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Sep 09, 2023

Comment fonctionnent les superchargeurs

Depuis l’invention du moteur à combustion interne, les ingénieurs automobiles, les accros de la vitesse et les concepteurs de voitures de course recherchent des moyens d’augmenter sa puissance. Une façon d'ajouter de la puissance est de construire un

Depuis l’invention du moteur à combustion interne, les ingénieurs automobiles, les accros de la vitesse et les concepteurs de voitures de course recherchent des moyens d’augmenter sa puissance. Une façon d’ajouter de la puissance consiste à construire un moteur plus gros. Mais les moteurs plus gros, plus lourds, plus coûteux à construire et à entretenir, ne sont pas toujours meilleurs.

Une autre façon d’ajouter de la puissance consiste à rendre un moteur de taille normale plus efficace. Vous pouvez y parvenir en forçant plus d’air dans la chambre de combustion. Plus d'air signifie que plus de carburant peut être ajouté, et plus de carburant signifie une plus grande explosion et une plus grande puissance. L’ajout d’un compresseur est un excellent moyen d’obtenir une induction à air forcé. Dans cet article, nous expliquerons ce que sont les compresseurs, comment ils fonctionnent et comment ils se comparent aux turbocompresseurs.

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Un compresseur est un appareil qui met l'admission d'air sous pression au-dessus de la pression atmosphérique. Les compresseurs et les turbocompresseurs le font. En fait, le terme « turbocompresseur » est une version abrégée de « turbo-supercharger », son nom officiel.

La différence entre les deux appareils réside dans leur source d’énergie. Les turbocompresseurs sont alimentés par les gaz d’échappement entraînant une turbine. Les compresseurs sont alimentés mécaniquement par une transmission par courroie ou par chaîne reliée au vilebrequin du moteur.

Dans la section suivante, nous verrons comment un compresseur fait son travail.

Remarque : cet article concerne évidemment les compresseurs de suralimentation des moteurs à essence. Il ne s’agit pas des bornes de recharge pour voitures électriques exclusives à Tesla, qui sont en effet appelées Superchargers.

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Un moteur à quatre temps ordinaire consacre un temps au processus d’admission d’air. Trois choses se produisent au cours de ce processus :

Une fois que l’air est aspiré dans le moteur, il doit être combiné avec le carburant pour former la charge – un paquet d’énergie potentielle qui peut être transformée en énergie cinétique utile par une réaction chimique connue sous le nom de combustion. La bougie d'allumage initie cette réaction chimique en enflammant la charge. Au fur et à mesure de l’oxydation du carburant, une grande quantité d’énergie est libérée. La force de cette explosion, concentrée au-dessus de la culasse, fait descendre le piston. Le mouvement créé par le mouvement du piston est finalement transféré aux roues.

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Introduire plus de carburant dans la charge entraînerait une explosion plus puissante. Mais vous ne pouvez pas simplement pomper plus de carburant dans le moteur car vous avez besoin d’une quantité exacte d’oxygène pour brûler une quantité donnée de carburant. Au ralenti ou en croisière à vitesse constante, le mélange est de 14,7 parties d’air pour 1 partie de carburant. Lorsque vous avez besoin de plus de puissance, par exemple pour accélérer pour dépasser sur l'autoroute, le rapport air-carburant est plutôt de 12:1. Cependant, si vous souhaitez établir des records sur le quart de mile, vous devrez ajouter plus d'air pour pouvoir ajouter plus de carburant.

C'est le travail du compresseur. Les compresseurs augmentent l'admission en comprimant l'air au-dessus de la pression atmosphérique sans créer de vide. Cela force plus d'air dans le moteur, fournissant ainsi un coup de pouce. Avec l'air supplémentaire, davantage de carburant peut être ajouté à la charge et la puissance du moteur est augmentée. La suralimentation ajoute en moyenne 46 % de puissance en plus et 31 % de couple en plus. Dans les situations à haute altitude, où les performances du moteur se détériorent en raison de la faible densité et de la faible pression de l'air, un compresseur fournit de l'air à plus haute pression au moteur afin qu'il puisse fonctionner de manière optimale.

Contrairement aux turbocompresseurs, qui utilisent les gaz d’échappement créés par la combustion pour alimenter le compresseur, les compresseurs tirent leur puissance directement du vilebrequin. La plupart sont entraînés par une courroie accessoire qui s’enroule autour d’une poulie reliée à un engrenage d’entraînement. L’engrenage d’entraînement, à son tour, fait tourner l’engrenage du compresseur. Le rotor du compresseur peut être de différentes conceptions, mais son rôle consiste à aspirer l'air, à le presser dans un espace plus petit et à l'évacuer dans le collecteur d'admission.

Pour pressuriser l’air, un compresseur doit tourner rapidement – ​​plus rapidement que le moteur lui-même. Rendre l’engrenage d’entraînement plus grand que l’engrenage du compresseur fait tourner le compresseur plus rapidement. Les compresseurs peuvent tourner à des vitesses allant de 50 000 à 65 000 tours par minute (RPM).