Démontons les idées reçues sur les pannes de turbo
Diagnostiquer les dommages avant le remplacement
Il n’est pas rare que le turbo soit désigné comme le 'mouton noir' dans l’atelier en cas de problèmes. Dans de nombreux cas, cependant, le turbo n’est pas le coupable, mais plutôt la victime d’une panne survenant ailleurs dans le moteur. Cela tient également au fait que le turbo est de moins en moins facile à diagnostiquer en tant que pièce isolée, la technologie des turbos devenant de plus en plus complexe. Quelles règles générales sont applicables dans la pratique et lesquelles relèvent du domaine des mythes? À quoi faut-il prêter attention lorsque le turbo doit finalement être remplacé?
Le turbo est un composant de précision qui tourne à des régimes pouvant atteindre 300.000 tr/min et fonctionne à des températures de gaz d'échappement supérieures à 1.000 °C. Il s'agit donc d'une technologie complexe, dont le fonctionnement et la durée de vie dépendent en grande partie des conditions fournies par le moteur.
Mythes
Lorsqu’un défaut survient dans les systèmes d’admission ou d’échappement – comme une pression d’huile insuffisante, une huile de lubrification contaminée, une ventilation du carter bouchée ou une fuite dans le circuit d’admission ou d’échappement –, cela entraîne des dommages secondaires au turbo. Remplacer le turbo sans s’attaquer à la cause réelle n’a donc guère de sens. Le nouveau turbo devra fonctionner dans les mêmes conditions anormales, ce qui conduira inévitablement aux mêmes dommages. C’est pourquoi, en cas de turbo défectueux, il est judicieux de toujours en déterminer la cause et de la résoudre avant de monter le nouveau turbo. À cet égard, il est bon de tordre le cou à certaines idées reçues.
Un code d'erreur est le point de départ du diagnostic, pas son aboutissement
Mythe n° 1: du jeu sur l’arbre du turbo? Le turbo est usé
Une idée fausse très répandue veut qu’un jeu perceptible au niveau de l’arbre du turbo indique systématiquement un roulement défectueux. La plupart des turbos sont équipés de paliers lisses flottants en bronze, où l'arbre du rotor 'flotte' sur un film d'huile sous pression. Lorsque le moteur est à l'arrêt, ce film d'huile est absent; un turbo en parfait état de marche présente donc, à l'arrêt, un jeu radial perceptible (perpendiculaire à l'axe). Ce jeu radial est tout à fait normal, tant que les roues du compresseur et de la turbine ne touchent pas le carter. Ce jeu disparaît dès que le moteur tourne et que la pompe à huile monte en pression, générant ainsi le film lubrifiant.
Un jeu axial, c'est-à-dire dans le sens longitudinal de l'arbre, indique en revanche une usure. Ce type de jeu est généralement dû à des déséquilibres de pression dans le système ou à une interruption de l'alimentation en huile, et doit être résolu avant le montage d'un nouveau turbo.
Mythe n° 2: de l'huile fuit du turbo? Les joints d'étanchéité sont défectueux
La présence d'huile moteur dans les durites d'intercooler ou à la sortie de la turbine est régulièrement attribuée à un joint à lèvre défectueux. Pourtant, en raison des températures de fonctionnement et des vitesses de rotation élevées, un turbo n'utilise aucun joint à lèvre radial en caoutchouc. L'étanchéité est en réalité assurée par des segments métalliques qui reposent sur un équilibre dynamique des pressions. La pression dans le carter de compresseur et le carter de turbine doit être supérieure à celle du corps central pour empêcher l'huile de franchir ces segments. Si cet équilibre est rompu, de l'huile peut s'échapper du côté compresseur ou turbine sans que le turbo ne présente le moindre défaut interne. C'est le cas, par exemple, lors d'un retour d'huile obstrué, d'une pression de carter trop élevée ou d'une anomalie de pression en amont ou en aval du turbo.
Un cas pratique particulièrement éloquent s'est produit sur une Audi RS6. Après une intervention, le moteur s'est mis à fumer au ralenti et de l'huile a été détectée dans l'échappement, en aval du turbocompresseur. Les turbos ont été inspectés et testés, mais aucune cause interne à la fuite n'a été trouvée. En réalité, le coupable était le système d'extraction des gaz d'échappement de l'atelier. Le tuyau d'extraction était si étroitement ajusté autour de la canule du gros échappement sport qu'il créait une forte dépression en aval du turbo. Cet effet d'aspiration a rompu l'équilibre normal des pressions, extrayant littéralement l'huile hors du turbocompresseur.
Mythe n° 3: le turbo est toujours à l’origine d’une pression trop faible
Le code d'erreur P0299 indique que la pression de suralimentation mesurée est inférieure à la valeur de consigne calculée par l'ECU. La lecture de ce code d'erreur conduit souvent au remplacement immédiat du turbo, mais cela n'est pas toujours justifié. En effet, les codes d'erreur enregistrés dans la mémoire de diagnostic ne font que retranscrire les données des capteurs et ne permettent pas de détecter un défaut mécanique sur la pièce concernée.
Ainsi, une fissure dans une durite de suralimentation, un intercooler qui fuit, un collier de serrage défectueux ou une fuite dans le circuit de vide commandant l'actionneur peuvent également provoquer une sous-pression de suralimentation. Il en va de même pour une vanne EGR encrassée qui reste bloquée en position ouverte, permettant à la pression accumulée de s'échapper vers le système d'échappement. De plus, des valeurs erronées transmises par le capteur MAP ou le débitmètre d'air de masse peuvent amener l'ECU à brider la pression de suralimentation. Un filtre à particules (FAP) colmaté génère lui aussi une contre-pression qui empêche la turbine d'atteindre sa vitesse de rotation optimale. Poser le diagnostic requis exige de mettre systématiquement le circuit d'admission sous pression (à l'aide de fumée ou d'air comprimé) pour exclure toute fuite.
Mythe n° 4: un code d’erreur lié à l’actionneur implique son remplacement
Les moteurs turbo modernes sont pour la plupart équipés d'une géométrie variable à commande électronique ou électropneumatique. En présence de codes défauts liés à la position de l'actionneur, le servomoteur est parfois remplacé seul, ou le turbocompresseur est carrément mis au rebut. Dans de nombreux cas, l'actionneur électronique fonctionne pourtant parfaitement, et la panne est causée par un autre facteur. En effet, les ailettes orientables du carter de turbine peuvent s'encrasser à cause de dépôts de suie et de calamine provenant d'une combustion incomplète, d'injecteurs qui fuient ou du fonctionnement de la vanne EGR. Lorsque l'actionneur tente de modifier la position des ailettes, il rencontre une résistance mécanique. Cela peut provoquer une surintensité au niveau du servomoteur, ce qui déclenche un code défaut. Poser un actionneur neuf semble résoudre le problème dans un premier temps, mais sur un mécanisme encrassé, cela conduira inévitablement aux mêmes défaillances.
Mythe n° 5: toutes les huiles sont les mêmes
Le bon fonctionnement d'un turbocompresseur dépend en partie de l'utilisation d'une huile moteur appropriée, laquelle remplit deux fonctions essentielles : lubrifier les paliers à haute vitesse de rotation et dissiper la chaleur provenant des gaz d'échappement. Les jeux minimaux au sein du système de paliers exigent, entre autres, une huile à basse viscosité, qui doit néanmoins rester capable d'évacuer suffisamment de chaleur. Une huile inadaptée peut compromettre ces deux fonctions, ce qui peut provoquer des dommages mécaniques ou – en cas de surchauffe extrême – la cokéfaction de l'huile dans le corps central. Cela entraîne la formation de résidus de combustion qui obstruent les conduits d'alimentation en huile. Selon plusieurs fabricants de turbos, le manque de lubrification et la contamination de l'huile figurent parmi les principales causes d'avarie de turbocompresseur.
Mythe n° 6: seul le turbo détermine la pression de suralimentation
Un turbocompresseur ne fonctionne pas comme un composant autonome, mais est intégré dans la boucle de régulation de la gestion moteur. L'ECU calcule en continu la pression de suralimentation requise en fonction de paramètres tels que la position de la pédale d'accélérateur, le régime moteur, la température du liquide de refroidissement et la pression atmosphérique. Pour assurer cette régulation, l'ECU s'appuie sur plusieurs capteurs: le débitmètre de masse d'air mesure la quantité d'air admise, le capteur MAP enregistre la pression dans le collecteur d'admission, tandis que les capteurs de température et les sondes lambda surveillent les valeurs des gaz d'échappement.
Lorsqu'une anomalie survient ailleurs dans le moteur, l'ECU peut décider de brider la pression de suralimentation par mesure de précaution. Si, par exemple, la vanne EGR ne se ferme pas correctement ou si les injecteurs présentent des dérives de débit, la gestion moteur intervient via l'actionneur du turbo à géométrie variable (TGV). Le technicien constate alors une baisse de pression de suralimentation et suspecte le turbocompresseur, alors que celui-ci ne fait qu'exécuter les instructions de l'ECU. Poser un diagnostic correct exige donc la lecture et l'interprétation des données en temps réel, en comparant systématiquement les valeurs de consigne et les valeurs réelles.
Mythe n° 7: une pression de suralimentation plus élevée ne peut pas faire de mal
Lors d'une reprogrammation moteur, la pression de suralimentation est régulièrement augmentée pour obtenir plus de puissance. On pense souvent à tort que le turbocompresseur de série peut supporter cette charge supplémentaire sans problème. Pourtant, chaque type de turbo est conçu pour un régime maximal et une charge thermique spécifiques. Pour atteindre une pression plus élevée, la vitesse de rotation du compresseur doit augmenter, au risque de dépasser la limite de conception. Il en résulte un surrégime, où les forces centrifuges exercées sur la roue de compresseur augmentent considérablement. Cela peut provoquer une déformation plastique du matériau. Les extrémités des ailettes peuvent alors entrer en contact avec le carter de compresseur, ou la roue peut éclater par fatigue des matériaux.
De plus, une charge plus élevée entraîne une hausse de la température des gaz d'échappement, ce qui augmente la contrainte thermique sur le carter de turbine et les paliers. Exploiter le turbocompresseur en dehors de sa plage de fonctionnement spécifiée accroît par conséquent le risque de défaillances mécanique
Mythe n° 8: chaque turbo doit refroidir pendant plusieurs minutes
Dans la pratique d'atelier, on applique parfois encore des règles concernant le temps de chauffe et de refroidissement qui datent des débuts de l'ère du turbo. L’idée selon laquelle tout moteur turbocompressé doit refroidir au ralenti pendant plusieurs minutes après un trajet mérite d’être nuancée. Sur les moteurs plus anciens, dotés exclusivement de carters de paliers refroidis par huile, la coupure immédiate du moteur après une charge lourde pouvait entraîner une accumulation de chaleur résiduelle, provoquant la combustion de l'huile stagnante dans le carter de paliers.
Les véhicules modernes sont toutefois équipés de paliers refroidis à l’eau et de pompes de circulation qui assurent la circulation électrique du liquide de refroidissement après l’arrêt du moteur. De plus, les huiles synthétiques modernes résistent mieux aux températures élevées, ce qui rend inutile le ralenti de plusieurs minutes après un trajet normal sur les voitures modernes. Après un effort intense, comme un trajet sur autoroute à grande vitesse ou le remorquage d’une remorque lourde, il reste toutefois conseillé de rouler tranquillement pendant les derniers kilomètres afin de réduire les contraintes thermiques.
Que faut-il faire alors?
Les règles empiriques et les mythes ne contribuent pas toujours à établir le bon diagnostic. Une procédure de diagnostic structurée y parvient, évitant ainsi le remplacement inutile de pièces tout en réduisant le temps de réparation. Il faut également tenir compte du fait que les avancées dans le domaine de la technologie des turbos ne cessent d’évoluer. Aujourd’hui, les techniciens doivent considérer la situation dans son ensemble, où le turbo, l’EGR, le filtre à particules, le catalyseur, la ventilation du carter, le système de lubrification, les actionneurs, les capteurs et la gestion moteur s’influencent mutuellement en permanence. À cet égard, évaluer une pièce isolément n’a de plus en plus moins de sens.
Ne considérez pas le turbo comme une pièce isolée: l’EGR, le filtre à particules, la ventilation du carter, le système de lubrification, les capteurs et la gestion du moteur influencent également son fonctionnement
Une procédure de diagnostic complète commence par un recensement des symptômes et la vérification de l'historique d'entretien du véhicule. Ensuite, lors d’un essai routier avec un équipement de diagnostic, les données en temps réel sont relevées. On compare alors les valeurs de consigne et les valeurs réelles mesurées de la pression de suralimentation, de la masse d’air et de la position de l’actionneur. En cas d’écarts au niveau de la pression de suralimentation, le circuit d’admission est mis sous pression afin de détecter d’éventuelles fuites au niveau des flexibles et du refroidisseur intermédiaire. La pression dans le carter, la pression d’huile et l’état de la conduite de retour sont également vérifiés.
Ce n'est qu'après avoir contrôlé l'ensemble de ces facteurs d'influence externes que le turbocompresseur est physiquement démonté et inspecté afin de détecter un éventuel jeu axial de l'arbre, des dommages sur les roues ou des traces de frottement dans la volute. Cette approche méthodique garantit l'identification de la cause réelle de la panne et permet d'y remédier en premier lieu
Un domaine multidisciplinaire
Le développement de la technologie des turbocompresseurs ne cesse d’évoluer, en partie sous l’impulsion d’exigences plus strictes en matière d’émissions et de la demande d’une réponse immédiate du moteur. Une innovation majeure dans ce domaine est le turbocompresseur à assistance électrique (eTurbo). Dans ce système, un moteur électrique compact est monté sur l’arbre du rotor, entre le carter du compresseur et celui de la turbine. À bas régime, lorsque l’énergie des gaz d’échappement est encore insuffisante, le moteur électrique entraîne le compresseur, ce qui permet de compenser le retard dans la montée en pression.
Dès que le flux de gaz d'échappement est établi, le moteur électrique peut faire office de générateur et réinjecter de l'énergie électrique dans le réseau de bord ou la batterie. Ces innovations technologiques exigent des connaissances supplémentaires au sein de l'atelier. Les techniciens de diagnostic doivent désormais composer avec une combinaison de mécanique, de systèmes haute tension éventuels et de circuits de refroidissement supplémentaires.
Remplacement
Le remplacement définitif du turbocompresseur exige lui aussi une attention et une rigueur extrêmes. Il est ainsi indispensable d'inspecter les conduites d'arrivée et de retour d'huile. Les conduites d'arrivée d'huile qui passent à proximité immédiate du collecteur d'échappement peuvent contenir des résidus d'huile carbonisée qui entraveront la lubrification du nouveau palier. Le remplacement de la conduite d'alimentation est d'ailleurs prescrit par plusieurs fabricants. L'utilisation de pâte à joint au niveau des brides d'huile est à proscrire absolument: lors du serrage, l'excédent de produit risque de s'infiltrer dans le conduit et d'obstruer l'arrivée d'huile. Les joints rigides d'origine prescrits par le constructeur doivent impérativement être privilégiés.
De plus, il est indispensable de remplir préalablement le carter de paliers avec de l'huile moteur propre par l'orifice d'admission d'huile, puis de faire tourner l'arbre délicatement à la main. Cette opération permet d'amorcer le turbocompresseur et d'éviter un démarrage à sec – ainsi que les avaries associées – durant les premières secondes qui suivent la mise en marche du moteur.
Avec la collaboration de TH Turbo's et Turbo Direct