Performances des turbocompresseurs aux faibles régimes de rotation

La connaissance des performances des turbocompresseurs aux faibles régimes de rotation, typiquement inférieurs à 110000 tr/min, est une préoccupation majeure des constructeurs d'automobile car ces faibles régimes correspondent à une utilisation urbaine et extra-urbaine des véhicules.
Cette préoccupation est d'autant plus importante, que les moyens habituels d'essais ne permettent pas d'appréhender correctement ces performances.
En collaboration avec Honeywell, PSA, Renault et dans le cadre du projet ADEME DIAMS, nous avons conduit des essais sur un banc turbocompresseur équipé avec un couplemètre, Figure 1.
Ce banc a été aussi équipé d'un dispositif permettant de faire varier la poussée axiale et d'une butée spécialement usinée et instrumentée pour mesurer cette poussée. Ces essais, nous ont permis de montrer l'influence évidente de la température d'huile sur les pertes mécaniques mais aussi l'influence de la pression d'huile, Figure 2.
A partir de ces essais il a été montré que les formules empiriques utilisées pour le calcul des pertes mécaniques des turbomachines n'étaient pas applicables à ces machines de faibles dimensions. Une modélisation a été réalisée qui permet de calculer ces pertes aussi bien pour les paliers que la butée, Figure3. Elle a été corrélée avec nos expérimentations.
Actuellement, des essais sont conduits sur un turbocompresseur équipé d'un système de télémétrie, afin de mesurer directement le couple sur l'arbre du turbocompresseur.

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Fig. 1 Banc d'essai turbocompresseur équipé d'un couplemètre haute vitesse

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Fig.2 Influence de la pression d'huile sur le couple de frottement

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Fig.3 Répartition des pressions sur un patin de butée

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Fig. 4 Mesure de couple sur l'arbre turbocompresseur par télémétrie