La science derrière le fonctionnement d'un refroidisseur intermédiaire

Un refroidisseur intermédiaire est un élément vital dans les moteurs turbocompressés et suralimentés, souvent négligé par ceux qui ne sont pas familiers avec l'ingénierie automobile. Il joue un rôle crucial dans l’amélioration des performances, de l’efficacité et de la longévité du moteur. Dans cet article, nous approfondirons la science derrière le fonctionnement d'un refroidisseur intermédiaire, expliquant son objectif, son fonctionnement et ses avantages. Que vous soyez un passionné de voitures ou simplement curieux de la technologie automobile, Comprendre le fonctionnement d'un refroidisseur intermédiaire peut fournir des informations précieuses sur les performances et l'efficacité des moteurs modernes.

Qu'est-ce qu'un intercooler ?

Un intercooler, trouvé dans les moteurs turbocompressés et suralimentés, est un dispositif qui refroidit l'air comprimé avant qu'il n'entre dans le collecteur d'admission du moteur.

Tous les moteurs turbocompressés ou suralimentés ont-ils besoin d'un refroidisseur intermédiaire ?

Bien que la plupart des moteurs modernes à haute performance turbocompressés et suralimentés aient besoin d'intercoolers pour améliorer l'efficacité et la performance, certaines applications à faible pression de suralimentation peuvent ne pas les inclure. C'est souvent le cas dans les moteurs plus petits et moins puissants où les avantages d'un intercooler peuvent ne pas justifier la complexité, le coût et les exigences d'espace supplémentaires. Dans de tels cas, les niveaux de suralimentation et les températures de l'air résultantes sont généralement suffisamment bas pour qu'un intercooler ne soit pas jugé nécessaire.

À quoi sert un refroidisseur intermédiaire ?

Un refroidisseur intermédiaire réduit la température de l’air comprimé généré par le turbocompresseur et le compresseur avant qu’il ne pénètre dans le collecteur d’admission du moteur. Ce processus de refroidissement augmente la densité de l'air, permettant à davantage d'oxygène de pénétrer dans la chambre de combustion. Cet apport accru d'oxygène améliore le processus de combustion, ce qui entraîne une plus grande puissance du moteur, c'est-à-dire une puissance accrue.

Comment fonctionne un intercooler ?

Voici une description étape par étape du fonctionnement d’un refroidisseur intermédiaire :

• Compression : Le turbocompresseur ou le compresseur comprime l'air d'admission, le rendant plus chaud et plus élevé en pression.
• Transfert de chaleur : L'air chaud comprimé circule à travers le refroidisseur intermédiaire, qui agit comme un échangeur de chaleur. L'intercooler dispose d'un réseau de tubes et d'ailettes qui facilitent la dissipation de la chaleur. 
• Médium de refroidissement : Pour les échangeurs de chaleur air-air, l'air extérieur circule sur les ailettes de l'échangeur, tirant la chaleur de l'air comprimé. Pour les échangeurs de chaleur air-liquide, le liquide de refroidissement circule à travers l'échangeur pour absorber la chaleur. 
• Réduction de la température : Lorsque l'air comprimé passe à travers le refroidisseur intermédiaire, il perd de la chaleur et devient plus frais et plus dense.
• Densité accrue : L'air plus frais sortant de l'intercooler est plus dense et contient plus d'oxygène par unité de volume.
• Combustion Améliorée : Cet air plus dense entre dans le collecteur d'admission et la chambre de combustion du moteur, permettant une combustion plus efficace, ce qui améliore les performances du moteur et la puissance de sortie.

Quels sont les différents types d'intercoolers ?

Il y a deux principaux types de refroidisseurs intermédiaires en fonction de leur méthode de refroidissement : air-air et air-liquide. Voyons comment fonctionnent ces refroidisseurs intermédiaires ci-dessous :

Comment fonctionne un refroidisseur intermédiaire air-air ?

Le refroidisseur intermédiaire air-air utilise l'air ambiant pour refroidir l'air d'admission comprimé. Ils sont généralement constitués d’un réseau d’ailettes et de tubes à travers lesquels passe l’air chaud comprimé. L'air ambiant circule autour de ces ailettes, absorbant la chaleur des tubes et refroidissant l'air comprimé.

Comment fonctionne un refroidisseur intermédiaire air-liquide ?

Les refroidisseurs intermédiaires air-liquide, également appelés refroidisseurs intermédiaires air-eau, utilisent un liquide de refroidissement, tel que de l'eau ou un mélange eau-glycol, pour refroidir l'air d'admission comprimé. L'air chaud comprimé passe à travers des tubes tandis que le liquide de refroidissement circule autour de ces tubes, absorbant la chaleur de l'air comprimé. Le liquide de refroidissement chauffé est ensuite généralement envoyé vers un échangeur de chaleur ou un radiateur séparé, où il libère la chaleur absorbée dans l'atmosphère.

Comment l’emplacement d’un refroidisseur intermédiaire affecte-t-il son efficacité ?

L'emplacement d'un refroidisseur intermédiaire affecte son efficacité en fonction du flux d'air, de l'absorption de chaleur, de l'espace et de la longueur du trajet de l'air. Examinons les types de refroidisseurs intermédiaires en fonction de leur emplacement :

• Intercooler à montage frontal : Situé à l'avant du véhicule, généralement derrière le pare-chocs avant, le refroidisseur intermédiaire à montage avant bénéficie d'un flux d'air maximal, améliorant ainsi l'efficacité du refroidissement.
• Refroidisseur intermédiaire monté sur le dessus : Placé au-dessus du moteur, le refroidisseur intermédiaire monté sur le dessus utilise une écope de capot pour diriger l'air pour le refroidissement. Il est plus sujet à l'absorption de chaleur du moteur mais offre un trajet d'air plus court. 
• Intercooler latéral : Installé sur l'aile ou sur le côté du véhicule, le refroidisseur intermédiaire latéral utilise des bouches d'aération latérales pour la circulation de l'air. Il est moins courant et généralement plus petit, offrant une efficacité de refroidissement modérée.
• Refroidisseur intermédiaire monté à l'arrière : Trouvé dans les véhicules à moteur arrière ou à moteur central, le refroidisseur intermédiaire monté à l'arrière repose sur le flux d'air dirigé depuis l'arrière du véhicule. Il est moins courant et utilisé dans des conceptions de véhicules spécifiques.

Quelle est la différence entre un refroidisseur intermédiaire à montage frontal et un refroidisseur intermédiaire à montage supérieur ?

Les refroidisseurs intermédiaires à montage frontal offrent un refroidissement supérieur en recevant un flux d'air direct, idéal pour les applications hautes performances. Cependant, ils peuvent augmenter le décalage du turbo en raison d'une tuyauterie plus longue et nécessiter davantage de modifications. Les refroidisseurs intermédiaires montés sur le dessus offrent une installation plus facile et une meilleure réponse de l'accélérateur grâce à une tuyauterie plus courte. Cependant, ils sont moins efficaces en matière de refroidissement, en particulier dans des conditions de contraintes élevées, en raison de l'absorption potentielle de chaleur par le moteur. Le choix dépend des besoins de performances et des contraintes de conception du véhicule.

Quels facteurs influencent le fonctionnement d'un refroidisseur intermédiaire ?

Plusieurs facteurs ont un impact sur le fonctionnement d'un refroidisseur intermédiaire :

• Taille et conception : La taille et la conception du refroidisseur intermédiaire déterminent sa capacité de refroidissement. Les refroidisseurs intermédiaires plus grands offrent généralement un meilleur refroidissement mais entraînent une chute de pression accrue.
• Placement : La position de l'intercooler dans le véhicule affecte son exposition au flux d'air et aux variations de température ambiante. 
• Flux d'air : Un flux d'air adéquat à travers le refroidisseur intermédiaire est crucial pour un refroidissement efficace. Les obstructions, un mauvais placement ou des conduits inadéquats peuvent réduire les performances.
• Température ambiante : Des températures ambiantes plus basses améliorent la capacité du refroidisseur intermédiaire à dissiper la chaleur, améliorant ainsi l'efficacité du refroidissement.
• Efficacité de l'échangeur de chaleur : L'efficacité de l'échangeur de chaleur de l'intercooler, y compris la conception de ses ailettes et de ses tubes, affecte la manière dont il transfère la chaleur de l'air comprimé à l'air ambiant ou au liquide de refroidissement. 
• Pression de suralimentation : Une pression de suralimentation plus élevée augmente la température de l'air comprimé, nécessitant un refroidissement plus efficace de la part du refroidisseur intermédiaire.
• Conditions d'utilisation : Des facteurs tels que la vitesse du véhicule, la charge et la durée de fonctionnement affectent la quantité de chaleur que le refroidisseur intermédiaire doit dissiper et, par conséquent, ses performances globales. 
• Matériau : Les refroidisseurs intermédiaires fabriqués à partir de matériaux ayant une bonne conductivité thermique, tels que l'aluminium, sont plus performants en matière de transfert de chaleur.
• Entretien : Entretien régulier, comme le nettoyage pour prévenir les obstructions et la vérification des fuites, garantit que l'intercooler fonctionne à son efficacité maximale.
• Qualité de l'installation :Une installation correcte du refroidisseur intermédiaire garantit un flux d'air optimal et évite les problèmes potentiels tels que les vibrations ou les connexions inadéquates.

FAQ sur les refroidisseurs intermédiaires

Un refroidisseur intermédiaire a-t-il besoin d'un ventilateur pour fonctionner efficacement ?

Un refroidisseur intermédiaire n'a pas nécessairement besoin d'un ventilateur pour fonctionner efficacement, mais avoir un ventilateur peut améliorer ses performances, notamment à basse vitesse ou dans la circulation.

Comment vérifier les fuites du refroidisseur intermédiaire ?

La vérification des fuites du refroidisseur intermédiaire implique quelques étapes :

• Inspection visuelle : Recherchez tout signe de dommage ou de fuite d’huile autour du refroidisseur intermédiaire et de ses connexions. Les résidus d'huile peuvent indiquer une fuite car l'air sous pression du turbocompresseur contient souvent de petites quantités d'huile.
• Test de pression : C'est la méthode la plus fiable. Les tests de pression pour les fuites du refroidisseur intermédiaire impliquent de retirer ou d'isoler le refroidisseur intermédiaire, de bloquer une extrémité et de le mettre sous pression avec un compresseur d'air à sa pression de suralimentation de fonctionnement (généralement 20 à 30 psi). Ensuite, vaporisez de l’eau savonneuse sur le refroidisseur intermédiaire et recherchez les bulles indiquant des fuites.
• Test de fumée : Une machine à fumée peut être utilisée pour introduire de la fumée dans le refroidisseur intermédiaire lorsqu'il est sous pression. Toute fuite sera visible sous forme de fumée s’échappant des zones endommagées.

Quels sont les signes d’un refroidisseur intermédiaire défaillant ?

Un refroidisseur intermédiaire défaillant peut se manifester par divers symptômes, notamment :

• Performances réduites du moteur : Une baisse notable de la puissance et de l'accélération due à un refroidissement moins efficace de l'air comprimé, ce qui entraîne une densité de l'air plus faible et moins d'oxygène pour la combustion.
• Augmentation de la température de l'air d'admission (IAT) : Si vous disposez d'un capteur de température d'air d'admission, vous remarquerez peut-être des températures supérieures à la normale, indiquant que le refroidisseur intermédiaire ne refroidit pas efficacement l'air.
• Témoin de contrôle du moteur : Des codes d'erreur liés au système de turbocompresseur ou au système d'admission d'air peuvent être déclenchés.
• Cognement du moteur : Des températures d'air d'admission plus élevées peuvent entraîner un pré-allumage ou un cognement, ce qui peut endommager le moteur si rien n'est fait pour y remédier.
• Dégâts ou fuites visibles : Dommages physiques au refroidisseur intermédiaire ou aux connexions, tels que des bosses, des fissures ou des fuites d'huile.
• Bruits de sifflement ou de sifflement : Ceux-ci peuvent indiquer que de l’air s’échappe d’une fuite dans le système de refroidissement intermédiaire.