Les moteurs downsizing sont considérés comme une clé pour la réduction du CO₂ tout en maintenant une haute performance de conduite. La régulation précise de la pression de suralimentation est cruciale pour leur efficacité – un processus complexe où la technologie de mesure joue un rôle central.
Pour répondre aux exigences croissantes en matière de limites d'émissions, les constructeurs automobiles se tournent de plus en plus vers des moteurs à essence compacts avec turbocompresseur. Cette technologie est au cœur du downsizing – la réduction ciblée de la cylindrée tout en conservant ou en augmentant la performance du moteur via la suralimentation. Elle permet de réduire la consommation de carburant et les émissions, sans compromettre la dynamique de conduite. La régulation exacte de la pression de suralimentation est essentielle pour l'efficacité de ces moteurs.
Défis dans la régulation de la pression de suralimentation
Un moteur downsizing doit atteindre la performance d’un moteur aspiré plus grand – idéalement la dépasser. Cela nécessite une pression de suralimentation aussi élevée que possible à basses régimes, tout en assurant une performance régulière à hautes vitesses.
De plus, le mélange air-carburant doit correspondre au rapport stœchiométrique le plus précis possible. Surtout à basse vitesse, il existe un risque de combustions incontrôlées (« cliquetis »), qui peuvent nuire à la performance et à la durabilité du moteur.
Systèmes de régulation de la pression de suralimentation
Régulation par dérivation (Bypass)
Une méthode classique est la régulation par dérivation via une vanne de décharge (Wastegate). Dès que la pression de suralimentation souhaitée est atteinte, une partie des gaz d’échappement est détournée du turbine – une solution simple mais éprouvée.
Géométrie variable de la turbine (VTG)
Des systèmes plus avancés utilisent une géométrie variable de la turbine. Les aubes directrices à l’intérieur de la turbine modifient dynamiquement la section d’écoulement : fermée à basse vitesse, ouverte à haute vitesse. Ainsi, la pression de suralimentation peut être optimisée pour différentes conditions de charge.
Régulation électronique de la pression de suralimentation
Les moteurs downsizing modernes utilisent des commandes électroniques pour la régulation de la pression de suralimentation. Contrairement aux systèmes purement pneumatiques, ils permettent un contrôle plus précis – notamment en mode partiel de charge. Des facteurs comme la température de l’air de suralimentation, le moment d’allumage ou la qualité du carburant sont pris en compte dans la stratégie de régulation.
Simulation et méthodes de test
Le développement de turbomoteurs efficaces repose sur des simulations et des mesures. Il est essentiel de créer des cartographies de pression pour le compresseur et la turbine. Celles-ci se basent sur la capture précise de :
- Pression dans le collecteur d’admission
- Pression de suralimentation
- Pression atmosphérique
- Température de liquide de refroidissement et d’huile
Ces tests sont généralement réalisés sur des bancs d’essai moteur en chambre climatique. Les perturbations comme les ondes stationnaires dans le système d’échappement - qui peuvent endommager les composants du turbocompresseur - sont également étudiées.
Un modèle de simulation bien calibré permet finalement d’économiser du temps et des coûts dans le développement moteur, tout en réduisant ou ciblant mieux les essais réels.
Conclusion
La mesure et la régulation précises de la pression de suralimentation sont des éléments centraux pour l’efficacité, la durabilité et le respect de l’environnement des moteurs turbo downsizing modernes. Les technologies avancées et les méthodes de test solides fournissent la base nécessaire pour répondre également aux exigences futures en matière de mobilité et d’émissions.
