Une puissante gonflette mécanique

SURALIMENTATION Jadis, c’était la recette miracle pour doper les performances. Vainqueur de toutes les courses, dominateur en Endurance et pièce maîtresse de voitures légendaires, le compresseur est aujourd’hui presque tombé dans l’oubli.

Les premiers compresseurs ne comprimaient pas grand-chose. Il s’agissait de simples soufflantes. Celui que G. Jones of Birmingham conçut en Angleterre, en 1848, n’avait pas de compression interne. A l’instar du système breveté par les frères Philander et Francis Roots en 1860, c’était une machine volumétrique. A l’époque, elle servait surtout à attiser le feu des hauts-fourneaux de l’industrie sidérurgique. 

Il fallut près de deux décennies avant qu’Heinrich Krigar ne dépose le brevet d’un véritable compresseur. Mais, en 1878, les méthodes de fabrication ne permettaient pas d’usiner les deux vis de ce compresseur avec la précision requise. L’élan général de la recherche sur ce sujet attisa également l’intérêt des ingénieurs motoristes. Surtout Gottlieb Daimler, qui déposa un brevet pour la suralimentation d’un moteur à combustion interne dès 1885.

Les bases de l’augmentation de puissance grâce à la suralimentation étaient jetées. La percée eut lieu en 1921 avec les Mercedes 6/25/40 et 10/40/65. La moins puissante, avec son moteur quatre cylindres de 1,6 litre, délivrait 40 ch au lieu des 25 ch habituels grâce à une soufflante Roots qui s’activait à pleine charge. Dans la Mercedes sportive, dont le quatre-cylindres de 1,5 litre entièrement redessiné servit de base aux futures voitures de course, le système Roots portait la puissance de 40 à 65 chevaux. Notez que le nouveau moteur disposait déjà d’un double arbre à cames en tête et de quatre soupapes par cylindre, avec la bougie d’allumage placée au centre. Des mesures ultérieures révélèrent d’ailleurs que la puissance de ce moteur sportif avait dépassé la barre des 80 ch.

Les puissances atteintes, à couper le souffle pour l’époque, placèrent les pilotes de course face à d’importants défis. Les Mercedes à compresseur étaient d’autant plus difficiles à maîtriser que la puissance arrivait brutalement et était difficile à doser. Cela permettait à la concurrence de Fiat, Alfa Romeo, Bentley, Bugatti et consorts de faire plus que de la figuration, mais tous travaillaient néanmoins déjà en secret sur des moteurs suralimentés. On était entré dans l’âge d’or des bolides d’avant-guerre.

Le compresseur à vis fut ensuite développé jusqu’au stade de l’industrialisation par le Suédois Alf Lysholm, en 1935. Grâce à son système de compression interne, il promettait des augmentations de puissance encore plus importantes.

La Dodge Challenger SRT Demon est l’un des engins de série les plus rapides sur les pistes de dragster, grâce à son moteur avec compresseur de 800 ch et 1044 Nm.

Comment le compresseur contribue-t-il à augmenter la puissance?
La puissance d’un moteur est le produit de plusieurs facteurs. Le régime, la cylindrée et la pression moyenne, notamment, jouent un rôle primordial. Si le régime et la cylindrée ne peuvent être augmentés indéfiniment, la pression moyenne peut l’être. Car, l’une de ses variables d’influence est la pression d’admission. C’est précisément cette pression qui peut être modulée, en jouant sur le volume du compresseur et son régime par rapport au moteur.

Le couplage mécanique du moteur et du compresseur est également son principal avantage. En effet, contrairement au turbocompresseur, le compresseur mécanique réagit immédiatement. Il n’est pas nécessaire d’accélérer une turbine et de vaincre son inertie. La pression de suralimentation est disponible immédiatement.

Il y a, bien sûr, un prix à payer, car l’entraînement d’un compresseur consomme de la puissance au vilebrequin. Prenons comme exemple un quatre cylindres de 1,8 litre, délivrant une puissance de 110 ch à 5800 tr/min. Si vous l’équipez d’un compresseur générant une pression de 1,76 bar et disposant d’un intercooler, la puissance grimpe à 160 ch grâce au meilleur remplissage et à une quantité de carburant adaptée en conséquence. La puissance effective du moteur est calculée à 178 ch, 18 ch étant nécessaires pour entraîner le compresseur. Sur le plan énergétique, la suralimentation par compresseur mécanique se justifie pleinement.

Pourquoi le compresseur a-t-il perdu la bataille face au turbocompresseur?
Il n’y a pas de réponse universelle et définitive à cette question. Longtemps, le compresseur fut supérieur au turbo, surtout en matière de confort. La puissance souveraine, qui donne la sensation d’une cylindrée bien plus importante, était apprécié par de nombreux constructeurs automobiles. Le coût relativement faible de l’intégration ultérieure, par exemple dans les moteurs en V, était également un avantage majeur des compresseurs mécaniques, tant dans la production en série que comme accessoires.

Un exemple extrême de suralimentation est certainement l’Aston Martin Vantage V600, dont le V8 de 5,3 litres est gavé par deux compresseurs Eaton. Par rapport à la V550 disposant d’un compresseur plus gros et fonctionnant à une pression plus élevée, cette version, produite en série limitée, a été portée à 612 ch et 820 Nm. Elle restera sans doute le seul modèle bi-compresseur produit en série de l’histoire de l’automobile.

Il existe une autre forme de double suralimentation que Lancia utilisa autrefois en rallye avec la Delta S4 Integrale: la combinaison d’un compresseur et d’un turbo. Le premier est opérationnel à bas régimes, pour sa réactivité et son couple plus feutré. La turbine entraînée par les gaz d’échappement prend ensuite le relais, tandis que le compresseur est retiré du circuit d’air de suralimentation par un bypass. Ce système fut même produit en grande série avec la Volkswagen Golf de cinquième génération. Le 1,4-litre TSI Twincharger de la Golf GT délivrait 170 ch et 250 Nm. La gestion simultanée des deux systèmes de suralimentation est encore considérée comme l’une des plus complexes de ces dernières décennies.

Cela étant, ce ne sont pas seulement les constantes améliorations apportées au turbo qui ont fait la vie dure au compresseur. Les réglementations légales, les limites de consommation et les directives de sécurité passive ont joué un rôle majeur à cet égard. En effet, la turbine est entraînée en réutilisant les gaz d’échappement, des gaz qui seraient autrement perdus; le turbocompresseur permet ainsi d’augmenter la puissance des propulseurs, sans entacher outre mesure l’efficience. Autre raison qui a amené à l’abandon progressif du compresseur: il n’y avait tout simplement plus assez de place sous le capot des voitures pour loger un élément aussi encombrant et peu flexible que le compresseur. A cela s’ajoutent les plafonds des cycles de consommation. La puissance consommée par les compresseurs mécaniques est très pénalisante à cet égard.

Presque uniquement aux USA
Si l’on exclut quel ques rares exceptions ici et là, comme les Lotus Elise et Exige Cup, la génération actuelle des compresseurs est limitée uniquement aux voitures américaines. Chevrolet Camaro, Ford Mustang ou Dodge Challenger, toutes misent encore sur le compresseur. Car, sur une piste de dragster, même de nos jours, une seule chose compte: la puissance. La version SRT Demon de la Challenger représente actuellement le summum en matière de valeurs délirantes. Les chambres de combustion du V8 de 6,2 litres sont gavées par 32 500 litres d’air par minute, insufflés à une pression de suralimentation d’un bar. Le résultat parle de lui-même: 840 chevaux et 1044 Nm en valeurs maximales. Ainsi équipée, la Challenger bat même une Tesla Model S version Cheetah au quart de mile. Dans l’univers des muscle cars, la devise a toujours été: «Don’t charge, supercharge!» 

Les modèles européens à compresseur les plus célèbres du passé

Mercedes C-/E-/CLK-/SLK 230
Kompressor

Construction: L4, 4 soup./cyl.
Cylindrée: 2295 cm3
Puissance: 142 kW (193 ch)
Couple: 280 Nm

Mercedes E-/S-/SL-/CL-/G 55
Kompressor

Construction: V8, 3 soup./cyl.
Cylindrée: 5439 cm3
Puissance: 368 kW (500 ch)
Couple: 700 Nm

Jaguar XJR 4.0 Supercharged
Construction: V8, L4, 4 soup./cyl.
Cylindrée: 4000 cm3
Puissance: 276 kW (375 ch)
Couple: 525 Nm

Audi S4/S5/A6 3.0 V6T
Construction: V6, 4 soup./cyl.
Cylindrée: 2995 cm3
Puissance: 245 kW (333 ch)
Couple: 440 Nm

Mini Cooper S John Cooper Works
Construction: L4, 4 soup./cyl.
Cylindrée: 1598 cm3
Puissance: 155 kW (211 ch)
Couple: 245 Nm

Toyota Corolla TS Compressor
Construction: L4, 4 soup./cyl.
Cylindrée: 1796 cm3
Puissance: 165 kW (224 ch)
Couple: 250 Nm

Aston Martin Vantage V600 Le Mans
Construction: V8, 4 soup./cyl.
Cylindrée: 5341 cm3
Puissance: 450 kW (612 ch)
Couple: 820 Nm

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