De Garrett à Greddy, l'aventure en course et dans la rue de la révolution du turbo

Le turbocompresseur, breveté en 1905, a transformé la puissance gaspillée des gaz d'échappement en monstres de 1.000 chevaux en motorsport, jusqu'à s'étendre jusque dans les rues.
Le turbocompresseur, breveté en 1905, a transformé la puissance gaspillée des gaz d'échappement en monstres de 1.000 chevaux en motorsport, jusqu'à s'étendre jusque dans les rues.

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Le turbocompresseur, un dispositif mécanique qui récupère l'énergie des gaz d'échappement pour comprimer davantage d'air vers le moteur ; il a obtenu son premier brevet en 1905 et, après être passé par les circuits de course, est devenu aujourd'hui l'épine dorsale des automobiles de série. Sur cette page, vous suivrez en une seule frise chronologique une histoire qui s'étend de la première application camion en 1938 aux premières voitures de production de 1962, des monstres Can-Am de 1.000 chevaux de Porsche à l'ère turbo de la Formule 1 et à l'essor des petits moteurs turbo après la crise pétrolière.

Points forts

  • Premières voitures de production turbocompressées : 1962 Chevrolet Corvair Monza Spyder et Oldsmobile Jetfire
  • Porsche 917/30 Can-Am : plus de 1.500 ch en qualifications, 32 psi de suralimentation
  • Ère turbo de la Formule 1 : 1977-1988, avec un pic estimé à 1.000 ch par litre
  • Record de tour de 221,160 mph à Talladega avec la Porsche 917/30 (1975)
  • Gain d'économie de carburant de 20 à 30 % sur les petits moteurs turbo grâce au downsizing moderne

Histoire du turbocompresseur : une idée née de l'échappement

La logique fondamentale du turbocompresseur est simple et d'une grande élégance d'ingénierie : les gaz d'échappement rejetés par le moteur transportent déjà de l'énergie ; il suffit de faire tourner une turbine avec cette énergie pour comprimer l'air d'admission grâce au compresseur monté sur le même arbre. Contrairement au compresseur mécanique, cette puissance ne vient pas du vilebrequin du moteur, mais le plus souvent du flux d'échappement qui partait en pure perte. L'idée fut officialisée par le premier brevet daté de 1905, mais il fallut plus de quarante ans pour qu'elle atteigne l'automobile.

La première application sur véhicule commercial eut lieu sur un véhicule routier : le constructeur suisse Saurer présenta un moteur de camion turbocompressé en 1938. Les camions routiers diesel turbo apparaissaient en Europe II. à la veille de la Seconde Guerre mondiale, tandis que l'aviation militaire faisait mûrir la technologie. Les avions militaires turbocompressés comme le P-38, le B-17 et le P-47 pouvaient maintenir leurs performances à haute altitude en exploitant l'énergie d'échappement, contrairement aux compresseurs mécaniques.

1962 : Les premières voitures de production turbocompressées sur les routes

La première rencontre du turbocompresseur avec les voitures de série eut lieu la même année-modèle sur deux produits différents de GM : la Chevrolet Corvair Monza Spyder et l' Oldsmobile Jetfire. Oldsmobile porta son V8 de 215 pouces cubes de 155 ch à 215 ch grâce au turbo ; Chevrolet quant à elle porta son six cylindres à plat de 145 pouces cubes de 98 à 150 ch. Les deux systèmes fonctionnaient avec environ 5 psi de suralimentation et une configuration "suck-through" à carburateur - extrêmement modeste avec les normes d'aujourd'hui, mais une augmentation de puissance révolutionnaire pour l'époque.

Le chemin du Jetfire fut plus court. Pour contrôler la détonation inévitable sur les moteurs à faible taux de compression, le modèle nécessitait un système d'injection d'eau-méthanol appelé Turbo-Rocket fluid, et il quitta la production après deux années-modèle, avec environ 9.600 exemplaires produits. La Corvair, elle, fut vendue pendant cinq ans, écoulée à plus de 50.000 exemplaires, et l'option fut supprimée à la fin de l'année-modèle 1966. En bref, le turbocompresseur fut, lors de sa première tentative, une idée technologiquement juste mais commercialement prématurée.

Le turbo sur les circuits de course : Des Indy 500 aux géants du Can-Am

Porsche 917/10 ve 917/30, Can-Am serisinde egzozdan yaklaşık 1.500 beygire ulaşan ikiz turboşarjıyla dönemin en güçlü yarış araçlarından biri oldu.

L'arrivée du turbocompresseur dans le sport automobile a précédé la production de série. En 1952, la Kurtis Kraft spéciale de Cummins, dotée d'un moteur turbodiesel de 6,4 litres, a décroché la pole position aux Indy 500 avec Fred Agabashian ; mais elle abandonna après que le filtre à air, qui avalait les débris de piste, eut causé sa sortie de course. La véritable explosion commença en 1966 avec l'apparition en grille du premier Offenhauser turbocompressé ; en 1968, Bobby Unser remporta les Indy 500 avec la turbo-Offy, et ces moteurs pouvaient produire jusqu'à 1 200 ch avec une suralimentation de 54 psi lors des séances de qualification. Après les accidents mortels de 1973, la suralimentation fut limitée à ~39 psi.

Porsche 917/10 et 917/30 : 1 500 chevaux sortis de l'échappement

Porsche ne pouvait pas poursuivre avec le moteur de 4,5 litres de la 917 en raison de la règle du moteur de 3 litres. Sous la direction de Ferdinand Piëch et pilotée par Hans Mezger et Valentin Schäffer, l'équipe porta le moteur à 1 000 PS (735 kW) grâce à un biturbo d'échappement. Le 30 juillet 1971, Jo Siffert utilisa pour la première fois la 917/10 turbocompressée sur le Hockenheimring. La 917/30 qui suivit, avec son flat-12 biturbo de 5,4 litres, produisait plus de 1 500 ch en qualifications, la suralimentation montant jusqu'à 32 psi. Mark Donohue remporta 6 des 8 courses de la saison Can-Am 1973 ; en 1975, il établit à Talladega un record de tour à 221,160 mph. Cette voiture, équipée d'un réglage de suralimentation commandé par le pilote, montrait le visage le plus radical du turbo lag - la réponse de l'accélérateur de la version 1972 étant décrite comme un "interrupteur marche-arrêt".

L'ère turbo de la Formule 1 : De 1977 à 1988

La Renault RS01 a lancé l'ère turbo de la Formule 1 à Silverstone en 1977. Alignée sur la piste avec un seul turbo et 500 ch, la voiture fut moquée par ses rivales sous le nom de "yellow teapot" - la théière jaune. Le mépris ne dura pas longtemps : En 1979, la RS10 apporta le biturbo et l'intercooler, et la victoire de Jean-Pierre Jabouille à Dijon fit du turbo une option sérieuse. En 1983, BMW, Honda, Renault, Alfa Romeo, Hart et TAG/Porsche fournissaient des moteurs turbo ; en qualifications, on parlait de 45 psi de suralimentation et de 700 ch. En 1985, 5,5 bar (~82 psi) de suralimentation et une estimation de 1 500 ch - soit 1 000 chevaux par litre, sur des voitures de 1 200 livres.

Le final de l'époque fut un spectacle : En 1988, avec la McLaren MP4/4 et le V6 biturbo Honda RA168E, Senna et Prost remportèrent 15 des 16 courses. La FIA a interdit les moteurs turbo à partir de la saison 1989 ; c'est pourquoi certains calendriers closent l'ère en 1988, d'autres en 1989 - en pratique, la différence n'est qu'un décalage d'une saison entre l'année où les dernières voitures ont couru et celle où l'interdiction est entrée en vigueur.

La descente vers les voitures de rue : La difficile montée des années 70 et l'âge d'or des années 80

Le retour de la technologie de course sur la route ne fut pas une ligne droite. La BMW 2002 Turbo (1973–74) développe 170 ch et 240 lb-ft de couple, n'a été produite qu'à 1.672 exemplaires avec un taux de compression de seulement 6,9:1 et n'a jamais été officiellement importée aux États-Unis. La même année, la Porsche 911 Turbo (930) offrait 3,0 litres et 260 ch avec son millésime 1975 ; la performance sous l'aileron « whale tail » s'accompagnait d'un retard de réponse évident de l'accélérateur et d'une tendance au survirage brutal. Ces voitures montraient que la question du turbo lag et de la maniabilité restait non résolue.

Une étape plus discrète mais plus durable est venue de Mercedes : le turbo diesel OM617A, avec la berline W116 en 1978, est devenue la première automobile de série à turbo diesel et a ouvert la porte d'une ère où le turboallumage fut désormais associé aux mots efficacité énergétique et faibles émissions. Dans les années 80, la diversité des caractères s'est élargie : La Ferrari 288 GTO (1984) produisait 400 ch avec son V8 biturbo IHI de 2,8 litres, n'a été fabriquée qu'à 277 exemplaires et a posé les bases de la F40. La Buick Grand National / GNX (1987), avec sa série GNX limitée à 547 exemplaires, descendait le 0-60 à ~5 secondes et bouclait le quart de mile en 13,2 secondes, devenant le produit GM le plus rapide en accélération de son époque. Chez Chrysler, la Dodge Daytona et la Plymouth Laser de 1984 offraient un turbo Garrett de 146 ch ; en 1986, la Shelby GLHS porta cela à 175 ch. La première application de production d'un turbo à géométrie variable (VGT) fut vue en 1989 sur une variante Chrysler CSX.

L'explosion des constructeurs japonais dans les années 80

Dans les années 1980, les constructeurs japonais ont repoussé les limites en associant le turboallumage à des châssis légers et à des technologies issues du sport automobile ; cette période est qualifiée d'« âge d'or » grâce aux Nissan turbocompressées, aux Mazda rotatives et aux moteurs à haut régime de Honda. Ce filon s'est poursuivi dans les années 90 avec des icônes telles que la Nissan Skyline GT-R R32–R34, la Honda NSX, la Mazda RX-7 FD, la Toyota Supra MK4 et la Subaru Impreza WRX STI. Le côté course de Porsche n'a pas abandonné le turbo non plus : La 956 de 1982, avec son moteur biturbo de 2,8 litres, a signé un triplé aux Places 1-2-3 au Mans ; quant à la 962 développée pour le marché américain, elle a remporté 4 championnats IMSA consécutifs à partir de 1984.

La crise pétrolière et le downsizing : pourquoi le turbo s'est-il imposé dans la production de série ?

Le second souffle du turboallumage dans les voitures de tourisme est venu d'une contrainte économique plutôt que d'un objectif de performance. Après l'embargo de l'OPEC en 1973, la puissance des voitures américaines a chuté ; le downsizing a débuté en réponse directe à cette crise et a donné naissance aux normes CAFE d'économie de carburant. Bien que la transition vers des voitures plus petites ait commencé avant le premier embargo, la crise a rendu le processus permanent. Avant 1970, les gros V8 étaient la norme avec leurs cylindrées de 5,7–7,5 litres et leurs puissances élevées ; ce tableau a commencé à se refermer.

Dans le downsizing moteur moderne, on remplace les grands moteurs atmosphériques par de petits moteurs turbo, offrant un gain d'économie de carburant de 20–30 % ; La prévision selon laquelle la grande majorité de la flotte de Ford fonctionnera avec l'EcoBoost résume bien cet aspect. La configuration hot-vee, où le turbo est placé entre les deux rangées de cylindres, a elle aussi évolué à partir de la Formule 1 et est apparue pour la première fois en production avec le moteur BMW N63 ; BMW et Mercedes produisent dans cette configuration des puissances supérieures à 600 ch.

Qu'est-ce que le lag du turbo et comment l'ingénierie l'a-t-elle vaincu ?

Le lag du turbo est le retard ressenti à l'arrivée de la puissance dû au fait que la turbine n'atteint pas un régime suffisant au moment où l'on accélère ; sur la 911 Turbo des années 70, ce retard caractérisait le comportement routier. La réponse de l'ingénierie s'est développée sur trois axes principaux :

  • Turbo twin-scroll : il achemine les flux de gaz d'échappement vers la turbine par des canaux séparés, ce qui réduit l'interférence et accélère la réponse ; il nécessite un carter de turbine à entrée divisée et un collecteur spécifique.
  • Twin-turbo parallèle : On utilise deux turbos plus petits ; chaque turbo alimentant un volume moindre, il tourne plus vite et le retard diminue pour une même puissance.
  • Petit turbo + flux optimisé : une turbine plus petite fonctionne efficacement à un régime plus bas ; la conception twin-scroll optimise ce flux et réduit considérablement le retard.

Il ne faut pas non plus oublier son origine historique : le réglage du boost commandé par le pilote sur la Porsche 917/30 fut l'une des premières manières de maîtriser le retard dans le monde de la course. Aujourd'hui, les configurations twin-scroll et hot-vee ont réduit le retard à un niveau imperceptible au quotidien.

Conclusion : de la piste à la route, de la route au moteur

L'histoire du turbocompresseur est celle d'une approche, et non d'un simple composant : ne pas perdre l'énergie. La lignée qui va du camion Saurer au Jetfire, des Offy à la RS01, de la 917/30 à la MP4/4, a appliqué à chaque étape le même principe physique à différentes échelles. La vague de réduction de cylindrée qui a suivi le choc pétrolier a transformé cette technologie d'option en standard. Aujourd'hui, même dans les moteurs hot-vee dépassant 600 chevaux, c'est la même idée de 1905 qui opère - simplement bien plus silencieuse, efficace et sans retard.

Sources