3 juin 2005

Turbocompresseur BorgWarner pour gaz d’échappement atteignant 1050° C

Les véhicules à moteurs essence sont de plus en plus souvent équipés de turbocompresseurs. Ces turbocompresseurs devront avant tout subir des charges thermiques toujours plus importantes dans la mesure où les gaz d’échappement de ces moteurs sont appelées à atteindre des températures toujours plus élevées. Les derniers développements entraînent cependant une augmentation de la température des gaz d’échappement à l’entrée de la turbine, passant ainsi de 900 à 1050° C. Les carters de turbine de ces turbocompresseurs travaillant à une telle température devront alors être fabriqués avec un matériau résistant pendant toute la durée de vie du véhicule. Le matériau Niresist D5S utilisé jusqu’à présent ne suffira plus. BorgWarner Turbo Systems est le premier constructeur mondial ayant réalisé une série destinée à travailler à la température extrême de 1050 °C.
  • Carter de turbine en acier moulé
L’acier moulé austénitique résistant à la chaleur représente à l’avenir le matériau adéquat pour le carter de turbine. Ce type d’acier moulé, qui offre une haute résistance aux intempéries ainsi qu’à la chaleur, est déjà utilisé actuellement en série par BorgWarner Turbo Systems sur certains types de véhicules particuliers tels l’Audi RS6. Cependant, la fabrication de carter de turbines en acier moulé doit s’accommoder de quelques inconvénients. C’est ainsi que contrairement au Niresist D5S utilisé jusqu’alors, cet acier s’avère plus difficile à mouler et exige un outillage adéquat pour la fonte. En outre, la transformation de l’acier moulé austénitique est rendue plus difficile en raison de sa viscosité. Carters de turbine à parois minces
BorgWarner Turbo Systems travaille actuellement sur des carters de turbines à parois minces permettant de réduire sensiblement le poids ainsi que l’inertie thermique de ces derniers. Le catalyseur s’enclenche ainsi plus rapidement pendant la phase de démarrage à froid diminuant ainsi les rejets de gaz polluants.
  • Carters de turbine à base de plaques métalliques ou de moulage de précision
Deux autres solutions prometteuses pour réduire le poids et l’inertie thermique des carters de turbines, sont les carters réalisés par moulage de précision et à base de plaques métalliques. Ces dernières comprennent plusieurs éléments en métal découpés et soudés les uns aux autres. Le carter peut être réalisé soit simplement avec une seule ou deux parois d’isolation. La fixation du carter de turbine au système de gaz d’échappement pourra être réalisée à l’aide de brides ou de raccords soudés aux tuyaux environnants permettant ainsi l’isolation en continu du flux de gaz d’échappement de la culasse vers le pot catalytique. Comme matériau on pourra utiliser de la tôle d’acier résistante à la chaleur et permettant une température de gaz d’échappement de l’ordre de 1050° C. Des premiers essais ont déjà confirmé l’inertie thermique minimale desdits carters, qui de plus, présentent des performances de rendement et de débit équivalentes à ceux en acier moulé.
Le carter à moulage de précision pourra être réalisé à partir de tout matériau pouvant être coulé et se prête en général à des températures d’échappement atteignant jusqu’à 1050°C. Le procédé de production par moulage de précision permet en outre de diminuer l’épaisseur des parois de plus de 50 %. Comme pour le carter en tôle d’acier, il se caractérise également par son poids allégé et son inertie thermique plus basse. L’avantage par rapport au carter en tôle d’acier est en outre de pouvoir intégrer plus facilement le clapet by-pass.

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