Bi-turbo vs Twin-turbo. Controverse terminologique

Le double turbocompresseur est un système de suralimentation unique qui permet à un moteur à combustion interne d'atteindre une agilité exceptionnelle et des performances élevées. Cependant, cette technologie est rarement utilisée par les automobilistes qui privilégient une conduite modérée, ce qui représente la majorité dans notre pays. C'est pourquoi de nombreux mythes et idées reçues ont vu le jour à son sujet.

Cette technologie peut être mise en œuvre de deux manières principales : à l'aide de systèmes twin turbo et bi-turbo. Mais quelle est la différence entre ces termes ? Malheureusement, même des sources aussi fiables que Wikipédia et Chat GPT ne fournissent souvent pas de définitions sans ambiguïté, ce qui ne fait qu'accroître la confusion.

Double turbocompression : types de turbines disponibles et idées fausses dans les définitions

Beaucoup croient à tort qu'un système twin turbo est un système de suralimentation séquentielle utilisant deux turbines de tailles différentes. Selon l'opinion courante, chaque turbine fonctionne dans sa propre plage de régime, s'activant à tour de rôle et assurant un fonctionnement séquentiel du système. D'autre part, ils affirment que le bi-turbo est un système de suralimentation parallèle, où deux turbines identiques fonctionnent de manière synchrone et alimentent le moteur en air de manière uniforme.

Cependant, ces notions sont erronées. La principale raison de la confusion entre le « twin turbo » et le « bi-turbo » est le manque d'informations précises dans les sources accessibles au public. Les interprétations incorrectes dans les articles et les publicités alimentent la désinformation. De plus, une terminologie assez similaire dans différentes langues peut être interprétée différemment, ce qui crée encore plus de malentendus.

La pertinence de cette question s'accroît à mesure que les voitures modernes deviennent plus complexes et que la terminologie devient moins compréhensible. La société Wiatreo est prête à partager ses connaissances afin de dissiper les mythes et de permettre à chacun de prendre une décision éclairée.

En réalité :

Le bi-turbo est un système qui utilise deux turbines connectées en série. L'une d'elles est plus petite et s'active à bas régime, tandis que la seconde, plus grande, commence à fonctionner à haut régime, fournissant de la puissance dans la plage supérieure.

Le twin turbo se compose de deux turbines identiques, disposées en parallèle et fonctionnant simultanément. Elles répartissent uniformément le flux d'air entre les cylindres du moteur, ce qui permet d'obtenir une puissance stable et une réponse rapide.

Comment fonctionne le système Twin Turbo ?

À l'origine, cette technologie a été développée pour le sport automobile. Ayant prouvé son efficacité dans la pratique, elle a été progressivement adaptée aux voitures grand public de série. Un mécanisme assez simple a permis de résoudre le principal problème de la suralimentation par turbocompresseur : l'apparition du « turbo lag ». Lorsqu'on installe une grande turbine sur un moteur, on observe principalement un retard de réaction de la voiture à l'accélération (à basse vitesse), car une grande turbine met du temps à monter en régime, ce qui réduit la dynamique de la voiture. La version à double turbo permet d'éviter cet inconvénient grâce aux caractéristiques de sa conception.

Comment fonctionne le système biturbo et quels sont ses résultats

Il repose sur le fonctionnement en parallèle de deux turbines installées face à face, chacune étant reliée à une rangée distincte de cylindres. Ainsi, la puissance d’un seul turbocompresseur ne s’applique qu’à la moitié des cylindres, ce qui permet d’obtenir un volume de gaz d’échappement suffisant pour un fonctionnement efficace du moteur, tant à bas régime qu’à haut régime. Par exemple, sur le moteur BMW B58 V6 de 335 chevaux, deux turbocompresseurs fonctionnant en parallèle sont installés :

• la première turbine alimente en air une rangée de trois cylindres ;
• le second, dans une autre rangée.

Il en résulte une utilisation uniforme des gaz d'échappement, ce qui permet d'obtenir des performances élevées du système de moteur à combustion interne, tant à bas régime qu'à haut régime.

Autres exemples de voitures équipées de systèmes biturbo

Le plus souvent, le moteur biturbo est utilisé dans les moteurs à combustion interne de configuration en V et de puissance significative. En pratique, on le retrouve dans les modèles de voitures suivants :

• Nissan GT-R (R35) avec moteur VR38DETT : V6 de 3,8 L ;
• Toyota Supra Mk4 avec moteur 2JZ-GTE : V6 de 3,0 L ;
• Mercedes-AMG C63, E63, GT, G63 avec moteurs M177/M178 : V8 de 4,0 L ;
• Audi RS6, RS7 avec moteur V8 TFSI de 4,0 L.

De plus, la Porsche 911 (997 Top) équipée d'un moteur de 3,6 L développant 480 ch utilise des turbines 53049980338 et 53049980337, qui exploitent pleinement le potentiel de cette technologie.

Technologie brevetée par BMW

Le système biturbo est devenu un élément important du développement commercial de BMW. En 2011, le constructeur automobile a breveté cette technologie, en l'appliquant à un moteur quatre cylindres de 2 litres sur le modèle BMW X1 xDrive28i. Cette solution a permis la création d'une nouvelle marque : BMW TwinPower Turbo.

Problèmes liés au double turbo et leurs caractéristiques

Comme tout mécanisme complexe, le système biturbo a ses points faibles. Lors de l'utilisation de cette technologie, la tâche principale consiste à maintenir un équilibre correct entre les deux turbocompresseurs et à garantir leur fonctionnement synchrone. Si le réglage s'avère insuffisamment précis, cela peut entraîner une baisse des performances du moteur et des dysfonctionnements.

Une attention particulière s'impose dans les cas suivants :

• Le système twin turbo s'apparente au fonctionnement de deux moteurs distincts qui doivent fonctionner de manière synchrone. Si l'une des turbines tombe en panne, cela provoque une défaillance de l'ensemble du système de suralimentation, et le moteur commence à fonctionner de manière irrégulière. Un tel déséquilibre affecte directement la dynamique de la voiture et peut entraîner des pannes plus graves.
• Difficultés lors du réglage initial. Le remplacement de la roue de compression des turbines lors du réglage nécessite une reconfiguration finale du moteur. Dans le cas d'un double turbo, chaque partie est reliée à son propre système d'alimentation en air, où de nombreux capteurs sont utilisés pour contrôler les volumes d'air entrant. En cas de calibrage incorrect, les capteurs peuvent donner des erreurs et le moteur peut fonctionner de manière instable.

Comment fonctionne le moteur bi-turbo ?

Le bi-turbo est un système de suralimentation qui utilise deux turbines de tailles et de conceptions différentes. Contrairement au double turbo, où les turbines fonctionnent en parallèle, dans ce cas, leur fonctionnement est organisé de manière séquentielle, ce qui permet également d'éviter le temps de réponse du turbo.

La principale caractéristique du bi-turbo est que les turbocompresseurs sont activés à différentes phases du fonctionnement du moteur :

• La plus petite turbine démarre à bas régime. Grâce à sa petite taille et à son rotor léger, elle monte rapidement en régime et alimente les cylindres en air, assurant une réponse instantanée du moteur.
• La turbine la plus grande s'enclenche lorsque le turbocompresseur le plus petit atteint ses limites. Elle prend le relais pour fournir un volume d'air plus important à haut régime, ce qui permet de maintenir la puissance et la vitesse à leur niveau maximal.

En conséquence, la voiture réagit immédiatement à l'accélération, et le système biturbo offre une accélération fluide et puissante sans temps de réponse.

Pourquoi la configuration turbo biturbo ne se prête pas au tuning

Contrairement au twin turbo, où il est permis d'intervenir sur le système pour augmenter la puissance, le bi-turbo est une technologie développée exclusivement pour les configurations d'usine. Autrement dit, seuls les constructeurs automobiles peuvent installer le système biturbo, en le concevant de telle sorte que chaque turbine ait des paramètres strictement définis : dimensions de l'arbre, roues de compression, collecteurs et débit.

Les tentatives de modification se limitent au remplacement des roues ou des arbres du compresseur, mais il est impossible de réaliser une mise à niveau complète. De plus, lorsque l'on modifie les paramètres du moteur, un réglage logiciel approfondi (chip tuning) est nécessaire, ce qui complique considérablement le processus.

Véhicules équipés d'un système bi-turbo : exemples

Le bi-turbo est souvent utilisé dans les voitures puissantes et à la pointe de la technologie, y compris les véhicules particuliers et utilitaires. On trouve ce type de moteur dans :

• Land Rover 3.0 TURBO AJ20D6 (2017-) – un SUV puissant utilisant un système de suralimentation à deux étages pour améliorer la dynamique ;
• VW Transporter biturbo T5 2.0L CFCA (2009-) – le système turbo bi permet d'augmenter l'efficacité du moteur diesel, en améliorant la consommation de carburant et la dynamique ;
• Renault Master dci135 2.3L M9T GEN6 (2019-) – un modèle réputé pour sa fiabilité, qui utilise le système 858864-0004 + 858866-0005, ce qui le rend performant quelle que soit la charge ;
• Alfa Romeo Stelvio 2.9 V6 BI-TURBO QUADRIFOGLIO Q4 (2017-) – puissance et dynamisme élevés, grâce auxquels la voiture a acquis des caractéristiques sportives.

Le système bi-turbo est idéal pour les voitures de série puissantes, car il permet d'exploiter efficacement le potentiel du moteur à différents régimes. Cependant, en raison de sa conception complexe et de ses réglages d'usine, il n'est pas destiné à un tuning actif. Les constructeurs continuent d'améliorer cette technologie, ce qui en fait l'une des plus efficaces pour les voitures puissantes.

Complications possibles avec le bi-turbo

L'ingénierie automobile moderne s'efforce de maximiser la modernisation du système bi-turbo, afin de le rendre plus fiable et plus efficace. Cependant, malgré les avancées technologiques, il présente encore des points faibles. En raison de la conception complexe et de l'interaction de nombreux éléments, certains problèmes peuvent survenir plus fréquemment que d'autres. Ils sont principalement liés à l'usure des composants, en particulier ceux qui sont soumis à des chocs mécaniques fréquents :

Usure du métal sous la soupape de décharge

Le contact constant métal contre métal entraîne une abrasion progressive des pièces au niveau de la soupape. Si l'usure est insignifiante, le moteur peut subir un « turbo lag » à bas régime lorsque la petite turbine ne reçoit pas la quantité d'air nécessaire. En cas d'usure importante, la grande turbine peut recevoir trop d'air, ce qui provoque un fonctionnement instable du moteur à combustion interne, une perte de puissance à bas régime ou un temps de montée en régime plus long.

Complexité de la conception des actionneurs

Le système biturbo nécessite l'utilisation de plusieurs actionneurs, ce qui complique la conception. Plus il y a d'éléments, plus le risque de rupture est élevé. Si un actionneur tombe en panne, les soupapes de commutation entre les turbines peuvent ne pas s'ouvrir ou le faire au mauvais moment. En conséquence, la turbine fonctionne de manière incorrecte, ce qui peut entraîner soit une suralimentation insuffisante (underboost), soit une suralimentation excessive (overboost), ce qui affecte également négativement le moteur.

Beaucoup plus rarement, des problèmes surviennent au niveau de la vanne de commutation du flux de gaz. Dans le système bi-turbo, les gaz d'échappement sont redistribués de manière dynamique entre la petite et la grande turbine. Une vanne spéciale est prévue à cet effet, mais elle peut tomber en panne. Si la vanne se bloque dans une mauvaise position, l'une des turbines est tout simplement exclue du cycle de fonctionnement, ce qui entraîne un sous-suralimentation. Dans un autre cas, un choc thermique causé par une pression excessive est possible.

La différence entre le bi-turbo et le twin-turbo : pourquoi cette confusion ?

La confusion entre le twin turbo et le bi-turbo provient de la similitude des noms, bien que leurs principes de fonctionnement soient différents. Le twin turbo est un système parallèle dans lequel deux turbines identiques fonctionnent simultanément, répartissant la charge entre les cylindres du moteur. Dans le bi-turbo, en revanche, on utilise un schéma séquentiel, où la petite turbine est activée à bas régime et la grande se connecte à haut régime, assurant une alimentation en puissance uniforme. On trouve souvent des erreurs de terminologie même dans les sources officielles, ce qui crée des malentendus parmi les passionnés d'automobile.