Turbocompresseurs

Turbocompresseur - genèse et application.

Depuis leur invention, les turbocompresseurs ont changé le visage de l'automobile et de l'industrie. D'abord utilisés principalement dans l'aviation, ils ont rapidement trouvé leur place dans les voitures particulières, les camions et les industries marine et aérospatiale. Grâce à leur capacité à augmenter la puissance du moteur tout en réduisant les émissions de gaz d'échappement, ils sont devenus partie intégrante de nombreux véhicules modernes. Au départ, les turbocompresseurs étaient confrontés à certains problèmes, tels qu'un retard dans la réponse aux changements de charge du moteur (connu sous le nom de décalage turbo/turbo lag) et des exigences plus élevées en matière de lubrification et de refroidissement. Toutefois, grâce aux progrès technologiques et à l'introduction de systèmes de contrôle avancés, ces problèmes ont été en grande partie résolus. Une régulation suffisamment rapide et précise de la pression de suralimentation, et donc un développement harmonieux de la puissance du moteur et des valeurs de couple élevées, est possible grâce à l'introduction de la géométrie variable des turbines, des actionneurs électroniques et des conceptions Twin Turbo, c'est-à-dire de la charge séquentielle.

Construction et principe de fonctionnement.

Les gaz d'échappement qui sortent des cylindres du moteur sont dirigés par le collecteur d'échappement vers le carter de la turbine. En passant par les aubes de la turbine, ils mettent en mouvement le rotor du turbocompresseur et s'échappent ensuite librement dans le système d'échappement du moteur. À l'autre extrémité de l'arbre se trouve le compresseur, dans lequel la roue rotative du compresseur (roue de compression) aspire l'air, le comprime à une pression supérieure à la pression atmosphérique et le dirige vers les cylindres du moteur par l'intermédiaire des tuyaux d'admission. Le système de contrôle, une soupape de décharge ou une turbine à géométrie variable (VNT/VGT/VTG), est chargé d'ajuster et de maintenir la pression correcte. Le système rotatif est supporté dans le corps central du turbocompresseur par des paliers lisses (plus rarement des roulements à billes) : principaux et axiaux (poussée). L'huile moteur est fournie en permanence sous pression au corps intermédiaire du turbocompresseur (corps de palier/cœur/carcasse), traverse les paliers du système rotatif et retourne ensuite librement au moteur. Certains modèles de turbocompresseurs comportent des canaux supplémentaires dans le carter de palier par lesquels le liquide de refroidissement s'écoule, afin d'améliorer le refroidissement du noyau du turbocompresseur et de réduire le risque de frittage de l'huile à l'intérieur de celui-ci.

Construction du turbocompresseur :

1. Logement de la turbine (côté chaleur)
2. Roue avec turbine
3. Corps de palier (noyau, koras)
4. Palier - palier(s) principal(aux) et axial(aux)
5. Bagues d'étanchéité et autres joints
6. Boîtier du compresseur
7. Roue de compression (roue de compression)
8. Système de contrôle de la pression de suralimentation (vanne de purge, vanne de décharge ou géométrie variable)
9. Contrôle de la pression de suralimentation (soupape de pression/dépression ou ajusteur électronique)
10. Soupape de dérivation de l'air comprimé (turbocompresseurs du moteur à essence uniquement)

Processus de remise à neuf des turbocompresseurs.

Le processus de régénération comprend plusieurs étapes principales :

1. Évaluation de l'état initial - principalement la présence et l'emplacement des fuites d'huile, les dommages mécaniques visibles, l'évaluation du fonctionnement du système de contrôle de la pression de suralimentation, l'efficacité de la/des soupape(s) et des ajusteurs électroniques. 
2. Démontage du turbocompresseur en ses différentes parties - permet d'accéder aux différentes parties du turbocompresseur et de procéder à un examen approfondi de tous ses composants.
3. Nettoyage des composants - parfois seulement après un nettoyage approfondi. Certains composants seront réutilisés après nettoyage dans le processus de reconditionnement (à condition qu'ils ne soient pas endommagés).
4. Réalisation de nouveaux composants - pièces destinées à remplacer les pièces endommagées ou celles qui sont toujours remplacées (roulements, joints).
5. Test approfondi de la vanne/du régulateur de pression ou du dispositif de réglage électronique - à ce stade, le capteur de position du système à géométrie variable ou de la vanne de purge est remplacé (s'il est présent et endommagé) et le dispositif de réglage électronique de la vanne de purge/à géométrie variable est régénéré (s'il est endommagé).
6. L'équilibrage en marche libre du rotor d'un turbocompresseur est la première des deux étapes de l'équilibrage d'un système rotatif de turbocompresseur, qui consiste à corriger le "faux-rond" du rotor en cours de fonctionnement. Les mesures sont effectuées sur une machine d'équilibrage Schenck de haute qualité.
7. Assemblage du noyau du turbocompresseur - le système rotatif complet, y compris les nouveaux roulements et joints, est assemblé dans le corps central du turbocompresseur ("noyau", "CHRA").
8. Équilibrage à grande vitesse du système rotatif - mesure exacte et correction de l'équilibre du système rotatif complet fonctionnant dans le palier à des vitesses allant jusqu'à 200 000 tr/min. Au cours de plusieurs cycles de mesure, le déséquilibre est corrigé à une valeur appropriée, souvent inférieure à celle des turbocompresseurs neufs. Pendant cette opération, le turbocompresseur fonctionne dans des conditions similaires à celles d'un moteur à combustion interne - le système rotatif atteint des vitesses de l'ordre de 200 000 tr/min, et l'huile moteur alimente en permanence ses paliers à la pression appropriée (ce qui permet également de vérifier l'étanchéité du système de lubrification du turbocompresseur). Le processus d'équilibrage à grande vitesse est effectué sur des machines d'équilibrage Schenck de haute qualité.
9. Pré-assemblage du turbocompresseur et réglage/calibrage du système de contrôle de la pression de suralimentation - réglage précis de la plage de fonctionnement de la vanne de purge ou du système à géométrie variable.
10. Assemblage final du turbocompresseur et contrôle final de la qualité conformément à la norme ISO 9001:2015.

Causes et types de dommages.

Avec nos spécialistes, vous pouvez être sûr que la réparation du turbocompresseur sera effectuée de manière complète et professionnelle. Notre objectif n'est pas seulement d'éliminer la panne, mais aussi de comprendre et d'informer le client sur les causes possibles. Nous pensons qu'une telle approche permettra d'éviter des problèmes similaires à l'avenir. C'est pourquoi nous nous efforçons toujours d'agir de manière transparente et avec un engagement total.

Symptômes pouvant indiquer un turbocompresseur défectueux :

1. Détérioration des performances du moteur (souvent appelée "manque de puissance du moteur")
2. Bruit - sifflement, bourdonnement
3. Fumée grise/bleue/noire sortant du tuyau d'échappement
4. Fuites d'huile du turbocompresseur, augmentation de la perte d'huile moteur

Les défaillances les plus courantes des turbocompresseurs sont les suivantes :

1. Les fuites d'huile dans le système d'admission et/ou d'échappement du moteur sont généralement dues à l'endommagement ou à l'usure des bagues d'étanchéité du turbocompresseur ou à l'augmentation du jeu du rotor. Toutefois, il convient de noter que les fuites d'huile peuvent également affecter un turbocompresseur en parfait état de marche qui ne présente pas les bonnes conditions de fonctionnement (principalement la libre circulation de l'huile du turbocompresseur vers le moteur).
2. Dommages mécaniques aux aubes du compresseur et/ou de la turbine causés principalement par des corps étrangers dans le système d'admission ou d'échappement du moteur.
3. Augmentation du jeu radial et/ou axial du rotor (dans les cas extrêmes, rupture de l'arbre) résultant généralement d'une contamination de l'huile moteur ou d'un manque de lubrification adéquate du système rotatif.
4. Défauts dans le système de contrôle de la pression de suralimentation - fuite ou blocage de la soupape de pression/dépression, capteur de recopie du turbo endommagé (capteur de position de la soupape de purge ou de la soupape à géométrie variable), ajusteur électronique. Une accumulation trop importante de carbone peut bloquer ou limiter la plage de fonctionnement du système de géométrie variable du turbo.
5. Fissures dans le carter de la turbine (y compris dans le collecteur d'échappement du moteur s'il est intégré à celui-ci). Ce phénomène est particulièrement fréquent dans les turbocompresseurs fonctionnant sur des moteurs à essence en raison de la température plus élevée des gaz d'échappement par rapport à un moteur diesel.