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    Turbocompresseurs-Problèmes et Remèdes

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    Date d'inscription : 29/03/2012

    Turbocompresseurs-Problèmes et Remèdes

    Message  Admin le Ven 5 Oct - 23:17

    Like a Star @ heaven Texte de Anthony Lambert de rennsport.forumgratuit.org,copie et rediffusion non autorisée. Like a Star @ heaven



    PRINCIPE ET DESCRIPTION DU TURBOCOMPRESSEUR

    Le turbocompresseur sert à augmenter la puissance du moteur et à opti-
    miser la combustion. Il faut 1 kg de carburant et environ 15 kg d’air pour
    assurer une combustion totale du mélange (rapport stœchiométrique).
    Cette quantité d’air correspond à environ 11 m3. Lors de la mise sous
    pression, la densité de l’air aspiré augmente ; la quantité d’air parvenant
    dans la chambre de combustion est donc plus importante.
    Le fait d’envoyer de l’air comprimé dans les cylindres permet d’améliorer
    le remplissage de ces derniers, donc d’augmenter sensiblement le ren-
    dement du moteur à combustion. De plus, le moteur peut développer un
    couple plus important et atteindre ainsi une plus grande puissance. Ainsi,
    un moteur suralimenté par turbocompresseur peut être doté d’une plus
    petite cylindrée, donc être plus léger qu’un moteur atmosphérique, tout
    en étant aussi puissant (downsizing).

    La pièce maîtresse du turbocompresseur est le rotor. Il est composé
    d’une roue de turbine reliée à une roue de compresseur à l’aide d’un
    arbre. La roue de turbine se trouve du côté échappement. Elle est liée à
    l’arbre, soit par soudage par friction soit par soudage laser. La roue de
    compresseur est fixée à l’autre extrémité de l’arbre du rotor, généralement
    par des vis.
    Les gaz d’échappement sortant du moteur passent dans la turbine et
    l’entraînent en rotation à grande vitesse. La turbine entraîne la roue du com-
    presseur au moyen de l’arbre. La vitesse de rotation de la turbine dépend
    du type de turbine et du débit de gaz d’échappement. Dans les petits
    turbocompresseurs, le rotor tourne jusqu’à 300 000 tr/min. Pour éviter
    la destruction du turbocompresseur et du moteur, la pression maximale
    des gaz est généralement limitée par un limiteur de pression.

    RÉPARATION OU REMPLACEMENT
    DU TURBOCOMPRESSEUR : QUAND ET POURQUOI


    Un turbocompresseur est conçu pour durer aussi longtemps que le
    moteur. Dans la pratique, les composants à haute performance situés
    dans la ligne d’échappement sont cependant exposés à divers fac-
    teurs de risque susceptibles d’entraîner une panne prématurée du
    turbocompresseur.

    Une réparation réussie passe par l’analyse et l’élimination de la cause de
    la panne, faute de quoi le nouveau turbocompresseur risque à son tour
    de tomber rapidement en panne.

    Nous allons décrire les détériorations typiques survenant sur les turbo-
    suivies de conseils pour éviter que ces problèmes ne se reproduisent.
    Ce tutoriel a pour vocation de faciliter la recherche des causes possibles des
    pannes aux garagistes et autres spécialistes de l’entretien des moteurs.
    Nous espérons également contribuer ainsi à la réparation des moteurs
    dans les règles de l’art.

    1-LUBRIFICATION INSUFFISANTE

    La lubrification insuffisante est l’une des causes de panne les plus fré-
    quentes. Lorsqu’un turbocompresseur n’est pas suffisamment alimenté
    en huile, les dommages sont quasi immédiats en raison de sa vitesse de
    rotation très élevée.

    CONSÉQUENCES

    La roue de turbine et la roue de compresseur risquent de heurter le
    carter central du turbocompresseur suite à la détérioration des paliers
    (fig. 1). Ce phénomène se reconnaît aux traces de choc sur le carter
    central du turbo (fig. 2).

    (fig.1)


    (fig.2)


    Si la pression des gaz est trop faible, le moteur manque de puissance :
    le rotor n’atteint pas la vitesse maximale et ne peut donc plus établir la
    pression d’admission complète. Ceci est à imputer au frottement
    résultant de la lubrification insuffisante.
    Une fumée noire sort du système d’échappement. Cette anomalie est
    due à une sous-alimentation en air du moteur et à un mélange carbu-
    rant-air trop riche.

    Le système de paliers du turbocompresseur est visiblement décoloré
    (fig. 3). Cette décoloration est due à la chaleur générée par le frotte-
    ment entre l’arbre et les paliers suite au manque d’huile. Au-delà d’une
    certaine température, le matériau des paliers se soude sur le matériau
    de l’arbre (fig. 4) voire les coussinets sont entièrement soudés à l’arbre
    (usure adhésive).

    (fig.3)


    (fig.4)


    *Le manque d’huile sur une longue période de fonctionnement du
    turbocompresseur entraîne la rupture de la tige de l’arbre (fig. 5). Le
    matériau de l’arbre est susceptible de se carboniser et de rompre.
    Lorsque les coussinets ajustés dans le carter de paliers deviennent
    solidaires de l’arbre, ils risquent de se tordre (fig. 6).

    (fig.5)


    (fig.6)


    *L’arbre risque de s’immobiliser brusquement dans le carter de paliers
    suite aux frottements. En cas d’immobilisation brusque du rotor, le
    contre-écrou de la roue du compresseur pourrait se détacher.

    *Les chocs contre le carter peuvent générer un balourd important du
    rotor. Ce fort balourd peut entraîner la rupture du palier (fig. 7).

    (fig.7)


    *L’utilisation d’une mauvaise huile ou l’arrêt à chaud du moteur peut
    générer la carbonisation du carter de paliers.

    *Les paliers sont grippés.
    *Le palier porte des traces de grippage ou de calamine.
    *La distorsion des paliers peut provoquer une forte oscillation de
    l’arbre, ce qui risque d’endommager l’alésage des paliers.

    CAUSES

    *Le niveau d’huile dans le moteur est constamment trop bas. De ce
    fait, le moteur comme le turbocompresseur ne sont plus ni lubrifiés ni
    refroidis correctement.

    *La capacité de résistance à la chaleur de l’huile utilisée est insuffisante,
    néfastes : le conduit d’admission d’huile et les orifices d’huile du carter de
    paliers du turbocompresseur risquent de se carboniser.

    *L’arrêt à chaud du moteur peut entraîner la carbonisation de l’orifice
    d’admission d’huile, ce qui empêche l’huile de lubrifier correctement le
    turbocompresseur.

    *Si le moteur froid est monté à haut régime aussitôt après le démarrage,
    le turbocompresseur risque de ne pas être suffisamment lubrifié, ce qui
    peut entraîner la rupture du film d'huile.

    *Les corps étrangers (boues ou débris de joints, par exemple) dans le cir-
    cuit d’huile peuvent obstruer le conduit d’admission d’huile et/ou le carter
    de paliers du turbocompresseur.

    *Si la viscosité de l’huile est trop élevée, l’huile mettra plus de temps pour
    arriver sur les paliers et ne pourra pas assurer une bonne lubrification
    du turbocompresseur à chaque démarrage du moteur. Si la viscosité
    est trop basse, la résistance à l’écoulement de l’huile sera trop faible
    pour éviter le frottement entre les pièces.

    *Un joint d’étanchéité ou un produit d’étanchéité liquide inappropriés
    peuvent entraîner la réduction de la section transversale de l’orifice
    d’entrée du carter de paliers.

    REMÈDE/PRÉVENTION

    *Laisser chauffer et refroidir le moteur.
    *Assurer une lubrification suffisante du moteur.
    *Utiliser uniquement des huiles moteur agréées par le motoriste ou le
    constructeur automobile.
    *Éviter d’effectuer exclusivement des trajets courts.
    *Respecter impérativement les intervalles d’entretien préconisés par le
    fabricant.
    *Utiliser uniquement des filtres à huile de qualité et de type équiva-
    lents à l’origine.
    *Utiliser exclusivement le kit de montage prévu pour le turbocom-
    presseur.
    *Si le moteur fonctionne au biodiesel ou à l’huile végétale, réduire
    les intervalles d’entretien au moins de moitié.



    2-PRÉSENCE D'IMPURETÉ DANS L'HUILE

    L’huile se charge d’impuretés comme les particules de boue, la suie,
    le carburant, l’eau, les résidus de combustion ou l’usure métallique. Le
    turbocompresseur fonctionnant à des vitesses très élevées, une huile
    contaminée l’endommage facilement, aussi petites soient les particules
    d’impureté.

    CONSÉQUENCES

    *Le moindre des corps étrangers dans l’huile laisse des stries sur les
    coussinets des paliers (fig. 1). Il y a un risque d’usure importante des
    segments de pistons du turbocompresseur. Des segments usés n'étant
    plus en mesure d’assurer correctement l’étanchéité du turbocompres-
    seur, l’huile atteint le côté turbine. Cela se traduit par une augmentation
    de la consommation d’huile.

    (fig.1)


    *L’usure des coussinets augmente le jeu des paliers du rotor, ce qui
    provoque des mouvements d’oscillation et un contact entre les roues
    et carters (côté turbine et côté compresseur) (fig. 2). La conséquence
    directe est la rupture de l’arbre.

    (fig.2)


    *L’alésage de palier, à savoir la rondelle de butée, comporte des stries.
    *Il y a de larges stries ou des traces de grippage sur les paliers.
    *Lorsque la canalisation de retour d’huile est bouchée, l’huile ne peut
    plus s’échapper du turbocompresseur et est poussée vers l’extérieur,
    tant du côté compresseur que du côté turbine. Côté turbine, l’huile
    est susceptible de se carboniser sur l’arbre (fig. 3).

    (fig.3)


    La calamine ainsi déposée peut engendrer une forte usure du carter de paliers et segments
    L’arbre du turbocompresseur comporte d’importantes traces d’usure sur les surfaces de paliers (fig. 4).

    (fig.4)


    CAUSES

    *Si les intervalles d’entretien ne sont pas respectés, le filtre à huile ne
    peut plus retenir toutes les impuretés. Celles-ci s’introduisent alors
    dans le circuit d’alimentation du moteur par le clapet de décharge
    ouvert du filtre à huile.

    *Si le moteur tourne avec un filtre à huile encrassé, les petites particules
    particules abrasives ne peuvent plus être séparés de l'huile.
    *Si le joint de culasse ou le refroidisseur ne sont pas étanches, l’eau
    migre dans le circuit d’huile et dilue l’huile. La résistance à l’écoulement
    s’en trouve alors diminuée.
    *Si le moteur a été remis en état sans avoir été correctement nettoyé
    avant d’être remonté, il sera encrassé avant même d’avoir été mis en
    marche.
    *L’échangeur air/air n’a pas été remplacé. L’huile moteur, les copeaux ou
    débris de casse qui s’accumulent au fur et à mesure que les détériora-
    tions empirent finissent à la longue par s’introduire dans le moteur.
    *Si le moteur est soumis à une forte usure, la plupart des particules
    métalliques sont également entraînées dans le turbocompresseur par
    le circuit d’huile.
    *En cas de problèmes de combustion dans le moteur, du carburant non
    brûlé peut se mélanger à l’huile. Cette dilution réduit la résistance à
    l’écoulement de l'huile.

    REMÈDE/PRÉVENTION

    *Respecter impérativement les intervalles d’entretien préconisés par
    le fabricant.
    *Utiliser uniquement des filtres à huile de qualité et de type équivalents à
    l’origine.
    *Utiliser uniquement des huiles moteur agréées par le motoriste ou le
    constructeur automobile.
    *Lors de l’échange du turbocompresseur, il est conseillé de systémati-
    quement monter un échangeur air/air et un filtre à air neufs.
    *Effectuer également une vidange et remplacer le filtre à huile.
    *Nettoyer par aspiration le boîtier du filtre à air ainsi que la ligne d’air.



    3-FUITE D'HUILE AU NIVEAU DU TURBOCOMPRESSEUR

    En cas d’augmentation de la consommation d’huile du moteur et de fumée
    d’échappement bleue, inclure impérativement le turbocompresseur dans
    l’analyse des causes. Important : Le turbocompresseur ne laisse échap-
    per de l’huile que suite à des défaillances dans son environnement direct.

    CONSÉQUENCES

    *L’huile est poussée hors du turbocompresseur par le côté turbine et le
    côté compresseur.
    *De la fumée bleue sort de l’échappement.
    *Il y a accumulation d’huile moteur dans le collecteur d’admission et
    l’échangeur air/air.
    *Le moteur perd de la puissance.
    *Le moteur monte à des vitesses excessives (« emballement ») en raison
    de l’huile accumulée dans l’échangeur air/air qui est soufflée et brûlée
    dans le circuit d’aspiration du moteur.
    *Sur un turbocompresseur à géométrie variable, les ailettes peuvent
    être carbonisées.

    CAUSES


    (fig.1)

    Lorsque la canalisation de retour d’huile est bouchée (fig. 1) ou rétrécie
    par un pincement, l’huile ne peut plus s’échapper du turbocompres-
    seur (fig. 2, croquis B). L’obstruction de la canalisation de retour d’huile
    peut être due à la carbonisation de la canalisation de retour suite à
    l’absence de boucliers thermiques, d’un mauvais positionnement de la
    canalisation de retour, de l’arrêt à chaud du moteur, de la mauvaise qua-
    lité de l’huile ou de l’utilisation de produits d’étanchéité liquides. Comme
    le turbocompresseur continue à être alimenté par l’huile provenant du
    circuit d’alimentation du moteur, l’huile fait pression vers l’extérieur tant
    du côté turbine que du côté compresseur.

    Lorsque le moteur est rempli d’huile en excès, l’huile de la canalisa-
    tion de retour d’huile du turbocompresseur ne peut plus retourner au
    carter d’huile (fig. 2, croquis C). De plus, le vilebrequin brasse l’huile, ce
    qui provoque la formation de mousse. Cette mousse est un obstacle
    supplémentaire aux remontées d’huile vers l’extérieur du turbocom-
    presseur (fig. 2, croquis D).


    (fig. 2)
    Fuite d’huile au niveau du turbocompresseur. Le croquis A
    indique l’état optimal.


    Lorsque la pression dans le carter moteur est trop élevée, suite au débit
    trop important de gaz de carter (fig. 2, croquis E) ou à l’obstruction
    du système d’aération du carter moteur (fig. 2, croquis F), cette pres-
    sion se transfère également dans la canalisation de retour d’huile du
    turbocompresseur. L’huile ne peut alors plus s’écouler hors du turbo-
    compresseur et fait pression vers l’extérieur, tant du côté turbine que
    du côté compresseur.

    REMÈDE/PRÉVENTION

    *Ne remplir le moteur que de la quantité d’huile maximale spécifiée par
    le constructeur.
    *Utiliser uniquement des huiles moteur agréées par le motoriste ou le
    constructeur automobile.
    *Reposer la canalisation de retour d’huile dans son état initial. Veiller éga-
    lement à installer tous les boucliers thermiques.
    *Vérifier que l’huile circule librement dans la canalisation de retour d’huile et les
    raccords jusqu’au carter moteur. Il est conseillé de remplacer
    systématiquement la canalisation et le raccord.
    *Contrôler et éventuellement remplacer le système d’aération du carter
    moteur.
    *Contrôler l’usure des pistons et des segments de pistons. Les rempla-
    cer le cas échéant.
    *Lors de l’échange du turbocompresseur, il est conseillé de systémati-
    quement monter un échangeur air/air et un filtre à air neufs.
    *Effectuer également une vidange et remplacer le filtre à huile.



    4-PRÉSENCE DE CORPS ÉTRANGER

    L’introduction de corps étrangers côté aspiration et côté échappement
    tels que poussière, sable, vis, dépôts, éléments de segments de pistons
    ou de soupapes provoque généralement la casse du turbocompresseur
    en raison des vitesses de rotation très élevées. Une détérioration de
    l’échangeur air/air est également possible.

    CONSÉQUENCES

    *Les ailettes de l’unité TGV sont endommagées et déformées (fig. 1). Il en résulte une perte de puissance importante.

    (fig.1)


    *Des corps étrangers dans les entrées d’air endommagent la roue
    suite à une détérioration antérieure, des corps étrangers provenant
    du moteur ou du collecteur d’échappement peuvent endommager les
    ailettes de la roue de turbine.
    *Suite à une détérioration antérieure, des corps étrangers provenant
    du moteur ou du collecteur d’échappement peuvent endommager les
    ailettes de la roue de turbine.
    *Des corps étrangers dans les entrées d’air endommagent la roue
    du compresseur (fig. 2), ce qui peut entraîner l’érosion complète des
    ailettes.

    (fig.2)


    *La conduite d’aspiration du carter du compresseur peut égale-
    ment être endommagée (fig. 3).

    (fig.3)


    *La roue du compresseur peut être endommagée suite à la présence
    de condensats gelés dans le collecteur d’admission. Cette cause se
    reconnaît à la détérioration d’une seule ailette : en raison des vitesses
    de rotation élevées, les particules de glace se pulvérisent contre la pre-
    mière ailette qu'ils rencontrent, épargnant ainsi les autres ailettes (fig. 4).

    (fig.4)



    REMÈDE/PRÉVENTION

    *Contrôler l’étanchéité du collecteur d’admission.
    *Après une intervention sur le collecteur d’admission, s’assurer impéra-
    tivement de l’absence de pièces désolidarisées.
    *Remplacer le filtre à air selon les prescriptions du fabricant et nettoyer
    par aspiration le boîtier du filtre à air ainsi que la ligne d'air.
    *Éviter d’effectuer exclusivement des trajets courts.


    5-TEMPÉRATURES D'ÉCHAPPEMENT EXCESSIVES

    Chaque turbocompresseur est conçu pour une plage de température
    définie. Un dépassement de ces températures peut entraîner la casse du
    turbocompresseur au bout de quelques secondes.

    CONSÉQUENCES

    *Des fissures apparaissent dans le carter du turbocompresseur (fig. 1).

    (fig.1)


    *Les conduites d’huile peuvent se carboniser : en cas de carbonisation de
    l'entrée d'huile, le turbocompresseur n’est plus suffisamment alimenté
    en huile. En cas de carbonisation de la canalisation de retour, l’huile
    ne peut plus circuler et fait pression vers l’extérieur du turbocompres-
    seur (voir chapitre 3 « Fuite d’huile au niveau du turbocompresseur »,
    page 10).

    CAUSES

    *Le tuning du moteur a modifié le niveau des températures.
    *Des problèmes de combustion sont apparus dans le moteur.
    *Le moteur a été arrêté à chaud.

    REMÈDE/PRÉVENTION

    *Ne monter le turbocompresseur que sur le véhicule prévu à cet effet.
    *Ne monter et n’utiliser le turbocompresseur que dans l’état d’origine.
    *Les modifications techniques sont prohibées.
    *Après de fortes sollicitations comme des déplacements à plein régime,
    toujours laisser le moteur tourner au ralenti pendant quelques minutes
    avant de couper le contact pour lui permettre de refroidir.


    SURRÉGIMES

    Les pièces montées sur un turbocompresseur sont conçues pour une
    plage de vitesse définie. Un dépassement de cette plage peut occasion-
    ner des dommages majeurs au turbocompresseur au bout de quelques
    secondes.

    CONSÉQUENCES

    *La surface extérieure de la roue du compresseur est légèrement bosselée
    (fig. 1).

    (fig.1)


    *Le matériau (en général de l’aluminium) s’est déformé sous l’action
    des forces centrifuges résultant du surrégime. Il commence à fluer et le
    diamètre extérieur augmente.
    *Si la vitesse de rotation continue d’augmenter, la roue du compresseur
    risque d’entrer en contact avec le carter et/ou de se casser (fig. 2).

    (fig.2)


    CAUSES

    *Suite à un tuning du moteur, la limite maximale du régime de rotation du
    turbocompresseur a été dépassée.
    *Suite à la carbonisation, les ailettes de l’unité TGV restent bloquées
    en position de régime bas. En cas d’accélération à ce moment-là, le
    turbocompresseur est en surrégime.
    *La régulation pneumatique ou électrique est défectueuse ou non
    étanche.

    REMÈDE/PRÉVENTION

    *Toujours laisser le turbocompresseur dans son état initial.
    *Ne monter le turbocompresseur que sur les véhicules prévus à cet
    effet.
    *Après de fortes sollicitations comme des déplacements à plein régime,
    toujours laisser le moteur tourner au ralenti pendant quelques minutes
    avant de couper le contact pour lui permettre de refroidir.
    *Utiliser uniquement des huiles moteur agréées par le motoriste ou le
    constructeur automobile.
    *Respecter impérativement les intervalles d’entretien préconisés par le constructeur



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