Le compresseur a pour but de convertir l’air ambiant en air comprimé afin de s’en servir comme d’une source d’énergie. Cette énergie peut alimenter des outils, ou bien un moteur. Dans notre cas, on va surtout s’intéresser sur la suralimentation sur nos moteurs. Cette pièce permet en effet de faire gagner plus de puissance à votre voiture, à l’instar d’un turbo.
Sommaire :
Qu’est-ce qu’un compresseur ?
Un compresseur correspond à une machine qui permet d’augmenter la pression d’un gaz, et plus particulièrement de l’air, et donc son énergie. En d’autres termes, le compresseur d’air va convertir le courant en énergie cinétique à partir d’un processus de compression et de mise sous pression de l’air atmosphérique.
Pour résumer, le compresseur est l’opposé d’un diffuseur d’air. Il s’agit donc d’une pompe qui va aspirer l’air ambiant pour la mettre sous pression et le réinjecter dans le moteur qui fonctionne avec de l’air comprimé. Plus d’air signifie une meilleure explosion dans la chambre de combustion de votre bloc. Cela va conduire à plus de puissance. Son rôle est donc similaire au turbocompresseur. Vous l’aurez d’ailleurs noté, « compresseur » figure dans le mot « turbocompresseur ».
Dans cette vidéo, découvrez la définition du compresseur sur un moteur de voiture.
Comment fonctionne un compresseur sur un moteur ?
Le compresseur se compose essentiellement de cylindres et de pistons. Ces derniers se déplacent à l’intérieur du cylindre en effectuant des mouvements alternatifs. En actionnant le piston, une dépression se déclenche, ce qui aura pour effet d’aspirer l’air. Puis, une surpression va se créer, ce qui va réduire le volume d’air dans la chambre du cylindre. L’air va ainsi se comprimer dans le cylindre.
Le bloc piston possède deux vannes fermées par des lamelles. Une des vannes s’appelle vanne d’aspiration, et la deuxième s’appelle vanne de refoulement. Les lamelles vont alors s’ouvrir périodiquement afin de faire entrer ou sortir l’air dans la chambre.
Lorsque le piston se rétracte, créant un vide, la soupape d’admission s’ouvre alors. Cela va permettre à l’air de s’introduire dans le cylindre. Ce procédé s’appelle « la course d’aspiration ». Puis, lorsque le piston avance à nouveau, la soupape d’aspiration se referme, et la soupape de refoulement s’ouvre pour évacuer l’air comprimé dans la cuve du compresseur. Ce processus va ensuite se répéter, en respectant un cycle, jusqu’à ce que la pression dans le réservoir atteigne la valeur souhaitée.
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Quid du compresseur mécanique ou compresseur roots
Le compresseur mécanique consiste en un système de suralimentation qui fonctionne grâce au vilebrequin du moteur. Ce dernier comprime l’air nécessaire à la combustion du carburant afin de remplir les cylindres. Ce système améliore la puissance et le couple, sans pour autant entraîner une augmentation de cylindrée.
Si le gaz d’échappement entraine le turbocompresseur, le compresseur mécanique fonctionne même aux plus bas régimes grâce à sa structure. Le turbo dépend en effet de la puissance des gaz, ce qui provoque un lag ou « absence » de réponse à bas régime. Par contre, le rendement du supercharger est moindre, puisqu’il saisit une partie de la puissance du moteur pour fonctionner. Il faut notamment savoir que la majorité des compresseurs utilisés dans le secteur auto est de type volumétrique. Ces compresseurs sont généralement entraînés par une courroie reliée au vilebrequin, soit directement, soit par l’intermédiaire d’un embrayage.
On retrouve différents types de compresseurs volumétriques. Il y a le compresseur à lobes, ou roots, qu’on peut retrouver sur différents modèles de voitures. Ce type de compresseur fonctionne grâce à deux rotors, espacés de quelques millimètres pour permettre la compression de l’air juste avant son arrivée dans les chambres de combustion. Les deux rotors tournent à la même vitesse, mais dans des sens contraires.
le compresseur mécanique fonctionne même aux plus bas régimes grâce à sa structure. Le turbo dépend en effet de la puissance des gaz, ce qui provoque un lag ou « absence » de réponse à bas régime
D’une manière simple, le compresseur va aspirer l’air grâce à deux rotors à trois lobes chacun, dans le carter. Ces derniers peuvent être droits ou hélicoïdaux. Chaque rotor dispose d’une roue dentée. Cette dernière va entraîner les rotors, car les lobes ne doivent en aucun cas se frotter. Ces mouvements vont aspirer l’air depuis le canal d’admission, pour le refouler vers le canal d’échappement. Il s’agit du compresseur le plus répandu, appelé roots.
En revanche, sur des modèles comme la M, les constructeurs auto préfèrent installer des compresseurs à vis. Ce modèle de compresseur possède lui aussi deux rotors, mais ces derniers sont asymétriques et prennent une forme de vis. Leur rotation est entraînée par un engrenage extérieur, ce qui garantit leur synchronisation.
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Les types de compresseurs
Le compresseur dynamique
Le compresseur dynamique fonctionne d’une manière assez simple. Dans ce modèle, l’air est accéléré par un système de lames rotatives. En fonction de la direction principale que prend l’air dans le système, on peut le qualifier de système axial ou de système radial.
Les vitesses obtenues par ce type de compresseur sont généralement élevées. Par conséquent, la pression statique est obtenue par la décélération du gaz au sein d’un diffuseur à la sortie du système d’accélération du gaz. A contrario du compresseur volumétrique, une modification de pression de service entraînera un changement radical au niveau du débit. La surveillance est donc nécessaire pour permettre le bon fonctionnement du système.
De plus, les impulseurs qui accélèrent l’air disposent de débits maximums et minimums de fonctionnement. De ce fait, dans les cas où la vitesse est trop faible et le débit trop bas, la pression obtenue deviendra plus importante que celle du compresseur. Ainsi, le risque de voir l’air revenir pourrait engendrer des dommages. Avec un débit très important, le gaz peut atteindre la vitesse du son.
Pour conclure, ce système, lorsqu’il ne fonctionne pas à un régime adéquat, entraîne du bruit, des dégradations potentielles et des vibrations.
Le compresseur volumétrique
Ce type de compresseur présente également quelques déclinaisons, dont la variante à pistons, à vis rotatifs, ou à palettes. La version spirale, qu’on retrouve sur les Golf GTI G60, font aussi partie de cette catégorie.
Le compresseur à pistons est le modèle le plus courant sur le marché. Il est de petite taille et possède une excellente mobilité, ce qui le rend très pratique. Le compresseur à pistons est utilisé pour le loisir, et plus particulièrement dans le domaine automobile.
Le compresseur à pistons n’est pas adapté pour une utilisation en continu. Il fonctionne par cycle de compression, alternant avec des phases de marche et de repos. Son fonctionnement peut également se faire avec un ou plusieurs pistons qui, dans un mouvement vertical d’aller-retour, vont venir pomper de l’air.
Le compresseur volumétrique a un fonctionnement assez simple. Pour mieux comprendre comment il fonctionne, il suffit de prendre l’exemple de la pompe à vélo. Tout d’abord, l’air est attiré dans la chambre de compression. Ensuite, il est compressé par le piston. Dans les compresseurs volumétriques à pistons, le piston fonctionne comme dans un moteur de voiture avec un vilebrequin qui tourne et une bielle. La compression est donc cyclique.
Dans d’autres cas, le piston peut réaliser la compression sur ses deux faces. On parle alors d’un compresseur « à double effet ». Découvrez comment fonctionne la variante scroll dans cette vidéo.
Une alternative au turbo
Il faut noter que le compresseur dispose des mêmes qualités que le turbo. Il permet alors d’augmenter la puissance et le couple du moteur. Toutefois, on lui accorde un atout en plus qui est sa liaison avec le moteur. Cela lui donne alors une meilleure réactivité et il devient plus actif dès les plus bas régimes. Cette absence de lag est un avantage de taille par rapport au turbo.
En raison de sa suralimentation moins importante, le rendement est donc moindre. Il est aussi peu intéressant pour les petites cylindrées puisqu’il récupère une partie de l’énergie du moteur pour sa propre utilisation. Il est aussi moins performant qu’un turbo pour gagner de la puissance.
