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Fonctionnement des moteurs bi-turbo

Dernière modification : 12/10/2025 -  9

Essence ou diesel, le principe reste le même: la suralimentation consiste à forcer davantage d'air dans les cylindres pour augmenter le remplissage et donc le couple/la puissance. Quand on parle de bi-turbo, on évoque des moteurs équipés de deux compresseurs entraînés par les gaz d'échappement. Selon l’architecture et la stratégie de commande, on cherche soit à gommer le temps de réponse à bas régime, soit à maximiser le souffle en haut. Voyons les différents montages, leurs avantages, et quelques cas particuliers modernes.

Voici le SQ5 : il bénéficie d'un TDI bi-turbo (montage en parallèle)

Deux principaux types de montages

On distingue deux grandes familles: le montage en série et le montage en parallèle. Les deux peuvent être pilotés de manière séquentielle, c’est-à-dire que les turbos n’entrent pas tous en action au même moment. Plus on monte en régime et en débit d’échappement, plus on peut solliciter d’étages de suralimentation (ici deux, puisqu’on parle de bi-turbo, et non tri-turbo).

Montage en série

Très utilisé sur des moteurs en ligne, il place les deux turbos l’un après l’autre dans le circuit. L’idée est simple: un petit turbo réactif à bas régime, puis un plus gros qui prend le relais quand le débit augmente. Des clapets/by-pass guident les gaz d’échappement (et l’air comprimé) vers le bon étage au bon moment. C’est généralement un fonctionnement séquentiel: petit turbo seul en bas, les deux ensemble au milieu, puis gros turbo seul en haut.

Voici le schéma d'un moteur bi-turbo d'origine BMW (35d et 40d) :

À très faible régime, seul le petit turbo souffle; le gros n’a pas encore assez d’énergie.

En montant dans les tours, on ouvre progressivement le volet (flèche verte) pour alimenter le gros turbo. Les deux fonctionnent ensemble.

À haut régime, le petit devient un étranglement; on le court-circuite. Seul le gros turbo travaille.

Montage en parallèle

Ici, deux turbos de taille équivalente sont montés sur des lignes d’échappement séparées, mais leur air comprimé se rejoint avant la tubulure d’admission. Cette solution s’impose naturellement sur les moteurs en V (un turbo par banc), même si on la rencontre aussi ailleurs. Elle simplifie le flux des gaz et peut offrir un temps de réponse homogène des deux côtés du moteur.

Montage en parallèle :

Ceux qui ont connu Gran Turismo 1 se rappellent forcément de la GTO TwinTurbo… 410 km/h à fond de préparation, époque bénie et parfaitement réaliste n’est-ce pas.

Cas particuliers modernes: twincharger, e-booster et e-turbo

Twincharger mécanique: le célèbre 1.4 TSI Twincharger n’associe pas « un turbo et un compresseur électrique », mais un turbo exhaust classique avec un compresseur mécanique entraîné par courroie. Le compresseur souffle dès le bas du compte-tours, puis le turbo prend le relais quand le débit d’échappement suffit. On gagne en réactivité sans attendre que les gaz s’emballent.

Compresseur électrique (e-booster): sur certains diesels/essences modernes (alimentation 48 V), un petit compresseur électrique en amont réveille l’admission le temps que le(s) turbo(s) prennent le relais. L’objectif est le même: supprimer le trou et lisser le couple.

e-turbo: le turbo intègre un moteur/générateur sur l’axe. Il peut accélérer la roue compresseur pour la réactivité, et récupérer de l’énergie au besoin. On n’est plus tout à fait dans un « bi-turbo » classique, mais dans de la double aide à la suralimentation.

Points techniques clés

• Clapets, wastegate, by-pass: ils orientent gaz et air comprimé pour activer/désactiver un étage, limiter la pression et préserver l’équilibre du système.
• Refroidissement (intercooler): bi-turbo = plus de débit = plus d’échauffement. Un échangeur dimensionné évite la perte de densité et le cliquetis sur essence.
• VGT / géométrie variable (surtout diesel): elle améliore la réactivité d’un seul turbo; combinée à un second, on peut faire très large en plage de couple.
• Twin-scroll ≠ bi-turbo: un twin-scroll est un seul turbo à volutes séparées. Ce n’est pas un bi-turbo, même si l’effet sur la réponse peut s’en rapprocher.

Avantages et compromis

• Série séquentiel: excellent couple en bas et gros débit en haut; en contrepartie, réseau de clapets/ducts plus complexe.
• Parallèle: architecture simple sur moteurs en V, bon débit global; réponse parfois un peu moins chirurgicale tout en bas qu’un petit + gros en série.
• Ajouts électriques (e-booster/e-turbo): réactivité au top, mais coût et gestion thermique/électronique plus exigeants.

Pannes typiques et entretien

• Survitesse / grippage d’un turbo si clapets bloqués ou lubrification insuffisante.
• Fuites d’air (durites, échangeur) qui donnent sifflements, manque de pêche et surconsommation.
• Wastegate collée ou actionneur HS: soit pas de pression, soit trop de pression et mise en sécurité.
• Entretien: huile de qualité et vidanges régulières, refroidissement au ralenti après forte charge, contrôle des durites/serrages. Basique, mais vital.

Voici le Bi-TDI électrique :

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