Comment est refroidi un turbo ?
Plan de l'article :
Le turbocompresseur est la pierre angulaire des moteurs modernes, permettant d’augmenter leur puissance et leur rendement en comprimant l’air d’admission. Cependant, ce dispositif fonctionne à des températures très élevées, pouvant atteindre plus de 900°C au niveau de la turbine sur les moteurs essence. Pour éviter la surchauffe et garantir sa longévité, plusieurs systèmes de refroidissement sont mis en place. On distingue principalement trois types de refroidissement ...
Le refroidissement de l’air comprimé : l’intercooler
Lorsque l’air est comprimé par le turbo, il s’échauffe fortement en raison du principe de compression des gaz. Cet air chaud est moins dense et moins favorable à une combustion efficace. Pour optimiser les performances du moteur et éviter une surchauffe excessive de l’admission, un échangeur thermique est utilisé : l’intercooler (ou échangeur air/air, parfois air/eau). Il s'agit donc ici de refroidir l'air comprimé par le turbo, et non pas de refroidir le turbo en lui-même, attention à la nuance ...
Cet intercooler n'était pas systématique dans les années 90, et il servait alors d'argument de vente et était fièrement inscrit à l'arrière des Opel par exemple.
Intercooler air/air
- Fonctionne comme un radiateur, où l’air comprimé circule à travers des ailettes refroidies par l’air extérieur.
- Placé généralement en façade du véhicule, il bénéficie du flux d’air naturel pour refroidir l’air d’admission avant son entrée dans le moteur.
- C’est la solution la plus répandue, simple et économique.
Intercooler air/eau
- Utilise un circuit de liquide de refroidissement pour abaisser la température de l’air comprimé, c'est donc un échangeur air/eau.
- Plus compact et performant dans certaines configurations, il est souvent utilisé sur les moteurs plus performants ou dans les espaces restreints où un intercooler air/air serait trop volumineux.
Le choix entre ces deux systèmes dépend des besoins en refroidissement et des contraintes d’implantation du moteur. Le refroidissement par eau est évidemment plus efficace et plus cher.
Le refroidissement de l’huile du turbo
Le turbocompresseur fonctionne à très haute vitesse (jusqu’à 250 000 tr/min), ce qui nécessite une lubrification efficace pour éviter l’usure prématurée des paliers. L’huile moteur est utilisée pour cette fonction, mais elle est exposée à des températures extrêmes lorsqu’elle traverse le turbo. L’huile moteur passe par un échangeur thermique eau/huile avant de retourner dans le carter.
Sans ce refroidissement, l’huile pourrait se dégrader prématurément, formant des dépôts (calamine, vernis) qui peuvent obstruer les conduits et endommager le turbo.
Le rôle de l’huile dans le refroidissement du turbo
- Lubrification des paliers : le turbo étant monté sur un axe supporté par des paliers hydrodynamiques, l’huile réduit les frictions et l’usure (on ne pourrait pas se contenter d'un roulement à billes classiques car l'huile chauffe très vite, il faut donc avoir en continu une arrivée d'huile refroidie).
- Refroidissement : en circulant dans le corps du turbo, l’huile absorbe une partie de la chaleur avant d’être renvoyée vers le carter d’huile. C'est la même chose pour le moteur, l'huile lubrifie et refroidit.
Le refroidissement liquide du turbo
Sur les véhicules les plus sophistiqués, notamment ceux avec des turbos très sollicités (essence performants, moteurs turbo modernes), un circuit de liquide de refroidissement spécifique est intégré au turbocompresseur pour le protéger des températures extrêmes.
Comment fonctionne le refroidissement liquide du turbo ?
- Le liquide de refroidissement circule autour du corps central du turbo, là où l’axe et les paliers sont soumis à des températures élevées.
- Ce système permet de dissiper la chaleur résiduelle même après l’arrêt du moteur, évitant ainsi le phénomène de coking (carbonisation de l’huile dans les conduits).
- Certains moteurs disposent d’une pompe de refroidissement électrique auxiliaire, qui continue de faire circuler le liquide de refroidissement après l’extinction du moteur pour éviter les montées excessives en température.
Ce dispositif est particulièrement utile sur les véhicules essence, où les températures d’échappement sont plus élevées qu’en diesel.
Les effets néfastes d’un arrêt brutal du moteur
Si le moteur est coupé immédiatement après une forte sollicitation (autoroute, conduite sportive), le turbo peut rester chaud sans lubrification, ce qui favorise la dégradation de l’huile et la formation de dépôts. C’est pourquoi certains constructeurs recommandent de laisser tourner le moteur au ralenti quelques secondes avant l’arrêt.
Il ne faut toutefois pas exagérer les choses, il faut vraiment avoir fait de la piste intensive juste avant pour que le risque soit réel ...
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