LE TURBO COMPRESSEUR
Un turbocompresseur est un organe destiné à augmenter la pression d’admission des cylindres permettant un meilleur remplissage en air d’un moteur thermique.
La suralimentation des moteurs thermiques à été imaginée dés l’apparition des premiers moteurs.
Ce type de compresseur est entraîné par une turbine mis en rotation par les gaz d’échappement qui utilise leur énergie cinétique sans consommer d’énergie sur le vilebrequin du moteur.
Une des premières applications en série à été son adaptation sur le moteur RENAULT V12 de 320 chevaux équipant l’avion BREGUET XIV pendant la première guerre mondiale.
Le rendement d’un moteur thermique est directement lié à son rapport volumétrique c'est-à-dire le taux de compression à l’intérieur du cylindre. Plus ce rapport volumétrique est élevé, meilleur est le rendement mais celui-ci est limité par le phénomène de détonation (ou cliquetis) qui entraîne une chute de celui-ci.
Le fait d’envoyer de l’air comprimé dans les cylindres permet d’améliorer le remplissage de ces derniers, qui sinon se remplissent par dépression, et permet donc d’augmenter sensiblement la quantité du mélange air/carburant. La puissance du moteur s'accroît tout en diminuant sa consommation. On obtient ainsi la même puissance qu'un moteur de cylindrée supérieure, tout en réduisant les pertes mécaniques liées aux fortes cylindrées ainsi qu’a la limite de vitesse de rotation due à la vitesse critique de déplacement des pistons de ceux-ci.
L’augmentation de la pression de l’air d’admission entraîne l’augmentation de la pression des gaz d’échappement qui font tourner la turbine. Nous entrons ici dans un cercle vicieux ou la pression n’arrête plus d’augmenter pouvant entraîner une rupture mécanique.
Pour éviter cela une soupape, souvent appelée ‘’Waste Gate’’, est ouverte par la pression lorsque celle-ci devient supérieure au tarage du ressort et l’échappement se fait en partie directement dans la tubulure limitant ainsi la vitesse de rotation du turbo.
L’utilisation d’un turbo est également à l’origine d’une forte augmentation de la température à plusieurs niveaux d’où la nécessité d’utiliser un huile de très grande qualité.
Bien qu’ayant été inventé au début du XXème siècle les turbos ne sont apparus sur les véhicules routiers qu’après 1950 pour des raisons de fiabilités qui n’étaient pas convenables avec les matériaux de l’époque.
C’est sur les camions que le turbo a fait sa grande apparition notamment sur les WILLEME (qui atteignaient la puissance de 250 chevaux en 1952), les BERLIET et les RENAULT mais avec des durées de vie ne dépassant guère les 100000 km.
C’est RENAULT qui a mis sur le marché en 1977 la première voiture de grande série équipée d’un moteur turbo diesel, la RENAULT 20 Turbo D, suivie par la FUEGO Turbo D qui fut la première voiture diesel à dépasser les 200 km/h.
En 1982 CITROEN sort alors la CX Turbo D qui fut la voiture diesel la plus rapide du monde pendant quelques années avec 220 km/h…
Les dernières générations de turbo comprennent des turbos à géométrie variable qui, par l’orientation des aubes des turbines en fonction de la vitesse de rotation, permettent une réaction plus rapide ainsi qu’un meilleur remplissage du moteur à tous les régimes de fonctionnement.
Les vitesses de rotation ont également augmenté avec l’amélioration des matériaux ainsi les dernières générations de turbo GARETT atteignent 200000 tr/min, le record étant de 287000 tr/min sur le turbo GARETT équipant la SMART diesel.
La vitesse maximale que peux atteindre une turbine est la vitesse du son au niveau des aubes, cette vitesse étant de 330 m/s… Au delà de cette vitesse la turbine se détériore.
LE CARDAN
Le joint de cardan communément appelé cardan est une pièce de transmission homocinétique qui permet de transmettre un couple entre deux arbres non alignés.
Il a été inventé au XVIème siècle par Jérôme CARDAN mais c’est André CITROEN qui le démocratisa avec sa célèbre ‘’traction avant’’…
L’homocinétie est la propriété d’un accouplement à faire tourner l’arbre mené avec les mêmes caractéristiques de vitesses que l’arbre menant.
Il faut savoir que le joint de cardan comporte une limite homocinétique qui est liée à l’angle formé par les deux arbres. La vitesse de l’arbre mené présente des accélérations et des décélérations sur un tour par rapport à l’arbre menant proportionnellement à l’angle formé par les arbres ce qui engendre des vibrations et des à coups de transmission qui en plus d’être désagréable sur un véhicule peuvent engendrer la rupture de la transmission.
Le nom de cardan est donné communément aux transmissions montées sur les automobiles même si celles-ci utilisent d’autres technologies telles que le joint tripode ou le joint de Lobro.
Le principe de base du joint de cardan est un croisillon qui relie entre elles deux mâchoires aux axes orthogonaux.
Un arbre équipé à chacune de ses extrémités d’un joint de cardan permet de relier entre eux deux arbres non alignés mais avec un angle maximal à respecter qui est de 120°.
Si cet angle est supérieur il est judicieux de monter un double cardan qui est un montage avec deux mâchoires mais également deux croisillons. Dans ce cas les axes des mâchoires sont parallèles et les croisillons sont reliés entre eux par une chape intermédiaire. Ce montage permet une utilisation plus extrême des joints de cardan.
Les transmissions à cardan sont surtout utilisées en automobile sur les véhicules à propulsion ou sur les 4x4 pour transmettre le couple moteur de la sortie de boite aux ponts.
Pour la transmission du couple aux roues sur les véhicules modernes la technologie utilisée depuis bon nombre d’années est un joint a billes Lobro du coté de la roue. Ce joint est en effet totalement homocinétique et de plus permet un angle de braquage important pour un encombrement relativement réduit.
Joint de Lobro
Un joint tripode coulissant est monté du coté du pont, le tripode coulissant permettant la variation de longueur nécessaire à la transmission du fait du débattement des suspensions.
Le joint de tripode n’étant pas parfaitement homocinétique lors de la transmission de la puissance il génère un effort axial cyclique dont la fréquence est le triple de la rotation de l’arbre d’entrée. Cet effort axial est à l’origine d’une légère vibration que tous les constructeurs automobiles cherchent à réduire.
L'INTERCOOLER
Un turbo utilise pour son fonctionnement les gaz d’échappement à leur sortie de la culasse.
Le problème de cet échauffement de l’air est la dilatation de celui-ci qui, dans les moteurs suralimenté sans système de refroidissement, minimise l’efficacité du turbo.
Dans ces conditions la température dans le turbo peut dépasser les 1000° ce qui à comme conséquence directe de faire monter en température l’air aspiré par la turbine d’admission, air qui est envoyé dans le moteur.
Pour limiter cet effet négatif la plupart des moteurs équipés d’un turbo possèdent un refroidisseur d’air, communément appelés intercooler, monté sur la tubulure d’admission entre la sortie du turbo et la pipe d’admission du moteur.
LE DIFFERENTIEL
Le différentiel est le nom commun donné au train épicycloïdal globique nécessaire pour répartir la vitesse de rotation aux roues motrices d’un véhicule de manière adaptative, automatique et surtout immédiate.
Les trains épicycloïdaux sont composés de trois éléments :
- Le porte satellite relié à l’arbre d’entrée
- Les satellites souvent aux nombre de deux ou de quatre
- Les planétaires qui entrainent les arbres de sorties
Le principe de base du différentiel est :
Vitesse de l’arbre d’entrée = vitesse de l’arbre 1 + vitesse de l’arbre 2
Dans la pratique si l’arbre de sortie 1 tourne dans le même sens et a la même vitesse que l’arbre de sortie 2 alors ils tournent à la même vitesse que l’arbre d’entrée.
Si un arbre de sortie ne tourne pas alors l’autre arbre de sortie tourne deux fois plus vite que l’arbre d’entrée.
Dans les cas intermédiaire la somme des vitesses des arbres de sorties reste toujours égale à la vitesse de l’arbre d’entrée et le couple est donc réparti sur les deux arbres de sortie de manière inversement proportionnelle à leurs vitesses de rotation.
La puissance étant constante, le couple est donc inversement proportionnel à la vitesse de rotation.
Dans le cas d’un véhicule routier la différence de vitesses entres les roues est due aux rayons des courbes et à la déformation et à l’usure des pneus qui font varier le diamètre des roues.
Dans le cas d’un 4x4, un véhicule à quatre roues motrices permanentes est équipé d’un différentiel en sortie de boite qui repartie la puissance et le couple entre le pont avant et le pont arrière appelé différentiel inter-ponts comme par exemple sur le LADA NIVA, le RANGE ROVER, LAND ROVER, DEFENDER…
Un tel véhicule est donc équipé de trois différentiels (tout comme un camion de silhouette 6x4 qui est équipé d’un différentiel inter-pont entre les ponts arrière). Ce sont tous des véhicules à quatre roues motrices permanentes.
Les autres véhicules appelés 4x4 sont en fait des véhicules à propulsion sur lesquels le pont avant peut se craboter sur l’arbre de transmission du pont arrière mais cet entrainement ne peut se faire que quand le terrain permet le glissement des roues pour ajuster la vitesse entre le pont arrière et le pont avant et ne peut en aucun cas rouler sur la route dans cette configuration.
Le problème du différentiel est que si une des roues n’adhère pas (terrain gras, neige ou roue ne touchant pas le sol) alors l’avancement du véhicule n’est plus assuré.
Pour résoudre ce problème certains différentiels sont prévus pour se limiter à partir d’un certain seuil de différence de vitesse de rotation des sorties, ce sont les différentiels à glissement limité ou DGL.
Les grands principes de différentiels à glissement limité mécanique sur le marché sont :
- Le différentiel TORSEN utilisant une vis sans fin inventé dans les années cinquante par l’ingénieur américain Vernon GLEASMAN
- Le différentiel RENAULT utilisant des engrenages paradoxaux. Dans ce cas le glissement spécifique plus important des dentures permet une transmission partielle du couple à la roue encore au sol.
Il existe également des systèmes de glissement limité électroniques qui mesurent la différence de vitesse de rotation des roues par le biais des capteurs de l’ABS et qui corrigent les différences par l’action sur le frein de la roue qui tourne trop vite mais ce dispositif n’est que peu compatible avec un véhicule tout terrain.
Il existe également un système de glissement limité hydraulique qui s’installe en amont d’un différentiel inter-pont. Il s’agit du système HALDEX qui est en fait un embrayage multi-disques dont la pression est régulée hydrauliquement par un système électronique.
La critique principale portée contre les systèmes du type HALDEX est la consommation de puissance plus importante que dans les systèmes mécaniques sans fluide. Toutefois, contrairement aux systèmes mécaniques qui sont toujours actifs, il peut ne pas être actif en condition normale et préserver un rendement moyen supérieur aux DGL traditionnels.
Le système le plus efficace en tout terrain demeure le blocage manuel qui verrouille les deux sorties du différentiel à la demande du pilote et sans aucune possibilité de glissement. La commande peut être :
- Mécanique : réalisé par un levier dans l’habitacle
- Pneumatique : réalisé par un vérin pneumatique
- Hydraulique : réalisé par un vérin hydraulique
- Electro-mécanique : réalisé par un électro-aimant
Il est évident que la formule la plus efficace est un véhicule en 4x4 permanent possédant un blocage manuel de ses trois différentiels comme certain TOYOTA, MERCEDES, STEYR PUCH qui permettent alors une rotation égale des quatre roues ce qui optimise au mieux la possibilité au véhicule d’avancer quelles que soient les conditions d’adhérence au sol…
LES AMORTISSEURS
 |
Amortisseur hydraulique monotube |
Un progrès a été apporté dans la technique des amortisseurs avec la réalisation des modèles hydropneumatiques télescopiques appelés monotubes.
Ces amortisseurs sont constitués par un ensemble cylindre-piston, comme les modèles télescopiques classiques, mais comportent une chambre contenant de l'azote comprimé.
Il n'existe pas de chambre de réserve autour du cylindre ; celle-ci n'est pas nécessaire. En effet, les variations de volume dues à l'entrée ou à la sortie de la tige et aux dilatations provoquées par les variations de température pendant le fonctionnement de l'amortisseur, sont immédiatement compensées par la variation de volume de la chambre pneumatique.
De plus, le problème de l'inertie du liquide, et par conséquent du temps de réaction de l'amortisseur au moment de l'inversion du mouvement, est simplifié d'une façon très sensible. La pression du gaz est suffisamment élevée pour éviter la formation d'une dépression dans la chambre à huile, ce qui nuirait à l'efficacité. Autre avantage de ce modèle : offrir à encombrement égal (diamètre), une plus grande surface utile donc une plus grande efficacité
 |
Amortisseur hydraulique bitube |
C'est le type le plus courant. Il est généralement à double effet, et freine les oscillations dans les deux sens avec une plus grande énergie dans la phase de détente des ressorts de suspension.
L'amortisseur hydraulique télescopique est constitué par un cylindre (3), solidaire de la suspension au moyen d'une tige (7), un piston, dont la tige (2) est en liaison avec la carrosserie, et un tube de protection (1).
En compression : le piston (9) comprime l'huile dans la chambre inférieure, ce qui la refoule dans la chambre supérieure par les orifices (4) et la soupape (8). Une partie de l'huile est également refoulée dans la chambre de réserve autour du cylindre (3) par la soupape de compression (6). Cette soupape est aussi conçue de façon à maintenir une surpression dans la chambre supérieure. Au cours de cette phase, les soupapes de refoulement et de compensation (10) restent fermées.
En détente : Le piston (9) comprime l'huile dans la partie supérieure du cylindre. La soupape d'aspiration (8) se ferme automatiquement et l'huile est chassée dans la partie basse du cylindre par la soupape de refoulement (5) Celle-ci, en opposant une résistance au moyen d'un ressort taré (11), provoque un freinage à la détente. La soupape flot laisse pénétrer dans la chambre inférieure une quantité proportionnelle au volume compressé.
AMORTISSEUR 2P-COMPETITION
Amortisseur Hydropneumatique 2P-50
L’amortisseur 2P-50 est un amortisseur étudié, conçu et réalisé par nos soins qui s’adapte en lieu et place de n’importe quel amortisseur.
Il peut être employé seul ou en combiné par l’adjonction du ressort d’origine ou d’un ressort de fabrication spéciale à la demande du client.
Pour le montage en combiné la fixation antérieure du ressort est réalisée par un écrou vissé sur le corps de l’amortisseur et freiné par un contre écrou. Ce montage permet un réglage rapide et simple de la pré-charge du ressort.
La liaison au véhicule est assurée par des rotules avec des entretoises qui reprennent les cotes de montage d’origine. Ces rotules en plus d’assurer une liaison rigide de l’amortisseur à la voiture permet de retirer toutes contraintes de flexion à l’amortisseur qui perturbent son fonctionnement tout en entrainant de l’usure prématurée.
L’amortisseur 2P-50 est réalisé en acier haute résistance (acier au Chrome Manganèse) d’une résistance de 80 kg/mm² et la tige est réalisée dans le même acier chromé dur avec une rugosité maximale de 0,25 µm ce qui lui procure résistance et longévité ainsi qu’une usure minimale des joints.
Toutes les pièces internes sont démontables et totalement interchangeables. Tous nos amortisseurs sont reconditionnables.
Les amortisseurs 2P-50 sont réalisés à la demande du client avec une longueur et un débattement correspondant à l’origine ou à une longueur et un débattement plus important. Les amortisseurs plus longs, associés à des jumelles accordéon pour les suspensions à lames, permettent de limiter l’effet de croisement de pont en autorisant un angle plus important entre le pont et la caisse.
Les amortisseurs 2P-50 à grand débattement peuvent être associé au module de contrôle 2P-Contrôle qui permet d’ajuster la pression d’air dans les amortisseurs de manière indépendante (une commande par amortisseur). Ce système permet de faire varier la hauteur du véhicule si ses deux amortisseurs sont commandés en même temps ou de faire reposer la roue relevée au sol en cas de croisement de pont.
