Échangeur air-air (intercooler)

L'intercooler est un échangeur thermique installé sur les moteurs suralimentés pour refroidir la charge d'air après sa compression par un turbocompresseur ou un compresseur volumétrique, mais avant qu'elle n'atteigne les cylindres. Il existe parce que la compression échauffe inévitablement l'air : le comprimer dans un volume plus réduit élève sensiblement sa température, et cet air chaud et dilaté annule en partie le bénéfice même que la suralimentation est censée apporter. L'intercooler redonne de la densité à la charge et protège le moteur des effets secondaires de températures d'admission élevées.

Le principe physique est simple. L'intérêt d'un turbo ou d'un compresseur est d'introduire davantage d'air dans chaque cylindre afin de brûler plus de carburant et de produire plus de puissance. Or la densité de l'air diminue lorsque sa température augmente : l'air très chaud qui sort d'un compresseur — il peut largement dépasser la centaine de degrés Celsius — contient moins de molécules d'oxygène par litre que sa seule pression ne le laisserait croire. En faisant passer cet air par l'intercooler avant son entrée dans le moteur, on abaisse fortement sa température : il se contracte, devient plus dense, et une masse d'oxygène plus importante est délivrée à chaque combustion pour une même pression de suralimentation.

Cela compte pour deux raisons distinctes. La première est la puissance : un air d'admission plus dense permet de brûler proprement davantage de carburant, si bien qu'un intercooler bien dimensionné accroît directement la puissance et améliore la réponse à l'accélérateur. La seconde, sans doute plus importante, est la fiabilité. Un air d'admission plus frais abaisse les températures maximales de combustion, ce qui réduit fortement la tendance du carburant à détoner prématurément — l'auto-allumage destructeur appelé cliquetis. En supprimant ce cliquetis, l'intercooler autorise une avance à l'allumage plus agressive et une suralimentation plus élevée sans dommage, et il atténue les contraintes thermiques sur les pistons et les soupapes.

Les intercoolers se déclinent en deux grandes architectures. Le type air-air est le plus répandu : un faisceau aluminium à ailettes, semblable à un petit radiateur, est placé dans le flux d'air à l'avant de la voiture et cède sa chaleur directement à l'air ambiant. Le type air-eau, ou refroidi par liquide, fait passer la charge sur un faisceau parcouru par un liquide de refroidissement, qui transfère cette chaleur à un radiateur basse température séparé. Les unités à liquide sont plus compactes, offrent une réponse constante quelle que soit la vitesse et sont privilégiées lorsque l'encombrement est réduit ou que la température de charge doit être étroitement maîtrisée, au prix d'une complexité accrue. Sur les moteurs à compresseur volumétrique, une unité compacte refroidie par liquide est souvent intégrée à la tubulure d'admission elle-même.

Quelques points pratiques découlent de cette conception. Un intercooler introduit une légère perte de charge et une longueur de tubulures : une unité surdimensionnée ou mal implantée peut donc ajouter un peu de temps de réponse et réduire la suralimentation, et son dimensionnement résulte d'un compromis entre capacité de refroidissement et réactivité. Son efficacité dépend aussi d'un flux d'air suffisant : un faisceau frontal obstrué par des débris ou privé d'air perd en performance. Aujourd'hui, l'intercooler équipe de série pratiquement tout moteur moderne turbo ou suralimenté, alors qu'un moteur atmosphérique, qui aspire l'air à la pression et à la température ambiantes, n'en a aucun besoin.