of 5/5
Turbocompresseur | Karine Goudreau 1 Turbocompresseur e premier brevet du turbocompresseur, ou turbo, a été déposé le 13 novembre 1905 par l’ingénieur suisse Alfred Büchi. Il a permis d’équiper un avion de reconnaissance pendant la Première Guerre mondiale. De nos jours, on le retrouve surtout dans les automobiles ayant un moteur diesel, dans les voitures de sports et de courses comme dans le Subaru Impreza STI illustré ci-haut. Voici son fonctionnement ainsi que les lois physiques qui entrent en jeu… Premièrement, voyons ensemble le fonctionnement général d’un turbocompresseur. Le turbo a comme but d’augmenter le rendement et la puissance d’un moteur tout en diminuant un peu sa consommation d’essence. Le système du turbocompresseur est très simple lorsqu’il est vu sous forme de schéma, donc en voici deux -deux vaut mieux qu’un, c’est bien connu-. Le premier schéma représente le chemin que parcourt l’air : 1) L’air arrive par le filtreur à air (qui n’est pas illustré sur le schéma malheureusement). Il arrive dans le turbo et actionne le compresseur qui est relié à la turbine par un arbre central. 2) L’air est comprimé et poussé jusqu’à l’échangeur d’air. 3) L’échangeur d’air refroidit le gaz ainsi les particules sont encore plus compactes. 4) L’air froid et comprimé est poussé jusqu’au moteur (plus précisément dans les cylindres) 5) Le gaz chaud sort par un tuyau d’échappement et va vers le turbo. 6) L’air chaud entre dans la turbine qu’elle fait tourner. 7) L’air chaud sort de la turbine et se dirige vers le tuyau d’échappement. L

Turbocompresseur L · d’un gaz est défini par le nombre de molécules pour un certain volume ainsi que leur vitesse. Plus leur vitesse et/ou leur nombre sont élevés, plus la

  • View
    3

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Turbocompresseur L · d’un gaz est défini par le nombre de molécules pour un certain volume...

  • Turbocompresseur | Karine Goudreau 1

    Turbocompresseur

    e premier brevet du turbocompresseur, ou

    turbo, a été déposé le 13 novembre 1905 par

    l’ingénieur suisse Alfred Büchi. Il a permis

    d’équiper un avion de reconnaissance pendant la

    Première Guerre mondiale. De nos jours, on le retrouve

    surtout dans les automobiles ayant un moteur diesel, dans les voitures de sports et de

    courses comme dans le Subaru Impreza STI illustré ci-haut. Voici son fonctionnement

    ainsi que les lois physiques qui entrent en jeu…

    Premièrement, voyons ensemble le fonctionnement général d’un turbocompresseur. Le

    turbo a comme but d’augmenter le rendement et la puissance d’un moteur tout en

    diminuant un peu sa consommation d’essence. Le système du turbocompresseur est très

    simple lorsqu’il est vu sous forme de

    schéma, donc en voici deux -deux vaut

    mieux qu’un, c’est bien connu-. Le

    premier schéma représente le chemin

    que parcourt l’air :

    1) L’air arrive par le filtreur à air

    (qui n’est pas illustré sur le

    schéma malheureusement). Il

    arrive dans le turbo et actionne

    le compresseur qui est relié à la

    turbine par un arbre central.

    2) L’air est comprimé et poussé

    jusqu’à l’échangeur d’air.

    3) L’échangeur d’air refroidit le

    gaz ainsi les particules sont

    encore plus compactes.

    4) L’air froid et comprimé est poussé jusqu’au moteur (plus précisément dans les

    cylindres)

    5) Le gaz chaud sort par un tuyau d’échappement et va vers le turbo.

    6) L’air chaud entre dans la turbine qu’elle fait tourner.

    7) L’air chaud sort de la turbine et se dirige vers le tuyau d’échappement.

    L

  • Turbocompresseur | Karine Goudreau 2

    Le deuxième

    schéma montre

    bien que les

    molécules

    d’air sont

    comprimées

    par le

    compresseur et

    sont encore

    plus

    compactes

    lorsqu’elles

    sortent de

    l’échangeur d’air.

    Bon, maintenant que vous comprenez un peu plus ce qu’est un turbocompresseur,

    passons aux choses sérieuses! Comme vous avez pu le constater, plein de lois physiques

    entrent en action dans ce système, découvrons-les…

    Deuxièmement, dans tout moteur, on retrouve des

    cylindres, des pistons et des bougies. Lorsque l’air

    comprimé entre dans le moteur, il est injecté entre le piston

    et la bougie. Le piston monte dans le cylindre et comprime

    encore plus le fluide en même temps que de l’essence

    s’injecte dans le même milieu. La bougie, le carburant et

    l’oxygène mélangés ensemble produisent une mini

    explosion qui fait descendre le piston à sa position initiale

    et le cycle recommence, c’est ce qui fait tourner le moteur.

    Le principe de suralimentation est simplement

    l’augmentation du nombre de molécules d’oxygène ainsi

    que le débit d’essence dans les cylindres pour produire une

    plus grosse explosion et ainsi avoir plus de puissance et de

    rendement, car plus de molécules, de comburant et de

    carburant brûlent, plus l’explosion est forte.

  • Turbocompresseur | Karine Goudreau 3

    La pression :

    Troisièmement, parlons pression…la pression est un

    phénomène physique bien connu, car on la subie tous les jours,

    mais savez-vous vraiment ce qu’est la pression? La pression

    d’un gaz est défini par le nombre de molécules pour un certain

    volume ainsi que leur vitesse. Plus leur vitesse et/ou leur

    nombre sont élevés, plus la pression sera forte. C’est

    exactement ce qui arrive lorsque le compresseur entre en

    fonction. Il aspire l’air par dépression au centre de la roue tout

    en la comprimant pour créer la pression de suralimentation. La

    pression dans ce système est presque toujours en dessous la

    pression atmosphérique que nous subissons chaque jour, soit

    101,3 kPa, mais cela est élevée pour un moteur.

    La loi de Laplace :

    Quatrièmement, l’air qui est comprimé subit un changement

    adiabatique, donc il n’y a aucun échange thermique entre le

    turbo et l’extérieur de l’automobile. Une transformation adiabatique change la pression,

    la température ainsi que le volume. La loi de Laplace exprime cette situation sous forme

    d’équations: P.Vγ = C1, T.V

    γ-1 = C2 et T

    γ.P

    1-γ = C3= C1

    1-γ C2

    γ. «P» est la pression du gaz,

    «V» le volume, «T» la température, γ= où γ est le coefficient de Laplace du gaz

    parfait ou le rapport des capacités thermiques à pression constante, «Cp», et à volume

    constant, «Cv», «C1» «C2» et «C3» sont des constantes pendant la transformation. La

    pression totale, la somme des pressions statiques et dynamiques, dans ce système est plus

    élevée lorsque le turbo est intégré dans un véhicule de course, soit dans les environs de

    1,2, que lorsqu’il est dans une voiture de tous les jours, entre 0,7 et 0,8. La pression est un

    facteur important lors d’une course, car elle augmente le rendement du moteur et peut

    faire une différence de quelques secondes.

    Tout qu’un homme !

    L’unité de mesure de la pression, le

    Pascal, vient du mathématicien

    physicien, inventeur, philosophe

    moraliste et théologien français, Blaise

    Pascal né le 19 juin 1623. Il a

    notamment éclairci les travaux de

    Torricelli sur la pression et le vide. Il a

    inventé la machine à calculer appeler

    «Pascaline» en son honneur. Il a créé

    deux sujets de recherche : la géométrie

    projective et une méthode de résolution

    du problème des parties qui précédèrent

    le calcul de probabilités. Il fit beaucoup

    d’autres choses en seulement 39 ans de

    vie, il est mort le 19 août 1662.

  • Turbocompresseur | Karine Goudreau 4

    L’accélération : Cinquièmement, Pierre Varignon a formalisé la

    définition de l’accélération qui est un taux de variation de

    vitesse. Elle dépend de la vitesse et de la direction de

    celle-ci par rapport au temps. Elle est mesurée en m/s2.

    L’accélération dans un turbocompresseur est un cycle

    constant : si une voiture accélère, il y a plus de gaz

    d’échappement de produit, donc la turbine et le

    compresseur tournent ainsi plus rapidement et le cycle

    recommence jusqu’à la vitesse voulue.

    ����������

    Qui est Pierre Varignon ?

    Pierre Varignon est né en 1654 à Caen, en

    France, et a vécu jusqu’au 23 décembre 1722. Il

    a été un des plus grands géomètres français de

    son temps et physicien à ses heures. Il est à

    l’origine du théorème de Varignon qui dit que si

    on joint les milieux d’un quadrilatère

    quelconque ensemble, on obtient un

    parallélogramme de la moitié de l’aire du

    premier quadrilatère. Il a aussi démontré la

    règle de composition des forces concourantes

    énoncée par Simon Stevin. Il a aussi formalisé

    les théories de vitesse instantanée et de

    l’accélération.

    ����������

  • Turbocompresseur | Karine Goudreau 5

    Bibliographie

    Québec Tunning, avril 2006, p.74-75

    Médiagraphie

    http://www.labellehistoiremotoguzzi.info/dotclear/index.php?post/2005/Principe-du-

    turbo-compresseur

    http://fr.wikipedia.org/wiki/Turbocompresseur#Vitesse_du_turbocompresseur

    http://www.automobile-sportive.com/technique/suralimentation.php

    http://turbo-tech.keuf.net/t1-comment-fonctionne-un-systeme-turbo-base

    http://www.edinformatics.com/math_science/acceleration.htm

    http://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_de_Laplace_%28thermodynamique%29

    http://www.chronomath.com/anx/th_varignon.html