Depuis longtemps, je constate dans certaines conversations, aussi bien sur ce blog qu’avec des amis, que lorsqu’on parle de turbo ou de compresseur, très peu de gens savent clairement non seulement quel type de système équipe leur véhicule, mais aussi les particularités de chaque système, ce qui nous aiderait à savoir comment les utiliser et les entretenir pour ne pas avoir à regretter ensuite leurs casses et leurs réparations coûteuses

Dans ce deuxième article de la catégorie des articles techniques, inaugurée la semaine dernière par mon collègue Fernando, je souhaite précisément que nous traitions d’un sujet que je considère personnellement plus qu’intéressant, et pour lequel je prétends clarifier la différence entre turbo et compresseur, ou supercharger (supercharged) comme on l’appelle de l’autre côté de l’« Atlantique »

Avant de continuer, j’aimerais que nous remontions à l’histoire de ces deux systèmes, car ils ne sont pas du tout aussi récents que certains le pensent. L’idée de suralimenter un moteur remonte à 1896, époque à laquelle les frères Daimler ont breveté ce qui semble être un type de compresseur très rudimentaire. Ce n’est qu’en 1904 qu’apparaît le premier brevet d’un turbo à proprement parler, déposé par Renault

Comme tu peux le voir, l’idée d’un compresseur comme celle d’un système turbo date bien plus loin que ce que nous imaginons, à tel point qu’en 1905 un ingénieur nommé Büchi, s’appuyant sur les idées de Renault, parvint à présenter une conception propre de ce que serait un turbo, au point qu’en 1919 le mécanisme avait déjà été tellement perfectionné qu’il était pratiquement aussi proche que les actuels

Le compresseur et ses particularités

Pour entrer dans la technique, commençons par les compresseurs, un système très proche des pompes volumétriques, dans lequel un élément rotatif crée une augmentation de volume à l’entrée du compresseur, ce qui provoque une dépression qui aspire l’air extérieur. À mesure que cet air aspiré progresse vers la sortie du compresseur, son volume diminue, ce qui entraîne l’expulsion d’air sous pression.

Comment fonctionne un turbo ?

D’autre part, nous avons le système turbo, qui fonctionne grâce au mouvement des ailettes d’une turbine. Ce mouvement est provoqué par les gaz d’échappement qui la font tourner. Ce mouvement est transmis à une sorte de compresseur qui envoie de l’air sous pression à l’admission du moteur. C’est pourquoi le turbo ne maintient pas une pression constante comme un compresseur, mais dépend de la pression avec laquelle les gaz d’échappement font tourner la turbine

Comme tu peux le voir, dans cette explication on trouve déjà la première différence entre turbo et compresseur : un compresseur offre une pression constante, alors que dans un turbo la pression « évolue » au fur et à mesure que les gaz d’échappement gagnent en force. En résumé, plus on monte en régime, plus la pression à l’échappement augmente, et le turbo offre alors un rendement bien supérieur.

En raison du caractère constant de la pression d’un compresseur, on rencontre certains « inconvénients » quant à son utilisation. C’est le cas par exemple si l’on compare la courbe de rendement d’un moteur atmosphérique à celle d’un moteur auquel on a installé un compresseur : on trouverait la même forme, mais la courbe du moteur équipé du compresseur présenterait des valeurs plus élevées

Qu’est-ce que cela signifie ? Essentiellement que si le moteur ne fonctionne pas bien, par exemple s’il manque d’élasticité à bas régime, si son fonctionnement laisse à désirer ou s’il présente directement un creux sur la courbe de puissance, en installant un compresseur on n’obtiendra rien d’autre que de maintenir les défauts du bloc. Autrement dit, nous ne parviendrons absolument pas à masquer le creux, nous sommes donc face à un défaut très désagréable, précisément l’un des principaux arguments pour lesquels le turbo a fini par être largement adopté en Europe.

D’autre part, il existe un inconvénient fondamental du compresseur par rapport à un système turbo, peut-être le plus important, c’est que le compresseur est entraîné par une courroie reliée directement au vilebrequin du véhicule, ce qui représente à long terme un poids supplémentaire que le moteur doit déplacer. Il convient de mentionner que certains compresseurs, en raison de leur fonctionnement, réchauffent l’air, ce qui dégrade les performances.

Ce dernier point ne devrait pas être un inconvénient, car les deux systèmes présentent ce défaut à cet égard. C’est pourquoi on a recours à un intercooler, qui ne fait pas autre chose que refroidir l’air autant que possible avant qu’il n’entre dans l’admission du moteur. Grâce à cela, son volume diminue, ce qui signifie que davantage d’oxygène entre dans le moteur. À titre d’information, il n’est jamais inutile de rappeler qu’il y a plus d’oxygène dans un litre d’air à 20 degrés que dans un litre d’air à 60 degrés.

Si l’on passe au turbo, nous trouvons un système qui, comme nous l’avons dit précédemment, dépend de la pression avec laquelle arrivent les gaz d’échappement : plus la pression est élevée, meilleur est le fonctionnement. Cela se traduit finalement par une courbe de puissance beaucoup plus pointue, avec un régime spectaculaire à moyen et à haut régime. Ainsi, si un moteur présente un creux dans cette plage, la puissance supplémentaire du turbo le réduira considérablement, voire le fera disparaître.

En raison de son fonctionnement même, le système présente l’un de ses inconvénients dans le lag ou retard de fonctionnement. Cela se produit essentiellement à cause du temps qui s’écoule entre le moment où les gaz d’échappement commencent à faire tourner la turbine et celui où son mouvement devient effectif, un délai qui aujourd’hui se mesure peut-être en dixièmes de seconde, mais qui à ses débuts pouvait atteindre une seconde, voire une seconde et quelques dixièmes.

Le LAG, ce retard incompris

Aujourd’hui, il existe plusieurs façons de résoudre l’inconvénient du lag ou retard. La plus économique consiste par exemple à utiliser des turbines beaucoup plus légères et plus petites, ou à monter directement deux petites turbines au lieu d’une grosse, comme dans les systèmes Twin-Turbo.

Aujourd’hui, tu en as sans doute beaucoup entendu parler sur les véhicules modernes : la solution a été d’adopter des turbos à géométrie variable. Cela signifie qu’à basse pression, la turbine place ses ailettes totalement perpendiculaires au flux d’air, ce qui permet non seulement à la turbine de se mettre en mouvement beaucoup plus tôt, mais aussi avec beaucoup plus de force.

Enfin, les systèmes à turbo, twin-turbo ou à turbos à géométrie variable ont un problème avec les surpressions. C’est pourquoi on intègre une petite soupape de décharge dont le fonctionnement est très simple : lorsque le turbo génère une pression plus élevée que nécessaire, la soupape s’ouvre et laisse échapper toute la pression superflue, qui pourrait causer des problèmes au moteur dans les cas extrêmes.

Compresseur ou turbo, ces ennemis complémentaires

Comme tu peux le voir, nous sommes face à deux systèmes totalement différents et complémentaires, dans le sens où, tout comme Volkswagen l’avait fait avec ces moteurs qu’elle a finalement dû retirer du marché, le compresseur doterait notre moteur d’une grande puissance à bas régime, tandis qu’à régime moyen ou élevé le turbo offrirait un rendement bien supérieur.

À titre d’information, sachez que cette marque n’a pas été du tout la première à monter un système de compresseur et de turbo sur ses moteurs, blocs qu’elle a ensuite dû retirer, semble-t-il, à cause de problèmes de réparation : ils étaient très sophistiqués et les réparations très coûteuses. En fait, l’un des premiers véhicules à moteur équipé de ce type de système fut rien de moins que la Lancia Delta S4 de rallye (modèle de la photographie), qui à l’époque a couru dans le mythique Groupe B.

Personnellement, j’ai eu l’occasion de conduire beaucoup de véhicules très différents, comme sans doute toi, et je préfère un moteur atmosphérique, ou en tout cas un moteur à compresseur, car la courbe de puissance est plus linéaire et uniforme, sans les à-coups de puissance et de couple aussi pointus que ceux des systèmes à turbo. Néanmoins, en raison du handicap que représente l’entraînement du compresseur, ce type de système est généralement beaucoup plus gourmand en carburant, d’où ma préférence pour l’atmosphérique.