Autopsie d’un turbo Garetti venant d’une Opel

Les symptômes d’un turbo défectueux se manifestent par un bruit assez important lors des accélérations. Il convient alors de ne plus utiliser la voiture en attendant, car le risque de casser une pièce du turbo et d’envoyer des morceaux dans le moteur est très grand !

Un turbo ou turbocompresseur est un composant permettant de comprimer les gaz d’admission en utilisant l’énergie cinétique des gaz d’échappement à l’aide d’une turbine, et ceci pour augmenter le rendement global du moteur. La turbine et le compresseur sont reliés sur un même arbre dont les paliers sont lubrifiés par un système hydrostatique. En effet, avec une vitesse de rotation pouvant atteindre 150 000 tr/min et une température de l’ordre de 1 000°C du côté de l’échappement, la lubrification est le point sensible de ce système. C’est pour cela que l’on préconise de laisser le moteur tourner au ralenti quelques minutes avant de le stopper de manière à avoir une vitesse de rotation faible et un refroidissement du turbo.

Dans cet article, nous allons nous intéresser au démontage du turbo et essayer d’analyser la cause de ces vibrations.

Turbocompresseur Garetti d’une Opel

Comme nous l’avons vu, le turbo est composé d’une partie turbine et d’une partie compresseur. Ces deux parties sont facilement reconnaissables par les matériaux utilisées pour les veines fluides : un alliage d’aluminium pour le compresseur coté admission et de la fonte pour la partie turbine coté échappement. Ceci s’explique bien évidemment par la différence de température des gaz : en entrée, l’air admis est à température ambiante tandis que les gaz d’échappement peuvent atteindre 1000°C. Néanmoins, la compression des gaz d’entrées élève la température, celle-ci est donc abaissé par un refroidisseur air-air placé devant le radiateur à eau du moteur thermique.

On remarque ci-dessus le compresseur dans la veine d’admission en aluminium.

La veine fluide de la turbine est construite sur la pipe d’échappement du moteur. On aperçoit sur la photo ci-dessous la turbine ainsi que la pipe d’échappement à gauche. Sur le dessus de la pipe se trouve le support de fixation du collier du flexible de la vanne EGR.

Le turbo possède également un système de régulation des gaz d’échappement suivant le régime du moteur qui est donné par un tuyau de dépression relié à l’admission (pression image du régime moteur). Celui-ci est composé d’une capsule à membrane qui transforme la pression en mouvement d’une tige actionnant un mécanisme que nous étudierons dans la suite.

Sur la photo suivante, la capsule est désignée par une flèche en rouge. Nous déposons maintenant les boulons fixant la veine d’admission au turbo.

Cette partie est positionnée par un appui plan et un centrage court. Il n’y a pas de positionnement en rotation ! Le maintien est réalisé par la tête des boulons : cette solution est compréhensible du fait des faibles efforts traversant cette partie (la tubulure n’est reliée qu’aux flexibles d’admission en plastique). L’étanchéité statique est faite par un joint torique comme la température à ce niveau là est faible. Le compresseur est en bon état.

Procédons à la dépose du système de régulation. Celui-ci dispose de deux réglages : un réglage de la longueur de la tige actionnant une biellette (pour ajuster un offset sur la régulation) et un réglage de la butée (réglage d’une valeur minimale ou maximale). Le maintien est réalisé par les deux écrous de la capsule et du circlips sur la biellette.

Une fois la dépose effectuée, on peut désassembler la pipe d’échappement du corps central du turbo en y déposant les boulons associés.

On aperçoit alors la turbine qui a l’air d’avoir perdu quelques morceaux d’ailettes ! De l’huile suinte du côté de l’arbre de la turbine. Les vibrations ont mis à mal l’étanchéité du côté de l’échappement… En fait, il est peut-être normal d’observer de l’huile. En effet, on observe une rondelle ressort derrière la turbine qui permet d’isoler la chambre dans laquelle se situe le mécanisme de régulation avec la veine fluide. Ce mécanisme est composé de nombreuses pièces mobiles et il convient d’y amener quelques vapeurs d’huile pour éviter son grippage (surtout à des températures aussi élevées). L’étanchéité statique est faite sans joint à l’aide de cales d’épaisseur calibrée.

Analysons maintenant le système de régulation. La biellette agit sur un anneau dans la zone entourée en rouge. L’anneau étant en appui sur 3 galets disposés à 120° les uns des autres, le seul mouvement de rotation est permis. Le mouvement de l’anneau va permettre d’actionner 11 petites biellettes reliées à des pièces en forme de pale dans la veine fluide pour venir faire varier le débit en entrée de turbine.

On peut voir sur l’image suivante les pales :

Revenons-en au démontage du corps du turbo. Le compresseur est bloqué sur l’axe par un écrou au pas inversé.

On peut sortir le compresseur (en haut sur la photo) ainsi que l’axe serti à la turbine (en bas). Côté admission, on observe une bague en acier. Le jeu formé entre cette bague et l’axe est très faible et le contact ne se faisant pas entre ces deux pièces, celui-ci permet néanmoins de limiter le débit de fuite. On a alors accès aux 4 vis qui maintiennent le flasque en aluminium au corps en fonte.

On découvre une plaque en bronze qui réalise le premier palier. Cette plaque est simplement posée au fond du corps du turbo. Ce sont les 4 vis qui assurent son arrêt en rotation.

Au verso de la plaque, on aperçoit l’alimentation haute pression du palier ainsi que la gorge basse pression autour du palier qui recueille l’huile.

Sous la plaque se trouve le canal HP utilisé par la plaque en bronze précédente. On découvre la bague en bronze contenant les paliers hydrostatiques restants. Celle-ci est bloquée en rotation à l’aide d’un disque. On remarque que cet arrêt possède un jeu angulaire assez important.

La bague en bronze, une fois sortie, nous montre les deux paliers avec leur gorge d’alimentation HP. Le perçage central permet un contact direct entre l’huile et l’axe.

Si l’on analyse maintenant l’axe comprenant la turbine, on peut voir les zones de friction avec le palier lors d’une absence de pression d’huile (c’est-à-dire à l’arrêt ou au démarrage du moteur). Au centre, une zone colorée rappelant la couleur d’une trempe d’un acier. Cela montre que les deux gros perçages dans la bague en bronze ont une fonction de refroidissement : une circulation d’huile avec un débit important pour refroidir les paliers et l’axe du turbo. On remarque la présence d’un segment pour réaliser l’étanchéité dynamique entre l’axe et le corps du turbo. Notez bien qu’il n’y a pas de contact entre la gorge et le segment quand celui-ci est inséré dans l’alésage ! On retrouve la même solution pour l’étanchéité à l’admission sauf que le segment se retrouve entre la bague en acier et le flasque en aluminium.

Montage à blanc de l’ensemble tournant (turbine+compresseur) avec les paliers en bronze. La rondelle ressort assurant l’étanchéité entre la chambre de régulation et la veine d’échappement a été omise (voir en bas de la photo).

La cause des vibrations a bien été trouvée mais il manque encore la cause de l’arrachement de matière au niveau de la turbine. Plusieurs raisons peuvent mener à cela :

  • Un corps étranger dans la pipe d’échappement
  • Une surchauffe du turbo combinée à une haute vitesse

La première raison est exclue dans notre cas, car cela signifierait qu’une pièce est défectueuse au niveau du moteur. La deuxième est plus probable : un mauvais refroidissement  des aubes de la turbine, combinée à un effet centrifuge assez important pourrait provoquer un détachement de matière. D’ailleurs il n’y a que cette zone qui a été touchée dans cette partie du turbo.

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