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Turbocompresseur à gaz

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.

Renault RS10 - 1979 - Salon Retromobile
Renault RS10 – 1979 – Salon Retromobile

Les essentiels du turbocompresseur à gaz

Mécanique moteur – Endurance, Formule 1 (1977-1988 et 2014 à nos jours)

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.

Les données techniques du turbocompresseur à gaz

Fonctionnement

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 pour les turbos de compétition des années 1980, et au-delà pour les unités plus petites, 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.

Les chiffres clés du turbocompresseur à gaz

200 000 tr/min

Régime turbine maximum

Littérature technique, Wikipedia FR (estimé)

4 bar

Pression maximale F1 – pop-off valve FISA (1987)

Règlement FISA 1987, sources secondaires concordantes

~1 300 ch

Renault EF1 en qualification (1986, estimé)

Wikipedia EN, Renault EF-Type engine

~1 580 ch

Porsche 917/30 en qualification (1973, estimé)

Wikipedia FR, Porsche 917/Can-Am

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Les moments marquants du turbocompresseur à gaz

Applications en compétition

1972-1973 : la Porsche 917/30 impose le turbo en Can-Am, domination totale

Decisif

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.

1977-1978 : la Renault RS01 et l’Alpine A442B ouvrent la voie en F1 et au Mans, première mondiale

Premiere

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.

1984-1986 : la McLaren MP4/2 et le TAG-Porsche TTE P01, stade de maturité

Tournant

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.

Le Mans Classic 2023 - Parade du Centenaire - Renault Alpine A442B de Pironi - Jaussaud
Le Mans Classic 2023 – Parade du Centenaire – Renault Alpine A442B de Pironi – Jaussaud

L’idée reçue sur le turbocompresseur à gaz

A ne pas confondre

Turbocompresseur et compresseur mécanique

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 ça 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.

Sources

Sources

Sportauto-Heritage.fr – Les chroniques du Sport Automobile au XXe siècle

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