Le système de roulement turbo peut sembler simple dans sa conception, avec un ou deux roulements en bronze – et parfois un palier de butée séparé, mais il joue un rôle clé – assurant que les roues continuent à tourner sans contact avec le boîtier.
Derrière cette conception trompeusement simple, la réalité est que la conception, les matériaux et les processus de fabrication utilisés pour créer le système de roulement ont été constamment affinés pour suivre les nouveaux niveaux de performance du turbocompresseur exigés par la conception avancée du moteur.
Pensez simplement à ce que nous demandons aux roulements de faire:
- Offre à la fois un support et un amortissement pour contrôler le mouvement radial et axial de l’arbre et des roues.
- Isolez les vibrations des pièces en rotation.
- Permettre aux roues turbo de tourner à des vitesses 60 fois plus rapides que le régime moteur maximal d’un moteur diesel moderne typique.
- Assurez-vous que l’énergie maximale des gaz d’échappement du moteur est disponible pour entraîner le turbo et n’est pas gaspillée dans le système de roulement
- Travaillez efficacement avec les huiles les plus récentes, afin de réduire les frottements et les pertes de puissance dans les moteurs modernes
- Travaillez efficacement avec les températures d’huile moteur les plus élevées d’aujourd’hui.
Les systèmes de palier des turbos doivent équilibrer les faibles pertes de puissance avec la capacité de contrôler les énormes forces appliquées par les charges mécaniques constamment variables.
Systèmes de roulements turbo modernes divisés en deux types:
- Systèmes de roulements hydrodynamiques – utilisés dans la grande majorité des turbos passés et présents
- Systèmes de roulements à billes – utilisés auparavant uniquement pour les applications de course et de route rapide, mais récemment lancés par Honeywell sur la production de turbos VNT ™ pour véhicules de tourisme.
Dans un système de roulement hydrodynamique de turbocompresseur, le fluide (huile moteur) lubrifie non seulement les pièces, empêchant le contact, mais contrôle également le mouvement de l’arbre et des roues dans toutes les conditions de fonctionnement.
Le système de palier hydrodynamique peut utiliser deux paliers tourillons « entièrement flottants », qui tournent à environ la moitié de la vitesse de l’arbre. Il y a deux films d’huile hydrodynamiques; un film externe, entre le boîtier central et le palier, et un film interne entre le palier et l’arbre.
La plupart des petits turbos de véhicules de tourisme à grande vitesse utilisent un roulement monobloc « semi-flottant » qui ne tourne pas. Cette conception utilise également deux films d’huile, mais dans ce cas, le film d’huile externe agit principalement comme un « film de compression » pour amortir le mouvement de l’arbre. Sur ce palier, il n’y a qu’un seul film d’huile hydrodynamique (entre l’arbre et le palier), ce qui permet d’améliorer le contrôle de l’ensemble rotor.
Un palier de butée commande le mouvement axial de l’ensemble rotor, qui peut être une pièce séparée ou intégrée au palier lisse, comme dans le cas du « palier Z » monobloc. Dans toutes les conceptions, une pression élevée est générée dans la zone de la plaquette de poussée pour contrôler le mouvement axial. Le roulement en Z contient également des caractéristiques conçues pour optimiser les performances avec des huiles modernes à faible viscosité.
Les roulements à billes combinent les fonctions de tourillon et de butée en un seul boîtier. Les jeux réduits permettent d’améliorer les performances de la turbine et du compresseur, tandis que les pertes de puissance plus faibles dans le roulement améliorent les performances globales. Le dernier turbo à roulement à billes VNT ™ utilise une nouvelle cartouche à roulement à billes en céramique – un développement qui porte l’amélioration des performances à un tout autre niveau.