Comme vous le savez sans doute, la Ferrari F40 est équipée d’un V8 turbocompressé,

Un rappel rapide sur les turbocompresseurs : 

L’objectif d’un turbocompresseur est de suralimenter le moteur. Comme son nom l’indique, la suralimentation a pour objectif d’introduire une masse d’air supérieure à la valeur que le moteur admettrait naturellement.

– Les gaz d’échappement sont récupérés par le collecteur d’échappement (dans le cas du schéma on collecte les gaz de 4 cylindres)

– Les gaz se détendent (chute de pression et de température) à travers une turbine et sont ensuite évacués en direction de la sortie d’échappement

– La turbine entraîne le compresseur

– Par son mouvement, le compresseur comprime l’air qui est admis par le cylindre

Remarque : lorsque l’air est comprimé, sa température augmente et le volume qu’il occupe augmente également. Etant donné que l’objectif est d’introduire la masse d’air la plus importante possible dans le cylindre, on utilise un échangeur (le plus souvent air/air) qui a pour objectif de refroidir l’air. Par l’ensemble turbocompresseur / échangeur, on augmente la masse volumique de l’air introduit dans le cylindre.

La F40 est équipée de deux turbocompresseurs, un pour chaque rangée de 4 cylindres.

Admirez le monstre

En vert le turbocompresseur / En jaune l’échangeur air-air. Imaginez la même chose de l’autre côté.

Le cheminement des gaz d’échappement en orange / de l’air en bleu

On a donc deux turbos, ce qui devrait nous faire deux sorties d’échappement. Mais d’où vient la troisième ?

Il s’agit des gaz qui passent à travers les waste-gate des deux turbocompresseurs.

Qu’est ce qu’une waste-gate ?

On l’a vu précédemment, le turbocompresseur utilise l’énergie contenue dans les gaz d’échappement pour comprimer l’air. Plusieurs contraintes apparaissent alors :

– le turbocompresseur a un régime de rotation très élevé (jusqu’à 300 000 tr/min pour certains) et ne peut pas dépasser une certaine valeur pour des questions de résistance mécanique.

– le moteur est lui aussi dimensionné (matériau, épaisseur de matière, soupapes, piston, …) pour résister à une certaine pression et température. Ces deux valeurs thermodynamiques résultent directement de la combustion, de la masse de carburant brûlée et donc de la masse d’air introduite dans le cylindre. On doit donc avoir la possibilité de limiter cette valeur.

C’est le rôle de la waste-gate : par l’intermédiaire de cette vanne, on vient dévier une partie des gaz d’échappement et on limite ainsi la proportion des gaz d’échappement qui passe par le turbocompresseur :

– plus on l’ouvre, moins les  gaz d’échappement passent par la turbine

– si on la ferme entièrement, tous les gaz d’échappement passent par la turbine.

En rouge, le cheminement des gaz d’échappement lorsque la waste-gate est ouverte

Cette waste-gate n’est pas extraordinaire puisqu’on la retrouve dans la quasi-totalité des turbocompresseurs des moteurs Essence. A la différence près qu’on parle de waste-gate interne puisqu’intégrée au turbocompresseur comme la photo ci-dessous :

Waste-gate interne (à droite) sur un moteur récent

 Dans ce cas, le flux des gaz d’échappement est uniquement dévié de la turbine mais sort par le même tube d’échappement que les gaz qui sont passés à travers la turbine.

Quelques illustrations :

F40 « stock »

Les trois sorties : deux qui proviennent des turbos en haut, celle du bas qui provient des waste-gates

Silencieux de la F40 « stock »

Tubes (je ne parlerai pas ici de silencieux) de la version LM

Voilà pour aujourd’hui !

Crédits photos : wikipedia.fr, motorlegend.com, philippe.boursin.perso.sfr.fr, teamspeed.com

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