Le circuit basse température et le refroidisseur d'air de suralimentation

Sur un moteur suralimenté, l'air comprimé par le turbo s'échauffe fortement. Le refroidir avant l'admission est indispensable : un air plus froid est plus dense — donc porteur de plus d'oxygène à volume égal — et il éloigne le cliquetis. Le principe de l'échangeur d'air est traité par ailleurs ; cette fiche décrit une architecture particulière, de plus en plus répandue : le circuit basse température dédié, avec échangeur air-eau. Voir l'échangeur air-air et air-eau.

Deux circuits de refroidissement, deux consignes

Un moteur moderne peut porter deux circuits de liquide distincts, à des températures différentes :

• le circuit haute température (HT), le circuit moteur classique, régulé vers 85 à 105 °C, qui refroidit le bloc et la culasse. Voir le circuit de refroidissement ;
• le circuit basse température (BT), régulé beaucoup plus bas — de l'ordre de 35 à 45 °C —, dédié au refroidissement de l'air d'admission, et parfois du condenseur de climatisation ou du refroidisseur d'EGR basse pression.

Les deux ne se mélangent pas : ils ont chacun leur pompe, leur vase et leur radiateur. Cette séparation permet de donner à l'air d'admission un liquide bien plus froid que le liquide moteur, ce qu'un circuit unique ne pourrait pas offrir.

Le refroidisseur d'air air-eau

Deux familles d'échangeurs coexistent. L'échangeur air-air classique, placé en façade, est traversé par l'air d'admission d'un côté et par l'air de la route de l'autre. L'échangeur air-eau (souvent intégré au collecteur d'admission) fait circuler le liquide du circuit BT au contact de l'air comprimé. Ses avantages expliquent sa généralisation sur les moteurs downsizés et les architectures compactes :

• compacité et implantation au plus près des soupapes, ce qui réduit le volume d'air entre le turbo et le moteur et améliore la réponse ;
• inertie thermique plus favorable et régulation plus stable de la température d'admission ;
• possibilité de placer un radiateur BT de petite taille là où l'air-air demanderait un gros échangeur frontal et de longues tuyauteries.

Le circuit BT est mis en mouvement par une pompe électrique commandée par le calculateur, avec son propre radiateur basse température. La pompe peut tourner indépendamment du moteur, y compris après coupure, pour évacuer la chaleur résiduelle.

En contrepartie, l'échangeur air-eau a une inertie qui se retourne contre lui en usage prolongé : sous forte charge soutenue, le liquide du circuit BT finit par monter en température et sature si la pompe et le radiateur BT ne suivent pas. Ce phénomène de saturation thermique (heat soak) explique qu'un moteur tienne parfaitement une accélération brève mais voie sa température d'admission grimper sur une longue montée ou un usage sur circuit. L'air-air, plus inerte à froid, résiste parfois mieux à ce régime continu. Le choix entre les deux est un compromis entre réponse à froid et tenue en charge longue, que le constructeur arbitre selon l'usage visé du moteur. Le circuit BT partage d'ailleurs souvent son radiateur frontal avec le condenseur de climatisation, ce qui crée une concurrence de refroidissement à gérer en été, à forte charge et climatisation active.

Ce que le calculateur en fait

Une sonde de température d'air d'admission après échangeur informe le calculateur de la température réellement obtenue. Cette valeur intervient dans la correction de la charge, la protection au cliquetis et les limites de sécurité. Voir la température d'air d'admission. Le calculateur module la pompe BT et le ventilateur pour tenir la consigne d'air, et intègre cette température dans la régulation de la suralimentation. Voir la boucle de régulation de la suralimentation.

Un point sensible après préparation

C'est un enjeu direct pour le reprogrammateur : après une augmentation de charge, l'air d'admission chauffe davantage et plus longtemps. La capacité de l'échangeur et du circuit BT devient alors limitante. Si la température d'admission dérive vers le haut en usage soutenu, le calculateur retire de l'avance, réduit la suralimentation ou plafonne le couple pour protéger le moteur — et le gain attendu s'évapore, non par manque de débit, mais par excès de chaleur. La qualité du refroidissement d'air conditionne donc la tenue d'une prestation dans le temps. Voir le turbocompresseur.

Diagnostic

Les défauts propres au circuit BT :

• pompe BT en panne ou faible : la température d'air d'admission grimpe anormalement en charge, sans que le circuit moteur soit en cause ;
• poche d'air dans le circuit BT : purge incomplète, échange dégradé, températures erratiques ;
• radiateur BT encrassé en façade (insectes, feuilles, boue) : capacité d'évacuation réduite ;
• fuite de l'échangeur air-eau : présence de liquide dans l'admission, chute de niveau au vase BT ;
• capteur de température d'admission incohérent : valeur figée ou aberrante qui fausse les corrections. Voir les capteurs de la charge.

La règle de séparation est ici précieuse : une anomalie de température d'admission ne doit pas être confondue avec une anomalie du circuit moteur. Les deux circuits ont des consignes, des pompes et des radiateurs différents, et se diagnostiquent séparément. Voir la pompe à eau.

Voir aussi l'échangeur air-air et air-eau, la température d'air d'admission et le circuit de refroidissement.

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