Base de connaissances
Un turbocompresseur comprime dans un moteur plus d'air qu'il n'en aspirerait seul, et comprimer l'air l'échauffe - à 150 °C et plus sur un moteur moderne à haute pression. L'air chaud est léger et rend la combustion plus chaude, de sorte que l'air est refroidi de nouveau avant d'entrer dans les cylindres : c'est le refroidissement de l'air de suralimentation, et l'échangeur qui le réalise est le refroidisseur d'air de suralimentation ou intercooler. Ce guide explique les deux façons de le faire et pourquoi, sur un gros moteur, l'air de suralimentation impose le besoin le plus dur de tout le circuit de refroidissement.
Pourquoi l'air de suralimentation est refroidi
Un air plus froid est plus dense, si bien que le même cylindre absorbe plus d'oxygène, brûle plus de combustible et fournit plus de puissance ; un air plus froid abaisse aussi la température de combustion, ce qui limite les émissions d'oxydes d'azote et garde pistons et soupapes dans leurs limites. Les motoristes spécifient donc une température d'air de suralimentation après le refroidisseur - typiquement 45 à 60 °C - et donnent la puissance du moteur pour cette valeur. Si le refroidisseur ne peut pas l'atteindre par temps chaud, la commande du moteur réduit la puissance pour le protéger.
Air-air ou air-eau
Un refroidisseur d'air de suralimentation air-air fait passer l'air chaud dans un faisceau à ailettes devant ou à côté du radiateur du moteur ; le ventilateur du radiateur refroidit les deux. Il est simple et courant sur les petits groupes électrogènes à radiateur monté, mais l'air de suralimentation doit être canalisé vers le refroidisseur et en revenir, ce qui le limite aux installations compactes.
Un refroidisseur d'air de suralimentation air-eau se trouve sur le moteur et cède la chaleur de l'air à un circuit de liquide, qui l'emporte vers un radiateur où qu'il se trouve. Les gros moteurs utilisent deux étages : un étage haute température qui refroidit l'air avec le circuit d'eau des chemises (HT), et un étage basse température sur un circuit BT séparé qui l'amène à la température finale. Le circuit BT refroidit souvent aussi l'huile de graissage.
Le circuit BT sur un site chaud
Le circuit BT doit renvoyer son liquide à 40 à 55 °C pour que l'air de suralimentation atteigne sa cible - seulement quelques kelvins au-dessus d'une ambiance de 45 ou 50 °C. Ce faible écart de température fait de la batterie BT la partie la plus grande et la plus sensible d'un radiateur BT/HT : elle reçoit l'air le plus froid, en premier dans le flux d'air, et le plus de surface par kilowatt. Quand un moteur est déclassé par un après-midi chaud, le circuit BT en est généralement la raison.
TECS conçoit des radiateurs BT/HT dont la batterie BT est dimensionnée selon les limites d'air de suralimentation du motoriste à l'ambiance de dimensionnement du site, et des refroidisseurs d'air de suralimentation air-air là où l'installation le demande. Envoyez la fiche technique du moteur avec les données du circuit BT, et la proposition montre ce dont le site a besoin.
En bref
- La suralimentation chauffe l'air d'admission à 150 °C et plus
- Le refroidir augmente la puissance et réduit les NOx et les températures des composants
- Refroidisseurs air-air pour les groupes compacts, air-eau sur les gros moteurs
- Les gros moteurs refroidissent en deux étages : circuits HT et BT
- La température de retour BT est proche de l'ambiance sur un site chaud
- TECS dimensionne la batterie BT selon les limites d'air de suralimentation du motoriste
Ce qu'il faut joindre à votre demande
- Marque et modèle du moteur et fiche de refroidissement
- Circuit BT : chaleur, débit, température d'entrée et de sortie requise
- Si le refroidisseur d'huile est sur le circuit BT
- Ambiance du site, altitude et humidité
- Arrangement air-air ou air-eau
- Installation et limite de bruit
Les questions qu'on nous pose souvent
Quelle différence entre un intercooler et un refroidisseur d'air de suralimentation ?
Aucune en pratique ; les deux noms décrivent le refroidisseur entre le turbocompresseur et les cylindres. Le terme « post-refroidisseur » est aussi employé, strictement pour le refroidisseur placé après le dernier étage de compression.
Que se passe-t-il si l'air de suralimentation est trop chaud ?
Le moteur fournit moins de puissance, chauffe davantage et émet plus de NOx ; sa commande réduit la charge pour rester dans ses limites. Sur un groupe électrogène, cela se voit comme un déclassement par temps chaud.
Pourquoi le radiateur BT a-t-il besoin d'autant de surface ?
Parce que son liquide ne doit revenir qu'à quelques kelvins au-dessus de l'air ambiant ; le faible écart de température demande une grande surface pour transférer la chaleur.
La chaleur BT peut-elle être récupérée ?
Rarement ; à 40-55 °C, elle est trop froide pour la plupart des consommateurs de chaleur. Elle va à un radiateur, tandis que la chaleur de l'étage HT peut être récupérée dans une centrale de cogénération.
Utilise-t-on des refroidisseurs air-air sur les gros moteurs ?
Rarement. Les gros moteurs ont des refroidisseurs d'air de suralimentation refroidis par eau sur le moteur et envoient la chaleur vers un radiateur déporté par le circuit BT.
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