SCHEMA DU TURBO ET DU MOTEUR
Figure 3:Vue en coupe d'un turbo chargeur.
Dans le cas des bancs d’essai, les gaz d’échappement sont remplacés par de l’air comprimé
dont la température est moins haute que celle des gaz d’échappement, mais le principe reste
le même.
Le turbocompresseur de moteurs («turbo chargeur ») récupère l’énergie des gaz
d’échappement pour comprimer une charge d’air frais plus importante. On peut injecter ainsi
plus de carburant et augmenter la puissance du moteur, pour la même cylindrée.
Pour pouvoir comprendre et caractériser le fonctionnement du processus thermique, il est
nécessaire de mesurer différentes grandeurs physiques avec le moins d’erreur possible.
Le fascicule «Notions de mesures sur bancs d’essais. » explique pratiquement les différentes
mesures qui sont réalisées lors des laboratoires .
Pour vérifier le niveau de précision de ces mesures, on réalise des bilans thermiques qui
permettent d’abord de vérifier que les premiers principes de la thermodynamique sont
respectés, ensuite d’estimer la fiabilité globale des mesures réalisées.
En cas de bilans erronés, on peut vérifier quelles sont les mesures incorrectes, après avoir
toutefois vérifié les équations utilisées pour établir les bilans.
Figure 1: Coupe d'un turbo chargeur en sortie d’échappement.
Le principe du turbo chargeur placé à la sortie d’un moteur (cf. Figure 1 et Figure 2) est de
récupérer l’énergie des gaz d’échappement, chauds et comprimés, en les détendant dans un
ex panseur.
Figure 2: Photo d’un turbo chargeur à la sortie d’un moteur.
Un compresseur, placé sur le même arbre que l’ex panseur, comprime l’air d’alimentation du
moteur (cf. Figure 3).
Cela permet ainsi de réduire le volume massique de l’air et, pour le même volume balayé par
les pistons, d’augmenter la masse d’air admis. On peut donc augmenter en proportion le débit
de carburant d’où une augmentation importante de la puissance injectée, comme c’est le cas
pour les voitures munies d’un turbo. Ce même principe est utilisé pour les turbomachines
équipant les moteurs d’avion.
La conversion énergétique se réalise forcément avec des pertes ainsi que l’on a vu dans le
cours de thermodynamique. Celles-ci sont principalement dues aux pertes par frottements
visqueux dans le palier (cf.Figure 4 ) étant donné la vitesse de rotation très élevée du turbo
(de 30000 à 50000 tr/min et plus). Pour éviter sa destruction, celui- ci est d’ailleurs refroidi
par de l’huile circulant en circuit fermé avec refroidissement à l’ambiance. Etant donné la
taille réduite des turbochargeurs, les pertes à l’ambiance de la machine sont relativement
faibles comparativement aux autres puissances en jeu.
Le rendement énergétique (ratio de puissance restituée par le compresseur par la puissance
admise à l’expanseur) est fréquemment supérieur à 65%.
Description des bancs d’essai de turbo chargeurs.
Les composants principaux des deux bancs d’essai disponibles ( KKK et T2) sont décrits
brièvement ci-après. Ils sont assez identiques au niveau de l’implantation. La Figure 5 montre
une vue d’ensemble du banc d’essai du turbo chargeur.
Figure 5:Banc d'essai d'un turbocompresseur.
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