Moteur twin charge, pourquoi associer un compresseur et un turbo ?
Le moteur twin charge est l’une des solutions techniques les plus originales imaginées pour concilier performances et consommation. Popularisée à la fin des années 2000 par Volkswagen avec son 1.4 TSI équipant notamment les Golf GT, Polo GTI, Scirocco, Seat Ibiza Cupra ou Skoda Fabia RS, cette technologie associe un compresseur mécanique et un turbocompresseur sur un même moteur. Son objectif était simple, offrir du couple dès les plus bas régimes sans sacrifier la puissance à haut régime. Cette double suralimentation promettait de révolutionner les moteurs essence de petite cylindrée, mais son histoire prendra finalement une direction bien différente.
Crédit photo: Volkswagen shéma de principe
Qu’est-ce qu’un moteur twin charge ?
Un moteur twin charge combine un compresseur mécanique et un turbocompresseur afin d’offrir une suralimentation efficace à tous les régimes. Contrairement à un moteur turbocompressé classique, le moteur twin charge utilise deux systèmes de suralimentation qui travaillent ensemble. Le premier est un compresseur mécanique entraîné directement par le vilebrequin grâce à une courroie. Le second est un turbocompresseur alimenté par les gaz d’échappement.
Le principe paraît simple, mais il répond à un problème bien connu des moteurs turbo. À bas régime, les gaz d’échappement sont encore insuffisants pour entraîner efficacement le turbocompresseur. C’est précisément à ce moment que le compresseur mécanique entre en action afin d’apporter immédiatement de l’air sous pression dans les cylindres.
Lorsque le régime augmente, le turbocompresseur devient progressivement plus performant. Le compresseur mécanique est alors désaccouplé grâce à un embrayage spécifique, laissant le turbo assurer seul la suralimentation. Le conducteur ne perçoit quasiment pas cette transition, qui s’effectue de manière automatique. Cette combinaison permet théoriquement d’obtenir le meilleur des deux mondes, des accélérations franches dès les plus bas régimes et une puissance importante lorsque le moteur prend des tours.
Crédit photo: Lancia Principe moteur Lancia S4
Pourquoi associer un compresseur et un turbo ?
Le moteur twin charge est né pour supprimer le temps de réponse du turbo tout en conservant une forte puissance à haut régime. Le principal défaut d’un turbocompresseur est ce que les ingénieurs appellent le « turbo lag », c’est-à-dire un léger délai entre l’accélération et l’arrivée de la pleine puissance. Ce phénomène est particulièrement perceptible sur les moteurs de petite cylindrée.
Le compresseur mécanique, lui, ne souffre pas de ce défaut. Relié directement au moteur, il délivre instantanément sa pression dès que le conducteur sollicite l’accélérateur. En contrepartie, il consomme une partie de la puissance produite par le moteur puisqu’il est entraîné mécaniquement.
Pourquoi choisir entre deux technologies lorsqu’elles peuvent fonctionner ensemble ? C’est précisément cette réflexion qui a conduit les ingénieurs de Volkswagen à développer le moteur twin charge. À bas régime, le compresseur assure le couple. À moyen régime, les deux systèmes peuvent fonctionner simultanément pendant quelques instants. Enfin, lorsque le turbo atteint son rendement optimal, le compresseur est déconnecté afin de limiter les pertes mécaniques.
Le résultat est particulièrement agréable à conduire. Le moteur répond avec une étonnante souplesse, comme si sa cylindrée était nettement supérieure.
Crédit photo: Lancia Moteur S4 en coupe
La Lancia Delta S4 a démontré tout le potentiel du twin charge
La Lancia Delta S4 est devenue le symbole du moteur twin charge en compétition grâce à sa double suralimentation spectaculaire.
Bien avant que Volkswagen ne popularise cette technologie sur des voitures de série, Lancia avait déjà démontré son efficacité en championnat du monde des rallyes. En 1985, la Delta S4 du Groupe B associe un compresseur mécanique Volumex à un turbocompresseur KKK afin d’obtenir une réponse immédiate à l’accélération tout en développant une puissance exceptionnelle.
Le compresseur fournit le couple dès les plus bas régimes, tandis que le turbocompresseur prend progressivement le relais lorsque le moteur monte dans les tours. Cette combinaison permet d’éliminer presque totalement le temps de réponse du turbo, un avantage décisif sur les spéciales sinueuses où chaque fraction de seconde compte. Avec plus de 450 chevaux en configuration de course, et bien davantage lors des essais, la Delta S4 illustre parfaitement le potentiel de la double suralimentation. Cette mécanique contribuera largement à la réputation de la voiture, devenue l’une des plus célèbres du légendaire Groupe B.
Même si la disparition de cette catégorie mettra rapidement fin à son développement, la Delta S4 restera la référence historique du moteur twin charge en compétition.
Volkswagen a popularisé cette technologie avec le 1.4 TSI
Même si quelques constructeurs avaient déjà expérimenté des systèmes comparables, c’est Volkswagen qui fera réellement connaître le moteur twin charge auprès du grand public.
Le célèbre 1.4 TSI Twincharger apparaît au milieu des années 2000. Avec seulement 1 390 cm³ de cylindrée, il développe selon les versions entre 140 et 180 chevaux. À l’époque, ces chiffres impressionnent. Certains moteurs atmosphériques de deux litres peinent à atteindre des performances similaires.
Cette mécanique équipe rapidement plusieurs modèles du groupe Volkswagen. On la retrouve notamment sous le capot des Golf GT, Golf VI, Scirocco, Polo GTI, Seat Ibiza Cupra, Seat Leon FR ou encore Skoda Fabia RS.
Cette stratégie illustre parfaitement la philosophie du downsizing. L’idée consiste à réduire la cylindrée tout en conservant des performances élevées grâce à une suralimentation sophistiquée. Pendant quelques années, cette approche apparaît presque fascinante tant les essais saluent la souplesse et les performances du moteur.
Crédit photo: VAG moteur TFSI
Une technologie brillante… mais complexe
Sur le papier, le moteur twin charge cumule les avantages.
Le conducteur profite d’un couple disponible dès les plus faibles régimes, de reprises particulièrement efficaces et d’une puissance élevée malgré une cylindrée réduite.
Les émissions de CO₂ et la consommation peuvent également diminuer lorsque le moteur est utilisé dans de bonnes conditions.
Mais cette sophistication possède un revers.
Associer un compresseur mécanique, un turbocompresseur, un embrayage de désaccouplement, plusieurs échangeurs thermiques et une gestion électronique très précise augmente considérablement la complexité du moteur.
Certaines versions du 1.4 TSI ont d’ailleurs connu des problèmes de fiabilité qui ont marqué leur réputation.
Chaîne de distribution, tendeurs, consommation d’huile ou encore défaillances de certains organes de suralimentation ont parfois entraîné des réparations coûteuses.
Il serait toutefois réducteur de résumer le moteur twin charge à ces difficultés.
Cette technologie a démontré qu’il était possible d’obtenir des performances remarquables avec une petite cylindrée, même si son coût de développement restait élevé.
Crédit photo: Illustration Lancia S4
Pourquoi le moteur twin charge a-t-il quasiment disparu ?
L’évolution très rapide des turbocompresseurs modernes a progressivement réduit l’intérêt de la double suralimentation.
Les nouveaux turbos offrent aujourd’hui un temps de réponse beaucoup plus faible grâce à des matériaux plus légers, des roues optimisées, des systèmes de commande électronique très précis et une gestion moteur toujours plus performante.
Dans le même temps, l’injection directe, le calage variable des soupapes, les moteurs hybrides légers et les nouvelles stratégies de combustion ont permis d’obtenir des résultats comparables avec une architecture beaucoup plus simple. Les constructeurs ont donc progressivement abandonné le moteur twin charge au profit de moteurs turbocompressés classiques, moins coûteux à produire, plus faciles à entretenir et souvent plus fiables.
Le moteur twin charge restera finalement comme un brillant laboratoire roulant. Il aura démontré que l’ingéniosité des ingénieurs peut repousser très loin les limites d’une petite cylindrée, même si la solution la plus sophistiquée n’est pas toujours celle qui s’impose durablement.
Conclusion
Le moteur twin charge occupe une place particulière dans l’histoire de la mécanique automobile. En associant un compresseur mécanique et un turbocompresseur, il a cherché à réunir les qualités des deux systèmes afin d’offrir des performances élevées et une grande souplesse de conduite.
Si cette technologie a progressivement disparu au profit de moteurs turbocompressés plus simples, elle a largement contribué à faire évoluer les techniques de suralimentation modernes. Aujourd’hui encore, elle reste une démonstration du savoir-faire des ingénieurs qui ont tenté de concilier puissance, agrément et réduction de la consommation dans un seul et même moteur.
Nota Bene :
Le moteur twin charge n’a jamais connu une diffusion massive, mais il demeure une étape importante dans l’évolution des moteurs essence modernes. Son principe continue d’intéresser les passionnés de mécanique et illustre parfaitement les défis du downsizing automobile.
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