pour refroidir davantage l'air. Une fois le problème de la température résolu, un autre problème subsiste : que faire de tout cet air sous pression lorsque le moteur n'en a plus besoin : lorsque la pédale d'accélérateur est relâchée, le papillon des gaz se ferme.


C'est là que le wastegate entre en action. Lorsque tout cet air n'est plus nécessaire, il faut en faire quelque chose. Normalement, il est recirculé au début de l'admission (soupape de recirculation), mais il peut aussi être projeté vers l'extérieur en émettant un son caractéristique semblable à un "ptschsssss" (soupape atmosphérique). Nous avons presque terminé, mais il reste un autre problème à résoudre : le temps de réponse.

Plus le compresseur est gros, plus il est capable de comprimer d'air, mais tout cela prend du temps : les pièces mécaniques accumulent de l'inertie. Un turbocompresseur peut tourner jusqu'à 250 000 tours/minute (les données sont correctes), de sorte qu'un gain de plusieurs milliers de tours prend quelques dixièmes de seconde, ou secondes, selon la taille de la coquille.

Un petit turbocompresseur aura un temps de réponse (lag) plus court, mais soufflera à une pression plus faible. Un gros turbocompresseur donne plus de pression, mais a besoin de plus de temps pour donner la pression maximale. C'est pourquoi la formule biturbo est souvent utilisée en parallèle (les petits turbos alimentant la moitié du moteur) ou séquentielle (petit turbo pour les bas régimes, gros turbo pour les hauts régimes). Les triples turbos ont également commencé à être utilisés, voire les tétratos dans les gros moteurs.

En compétition, le système ALS ou "bang-bang" est utilisé pour réduire le décalage, en tirant le carburant après l'allumage de la bougie.

Pour que le moteur soit progressif dans sa distribution de puissance, il doit avoir le moins de retard possible et augmenter la pression de manière contrôlée. Cette dernière est obtenue grâce à la gestion électronique et à une autre valve, qui libère l'air excédentaire. Moins l'excès est libéré vers l'extérieur, plus le turbo sera brutal et puissant, mais moins raffiné. En bref, le processus est le suivant.


Un peu d'histoire...

General Motors a été le premier constructeur à utiliser des turbocompresseurs en série, en 1962 sur l'Oldsmobile Jetfire et la Chevrolet Corvair Monza Spyder, mais en termes de fiabilité, ils n'ont pas donné de bons résultats. Ils ont utilisé des turbines Garrett T05 en conjonction avec un système complexe d'injection d'eau et de méthanol, ce qui a posé des problèmes de refroidissement, entre autres. Il était trop avancé pour son époque.

De l'autre côté de l'étang, en Allemagne, des ingénieurs allemands ont installé un turbocompresseur KKK dans une BMW 2002 tii (130 ch) et l'ont porté à 170 ch, ce qui a donné naissance au 2002 turbo. Elle était une nouveauté au salon de l'automobile de Francfort en 1973, presque au moment où la crise pétrolière a éclaté en raison des événements de Yom Kippour. Bien qu'elle n'ait pas une consommation exagérée (10,5 l/100 km), elle a été abandonnée l'année suivante, près de 1 700 unités ayant été produites. Si vous êtes plus intéressé par l'histoire de ce modèle, j'ai écrit un article à ce sujet il y a des années.

D'autres constructeurs haut de gamme ont opté pour le turbocompresseur pour gagner en performances, il suffit de citer la Porsche 911 3.0 Turbo (1974), la Saab 99 Turbo (1977) ou la Buick Regal 3.8 V6 Turbo (1978). Dans le cas précis de Porsche, il s'agissait de la voiture de série la plus rapide de son époque. Cette nouvelle technologie a fait sa percée en Formule 1 en 1977, inaugurant la fameuse "ère turbo", qui a duré 12 ans. D'ailleurs, c'est Renault qui a été le premier à le faire.

Le mot "turbo" utilisé pour nous érotiser davantage.

Peu à peu, de plus en plus de constructeurs ont commencé à équiper leurs voitures de turbocompresseurs, une fois le fantôme de la deuxième crise pétrolière (1979) disparu, lorsque la révolution des ayatollahs a eu lieu en Iran. Les badges "turbo" ont commencé à apparaître à l'arrière des voitures, sur la calandre, les bas de caisse... comme un symbole de distinction. Les turbos sont également apparus sur les voitures les plus exclusives.

À l'époque, toute voiture portant le badge "turbo" était connue pour être plus cool, ou pour aller plus loin. Sa dynamique de conduite pourrait être un désastre complet, comme la Ford Fiesta RS Turbo (1990), mais la difficulté de conduite pourrait aussi être une motivation. Ces premiers moteurs, sans gestion électronique sophistiquée, étaient plus explosifs et rugueux, et donc plus difficiles à conduire. Et s'ils n'avaient pas des pneus, une suspension et des freins à la hauteur, que puis-je vous dire ?

Trois mots vous en diront long : Renault 5 Turbo.

Les turbos étaient très importants dans ce sport, il suffit de se rappeler les monstruosités qui sont apparues dans les rallyes du groupe B dans les années 80. Toute vidéo de cette époque est une véritable pornographie mécanique, les mots "limite" et "rationalité" n'existaient pas dans l'esprit des ingénieurs. Certaines voitures de route ont hérité de cet esprit. Avec l'arrivée de l'injection électronique de carburant (EFI), les moteurs à aspiration naturelle ont regagné beaucoup de terrain.

Et les diesels ?

Un peu plus, et je les oublierai. Les diesels ont été les vilains petits canards de toutes les gammes pendant un certain temps. Le moteur diesel fonctionne par compression pure, le mélange brûle lorsque vous le pressez, il n'y a pas de bougies d'allumage. Les diesels à aspiration naturelle, bien que très fiables, avaient des performances pitoyables. Je vais vous donner un exemple, les diesels Oldsmobile de la fin des années 70, qui ne produisaient guère plus de 100 ch avec près de 6 litres de cylindrée. Leur fiabilité était un désastre, peut-être n'ai-je pas donné le meilleur exemple.

Les Européens, dont le carburant est le plus cher, ont été les pionniers de la suralimentation des voitures à essence. En 1978, la Mercedes-Benz 300SD Turbodiesel (110 ch) a été lancée, au-dessus de la 300D. Un autre constructeur premium a fait de même, en 1983 est apparue la BMW 524td (115 ch), située au-dessus de la 524d, le diesel le plus rapide du monde. Pour les généralistes, la Fiat Croma Turbo D i.d (92 ch) est lancée en 1986.

Les premiers turbodiesels avaient de faibles pressions de suralimentation.

Même si ces premières voitures à essence n'étaient pas vraiment sportives, elles présentaient une nette amélioration des performances pour une consommation de carburant pratiquement identique. L'association parfaite avec cette technologie est venue avec l'injection directe de diesel, qui a fait ses débuts sur la Fiat Croma mentionnée. Trois ans plus tard, l'Audi 100 2.5 TDI (120 ch) est apparue, mais rares sont ceux qui créditeraient Fiat d'avoir marqué le premier but. Actuellement, un diesel à aspiration naturelle est inconcevable, Euro 4 les a envoyés à l'ostracisme.

Turbocompresseurs et écologie, le downsizing éculé

En essence, les moteurs à aspiration naturelle ont regagné beaucoup de terrain, car ils étaient toujours plus fiables que les moteurs suralimentés ; ils étaient plus progressifs, avec une consommation moins sensible à l'utilisation, et logiquement plus économiques. Les moteurs turbocompressés doivent être plus renforcés, avoir plus de composants et peser plus lourd pour une même cylindrée. Au milieu de la dernière décennie, l'utilisation des turbocompresseurs a commencé à se généraliser, alors que les diesels avaient dépassé les moteurs à aspiration naturelle dans de nombreux modèles.

Les turbocompresseurs ne donnent pas seulement de la puissance, ils augmentent également le couple de pointe (force) pour le même nombre de tours, puisque puissance = couple * RPM. Les moteurs atmosphériques à essence étaient autrefois éclipsés par les turbodiesels en termes de couple maximal, et grâce aux turbocompresseurs, les courbes de puissance ont commencé à s'aplanir un peu. Cela signifie que le moteur demande moins de temps pour changer de vitesse et qu'il peut atteindre des régimes plus bas.

En outre, si l'on ajoute à l'équation une bonne gestion électronique et l'injection directe de carburant, la cylindrée du moteur peut être réduite. Les 2.0 Turbo sont devenus les remplaçants naturels des V6 et L6, et ceux-ci, avec les turbos, ont commencé à remplacer les V8 et V10 à aspiration naturelle. Ce phénomène, connu sous le nom de "downsizing", s'est produit du segment le plus bas au segment le plus haut. Peu de constructeurs insistent encore sur les gros moteurs atmosphériques multicylindres, et ils sont tous de luxe.

La réduction des effectifs n'est pas seulement une conséquence de l'ingénierie, mais aussi de la législation. De nombreux pays taxent les moteurs en fonction de leur cylindrée, du nombre de cylindres ou des deux. Par conséquent, un moteur plus petit peut être plus compétitif en termes de taxation par rapport à un moteur ayant les mêmes performances. En outre, en ce qui concerne l'homologation, les petits moteurs, s'ils sont soumis à de très faibles charges, ont une consommation de carburant très faible et réduisent considérablement les émissions. Une autre chose est de leur demander de gros efforts.

Ainsi, avec les taxes, les fabricants ont été contraints d'essayer de faire plus avec moins. Les réglementations anti-pollution ont fait le reste, les petits moteurs émettent moins dans les laboratoires, et ne cessent de se retirer de l'atmosphère génération après génération. De plus, il existe déjà des clients qui perçoivent les moteurs à aspiration naturelle comme un retard total. Et ce n'est pas toujours vrai.

Il est de plus en plus fréquent qu'un constructeur annonce une gamme de moteurs dans laquelle il n'y a plus de moteurs à aspiration naturelle. Les constructeurs généralistes ont pratiquement abandonné les moteurs à six cylindres, et une solution bon marché comme le trois cylindres prend le dessus à un rythme alarmant. Est-ce que tout cela est pour le mieux ? Non.

Cela ne vaut pas toujours la peine

Pourquoi n'utilisons-nous pas tous des moteurs turbo-rapés de moins d'un litre avec plus de 100 ch/litre ? Parce qu'en ingénierie, il y a des limites. Dans certaines conditions, un 1.0 turbo de 125 ch peut consommer davantage qu'un 1.6 atmosphérique de même puissance. En fin de compte, les turbos augmentent la puissance autant qu'ils augmentent la consommation de carburant. Un petit moteur, avec une faible pression de suralimentation, fonctionne davantage comme un moteur à aspiration naturelle.

Tirer une petite voiture n'est pas la même chose que tirer un SUV.

Des paradoxes peuvent également se produire. Souvenez-vous de l'Infiniti Q50 V6 Biturbo 2016, un 3.0 finit par peser plus qu'un 3.7 en raison de l'ajout de composants auxiliaires. La consommation est à peu près la même, mais vous en tirez plus de puissance. D'après ma propre expérience, j'ai constaté qu'un 1.2 Turbo peut être tout aussi assoiffé qu'un 3.0 Turbo, dans des conditions où le premier moteur transpire beaucoup (pression de soufflage élevée), et le second est très détendu (basse pression). Plus une voiture est "atmosphérique", moins elle consomme.

Très peu de constructeurs misent sur le rightsizing, c'est-à-dire ne misent pas toujours sur les petites cylindrées, l'important c'est l'équilibre, c'est ce qui donne un bon résultat dans la vie réelle et en dehors du laboratoire. En outre, un moteur est d'autant plus équilibré qu'il compte de cylindres, à moins d'ajouter des solutions contre-rotatives, qui ajoutent de la complexité et du poids. Pour le dire autrement, habillez le singe de soie, mais ça reste un singe.

J'ai souvent maudit les moteurs à trois cylindres pour le recul qu'ils représentent en termes de confort et d'agrément de conduite. Si je dois souligner qu'il existe des exceptions honorables, comme le 1.0 SIDI d'Opel, la plupart sont décevants. La dégradation d'un V6 à un L4 est beaucoup moins perceptible, au moins les deux sont des moteurs bien compensés. Les tricylindres sont des moteurs adaptés aux petites voitures, mais pour les berlines et les SUV, leur pertinence est très discutable.

Comme presque tous les constructeurs ont voulu tricher avec les homologations, ils trompent leurs clients. Il est très facile pour un moteur turbocompressé de dépenser le même montant - ou plus - que le moteur atmosphérique qu'il remplace, sans que les performances soient vraiment notables. En accélération pure, les moteurs seront à égalité, mais en récupération, le turbo a toujours un avantage : il y a plus de couple. Cet avantage peut être annulé par des engrenages plus longs que Ben Hur avec la publicité de Telecinco. Par conséquent, certaines personnes reviennent en arrière.

L'utilisation correcte du changement de vitesse élimine une partie de l'avantage des turbos.

En bref, c'est une technologie qui est là pour rester. Les constructeurs japonais et américains - principalement - sont les derniers à résister à cette invasion de moteurs turbocompressés. Les constructeurs européens, puisqu'ils sont passés maîtres dans la tricherie des homologations, sont ceux qui misent le plus sur les coquilles. La situation changera un peu avec l'Euro 6c (2017) et les véritables homologations routières.

Je suis convaincu que plus d'un constructeur reviendra aux moteurs à aspiration naturelle, lorsque les émissions de particules de l'essence seront prises en compte. Plus la compression réelle est élevée, plus le nombre de particules générées est important, et ces maudites particules provoquent le cancer, l'asthme et toutes sortes de maladies dans les grandes zones urbaines. Il existe de nombreux cas de moteurs qui, sur le papier, polluent moins que leurs prédécesseurs, mais qui, dans la réalité, ne polluent pas plus, mais beaucoup plus.

Voyons si petit à petit cet érotisme du mot "turbo" est récupéré, mais je vois ça compliqué. Par exemple, la Porsche 911 aura tous ses moteurs avec turbo, donc le nom "Turbo" sera un peu dévalué. La réalité est que ce sera comme avec les diesels, qu'avant la lettre "T/t" apparaissait beaucoup sur les badges, mais comme ils sont tous comme ça, ça n'a pas d'importance ; regardez les dCi, HDi, CRDi, d... ils n'ont le "T/t" nulle part. Puta bida Tt.

Je ne voudrais pas passer pour un taliban anti-turbo, car je ne le suis pas. J'aime les voitures hautes performances, et si elles ont un bon turbo, elles m'excitent beaucoup. Certes, une bonne voiture à aspiration naturelle qui monte à 8 000 tr/min peut être plus excitante, mais la réglementation les a condamnées. Un moteur turbo est-il bon pour quelqu'un ? La réponse est non. En ingénierie, il faut trouver l'équilibre, alors les choses sont bien faites.

Il y a de bons moteurs et d'autres qui sont un avortement d'ingénierie, et, de la même manière, il y a des moteurs atmosphériques avec de l'asthme, et d'autres qui sont la merde. Je n'arrive pas à me décider, je ne sais pas si une injection coupée à 8.000 RPM ou une scandaleuse wastegate atmosphérique dans un moteur turbo me rend plus orgasmique. Je suppose que cela dépend un peu de la voiture. Les deux en même temps sont difficiles à caser. Une question de goût, je suppose.

Les moteurs turbo normaux peuvent avoir peu ou pas d'excitation, surtout si après 5 000 tr/min ils se dégonflent, comme s'il s'agissait de diesels. Une autre chose est de prendre le même moteur, préparé, avec un turbo qui souffle plus fort et avec un wastegate. Les obus sont généralement silencieux pour des raisons de confort, mais lorsqu'un obus bruyant s'allume et que nous pouvons entendre le cri ascendant de la turbine, mes amis, c'est comme être au paradis.

En mars 2005, alors que la BMW Série 3 (E90) était présentée, j'ai demandé au chef de produit quand ils auraient des moteurs turbo. Ma question l'a un peu déconcerté, et il m'a dit combien il était important pour la marque d'avoir de bons moteurs à aspiration naturelle. Un an et demi plus tard, la Série 3 Coupé (E92) a été présentée avec le nouveau moteur 3.0 L6 biturbo (N55 N54), nous nous sommes revus, il m'a dit : " Nous vous avons écouté ". Je sais que c'était un mensonge, cela avait été approuvé bien avant, mais pendant quelques secondes, j'ai été ravi d'avoir si bien visé.

Et vous, vous êtes quoi, atmosphérique ou turbo ?

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