Moteur turbo-compound

Représentation du cycle de Beau de Rochas sur le diagramme de Clapeyron (P,V).

La conception d'un moteur à pistons implique que le taux de compression est égal au taux de détente. Par exemple, si le volume occupé par l'air est divisé par 10 pendant la phase de compression (valeur typique d'un moteur essence automobile moderne), il est multiplié par 10 pendant la phase de détente. Cela a pour conséquence, comme illustré ci-contre sur le diagramme de Clapeyron du Cycle de Beau de Rochas, qu'au moment (noté 4) où s'ouvre la (ou les) soupape(s) d'échappement, la pression dans le cylindre n'est pas complètement revenue à la pression atmosphérique. Il existe donc la possibilité de récupérer de l'énergie supplémentaire en terminant la détente. Sur un moteur turbo-compressé, une turbine est placée dans la ligne d'échappement pour exploiter une partie de cette énergie. Elle actionne directement un compresseur, sans connexion mécanique avec l'arbre principal du moteur[1]. En revanche, dans un turbo-compound, la turbine qui récupère l'énergie sur l'échappement est reliée à l'arbre principal, apportant un supplément de puissance, en général par l'intermédiaire d'un accouplement hydraulique. Si le moteur est également turbo-compressé, il y a deux turbines successives, l'une actionnant les compresseurs, l'autre fournissant de l'énergie à l'arbre principal[2].

Moteur R-3350.

Le Wright R-3350, dans ses évolutions, d'après-guerre, est devenu un moteur turbo-compound. Si de nombreux autres prototypes ont existé, il est le seul turbo-compound d'aviation produit en série. Trois turbines appelées PCT (Power Recovery Turbine) ont été installées, chacune exploitant l'énergie les lignes d'échappement de six cylindres. À plein régime, les PCT fournissaient 450 chevaux de puissance supplémentaire « gratuite », c'est-à-dire sans consommation de carburant supplémentaire. Ce moteur de légende a animé les non moins légendaires Douglas DC-7 et Lockheed L-1649 Starliner[3].

La technique turbo-compound a été utilisée sur quelques moteurs de camion, comme des versions du moteur D12 Volvo dans les années 1990. Comme en aviation, ces moteurs ont posé des difficultés de maintenance et de fiabilité. En 2019, Volvo a commercialisé un nouveau moteur de ce type. La consommation est réduite d'environ 8%[4].