Comment fonctionne un Système turbo (Base)

Salut, j'ai décider de traduire les information sur le site de Garrett et y aporter quelque modification.

Comment un systême Turbo fonctionne

La puissance d'un moteur est proportionel a la quandtitée d'air et de gaz qu'il peut y avoir dans les cylindres. Toutes les choses étant égales, Un plus gros moteur flow plus d'air et produit plus de puissance. Si vous voulez que votre petit moteur performe comme un gros, ou simplement produire plus de puissance avec votre gros moteur, votre ultime objectif est de faire entrée plus d'air dans les cylindres. En installant un system turbo complet, la puissance d'un moteur peut etre dramaticalement augmenté.

Mais comment un turbo peut envoyé plus d'air dans le moteur? Regarder bien le schemas ci-dessous:

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1 Admission Du Compresseur (Entrée)
2 Décharge Du Compresseur (Sortie/Boost)
3 Refroidisseur d'air de charge (Intercooler)
4 Valve d'Intake (Admision)
5 Valve d'Exhaust (Echapement
6 Admission de la Turbine (Entrée)
7 Décharge de la turbine (Sorti/Exhaust)

Les composants qui composent un système typique de turbocompresseur sont :

- Le filtre a air (n'est pas montré sur le schémas) par quel l'air ambiant passe avant d'entrée dans le compresseur (1)

- L'air est compressé ce qui augmente la densité de l'air (Masse/Volume Unitaire) (2)

- Plusieurs moteur turbocompressé ont un intercooler (3) qui refroidis l'air compressé pour augmenté encore sa densité et la résistance a la détonation.

- Après avoir passé dans l'intake manifold (4), l'air entre dans les cylindre, qui contient un volume fixe. Puisque la densité de l'air a été augmenter (Boost), Chaque cylindre recoit plus d'air. Plus d'air dans les cylindre permet aussi plus de carburant/Gaz (Avec un Air/fuel ratio similaire). Plus de gaz qui est brulé résulte de plus de puissance produit.

- Après que le gaz a été brulé dans les cylindre il est expulsé par la course de l'échapement a l'exhaust manifold (5)

- Le gaz à hautes températures continue alors vers la turbine (6). La turbine crée un backpressure sur le moteur qui signifie de la pression d'echapement entre le moteur et la turbine est plus haut que la pression atmoshérique.

- Une baisse de pression et de la température se produit (expansion) à travers la turbine (7), qui prend l'énergie des gaz d'échappement pour fournir la puissance nécessaire pour conduire le compresseur.

Quel sont les composante d'un turbo?

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La disposition du turbo dans une application est critic pour avoir un système performant. La tuyauterie d'intake et d'exhaust est confronté a plusieurs contrainte. Nous explorerons plus en détal l'exhaust manifold dans d'autre tutorials, Mais il est important de comprendre le besoin d'une bypass Valve (Blow Off valve) sur la tubulure d'intake (admission) et de la wastegate pour le flow d'exhaust.

Autre composante

Blow Off (Bypass) Valve
La Blow-Off valve (BOV) est un dispositif de décompression sur la tubulure d'intake pour empêcher le compresseur du turbo d'entrer dans la montée subite (Pression excésive sur le compresseur). La BOV est installé entre la décharge du compresseur et le Throttle body, de préférence avant l'intercooler (Si équippé). Quand le throttle est fermé rapidement, le flow de l'air est réduit rapidement, causant une instabilité du flow et des flutuation de la pression. C'est flutuations de la pression est l'évidence audible de la montée subite (surge). La montée subite peut par la suite briser les bearing du turbo due a la pression excessive associé a eux.

La Blow-Off valves utilise une combinaison de la pression dans l'intake manifold comme signal et un ressort pour détecter quandle throttle est fermé. Qaund le throttle est fermé rapidement, la BOV expulse l'air qui est dans la tubulure d'intake dans l'atmophère pour réduire la pression; Aide a éliminer le phénomene de la monté subite.

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Wastegates
Sur le coté de l'exhaust, la wastegate sers a controler la pression du boost. Certains applications diesel commercial n'utilise pas de wastegates. Ce type de systèm est appelé "free-floating turbocharger".

Cependant, la majorité des application a essence de performance ont besoin d'une wastegate. Il y a 2 configurations de wastegates, Interne ou externe. Les wastegate interne ou externe ont la même utilité qui est de bypassé (dévier) le flow d'exhaust de la "turbine wheel". Bypasser cette énergie (exhaust flow) reduit la puissance pour faire tourner la "turbine wheel" pour avoir la puissance nécéssaire pour avoir un level de boost (pression) désirée. Similaire a la BOV, la wastegate utilise la pression du boost et un spring pour régularisé le flow qui bypass la turbine.

La wastegate interne est construite dans le housing de la turbine et est constitué d'une valve a clapet, Une rod, et un déclancheur pneumatic (Actuor). C'est important de connecté cette actuor seulement a un endroit ou il y a de la pression (boost); Il n'est pas concu pour soutenir du vaccum donc ne pas connecté a l'intake manifold.

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La wastegate externe est ajouté a l'exhaust manifold ou a l'header. L'avantage de la wastegate externe est que le flow d'échapement qui est bypassé peut etre réintroduit plus loin après la turbine. Ceci tents a améliorer la performance de la turbine. sur des aplication de course, le flow d'exhaust qui a été bypassé par la wastegate peut etre expulsé directement dans l'atmosphère.

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Ligne a l'huile et a eau (prestone)
La tuyauterie d'intake et d'exhaust ont souvent toutes l'attention mais les ligne a l'huile et a prestone du turbo ne doivent pas etre négliger..

Les turbo a "ball bearing" demande moins d'huile que les turbos a "journal bearing" (bushing). Donc un restriteur de pression d'huile est recommandé si vous avez une pression qui dépasse les 60 psi. la sorti d'huile sur le turbo est dirigé directement dans la panne a l'huile par gravité et doit arriver au dessus du niveau d'huile dans la panne, c'est important que la sorti d'huile sur le turbo pointe vers le bas, et que le tube de drain ne devient pas horizontal ou vers le haut en aucun points.

Après un arrêt chaud d'un turbo, le "heat soak" commance. Ceci sugnifie que la chaleur dans la tête, l'exhaust manifold, et dans le housing de la turbine se propage au housing central du turbo (bearing et huile), soulevant sa température. Cette chaleure extreme a pour conséquence la cokéfaction de l'huile (huile qui brule sur le bearing).

Pour minmiser les effets du "heat soak", les housing central refroidit par eau ont été introduit. Ils utilise le prestone du moteur pour absorber la chaleur après l'arrêt du moteur, pour prévenir la cokéfaction de l'huile. la position des ligne a prestone doit minimiser le rechaufement du prestone (froid) avec l'admision un peu vers le bas. Pour aider, c'est avantageux de tourner le turbo de 25 degree autour de l'axe du shaft. Plusieurs turbo sont refroidis a l'eau pour plus de durabilité.

Pour choisir le bon turbo pour une aplication donné demande plusieurs informations.
La première chose a déterminer avant de choisir un turbo est la puissance que vous voulez atteindre. Ceci devrait être aussi réaliste que possible à l'application. Rappelez vous que la puissance d'un moteur est générallement proportionnel aux flow d'air et de gaz. Qaund votre puissance désiré a été identifié, vous pouvez commancer a regarder les grosseur différente de turbo, qui dépend fortement des conditions de flow d'air.

Un autre facteurs important est le type d'aplication. Pour une voiture de circuit routier par example, Une réponse rapide du boost est nécéssaire. Un petit turbo ou un petit housing de turbine est préférable pour cette application. Cepandant le désavantage est que la puissance élevé augmente le backpressure a haute révolution moteur donc le moteur a plus de difficulté a révolutionné a de haut régime. Par contre la réponse du boost est excellente.

Pour une voiture dédié au drag racing, la puissance maximal est plus importante que le low-end torque. En plus le moteur doit révolutionner a de haut régime. Ici, un plus gros turbo ou housing de turbine fournis une réduction du backpressure mais moin de réponse rapide du boost a bas régime (lag). c'est un compromis parfois difficale a choisir.

Journal Bearings vs. Ball Bearings
Le journal bearing (Bushing) a longtemp été l'unique option dans le turbocharger, Mais la cartouche a ball-bearing est un avancement de technologie accesible qui procure des améliorations significatives de performance au turbocompresseur.

L'innovation du Ball bearing a commancé par le résusltat du travaille de Garrett Motorsport group pour plusieurs series de course et a recu le term de "Cartouche Ball bearing". La cartouche est un système simple de douille qui contient un ensemble de roulements à billes de contact angulaire sur l'une ou l'autre extrémité, tandis que le système traditionnel de roulement contient un ensemble de coussinets (bushing) et d'un palier de butée.

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Réponse du Turbo
Si on fait une petite comparaison avec un turbo Garrett Journal bearing et Ball bearing, on peut remarquer que le BB spool 15% plus vite que l'autre avec les même specs ce qui signifie un meilleur 0-100km.



Je croit bien que ca fait pasmal le tour du sujet pour les composante...

Si vous avez qqchose a rajouter n'hésiter pas a men faire part.

le tout a été pris sur le site Tuners-Tech.ca ! écris par Lap merce a Lap pour cet bonne article