suralimenter

Un compresseur est un compresseur d'air mécanique boulonné directement au vilebrequin d'un moteur, forçant plus d'oxygène dans la chambre de combustion que le moteur n'en aspirerait naturellement pendant sa course d'admission. En densifiant la charge entrante, on peut introduire plus de molécules de carburant dans le même volume de cylindre, les brûler en un seul cycle et extraire plus de puissance de chaque explosion. C'est fondamentalement différent des moteurs à aspiration naturelle, qui ne dépendent que de la pression atmosphérique. Le résultat est mesurable: un moteur suralimenté d'une cylindrée donnée peut produire 30 à 50 % de puissance en plus que son équivalent à aspiration normale.

Il existe deux types principaux de compresseurs. Les types à déplacement positif, tels que les soufflantes Roots et les conceptions à double vis, piègent et poussent physiquement un volume d'air fixe à chaque rotation; ils fonctionnent bien sur toute la plage de régimes et fournissent une suralimentation instantanée. Les compresseurs centrifuges font tourner une petite turbine à grande vitesse pour accélérer l'air vers l'extérieur, un principe similaire à celui d'un turbocompresseur mais alimenté par une courroie du vilebrequin plutôt que par les gaz d'échappement; ils sont plus légers et plus efficaces à haut régime mais présentent un léger décalage à basse vitesse. Les applications de course favorisent les deux, bien que le déplacement positif domine les courses de dragster, où la suralimentation doit être immédiate et prévisible.

Le coût mécanique

Forcer l'air dans un moteur génère de la chaleur: le travail de compression augmente la température d'admission de 50 à 100 degrés Celsius, ce qui réduit à nouveau la densité de l'air et peut provoquer une inflammation prématurée du carburant. La plupart des moteurs suralimentés utilisent un échangeur de chaleur (intercooler) entre la sortie du compresseur et le collecteur d'admission pour refroidir la charge. Le cliquetis du moteur devient un risque sérieux; l'indice d'octane du carburant et le calage de l'allumage doivent être soigneusement adaptés à la pression de suralimentation. Un moteur suralimenté fonctionnant avec une pression de suralimentation de 8 à 10 psi nécessite un carburant d'au moins 91 octanes; les moteurs de compétition fonctionnant à 15 psi ou plus exigent du carburant de course. La charge mécanique sur le vilebrequin, les paliers et les pistons augmente fortement, de sorte que les moteurs suralimentés doivent être construits avec des composants internes plus solides, des pièces forgées plus lourdes et des tolérances plus serrées.

Le terme «supercharge» est apparu au début de l'ère automobile pour décrire tout système d'induction forcée qui dépassait la capacité atmosphérique normale; il distinguait ces moteurs spéciaux des moteurs ordinaires. Les compresseurs sont apparus sur les voitures de luxe et de course dans les années 1920 et 1930, sont devenus standard sur certains moteurs d'avions militaires pendant la Seconde Guerre mondiale, et ont connu un renouveau dans les voitures de route dans les années 1980 et 2000 comme alternative à la turbocompression. Contrairement aux turbocompresseurs, qui gaspillent une partie de l'énergie des gaz d'échappement sous forme de chaleur, les compresseurs convertissent directement l'énergie mécanique du vilebrequin, ce qui les rend efficaces mais parasitaires: un compresseur consomme généralement 15 à 25 % de la puissance qu'il génère, une réelle pénalité sur la consommation de carburant.

Aujourd'hui, la suralimentation est en concurrence avec la turbocompression et la distribution variable comme méthode pour augmenter la puissance spécifique. Les applications modernes sont rares dans la production de masse mais courantes dans les variantes haute performance, notamment chez certains fabricants comme Jaguar, Chevrolet Corvette et des constructeurs spécialisés. Pour les constructeurs et les préparateurs, le choix entre compresseur et turbo dépend de la livraison de la suralimentation, des contraintes d'espace, de la gestion de la chaleur et du budget. Un moteur suralimenté est plus simple à calibrer, produit une puissance plus linéaire et n'impose aucune pénalité de contre-pression; mais il exige un matériel plus robuste et n'accepte aucun compromis sur le taux de compression.