La suralimentation.
Quelques types de suralimentations
- Suralimentation par cylindre de précompression (Marius BERLIET 1908)
- Suralimentation par des réservoirs d’air comprimé.
Les compresseurs
Auto-suralimentation.
Les compresseurs ou surpresseurs volumétriques sont des machines destinées à charger le remplissage des cylindres de moteurs à explosion du type 4 temps,
à activer le balayage (blower) des moteurs à combustion interne du type 2 temps,
ou de participer à la chaîne cinématique du fonctionnement des turbines et des turbo-moteurs.
Dans tous les cas, le rendement énergétique de ces moteurs thermiques s’en trouve amélioré.
Ces machines sont entraînées positivement, mécaniquement par le moteur à suralimenter (courroies, chaînes, pignons).
Ces machines soustrayant donc au moteur la puissance nécessaire à leur fonctionnement, ont été, dans certaines adaptations, à débrayage commandé.
- Compresseur à palettes et rotor excentré du type ZOLLER (D),
- Compresseur à palette à rotor excentré et chemise tournante du type COZETTE.
- Compresseurs à deux rotors de deux ou trois lobes droits ou hélicoïdaux (pour le silence de fonctionnement) du type ROOTS. Pression de suralimentation de max. 1,7 bar. Contrairement aux autres compresseurs, ce dernier fonctionne sans compression interne. Des compresseurs du type ROOTS peuvent être montés en série afin d’atteindre des pressions de remplissage
supérieures à 2 bar.
- Compresseurs à pistons rotatifs. Un rotor intérieur entraîné (piston rotatif) tourne excentriquement dans un rotor cylindrique extérieur. La transmission se fait par courroies dans un rapport de 3 : 2. L’entraînement peut être commutable via un coupleur magnétique ou autre.
- Compresseur à vis sans fin asymétriques du type ATLAS COPCO et MAHLE (haute pression) pour des réalisations particulières.
- Compresseurs centrifuges (turbines) entraînées mécaniquement par le vilebrequin (HISPANO.SUISA). A partir de 6.500 m d’altitude, la densité de l’air étant réduite de moitié, la puissance du moteur n’est plus que de 44% de ce qu’elle est au sol. La suralimentation, dans ce cas là, consiste à rétablir la pression atmosphérique normale, dès l’admission, quelle que soit l’altitude à laquelle évolue l’avion mû par un moteur à explosion.
- Compresseur TURMAT de ZF ; développé par le Dr. Karl LEGAR
Turbo entraîné par le vilebrequin et un entraînement planétaire pour actionner une turbine conventionnelle. Une transmission complexe fixée au compresseur afin d’obtenir une vitesse constante de rotation du compresseur. Le variateur est du type à réglage mécanique et est développé par VALEO (F) et baptisé par ceux-ci : EREV (Equipement à Rapport d’Entraînement Variable). La poulie primaire est entraînée directement par le vilebrequin. Lors d’une rotation lente, le rapport est de 2 :2,4. Si la vitesse de rotation augmente, le rapport de transmission atteint 0,75 à 0,85 ; à ce moment le variateur tourne plus lentement que le moteur. Entre le variateur et le compresseur existe un rapport de transmission fixe de 1 :15. De cette manière le compresseur tourne toujours de 10 à 15 fois plus rapidement que le moteur d’ou absence du fameux « trous turbo ». Le compresseur peut, à volonté, être enclenché à l’aide d’un embrayage électromagnétique. Compresseur convenant aux moteurs à combustion de
2 à 3,5 l de cylindrée et tournant à un régime maximum de 6.000 t/min.
- Compresseurs hélicoïdes du genre G utilisé par VW, compresseur à spirales excentriques qui « captent, pincent et propulsent » un volume d’air (brevet en 1905 de L. CREUX (F)). Il est possible d’atteindre, avec un rendement de 65%, une surpression de 0,75 bar, quels que soient les régimes du compresseur (± 10.000 t/min). Les spirales travaillant comme un « concasseur » de carrière, ces compresseurs auront une fragilité relative à l’absorption de corps durs ou de liquides (incompressibilité des liquides et des solides). Exigent une filtration soignée et protégée.
Surpresseurs centrifuges
Ou turbocompresseurs.
Compresseurs centrifuges entraînés positivement par une turbine axiale actionnée par le flux des gaz d ‘échappement ou turbocompresseurs. Pour moteurs à explosion, à combustion interne (Diesel) et turbines/turbomoteurs.
Pression : 1,5 bar sans échangeur de chaleur (intercooler) et jusqu’à 2,88 bar avec intercooler. Le carter de la turbine peut être à flux jumelés : chaque flux balaye la totalité de la circonférence de la turbine. Soit aussi à double flux ; chaque flux balaye la moitié de la circonférence de la turbine. Les turbocompresseurs pour voitures utilisent généralement des turbines à flux unique.
Les turbines peuvent être à géométrie variable. Dans ce cas, actuellement, les aubes directrices sont orientables ce qui permet une large plage de régulation avec un excellent rendement. Un canal de by-pass commandé par une soupape modulatrice (Wastegate) limite la pression de suralimentation et protège le turbocompresseur.
Echangeur de pression
Ou turbocompresseur à impulsions.
Dans ce modèle, une ou plusieurs turbines sont placées au voisinage immédiat des conduits d’échappement, de manière à recevoir directement les ondes de pression des gaz non encore amorties par les pertes de charge des collecteurs. Le rendement est également amélioré par la température plus élevée. Cet échange a lieu dans les cellules d’un rotor qui est entraîné par le moteur par l’intermédiaire d’une courroie. L’échange de pression se produit dans ce rotor à la vitesse du son.
Remarques :
En utilisant des carburants spéciaux, on obtient, avec le turbocompresseur, de puissances spécifiques voisines de 350 CV/l (OFFENHAUSER).
Des compresseurs du type ROOTS sont construits par JOHNSON,
ITAL-MECANICA, COMPREX … etc. etc.
Des turbocompresseurs sont fabriqués par KKK , GARRET, EBERSPÄCHER, ROTOMASTER, HOLSET, TURBOCARE, RAJAY,….etc. etc.
L’échangeur de pression est produit par COMPREX.
NB : Un moteur Diesel 4 temps suralimenté par un surpresseur volumétrique du type ROOTS sera moins puissant et consommera plus qu’un moteur identique suralimenté par un turbocompresseur centrifuge.
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