Wastegate: dérivation contrôlée, pas élimination

Dans le langage courant, un "wastegate" évoque une décharge: une porte par laquelle les déchets passent. Le mot contient bien le concept de dérivation. Mais en mécanique, un "wastegate" n'est pas un système d'élimination. C'est une soupape de régulation de précision montée sur le collecteur d'échappement d'un moteur turbocompressé, et elle a une fonction spécifique: elle dévie une partie mesurée des gaz d'échappement chauds autour de la roue de la turbine du turbocompresseur.

Voici pourquoi cette dérivation est importante. Un turbocompresseur utilise la pression des gaz d'échappement pour faire tourner une turbine, qui à son tour fait tourner un compresseur qui force de l'air supplémentaire dans les cylindres du moteur, augmentant la pression de suralimentation. Plus d'air signifie plus de puissance. Mais si le flux d'échappement n'est pas contrôlé, la turbine peut tourner de plus en plus vite, augmentant la pression de suralimentation à un point tel que le mélange air-carburant détonne de manière incontrôlable à l'intérieur du cylindre, au lieu de brûler de manière contrôlée. Cette détonation, également appelée cliquetis, endommage les pistons et les segments. La soupape "wastegate" s'ouvre lorsque la pression de suralimentation atteint un seuil de sécurité, acheminant une partie de ces gaz d'échappement chauds directement vers le tuyau d'échappement, contournant entièrement la turbine. Cela limite la vitesse de rotation de la turbine, plafonnant la pression de suralimentation et protégeant le moteur.

La soupape est généralement à ressort et actionnée par dépression ou pression. Lorsque la pression de suralimentation augmente, elle ouvre la "wastegate" contre la tension du ressort. L'ingénieur règle la raideur du ressort et la taille de la soupape de manière à ce que la pression de suralimentation se stabilise au niveau sûr pour lequel le moteur a été conçu. Pas de programme informatique, pas de pièces mobiles, à l'exception d'une soupape à champignon et d'une tige. Le gaz "wasted" (gaspillé) n'est pas un déchet. C'est un excès d'énergie qui, s'il n'était pas contrôlé, détruirait le moteur.

Le terme "wastegate" est apparu dans les années 1970, lorsque les moteurs turbocompressés sont devenus courants dans les voitures de route et de course. Le mot était descriptif, bien qu'imprécis: la porte par laquelle les gaz d'échappement "wasted" (détournés, non utilisés par la turbine) s'écoulent. La suralimentation elle-même n'était pas nouvelle, mais la gestion de la suralimentation dans les moteurs de production nécessitait une soupape de décharge simple et fiable. La "wastegate" a rempli ce rôle. Aujourd'hui, les turbines à géométrie variable et les actionneurs de "wastegate" électroniques ont donné aux ingénieurs un contrôle plus fin, mais le principe et le nom ont perduré.