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Différences entre moteur atmosphérique et moteur suralimenté par turbo

Dernière modification : 13/10/2025 -  19

C'est un sujet qui a pris le pas depuis l'arrivée massive des moteurs downsizés. C'était donc l'occasion de faire un article pour essayer d'éclaircir la chose, voyons donc l'ensemble des éléments qui distinguent les moteurs atmosphériques des moteurs turbo.

A lire aussi : fonctionnement du turbocompresseur.

Principe de base

Comme vous n'êtes pas tous des champions en mécanique, rappelons brièvement ce que sont les moteurs atmosphériques et les moteurs suralimentés.
Tout d'abord, précisons que ces termes impliquent avant tout l'admission d'air, on se fiche donc un peu du reste. Un moteur atmosphérique peut être vu comme un moteur "standard", c'est à dire qu'il respire naturellement l'air extérieur grâce aux va-et-vient des pistons qui fonctionnent alors ici comme des pompes aspirantes.
Un moteur suralimenté bénéficie quant à lui d'un système additif permettant d'envoyer encore plus d'air dans le moteur. Donc en plus d'aspirer de l'air par le mouvement des pistons, on en ajoute encore par le biais d'un compresseur. Deux types existent :

• Entrainé par l'énergie du moteur = compresseur - Supercharger
• Entrainé par les gaz d'échappement = turbocompresseur.

En chiffres, un atmo respire à la pression ambiante d'environ 1013 hPa à 20 °C quand un turbo peut porter l'admission entre 1.5 et 2.5 bar absolus, soit un surplus d'environ +50 à +150 % d'air par cycle. L'air comprimé chauffe souvent à 150 à 200 °C à la sortie du turbo, d'où l'usage quasi systématique d'un intercooler pour redescendre vers 40 à 60 °C et regagner en densité.

moteur turbo = plus de puissance

Premier constat, un moteur turbo a potentiellement plus de puissance. En effet, la puissance découle directement de la combustion dans les cylindres, plus elle est importante plus le cylindre "bouge fort" et donc plus la voiture est puissante. Avec un turbo, on peut caser plus d'air dans les cylindres que sans. Et comme on arrive à envoyer plus de comburant (l'air, et surtout la petite portion d'oxygène qui s'y trouve) on peut alors envoyer plus de carburant. On a donc plus d'énergie à brûler pour un cycle, on a donc plus de puissance. Le terme suralimentation est d'ailleurs très parlant, on gave littéralement le moteur d'air et de carburant, on en "bourre" un maximum dans les cylindres.

Repères utiles: la pression moyenne effective (BMEP) passe typiquement d'environ 12–14 bar sur un atmo performant à plus de 20 bar sur un turbo bien chargé. On peut ainsi gagner **+40 à +100 %** de puissance à cylindrée égale. La relation P = (pme × V × N) / 1200 montre que la hausse de pme se traduit directement par une hausse de puissance à régime égal.

La 458 Italia a un Atmosphérique 4.5 de 570 ch


La 488 GTB (la remplaçante) arbore un moteur suralimenté de 4.0 développant 100 ch de plus (670 donc). On a donc un moteur plus petit et plus de puissance (deux turbos, un par rangée de cylindres). A chaque crise importante, les constructeurs nous ressortent leurs turbos. Cela s'est en effet déjà produit par le passé et peut-être qu'ils seront de nouveau abandonnés dans l'avenir (sauf si l'électrique remplace le thermique) même si il y a peu de chance vu le contexte "climato-politique".

Moteur turbo moins creux

Un moteur atmosphérique aspire d'autant plus d'air qu'il monte en régime, sa puissance arrive donc plus haut dans les tours puisque c'est à ce moment là qu'il brasse le plus d'air et de carburant. Un moteur turbo peut lui avoir beaucoup d'air et de carburant dès les bas régimes puisque le turbo gave les cylindres d'air "artificiellement" (air qui s'ajoute donc à celui aspiré naturellement par le mouvement des cylindres). Amenant alors plus de comburant, plus de carburant est envoyé lors de ces faibles régimes, ce qui amène alors un surplus d'énergie (c'est un genre de dopage).
Notez cependant que les compresseurs animés par le moteur (supercharger animé par le vilebrequin) permettent de gaver le moteur d'air encore plus bas dans les tours. Un turbo fonctionne grâce à l'air expulsé dans l'échappement, il ne peut donc pas vraiment bien fonctionner dans les très bas régimes (là où les flux d'échappement ne sont pas très importants).
Sachez aussi qu'un turbo ne peut pas fonctionner de manière identique à tous les régimes, les "hélices" des turbines ne peuvent pas fonctionner de manière identique selon la force du vent (du régime et des flux d'échappement donc). Résultat, le turbo fonctionne au mieux sur une plage réduite, d'où l'effet coup de pied aux fesses. On a alors deux solutions, un turbo à géométrie variable qui modifie l'inclinaison de ses ailettes ou alors la double ou même triple suralimentation. Quand on a plusieurs turbos, un s'occupe du bas régime (petits flux donc petit turbo adapté pour ces "vents" là) et l'autre des hauts régimes (plus gros généralement, c'est logique les flux sont plus importants à ce moment là). Avec ce dispositif, on retrouve alors l'accélération linéaire d'un moteur atmosphérique, mais avec bien plus de pêche et de couple évidemment (à cylindrée égale évidemment).

En pratique, le retard de réponse (turbo-lag) se situe souvent entre 0.3 et 1.2 s selon la taille du turbo; les petits soufflantes peuvent atteindre 200 000 tr/min. Les géométries variables ajustent les aubes d'environ 15 à 40° pour limiter le creux.

Consommation ? Ça dépend ...

On arrive ici à un point assez important et controversé. Un moteur suralimenté par turbo consomme-t-il moins ? Les fiches de conso peuvent dire oui, et ce n'est pas qu'une vue de l'esprit. A charge modérée, un turbo moderne profite d'un meilleur taux de remplissage et fonctionne plus souvent près de sa zone de rendement: on observe alors des consommations spécifiques de l'ordre de 220 à 240 g/kWh, quand un atmosphérique équivalent tourne plutôt autour de 260 à 290 g/kWh. En clair, à rythme calme, le turbo peut être objectivement plus économe.

Mais la médaille a un revers. Dès que l'on sollicite franchement la puissance, la suralimentation amène plus d'air et il faut injecter plus de carburant. En pleine charge, on grimpe facilement vers 300 à 320 g/kWh. C'est d'ailleurs ce que beaucoup constatent en usage réel avec les petits blocs essence downsizés (1.0, 1.2, 1.4): conduits dynamiquement, ils consomment plus que prévu. Le cycle WLTP (depuis 2019) est plus sévère que le NEDC avec une vitesse moyenne de 46,5 km/h et des accélérations plus franches; l'écart turbo/atmo s'est réduit, mais à conduite égale un turbo bien calibré garde souvent un avantage de **5 à 10 %** en moyenne. La nuance est là: ce n'est pas le turbo qui fait exploser la conso, c'est l'usage qu'on en fait.

Résumé pragmatique: les constructeurs ont réduit la cylindrée pour abaisser les valeurs d'homologation, puis ajouté un turbo pour retrouver la puissance perdue. Tant qu'on roule souplement, la petite cylindrée et l'éfficacité du remplissage aident. Quand on tire dedans, la suralimentation alimente la puissance... et la dépense.

Pour ma part je constate parfois avec effroi, par le biais des nombreux avis que je valide, que beaucoup d'entre vous sont très mécontents de la consommation constatée en réelle en ce qui concernent les petits moteurs essence downsizés (les fameux 1.0, 1.2, 1.4 etc). Revenant du diesel pour beaucoup, le choc est d'autant plus important. Certains revendent même leur auto dans la foulée ... Attention donc lors de l'achat d'un petit moteur essence, ils ne font pas toujours de miracle.

Sonorité moins bonne ?

Un moteur turbo voit son système d'échappement être encore plus gêné ... En effet, en plus des catalyseurs et FAP, on a désormais une turbine qui s'alimente des flux induits par l'extraction des gaz d'échappement. Tout ça fait qu'on rajoute encore quelque chose qui vient obstruer la ligne, on entend donc un peu moins de bruit. De plus, les régimes sont moins élevés, donc le moteur peut crier moins fort.

Les F1 sont le meilleur exemple qui soit, avec un plaisir pour les téléspectateur qui s'est largement atténué (le son moteur faisait partie des ingrédients indispensables, et pour ma part les V8 atmosphériques me manquent terriblement !). En chiffres, la turbine peut réduire le niveau sonore de l'ordre de 5 à 8 dB(A) en sortie.

On voit bien ici que le turbo s'immisce un peu beaucoup au niveau de l'échappement ... (collecteur à droite et turbo fixé à gauche)


Un spotter (G-E Supercars) a fait le boulot pour que vous puissiez comparer. Sachez toutefois que la différence se voit plus sur d'autres autos (surtout F1) car Ferrari a quand même fait en sorte que le turbo pénalise le moins possible l'agrément en mettant les ingénieurs sérieusement au travail. Malgré tout, on a un régime de 9000 tours sur la 458 et 8200 sur la 488 GTB (sachant aussi qu'à un même régime la 488 fait moins de bruit).

Régimes moins élevés avec turbo ?

Oui, avec deux turbines qui collectent les flux d'échappement et envoie de l'air sous pression dans le moteur, on a donc ici une limite : on ne peut pas les faire tourner trop vite l'une et l'autre, et puis on a aussi une résistance au niveau de la sortie d'échappement qu'on a pas avec un moteur atmosphérique (le turbo gêne). Notez cependant que la turbine qui envoie l'air compressé dans le moteur est contrôlée par l'électronique via la soupape de décharge wastegate, on peut donc limiter l'arrivée d'air compressée dans le moteur (c'est en partie ce qui se produit quand le moteur se met en sécurité, le wastegate évacue toute la pression dans l'air et no pas dans le moteur.
Tout cela se rapproche donc de ce que nous avons vu dans la paragraphe précédent.

Le pilotage de la pression passe souvent par une électrovanne PWM autour de 10 à 200 Hz, avec des ajustements rapides de l'ordre de ~50 ms.

Inertie plus importante ?

Un peu pour les même raisons, on se retrouve avec des moteurs ayant une inertie plus importante. Cela réduit d'ailleurs le plaisir et la sensation de sportivité. Les turbines influencent les débits d'air entrant (admission) et sortant (échappement) et provoquent donc une sorte d'inertie en ce qui concerne la vitesse d'accélération et de décélération de ces derniers. Attention toutefois, l'architecture du moteur a aussi une grande influence que ce comportement (moteur en V, à plat, en ligne ...).
Résultat, quand on donne des coups de gaz à l'arrêt, le moteur monte (je parle du régime) et redescend avec un peu plus lenteur ... Même les essences commencent à avoir le comportement de moteurs diesels qui sont turbocompressés de manière généralisée depuis plus longtemps (ex : M4 ou encore Giulia Quadrifoglio pour ne citer qu'elles. La 488 GTB fait des efforts mais ce n'est pas parfait non plus).
Si cela n'est pas bien grave dans l'auto de monsieur tout le monde, cela l'est bien plus dans une supercar à 200 000 euros ! Les anciennes en atmosphérique devraient prendre de la cote dans les années à venir.

Rendez-vous à la 20ème seconde pour entendre l'inertie moteur, c'est un peu trop pépère non ?

Réponse moins rapide

Autre conséquence, la réponse du moteur est moins fulgurante. Ferrari communique d'ailleurs un maximum pour démontrer à ses clients potentiels que tout a été fait pour réduire la réponse moteur malgré les turbos sur le 488 GTB. On parle de l'ordre de ~0,8 s de délai, contre des valeurs plus longues sur d'anciens montages.

Moins noble ?

On peut dire que oui puisque les moteurs atmosphériques ont des vocalises plus charismatiques et le régime maximal est supérieur, ce qui implique une ingénierie avancée pour pouvoir tenir ce rythme.

Fiabilité : turbo en berne

Là c'est de la logique bête et méchante. Plus on a de pièces dans un moteur plus il y a de risques de pannes ... Et ici on est gâté car le turbo est à la fois une pièce sensible (ailettes fragiles et palier qui doit être lubrifié) et une pièce qui subit d'énormes contraintes (centaines de milliers de tours par minute !) ...
En chiffres: la turbine tourne typiquement entre 90 000 et 200 000 tr/min avec des températures pouvant atteindre ~950 °C sur essence (~800 °C sur diesel). La lubrification se fait autour de 3 à 4 bar avec une huile qui circule vers ~150 °C. Une coupure d'huile de seulement ~2 s peut suffire à gripper le palier.

Par dessus cela, il peut même tuer un moteur diesel par emballement : il fuit au niveau du palier lubrifié, cette huile est aspirée dans le moteur et brûle dans ce dernier. Et comme il n'y a pas d'allumage commandé sur les diesels on ne peut pas couper le moteur ! Il n'y a plus qu'à voir sa voiture mourir en surrégime et dans un panache de fumée).

Côté entretien, les normes récentes (ACEA C3, API SN/SP) imposent une meilleure tenue à l'oxydation et à la température. Les vidanges doivent être respectées au cordeau, surtout si l'usage est sévère (trajets courts répétés, coupures moteur à chaud sans laisser retomber la température, etc.).

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