Mercedes-AMG réinvente le turbo : voici le turbocompresseur électrique

Arnaud Marchal
Spécialiste automobile
18 juin 2020 à 17h27
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Turbo électrique Mercedes-AMG Garett © Mercedes-AMG
© Mercedes-AMG

Issu de la recherche menée pour la Formule 1, le tout nouveau système mis au point conjointement par le spécialiste du turbocompresseur Garett et la branche AMG de Mercedes-Benz veut anéantir le temps de réponse du turbo pour doper les performances, à l’aide de l’électrification.

Si Mercedes-Benz a déjà tenté une première approche avec le nouveau turbocompresseur à assistance électrique introduit sur le six cylindres 3,0 équipant les nouvelles CLS AMG 53, les ingénieurs ont poussé l’expérience plus loin pour augmenter la puissance.

Un moteur 48 volts dans le turbo

Pour réussir à créer un turbocompresseur électrique, l’équipe d’ingénieurs est partie d’un turbo classique entraîné par le passage des gaz d’échappement et lui a intégré un moteur électrique 48 volts, monté sur l’axe entre les deux turbines.

L’électrification du turbo permet ici de supprimer le temps de latence dû à l’arrivée progressive des gaz d’échappement. L’entrainement se fait au démarrage, par le moteur électrique qui « aide » les gaz d’échappement pour augmenter la puissance du moteur.

D’après Mercedes-AMG, le nouveau turbo peut fonctionner jusqu’à 170 000 tr/min et l’ensemble des appendices (turbo, moteur électriques, boitier de gestion) sont connectés au système de refroidissement moteur pour assurer la longévité du puissant turbocompresseur de nouvelle génération.

Ce mode de fonctionnement garantit une suppression du temps de réponse habituelle des moteurs turbo et cela dès le régime de ralenti.

Turbo électrique Mercedes-AMG Garett © Mercedes-AMG
© Mercedes-AMG

Un avenir tourné vers l’électrification de la gamme

Tobias Moers, président sortant d’AMG, a déclaré : « Nous avons clairement défini nos objectifs pour un avenir électrifié ». En implantant les technologies issues du progrès en Formule 1 à l’automobile, Mercedes-Benz continue à être l'un des leaders de l’innovation.

Si c’est Renault qui a commencé à utiliser le turbocompresseur il y a plusieurs décennies en Formule 1 puis rapidement dans ces voitures de commerce, les autres constructeurs lui ont vite emboîté le pas. Rappelons que le turbo est un moyen efficace et fiable d’augmenter les performances tout en réduisant la consommation de carburant.

Moers a également commenté le choix d’électrifier le turbocompresseur : « Avec cette décision, nous complétons stratégiquement notre technologie modulaire et l'adaptons à nos exigences de performance. Dans une première étape, cela inclut le turbocompresseur électrifié - un exemple du transfert de la technologie de Formule 1 sur la route, quelque chose avec lequel nous amènerons les moteurs à combustion turbocompressés à un niveau auparavant inaccessible ».

Turbo électrique Mercedes-AMG Garett © Mercedes-AMG
© Mercedes-AMG

Source : Autocar

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Anthotill
Le MGU-H (c’est son nom en F1) est vraiment une invention incroyable ! En F1, c’est 2MJ dans les batteries et +100kW de puissance par tour, juste en utilisant les gaz d’échappement !. L’énergie est transmise à une batterie puis délivrée automatiquement pour supprimer la latence du turbo à bas régime et éventuellement ajouter de la puissance. Ça améliore très nettement le rendement et la sobriété des moteurs, en tout cas en F1.
phil995511
Ils ont bien raison de fabriquer des moteurs consommant encore plus, il n’y a pas assez de CO2 dans l’atmosphère !!<br /> Il y a quelques jours on a pu lire qu’ils ont abandonné le développement des véhicules à hydrogène pour particuliers et maintenant ils rendent les moteurs à combustion traditionnels encore un peu plus polluants ;-(<br /> Voilà une marque que je ne conseillerai guère…
TAURUS31
Sauf qu’en F1 tu change de moteur a toute les courses…Vu comme les turbos sont fragile tout en étant mécanique…alors j’ose pas imaginer avec de électronique.<br /> Sans parler du prix lors de son remplacement.
eric957
Le turbo permet d’améliorer le rendement global, donc de consommer moins, et logiquement de rejeter moins de CO2, à puissance égale.
trollkien
Si je comprends ca que tu dis, ils ont greffé un turbo alternateur au fesses de l’echappement, qui envoie du jus à une batterie, qui renvoie le jus à la demande du turbo ?
Gilles_Ejaune
C’est vrai que l’électrolyse pour faire de l’hydrogène c’est pas du tout énergivore…<br /> Ou t’as vu que les moteurs consomment de plus en plus et sont de plus en plus polluants ? Au contraire c’est plutôt une belle innovation, réduire le turbo-lag a bas régime pour obtenir plus de couple qui plus est sur des moteurs de plus en plus en downsizing, c’est pas négligeable.<br /> fr.wikipedia.org<br /> Downsizing (mécanique)<br /> Vous pouvez partager vos connaissances en l’améliorant (comment&nbsp;?) selon les recommandations des projets correspondants.<br /> En mécanique automobile le terme anglais downsizing (signifiant «&nbsp;réduction de taille&nbsp;») est utilisé pour désigner un ensemble de procédés visant à réduire la cylindrée d'un moteur sans en dégrader les performances tout en améliorant le ratio puissance/litre pour en diminuer la consommation de carburant et les émissions toxiques.<br /> Pour faire face aux normes visant à réduire ...<br />
eric957
Dans nos voitures actuelles de nombreux moteurs utilisent le turbo. On a le souvenir de la fameuse BX TD au moteur «&nbsp;indestructible&nbsp;», et ça a continué jusqu’à ma petite swift et son turbo «&nbsp;boosterjet&nbsp;» 1L… Quand à l’électronique dans le moteur, elle est présente depuis longtemps pour gérer l’allumage.
TAURUS31
Je dois avoir pas mal de monde autour de moi qui ont pas de chance avec leur turbo… Dont moi, avec révision constructeur et huile adéquate et des trajets hors agglomération…<br /> C’est fou comme les gens voient pas plus loin que leur petite vie.
Anthotill
En F1 tu changes de «&nbsp;moteur&nbsp;» (unité de puissance) toute les 6 ou 7 courses, des «&nbsp;moteurs&nbsp;» à 95% de rendement qui tournent à pleine charge pendant 5000km …
Anthotill
Oui c’est à peu près ça, conversion de la chaleur des gaz et de la pression en énergie disponible et/ou en puissance. Des années de travail pour le mettre au point mais depuis son apparition (entre autre) la consommation des F1 a été réduite drastiquement et la puissance est aujourd’hui considérable, 1000 cv avec des 1.6L Turbo …
trollkien
Merci pour les précisions =)<br /> Du coup je me pose la question du pourquoi ils n’ont pas adopté ce principe dès le départ pour les véhicules hybrides, la pression et la chaleur des gaz d’echappements étant de l’énergie perdue, surtout que le principe du «&nbsp;turbo alternateur&nbsp;» est maitrisé depuis de nombreuses décennies (ne serais-ce que dans le nucléaire)<br /> Car du coup cela permettrait une recharge des batteries surement plus efficace que le recyclage d’energie de décélération
cpicchio
Et 30 litres pour 100 km ce qui est une prouesse ! (une simple sportive sur circuit, consomme autant, voir plus)<br /> Pour revenir à l’article, le titre est racoleur car ce n’est absolument pas un turbo électrique (et encore moins une orientation pour faire un turbo à terme pour les véhicules électriques ce qui ne voudrait rien dire).
cpicchio
Le moteur sert ici à faire tourner la turbine immédiatement pour éviter toute forme de latence. On est donc dans une recherche de performance.<br /> Il n’y a pas une solution pour les véhicules hybrides mais des solutions selon ce que l’on recherche. Une des pistes est de faire un moteur simple et de puissance moyenne avec une partie électrique pour le CO2 et la pollution dans les centres villes. Certains constructeurs iront plus loin, mais plus pour la performance que pour le CO2
Comcom1
Ah tiens encore un lobbyiste de la voiture électrique soit disant écologique juste là pour critiquer ce n’est pas de ses idées
toug19
Le turbo permet de faire baisser la consommation donc les émissions de CO2. Mercedes a abandonné l’hydrogène car ce n’est pas terrible pour les voitures, ça ira mieux dans les camions.
toug19
un lobbyiste de la voiture électrique… Si il y avait ne serait-ce que le quart des vrais lobby en voiture électrique qu’il y en a dans le secteur pétrolier, ça ferait longtemps que l’on ne roulerait plus en fumante qui pue, voir qui casse les oreilles pour certaines.
Gilles_Ejaune
Super ! Comme ça on fait travailler les petits africains pour extraire les métaux rare ! C’est moins grave c’est pas chez nous, aprés tout qu’est-ce qu’on en a à faire de ce pays sous développé ? Pfeu ! nous on est bien plus riche !
dvaid
Un e-turbo : excellent pour récupérer l énergie de l’échappement pour les hybrides.<br /> 100 bornes d autonomie (comme le projette BMW) et un petit moteur permettant a lui seul d atteindre les 130 km/h et de recharger la batterie : une voiture pas trop cher qui permet d aller partout et principalement en electrique.
toug19
Ben c’est sur il vaut mieux de bonnes marées noires et des gigatonnes de CO2 dans l’atmosphère histoire que l’on prenne 5°C et que la planète devienne invivable pour l’humanité et la plupart des êtres vivants. Et puis ce dont tu parles, les petits africains, ça reste à prouver et c’est surtout un problème de l’homme vers l’homme, la voiture électrique pourrait très bien être produite sans tes petits africains. Il suffirait d’un minimum de contrôle. Si l’homme est un conard, c’est pas avec le pétrole que tu le rends meilleur.
tfpsly
Je dois avoir pas mal de monde autour de moi qui ont pas de chance avec leur turbo… Dont moi<br /> Sur des moteurs assez gros (disons 1,8L et plus), les turbos sont fiables en général. Mais nécessitent de respecter les temps de chauffe et de refroidissement. J’ai revendu un 1,8T à 220 000km il y a une dizaine d’années, aucun pb de turbo.<br /> Sur les petits moteurs downsizés où ils sont utilisés presque en permanence, même à froid par contre…
Benjam007
Toutes les courses, faut pas déconner non plus hein, ils ont droit à 6 moteurs par saison même si souvent ils en utilisent 2 ou 3 en plus
Comcom1
Ah tiens un autre
_Dorsoduro
Tombe pas dans le lobby des pétroliers. Déjà Sans te parler des nombreuses guerres autour de l or noir. L’ exploitation du pétrole est bcq plus polluante. Déjà que l’ exploitation du gaz de chiste ne leur suffise pas maintenant les producteurs veulent exploiter les gisements de l’arctique<br /> Reporterre, le quotidien de l'écologie<br /> L’exploitation du gaz de schiste dévaste les États-Unis<br /> Grâce à l’exploitation des roches de schiste, la production de gaz et de pétrole américaine explose. Et cause des dégâts environnementaux en pagaille : destruction des paysages, pollution des eaux, séismes locaux, voie migratoire des oiseaux...<br />
thibalco
A quel moment il parle de consommer plus ?, à consommation équivalente , puissance supérieure ou répartie différemment, rien de plus rien de moins.
Bombing_Basta
Moteur thermique à 95% de rendement = impossible…
Bombing_Basta
Les «&nbsp;petits africains&nbsp;», c’est comme les SDF, on les brandis quand ça nous arrange, et le reste du temps, on les oublie…<br /> Et quand les petits africains migreront en masse car on ne peut pas vivre avec 50°C à l’ombre toute l’année en mangeant et buvant du sable, ce seront les mêmes, bien au frais dans leur clim, qui couineront leur pure race sur ces maudits.
Anthotill
En F1 «&nbsp;si&nbsp;», mais on ne parle pas de moteur thermique, c’est une unité de puissance hybride composée de plusieurs éléments :<br /> Moteur thermique 1,6L essence<br /> Turbo<br /> MGU-H<br /> MGU-K<br /> Batteries<br /> Commande électronique<br /> Le moteur thermique à lui seul a dépassé par la première fois un rendement supérieur à 50% en 2017, c’est la première fois qu’une moteur de course thermique produit plus d’énergie utile que d’énergie perdue. Les anciens moteurs V8 n’ont jamais dépassées les 40% de rendement pour comparaison (estimé à 850cv), ils ont commencé leur développement à 29% et ont fini à 39%.<br /> Ajouté à la récupération/réintroduction de l’énergie cinétique, la turbo compression, les gaz d’échappement, on réinjecte une masse incroyable d’énergie qui serait alors perdue sur nos voitures de routes.<br /> L’efficacité de stockage de l’énergie augmente d’1% pour tous les ans depuis une douzaine d’année, bref, c’est 20% de consommation en moins en dix ans. Aucune voiture, aucun constructeur de moteur au monde n’a fait un aussi gros pas en avant que les ingénieurs F1 et c’est précisément ce qui commence à arriver sur nos routières, c’est aussi à ça que doit servir une sport automobile pour moi.<br /> Cet ensemble à un rendement proche de 95% (et 50% pour le thermique donc), développe une puissance de 1000cv pour une consommation d’env 30kg (en F1 on parle en Kg) au 100km (soit env 40 litres au 100km) en sachant que la règlementation actuelle impose un maximum de 110kg d’essence au départ et une interdiction de consommation de plus de 100kg à l’heure, avec une vMax en grand prix en aspiration de 372Km/h (Valteri Bottas au grand prix d’Azerbaidjan si ma mémoire est bonne).<br /> Désolé, je ne suis pas assez calé pour construire ma pensée scientifiquement, c’est juste une passion que je ne maitrise pas à 100% techniquement
fcriaud
Bonjour,<br /> Désolé mais le nombre de moteurs par saison est limité a 4 (il me semble).
FlavienS
Pour phil995511<br />
Gilles_Ejaune
Et l’épuisement des terre rares t’en fais quoi ? Le recyclage des voitures électrique ? Le cout énergétique de production d’un véhicule électrique ( les process sont ultra optimisés pour la fabrication d’un véhicule thermique ) ? La gestion énergétique de la totalité du parc automobile Français ?( en admettant que électrique marche )<br /> Le valorisation du recyclage d’un véhicule thermique c’est plus de 82% de la masse totale du véhicule à l’heure actuelle, on est même pas à 50% pour une électrique il me semble…<br /> Alors oui électrique peut-être mais uniquement dans les grandes villes et encore…<br /> Le moteur thermique a encore de très beaux jours devant lui et étrangement on a pas trop envie de parler des Algocarburants, croire que l’écologie c’est une affaire de ne pas polluer du tout, c’est bien naïf .
toug19
Voici mes réponses point par point:<br /> Les voitures électriques ont de moins en moins de terres rares, documente toi.<br /> La batterie se recycle à plus de 80%.<br /> Les futur voitures électriques (et certaines déja existante) permettront de lisser les pics de demandes d’électricité par le V2G et V2H.<br /> Pour la agro-carburants, peut-être à court terme, mais vu que le moteur thermique c’est plus de 70% d’énergie perdue. Ça ne peut pas être un avenir.<br /> Après je suis d’accord sur le fait qu’il faut réduire la place de la voiture dans le monde.
toug19
oui un autre qui se renseigne un minimum avant de parler. On peut critiquer la voiture et biensur la voiture électrique, qui n’est pas parfaite, mais dire que c’est pire ou pareil que le véhicule thermique c’est mal connaitre son sujet.
tsiolkovski
Malheureusement on en très loin de ces 95% <br /> Un moteur thermique a des limites physiques (Rendement de Carnot et limite de l’efficacité de la combustion par exemple). Le turbo ne permet pas de dépasser ces limites, juste de s’en rapprocher en augmentant la pression dans les cylindres.<br /> C’est juste la partie électrique qui tournera avec 95% d’efficacité et déjà c’est énorme si on considère toute la chaine ! L’energie électrique ne vient (ou venait je suis pas sûr pour ce qui se passe actuellement) que du freinage et de la charge initiale.<br /> Donc du coup pour le rendement de l’ensemble on est limité à 50% parce que c’est 2 systèmes différents !<br /> Mais sur un grand prix complet on est à des années lumières des 95% d’efficacité !<br /> PS : C’est facile de s’emmêler dans tout ça, t’inquiète pas ahah
obbiclubic
Est ce que ca va faire monter le prix d’un turbo qui claque ? C’est toujours ca le problème …. on veut faire mieux, mais on zappe le porte monnaie des consommateurs.
tfpsly
Le turbo lui-même ne supportant plus les plus de 600° des gaz d’échappement, on peut supposer que le turbo électrique soit plus solide. Reste les dizaines de milliers de tours par minute, qui sont toujours aussi poussées. En cas de casse, les risques sont toujours les mêmes : risque de morceaux de plastiques rentrant dans le moteur et endommageant les pistons, ou huile de lubrification du turbo fuyant dans l’admission d’air, entraînant un emballement du moteur.<br /> La partie turbine génératrice dans l’échappement sera celle subissant les contraintes de température. Au moins si elle pète, on perd de la puissance mais le moteur ne risque rien.
Bombing_Basta
Je veux voir ta source sur le rendement à 95% d’un moteur thermique…<br /> Un moteur électrique ça monte à 95% pour certains, 90% pour la plupart, et c’est sur toute la courbe de puissance, même pendant les accélérations donc.<br /> Même les meilleurs rendements en thermique, c’est sur une plage de couple, à une vitesse de rotation, bien précise.<br /> Par exemple l’un des meilleurs moteurs essences actuel en grand public, le puretech 1.2 110/130, donné pour 4 litres au 100 en moyenne suivant la bagnole dans laquelle il est monté, est un GOUFFRE dans les phases d’accélération et dès qu’on sort de sa plage de couple nominal (monte à 20 litres, je fais en moyenne du 8 litres en ville avec).<br /> Le rendement d’un moteur thermique est désastreux hors couple nominal et ça ne changera jamais.<br /> Et j’attends ta source pour le 95% de rendement…<br /> https://www.qwant.com/?q=rendement%20moteur%20F1%2095%&amp;t=web<br /> https://www.qwant.com/?q=rendement%20moteur%20F1&amp;t=web
Brieg_Le_Ruyet
Je comprends pas ton commentaire. Autant je suis d’accord sur l’hydrogène, je ne suis pas fan non plus du turbo en général, mais là, il est marqué nulle part que ça consomme plus et pollue plus…idem je suis pas fan du downsizing et je suis conscient que les moteurs turbo consomment peu seulement à certains régimes, mais là, je ne suis pas convaincu que cela impacte plus. On est sur du gros moteur rendu plus efficient et propre par l’ajout du turbo car à ces niveaux de puissance et de taille, la problématique de la cylindrée à compenser ne se pose pas.
Anthotill
Tu n’as peut être pas vu mon dernier message ?
Brieg_Le_Ruyet
Oui mais c’est la même chose qu’un moteur thermique a l’essence sauf seulement rejet de Nox…et conso. mais le savoir faire est là, les moteurs sont les mêmes, moins de poids que pile a combustible+moteur électrique…moins de recherche et conversion immédiate du parc existant. Après passion aussi… mais c’est autre chose. Après, je préfère une pile à combustible qu’une voiture purement électrique.
Bombing_Basta
Si, mais ce n’est pas une source, c’est une affirmation.<br /> Et après recherche de ma part je ne trouve aucune source, au mieux, j’ai trouvé un rendement de 50%… et encore une fois, ce n’est pas un rendement général ça, mais à un couple nominal.
Comcom1
Anthotill
Donc tu n’as pas vu mon message ou je dis que le moteur thermique a atteint 50% en 2017 ?<br /> https://auto.honda.fr/cars/world-of-honda/present/honda-racing-f1/technology.html<br /> Nextgen-Auto.com – 6 Jun 19<br /> Retour sur 10 années d'hybridation en Formule 1<br /> Formule 1 | À l'occasion de la Journée Mondiale de l'Environnement de l'ONU, qui s'est tenue hier, retour sur plus d'une décennie d'innovation dans le domaine de la (...)<br /> https://www.ouest-france.fr/sport/formule-1/formule-1-quelle-est-la-consommation-moyenne-d-une-monoplace-de-f1-6271755
Bombing_Basta
50% c’est pas 95%, et encore une fois, c’est 50% sur une plage bien spécifique.<br /> Un générateur électrique tu peux le faire fonctionner sur la plage de rendement maximal d’un moteur thermique, pas une voiture.<br /> «&nbsp;lors d’un test de dynamomètre&nbsp;», c’est loin d’être un mode de fonctionnement représentatif de l’utilisation d’une voiture de monsieur tous le monde, et encore moins de celui d’une monoplace.<br /> Bref, je ne t’ai pas demandé une source pour un rendement de 50%, ça je sais que ça fait longtemps qu’un moteur thermique en est capable sans aucune fioriture, juste un mastodonte diesel pour propulser un bateau type super-tanker y arrive et avec du carburant hautement technologique, le fioul lourd…<br /> Non, je te demande de sourcer le «&nbsp;95% de rendement&nbsp;» que tu as affirmé plus haut.
Hache
Mes deux Toyota ont respectivement 290 et 370.000 km. Les turbos fonctionnent correctement.
Hache
Disons que Mercedes vient de remettre en service le vieux système du compresseur mais l’a rendu moins consommateur d’énergie en le greffant sur un turbo compresseur. Il ne consomme que lorsque le turbo est en dessous de sa plage de fonctionnement.<br /> La difficulté est de faire fonctionner un moteur électrique dans un environnement très, très chaud à plusieurs centaines de degrés.
Bautzen
Le turbo électrique ? C’est un plus car il apporte tout de suite la puissance comme un compresseur. L’avenir est la voiture électrique surtout avec la technologie gel solide. L’hydrogène ? pour les poids lourds et encore ! car Tesla avance avec sa technologie version électricité.
Lolo9250
Pour ma part, aucun souci avec le 1,4l 16s turbo de ma 500 Abarth de 2009 et 93000 kms (full stock, 172 ch) !<br /> Il suffit juste de respecter un tantinet les temps de chauffe, de coupure et un entretien en bonne et dûe forme, pas très compliqué non plus…
Patrick_Beau
Il est certainement le plus fragile des organes mécaniques d’une voiture, et est soumis à des contraintes de débit / chaleur folles. Et il est la cible de réduction de coûts…<br /> Il est aussi très sensible à la lubrification. Si tu te sers de ta voiture en tapant dedans dès le début, et encore plus si tu fais des petits trajets, il ne tiendra pas le coup.<br /> Perso, je préfères l’approche d’avoir un moteur fiable et optimisé (2L pour 150cv) assisté par un alternateur conséquent et inversable pour l’aider dans les phases de fortes consommation (démarrage aux feux, aide en côte), même si j’admets que l’idée que de récupérer des watts dans les gaz d’échappement est très séduisante.
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