Deux types de turbocompresseurs alimentent les moteurs d’automobiles et les centrales de type industriel. Le moteur turbo le plus répandu est le turbocompresseur radial ou centrifuge, alimenté de force par l’air via une pompe afin de créer une pression dynamique permettant de générer une vitesse élevée. Un turbocompresseur à flux axial est équipé de turbines fixées à un arbre qui aide à forcer l'air dans une direction axiale à travers un tuyau. Les turbocompresseurs radiaux utilisent une technologie beaucoup plus ancienne que le flux axial.
Contexte
Les turbocompresseurs peuvent aider à alimenter les moteurs à quatre et à deux temps. Les turbocompresseurs sont deux machines partageant un seul arbre. Un turbocompresseur centrifuge, ou radial, comporte une turbine à gaz à l'extrémité de l'arbre et est alimenté par les gaz d'échappement du moteur. À l'extrémité opposée de l'arbre se trouve un compresseur centrifuge pour mettre sous pression l'admission d'air du moteur. Avec un turbocompresseur à flux axial, l’arbre à l’extrémité opposée est muni de rouets pour pressuriser l’admission d’air. Lorsque la pression d'air augmente dans l'un ou l'autre des turbocompresseurs, la pression force l'air plus dense dans le cylindre pour augmenter le débit. Par exemple, le couple du moteur double en augmentant la pression atmosphérique de 15 psi. Mais le moteur consomme également deux fois plus de carburant.
Flux axial Les turbocompresseurs à flux axial sont similaires aux turbines à gaz et sont courants dans les moteurs d'avion. L'écoulement axial comprime l'air dans des espaces de plus en plus petits en utilisant une série de ventilateurs à turbine ou à compresseur axial. Les versions à flux axial conviennent mieux aux avions en raison de leur grande taille et de leur poids important. Pourtant, ils sont plus efficaces que les turbocompresseurs centrifuges ou radiaux. Les turbos à écoulement axial récents ne nécessitent pas de refroidisseur intermédiaire. Les turbos à écoulement axial gagnent en popularité dans les automobiles à mesure qu'ils deviennent plus petits.
Radial
Le turbocompresseur radial ou centrifuge force l'air dans son système d'admission à partir d'une turbine utilisant la force centrifuge pour pousser l'air radialement à travers une pompe à spirale, ou rouleau centrifuge, dont le diamètre s’agrandit pour ralentir l’air en mouvement mais augmente la pression. Les turbocompresseurs radiaux partagent les mêmes caractéristiques que les compresseurs, sauf que les compresseurs utilisent des engrenages élévateurs ou une courroie pour entraîner la force centrifuge au lieu des gaz d'échappement du turbocompresseur. Les turbos centrifuges produisent une basse pression à bas régime. Les turbocompresseurs centrifuges, comme les surpresseurs centrifuges, sont compacts et peuvent libérer la roue lorsque le moteur ne nécessite aucune pression de suralimentation.
Différences
Les turbocompresseurs radiaux s’installent facilement dans les compartiments du moteur du véhicule, car ils sont compacts. Le montage d'un turbocompresseur radial à distance de l'admission d'air permet d'installer un refroidisseur intermédiaire avec le turbo. Il utilise moins de puissance moteur. Les turbocompresseurs radiaux utilisent également moins de pièces que les compresseurs, car il n'y a pas de courroie de transmission. Cependant, les turbocompresseurs à flux axial sont plus efficaces, car les gaz d'échappement sont forcés directement contre la roue de turbine alors que les gaz d'échappement de la version radiale s'écoulent du côté de la roue, puis autour du périmètre de la roue. Les turbocompresseurs à flux axial ont des rapports de pression de l'air allant jusqu'à 3 pour 1, tandis que les versions radiales produites depuis les années 1950 présentent des rapports de pression allant de 1,5 pour 1 à 1,7 pour 1. Les turbocompresseurs radiaux coûtent généralement moins cher. Les turbos à flux axial sont plus lourds et plus coûteux.
