Fiche – Le turbocompresseur
Le turbocompresseur utilise les gaz d’échappement pour entraîner une turbine, qui comprime l’air admis dans les cylindres. L’air plus dense permet d’injecter davantage de carburant et d’augmenter la puissance sans accroître la cylindrée. La wastegate limite la pression maximale ; le turbolag, délai entre la demande d’accélération et la montée en pression, est le principal inconvénient du système.
Le turbocompresseur
Mécanique moteur – Endurance, Formule 1 – 1972-1988 et 2014 à nos jours
Lecture : 5 minutes
EN UNE PHRASE
Le turbocompresseur exploite l’énergie des gaz d’échappement pour comprimer l’air admis dans les cylindres, permettant à un moteur de petite cylindrée de produire autant de puissance qu’un moteur bien plus volumineux.
Cette fiche couvre le turbocompresseur à gaz d’échappement, distinct du compresseur mécanique entraîné directement par le vilebrequin du moteur.
COMMENT CA FONCTIONNE
Les gaz d’échappement, rejetés à haute pression et haute température, traversent une roue à aubes : la turbine. Celle-ci entraîne par un axe commun un compresseur placé côté admission. Le compresseur aspire l’air ambiant et le livre aux cylindres à une pression supérieure à la pression atmosphérique. L’air comprimé est plus dense, donc plus riche en oxygène par volume : l’injection de carburant peut augmenter en conséquence et la combustion produit davantage de puissance.
La turbine tourne à des régimes extrêmes, jusqu’à 200 000 tr/min, avec des tolérances de fabrication proches de celles de l’aéronautique. Une soupape de décharge, la wastegate, court-circuite les gaz autour de la turbine pour plafonner la pression de suralimentation. Le défaut majeur du système est le turbolag : le délai entre la demande d’accélération et la montée effective en pression, causé par l’inertie de l’ensemble turbine-compresseur.
200 000
tr/min – régime turbine maxi
(estimé) – littérature technique, Wikipedia FR
4 bar
pression maxi F1 (pop-off valve FISA, 1987)
Règlement FISA 1987, sources secondaires concordantes
~1 300 ch
Renault EF1 – puissance qualification (1986)
(estimé) – Wikipedia EN, Renault EF-Type engine
~1 580 ch
Porsche 917/30 – puissance qualification (1973)
(estimé) – Wikipedia FR, Porsche 917/Can-Am
INNOVATION
Porsche 917/30 Can-Am
1972-1973
En montant deux turbocompresseurs sur son flat-12 de 5,4 litres, Porsche porta la puissance à environ 1 100 ch en course et jusqu’à 1 580 ch en qualification. Mark Donohue remporta les six manches du Can-Am 1973 sans partage. La domination fut telle que la SCCA modifia le règlement dès 1974 pour limiter la taille des réservoirs, puis interdit les turbos, vidant la série de ses prétendants.
(estimé) Wikipedia FR, Porsche 917/Can-Am
INNOVATION
Renault RS01 et Alpine A442B
1977-1978
La RS01, propulsée par le V6 EF1 de 1 492 cm3 conçu par Bernard Dudot, est la première monoplace de Formule 1 à moteur turbocompressé. Surnommée « théière jaune » pour ses panaches de fumée blanche, elle ouvrit une voie que Jabouille porta à la victoire à Dijon-Prenois en 1979. La même architecture turbo Garrett, appliquée à l’Alpine A442B, valut à Renault sa première et unique victoire aux 24 Heures du Mans en 1978, avec Pironi et Jaussaud.
Wikipedia FR, Renault RS01 ; 24h-lemans.com
McLaren MP4/2 – TAG-Porsche TTE P01
1984-1986
Le V6 bi-turbo TAG-Porsche TTE P01, conçu par Hans Mezger, délivrait environ 850 ch en course et représente le stade de maturité du turbo F1. Il propulsa McLaren à trois titres constructeurs consécutifs (1984, 1985, 1986) et deux titres pilotes : Lauda en 1984, Prost en 1985 et 1986. La pop-off valve FISA, imposée en 1987 à 4,0 bar, puis l’interdiction totale en 1989 mirent fin à cette domination.
Wikipedia EN, McLaren MP4/2 et MP4/3
A NE PAS CONFONDRE
Le turbocompresseur récupère l’énergie des gaz d’échappement : il ne prend rien au moteur pour fonctionner. Le compresseur mécanique (supercharger), en revanche, est entraîné par le vilebrequin via une courroie : il pompe directement dans la puissance disponible. En compétition, le compresseur mécanique répond sans délai dès les bas régimes, mais il plafonne plus tôt et consomme toujours de l’énergie. Le turbocompresseur produit plus de puissance de crête, au prix du turbolag.
POURQUOI CA COMPTE
Avant le turbocompresseur, la puissance d’un moteur de course était principalement affaire de cylindrée. Renault montra qu’un 1,5 litre pouvait produire plus qu’un 3,0 litres atmosphérique : le rapport puissance-volume n’avait plus de plafond naturel. La FIA interdit les turbos en 1989, non par tradition, mais parce que la course aux chevaux avait rendu les monoplaces incontrôlables. Le retour de 2014, couplé au MGU-H, franchit une nouvelle étape : le turbocompresseur n’est plus seulement un amplificateur de puissance, il est un maillon d’une chaîne de récupération thermique. Pour approfondir : Le turbocompresseur en compétition.
SOURCES
- PRIMAIRE Wikipedia FR – Turbocompresseur : fr.wikipedia.org
- PRIMAIRE Wikipedia FR – Renault RS01 : fr.wikipedia.org
- PRIMAIRE Wikipedia FR – Porsche 917/Can-Am : fr.wikipedia.org
- SEC. Wikipedia EN – Renault EF-Type engine (données de puissance) : en.wikipedia.org
- SEC. Wikipedia EN – McLaren MP4/2 et MP4/3 (pression pop-off, puissance) : en.wikipedia.org
- SEC. 24h-lemans.com – Alpine aux 24 Heures du Mans, victoire 1978 : 24h-lemans.com
- LACUNE Données exactes de pression de suralimentation du Renault EF1 en course (1977-1979), non publiées par Renault Sport. Archive compétente : Renault Heritage (Boulogne-Billancourt) ; actes SAE International 1977-1978.
Sportauto-Heritage.fr – Les chroniques du Sport Automobile au XXe siècle
