Refroidissement véhicule – Un condensé de … · Refroidissement véhicule – pour les garages...

Refroidissement véhicule –

pour les garages !

Eclairage ElectricitéThermoManagement

Servicetechnique

Nos idées,votre succès

SupportcommercialElectronique

Un condensé de connaissances

Qu’est-ce que leThermo Management ?

Le Thermo Management inclut latempérature moteur optimaledans tous les états de fonction-nement ainsi que le chauffage etle refroidissement de l’habitacledu véhicule. Un système deThermo Management moderneest donc constitué de compo-sants du refroidissement moteuret de la climatisation. Les élé-ments de ces deux blocs, quis’influencent mutuellement, for-ment souvent une unité. Danscette brochure, nous vous pré-sentons des systèmes de refroi-dissement modernes avec leurcontexte technique. Nous yabordons également le mode defonctionnement, les causes dedéfaillances, les spécificités et lespossibilités de diagnostic.

ChapitreTable des matières Page

1 Systèmes de refroidissement modernes 4

1.1 Système intégré – VL 4

1.2 Système intégré – VU 5

1.3 Structure d'un module de refroidissement moderne 6

2 Refroidissement – rétrospective 7

2.1 Refroidissement du moteur par eau 7

2.2 Etat actuel 8

3 Systèmes de refroidissement 9

3.1 Le circuit de refroidissement moteur 9

3.2 Radiateur de refroidissement 9

3.2.1 Structure type 10

3.2.2 Conceptions 10

3.2.3 Radiateur 100% aluminium 11

3.3 Vase d'expansion 12

3.3.1 Fonctionnement 13

3.4 Thermostat 13

3.4.1 Fonctionnement 14

3.5 Pompes à eau 14

3.6 Echangeur thermique (élément de chauffage) 15

4 Moto-ventilateur 16

4.1 Ventilateur à visco-coupleur 16

5 Autres systèmes de refroidissement 18

5.1 Refroidissement d'huile - moteur et boîte de vitesses 18

5.2 Refroidissement de direction assistée 18

5.3 Refroidissement du carburant 18

5.4 Refroidissement de l'air de suralimentation 19

5.4.1 Principes 20

5.4.2 Exigences 20

5.4.3 Direct 21

5.4.4 Indirect 22

5.4.5 Températion de l'air moteur 22

5.4.6 Un design moderne satisfaisant aux exigences les plus sévères 23

5.5 EURO 5 et sa signification 24

5.5.1 Principe de fonctionnement de la gestion de la température d’air d’admission (ATM) 25

5.5.2 Réduction des émissions 25

5.5.3 Régénération du filtre à particules 25

5.5.4 Economie d’énergie 25

5.5.5 Sous-systèmes de la gestion de la température de l'air d’admission 25

6 Chauffage additionnel CTP 27

6.1 Structure et fonctionnement 27

6.2 Performance et spontanéité 28

6.3 Sécurité de fonctionnement 28

6.4 Pilotage 29

6.5 Nouveau développement 29

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Table des matières

7 Diagnostic, entretien et réparation 30

7.1 Réfrigérant, antigel et protection anticorrosion 30

7.2 Maintenance du radiateur 30

7.3 Rinçage du système de refroidissement 31

7.4 Purge du système au remplissage 31

7.5 Défauts typiques 32

7.5.1 Radiateur 32

7.5.2 Echangeur thermique (élément de chauffage) 32

7.6 Contrôle du système de refroidissement et diagnostic 33

7.6.1 Le moteur surchauffe : 33

7.6.2 Le moteur ne chauffe pas : 33

7.6.3 Le chauffage ne devient pas suffisamment chaud : 33

8 Refroidissement régulé électroniquement (exemple VW 1,61 moteur APF) 34

8.1 Niveau de température du réfrigérant 34

8.2 Aperçu du système de refroidissement régulé électroniquement 34

8.3 Boîtier de distribution du réfrigérant 35

8.4 Unité de régulation du réfrigérant 36

8.5 Circuit de refroidissement long et court 36

8.6 Commande électronique - aperçu 37

8.7 Régulation de la température du réfrigérant en cas de demande de chauffage 38

8.8 Cartographie - valeurs théoriques 38

8.9 Capteur de température du réfrigérant 39

8.10 Thermostat à commande cartographique 40

8.11 Conclusion 40

9 Informations techniques pour garages 41

9.1 Réservoir de compensation 41

9.2 Radiateur de refroidissement 42

9.3 Refroidisseur d'air de suralimentation 43

9.4 Refroidisseurs d'huile 44

9.5 Chauffage auxiliaire CTP 45

9.6 Visco-coupleur 47

9.7 Visco-ventilateur 49

9.8 Echangeur thermique 50

Exclusion de responsabilité

Les informations de ce document de formation ont été rassemblées par l'éditeur selon les indications des constructeursautomobiles et des importateurs. Il a été procédé avec beaucoup de soins afin de garantir leur exactitude. L'éditeur n'as-sume cependant aucune responsabilité pour d'éventuelles erreurs et leurs conséquences. Cela s'applique à l'utilisationde données et d'informations qui s'avèrent erronées ou ont été incorrectement représentées ou à des erreurs qui se sontproduites par inadvertance lors de la compilation des données. Sans limitation de ce qui a été indiqué précédemment,l'éditeur n'assume aucune responsabilité pour une perte de profit, de valeur de l'entreprise ou toute autre perte, y com-pris économique, qui en résulterait.

L'éditeur n'assume pas de responsabilité pour des dommages ou des perturbations d'exploitation consécutives au non-respect du document de formation et des consignes de sécurité particulières.

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1. Systèmes de refroidissement modernes

1.1 Système intégré – VL Exemple type de l'état actuel du Thermo Management dans le véhicule. LeThermo Management constitue un thème majeur chez les constructeurs.Toute la chaleur que génère un moteur et ses systèmes dépendants doitêtre dissipée. Aujourd'hui, la température normale de fonctionnement d'unmoteur ne peut présenter qu'une faible tolérance, d'où l'importance duThermo Management pour contrôler le fonctionnement et la températureambiante (moteur et habitacle). L'augmentation de la température de fonc-tionnement peut altérer les valeurs de dépollution. Ce qui peut conduire àune gestion non conforme du moteur. Un circuit de refroidissement sur desmotorisations comme l'injection directe, diesel et essence, qui génèrent peude chaleur, doit par ailleurs réchauffer les occupants du véhicule en hiver etles rafraîchir en été. Tous ces facteurs doivent être pris en compte lors dudéveloppement d'un système du Thermo Management. A cela s'ajoutel'exi gence de performance élevée et d'efficacité dans un faible encombre-ment.

1.2 Système intégré – VU Exemple type de l'état actuel du Thermo Management dans un véhicule uti-litaire. Cette formation traite les domaines VL et VU.

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6

Exemple type de l'état actuel d'un module de refroidissement. Il est com-posé d'un radiateur de refroidissement, d'un refroidisseur d'huile moteur,d'un condenseur, d'un refroidisseur d'huile de boîte de vitesses, d'un radi-ateur de direction assistée et d'un ventilateur de condenseur.

1.3 Structure d'un modulede refroidissementmoderne

1. Systèmes de refroidissement modernes

Châssis de refoulementavec ventilateur électrique

Radiateur moteur

Couvercle de cadre portant

Refroidisseur direction assistée

Module condenseur

Cadre portant

Refroidisseur réfrigérant 100% alu

Refroidissement huile de BV Châssis d'aspiration pour radiateur

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2. Refroidissement – rétrospective

Les températures générées par la combustion du carburant (jusqu'à 2 000 °C)sont dommageables pour le fonctionnement du moteur. C'est pourquoi ilest refroidi à la température de fonctionnement. Le premier mode de refroi -dissement par eau était le thermosiphon. L'eau réchauffée, plus légère,monte dans la partie supérieure du radiateur par un tube collecteur. Elle estrefroidie par le vent pendant le roulage autour du radiateur, descend et estreconduite à nouveau dans le moteur. Ce circuit fonctionne tant que lemoteur est en marche. Le refroidissement était assisté par des ventilateurs,une régulation n'était pas encore possible. Plus tard, la circulation d'eauétait accélérée par une pompe à eau.Points faibles■ ongue durée d'échauffement■ température basse du moteur pendant la saison froide.La suite du développement des moteurs voit l'utilisation d'un régulateur del'eau de refroidissement = thermostat.La circulation de l'eau par le radiateur est régulée en fonction de la tempé-rature de l'eau de refroidissement. En 1922 il est décrit de la manière sui-vante : "Ces dispositifs permettent un réchauffement rapide du moteur etempêchent en même temps son refroidissement".Ici, nous parlons déjà d'un refroidissement régulé par thermostat offrant lesfonctions suivantes :■ courte durée d'échauffement■ maintien d'une température de fonctionnement constante

2.1 Refroidissement dumoteur par eau

Tube collecteur

Env. 1910 avec pompe à eau

Radiateur

Moteur

Pompe à eau

A partir de 1922

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2. Refroidissement – rétrospective

Le thermostat constitue une amélioration importante et le conduit d'eaupermet un court-circuit. Tant que la température moteur souhaitée n'est pasatteinte, l'eau ne passe pas par le radiateur, mais retourne au moteur par lechemin le plus court. Cette régulation a été conservée sur tous les sys -tèmes jusqu'à aujourd'hui.

Le graphique ci-dessous visualise l'influence de la température du moteursur la puissance et la consommation de carburant.

Aujourd'hui, la bonne température du moteur est non seulement importantepour la puissance et la consommation, mais également pour une faibleémission de substances nocives.

Pour refroidir un moteur, on utilise désormais la propriété de l'eau souspression qui ne commence pas à bouillir à 100 °C, mais entre 115 °C et 130 °C. Le circuit de refroidissement est ainsi soumis à une pression de 1,0 – 1,5 bar. Nous parlons d'un système de refroidissement fermé.L'installation est équipée à cet effet d'un vase d'expansion qui n'est rempliqu'à moitié environ. Le régulateur à soufflet métallique est remplacé par unrégulateur à substance dilatable (régulateur à cire). Le fluide de refroidisse-ment n'est pas uniquement composé d'eau, mais d’un mélange d'eau etd’additif réfrigérant. Il s'agit d'un réfrigérant offrant une protection contre legel, un point d'ébullition plus élevé et protégeant les éléments en alliageléger du moteur contre la corrosion.

2.2 Etat actuel

Pe = puissancebe = consom. carburantT = température moteur

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3 Systèmes de refroidissement

Comme tout le monde le sait, l'espace du compartiment moteur s'estnette ment restreint. Du coup, il y a énormément de chaleur générée, qu'ilest absolument nécessaire de dissiper. Pour refroidir le compartimentmoteur, les circuits de refroidissement modernes doivent répondre à de fortes exigences ; d'importants progrès ont donc été réalisés dernièrementen matière de refroidissement. Les exigences liées au circuit de refroidissement sont les suivantes :■ Phase d'échauffement raccourcie■ Réchauffement rapide de l'habitacle■ Faible consommation de carburant■ Durée de vie plus longue des composants

A la base, tous les circuits de refroidissement moteur comprennentles composants suivants :■ Radiateur de refroidissement■ Thermostat■ Pompe à réfrigérant (mécanique ou électrique)■ Vase d'expansion■ Tuyauterie■ Moto-ventilateur (entraîné par courroie ou viscocoupleur)■ Capteur de température (gestion moteur / affichage)

3.1 Le circuit de refroidisse-ment moteur

1. Refroidisseur de réfrigérant

2. Pompe à eau

3. GMV

4. Thermostat

5. Echangeur thermique

6. Vanne échangeur thermique (optionl)

7. Moteur

8. Air pulsé

C’est à partir de 1905 que le refroidissement du moteur a débuté, à l'épo-que, la température de combustion dans le moteur se situait à environ 600-800 °C. Des radiateurs en acier étaient utilisés depuis le début du sièclejusqu'en 1938 environ, avant d'être remplacés par des radiateurs enmétaux non-ferreux (cuivre/laiton). Inconvénients : lourd, cuivre plus chercar disponible en quantité limitée.

Exigences liées au radiateur■ Puissance volumique élevée■ Rigidité suffisante■ Résistance durable à la corrosion■ Faibles coûts de fabrication■ Fabrication écologique

3.2 Radiateur de refroidisse-ment

1

54

6

7

3

2

8

8

10


Exécution■ Réservoir d'eau en GFK = matière plastique renforcée de fibres de verre■ De plus en plus en aluminiumRôle fonctionnel■ Refroidir le réfrigérant dans le circuit moteurAvantages■ Précision d'assemblage assurant un montage simple■ Rendement optimal■ Adapté aux spécifications clients 1ère Monte

Structure type d'un radiateur de refroidissement : Le refroidisseur d'huilepeut également être un composant séparé. Les différents composants sontassemblés et donnent sa forme au radiateur de refroidissement.Le refroidissement s'effectue par les ailettes de refroidissement (faisceau),l'air passant à travers absorbe la chaleur du réfrigérant. L'écoulement duréfrigérant se fait de haut en bas (flux descendant), ou par flux transversal(de droite à gauche ou inversement). Les deux variantes nécessitent suffi-samment de temps et doivent présenter une section suffisante pour quel'air produise un refroidissement efficace du liquide.

3.2.1 Structure type

1. Réservoir d'eau

2. Refroidisseur d'huile

3. Joints

4. Ailette de refroidissement

(faisceau)

5. Tôles latérales

6. Fond

7. Tube de refroidissement

Deux conceptions types, le brasage et l'assemblage mécanique. Les deuxsont des radiateurs à flux descendant. Les premiers modèles étaient dotésde réservoirs d'eau en laiton, puis en plastique. Les radiateurs à flux trans-versal présentent un encombrement 40 % plus petit que les radiateurs àflux descendant et sont utilisés dans les VL actuels où une conception plusplate est requise. Le réservoir d'eau est fixé grâce à un sertissage à en -coches ondulées et scellé. Un autre type de fixation est le sertissage à lang-uettes. Les radiateurs à flux descendant sont utilisés dans les VL plus hauts(4x4, etc.) ou les véhicules utilitaires.

3.2.2 Conceptions

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Brasé Assemblage mécanique

Comme on peut le voir ici, la profondeur de faisceau est sensiblement ré -duite sur le modèle de radiateur 100% aluminium. Ce modèle permet d'avoirune profondeur totale du module de refroidissement plus faible. Le radiateur100% aluminium de l'Audi A8 est par exemple 11% plus léger et présenteune profondeur de montage de 200 mm plus réduite.

Ce modèle possède les caractéristiques suivantes : ■ Suppression de la joue supérieure■ Suppression d'outils pour la production, l'étanchéité et le réservoir d'eau.■ La profondeur de faisceau est la même que la profondeur de radiateur■ Réduction du poids de 5 à 10%■ Plus grande endurance■ Pression d'éclatement 5 bars■ Entièrement recyclable■ Les endommagements lors du transport sont réduits (embout)■ Différents types de tubes peuvent être utilisés■ Tube rond avec insert de turbulence pour une performance plus élevée■ Tube ovale (ce qui signifie plus de surface pour le refroidissement)■ Tube plat, assemblage mécanique, empilage (encore plus de surface et

une seule rangée nécessaire)■ Un alliage spécial en alu est utilisé (faisceau)Température 600-650 °C

puis refroidissement à environ 130°C (les tensions sont compensées)

3.2.3 Radiateur 100% aluminium

12


Cette comparaison montre la différence entre un radiateur à fond GRP et unradiateur 100% aluminium à réfrigérant. On voit clairement que la profon-deur totale est nettement réduite. Cette réduction permet un montage peuencombrant dans un module de refroidissement moderne.

Prof. faisceau 40mm

Prof. totale 63,4mm

Prof. faisceau 40mm

Prof. totale 40mm

Pour éviter toute surchauffe locale des composants, un circuit de réfrigérantsans bulles est nécessaire. Le fluide de refroidissement entre dans le vase à grande vitesse et en res-sort à faible vitesse. (diamètres différents des tubulures).

■ Pressions système 1,7 bar

■ Pression d'éclatement 10 bars

3.3 Vase d'expansion

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Par comparaison, les véhicules utilitaires possèdent 3 chambres et unegrande quantité d'eau, p. ex. 8 litres de réfrigérant.Le vase d'expansion sert à récupérer le réfrigérant expansé du circuit derefroidissement. La pression est réduite par l’intermédiaire d’un clapet et ducoup, la pression du système est maintenue à une valeur préréglée.

Une température élevée du réfrigérant augmente la pression dans le systèmede refroidissement en raison de la dilatation du réfrigérant. Le réfrigérant estpressé dans le réservoir. La pression augmente dans le réservoir. Le clapetd’échappement dans le couvercle s'ouvre et laisse l'air s'échapper.

Lorsque la température du réfrigérant s'est normalisée, une dépressions'établit dans le système de refroidissement. Le réfrigérant est aspiré duréservoir. Une dépression s'établit alors également dans le réservoir. Lavanne de compensation de la dépression s'ouvre alors dans le couvercle duréservoir. L'air passe dans le réservoir jusqu'à ce que l'équilibre de pressionsoit atteint.

3.3.1 Fonctionnement

Les thermostats contrôlent la température du réfrigérant et, par consé-quent, la température du moteur. Les thermostats mécaniques ont peu évo-lué au fil des années et sont toujours utilisés. Leur fonctionnement est assu-ré par une cire dilatable qui ouvre une vanne et qui ramène au radiateur derefroidissement le liquide pour le refroidir. Le thermostat s'ouvre à une cer-taine température spécifiée pour le système et qui ne doit pas être modi fiée.Les thermostats à commande électronique sont régulés par la gestionmoteur et s'ouvrent selon les conditions de fonctionnement du moteur.Régulateur de température à commande électronique contribuant à laréduction de consommation du carburant et à la baisse des émissions pol-luantes grâce à l'amélioration du rendement mécanique du moteur.

Avantages :■ Réduction de la consommation de carburant d'environ 4 %■ Réduction des émissions polluantes■ Amélioration du confort (par l'amélioration de la capacité de chauffage)■ Plus longue durée de vie du moteur■ Maintien des conditions d'écoulement et des conditions thermodynamiques■ Régulation de température adaptée aux besoins■ Vitesse de changement de température maxi■ Augmentation minimale de l'encombrement (<3%)

3.4 Thermostat

Elément de cire

A commande électronique

14


La cire fond en cas d'échauffement supérieur à 80 °C. L'augmentation devolume de la cire déplace la boîte métallique sur le piston de travail. Le ther-mostat ouvre le circuit du radiateur et ferme simultanément le circuit encourt-circuit.La cire se solidifie à une température inférieure à 80 °C. Un ressort de rap-pel ramène la boîte métallique en position initiale. Le thermostat ferme l'ali-mentation du radiateur. Le réfrigérant retourne directement au moteur par leconduit en court-circuit.

3.5 Pompes à eau

Moteur

Fermé

Moteur

Les pompes à eau acheminent le réfrigérant à travers le circuit et établis-sent la pression. Les pompes à eau sont également concernées par le pro-grès, même si on trouve encore sur le marché de nombreux VL et VU dotésde pompes à eau entraînées par courroie ; la prochaine génération seracelle des pompes à eau à commande électronique. La pompe à eau seraalors entraînée selon le besoin, comme le compresseur dans le circuit declimatisation que nous connaissons tous. Une température de fonctionne-ment optimale sera ainsi atteinte.

3.4.1 Fonctionnement

Radiateur Moteur

Ouvert

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L'échangeur thermique ou élément de chauffage fournit la chaleur qui estacheminée dans l'habitacle du véhicule avec le flux d'air de la soufflerie.Lorsqu'il y a un système de climatisation, ce qui est généralement le casaujourd'hui, un mélange d'air froid et d'air chaud est généré par la com-mande de climatisation. Les 3 systèmes se rencontrent alors, la chaleur, lefroid et la commande correspondante = climatisation de l'habitacle du véhicule.

Caractéristiques■ Entièrement recyclable■ Garantie de la température d'habitacle souhaitée■ Elément de chauffage brasé en construction 100% aluminium■ Encombrement réduit dans l'habitacle■ Capacité de chauffage élevée■ Plaques de fond brasées et non agrafées■ Montage dans le boîtier du chauffage■ Type de conception - assemblage mécanique■ Système à ailettes et à tubes■ Inserts de turbulence pour améliorer la transmission de chaleur■ Des encoches dans les ailettes augmentent la performance■ Ultra moderne, comme le radiateur de refroidissement – 100% aluminium

3.6 Echangeur thermique(élément de chauffage)

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Le moto-ventilateur sert à acheminer l'air ambiant par le radiateur de refroi -dissement et le moteur. Il est entraîné par la courroie trapézoïdale ou, dansle cas d'un ventilateur électrique, par un moteur électrique régulé par unecommande.Le ventilateur à visco-coupleur (Visco) est généralement monté sur les véhi-cules utilitaires, mais il est également utilisé sur les voitures particulières.Le moto-ventilateur garantit l'écoulement d'une quantité d'air suffisantepour refroidir le réfrigérant. Sur le moto-ventilateur entraîné par courroie, laquantité d'air dépend du régime moteur. Il se différencie du groupe moto-ventilateur en ce sens qu’il est constamment entraîné.Le ventilateur à visco-coupleur Visco est commandé en fonction de la tem-pérature de fonctionnement.

4 Moto-ventilateur

Ventilateur à visco-coupleur

Visco® est un produit Behr et également un nom de produit déposé.

FonctionnementPoint d'enclenchement total à environ 80 °C. Rempli d'huile de silicone (30 à 50 ml)en tant que fluide moteur, enclenché par bimétal et commandé par un pivot.

HistoriqueRigide (entraînement permanent), exige beaucoup d'énergie (PS), bruyant,importante consommation. Les ventilateurs électriques (VL) ont par contreune consommation avantageuse et un faible besoin d'énergie. Les objectifsde développements étaient de réduire la consommation et le niveau sonore,p. ex. réduction du bruit par ventilateur caréné.

La suite du développement vers un visco-coupleur électronique a donné les résultats suivants :

■ Régulation en continu■ Régulation à l'aide de capteurs■ Le régulateur traite des données telles que le réfrigérant, l'huile, l'air de

suralimentation, le régime moteur, le retardateur, la climatisation

On obtient ainsi un refroidissement adapté aux besoins, une amélioration duniveau de température du réfrigérant, une réduction du niveau sonore etune consommation de carburant réduite.Sur les voitures particulières, les ventilateurs étaient autrefois en 2 parties,le visco-coupleur et la roue de ventilateur étaient vissés, aujourd'hui ils sontroulés et ne sont donc plus réparables.Le visco-coupleur électronique n’est actuellement monté que sur la Range Rover.

4.1 Ventilateur à visco-coupleur

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La poulie primaire et l'axe de la bride transmettent la puissance du moteur.Le ventilateur est également solidaire de cet axe. L'huile de silicone en cir-culation assure la transmission de l’effort des deux ensembles. Le culbuteurcommande le circuit d'huile entre l'espace de réserve et l'espace de travail.Le flux d'huile de silicone depuis l'espace de réserve vers l'espace de tra-vail et le retour s'effectue entre 2 perçages, le perçage de retour dans lecarter et le perçage d'alimentation dans la poulie primaire. Le culbuteurcommande la gestion du moteur par des impulsions à l'ensemble magné -tique. Le capteur Hall détermine et informe la gestion du moteur sur la vitessede rotation actuelle du ventilateur. Un régulateur envoie un courant de com-mande cadencé à l'ensemble magnétique qui commande le culbuteur quilui-même contrôle la quantité d'huile. Plus il y a d'huile de silicone dans l'e-space de travail, plus la vitesse du ventilateur est élevée. Lorsque l'espace detravail est vide, le ventilateur est au ralenti, un glissement d'environ 5 % exi-ste à l'entraînement.

Connecteur

Perçage retour

Poulie primaire

Culbuteur

Plaque d'induit

Espace réservehuile silicone

Carter Electroaimant

Visco-coupleur à régulation électronique

Palier magnétique

Capteur régime

Circuit huile

Flux magnétique

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5 Autres systèmes de refroidissement

Les types de conception s'appuient sur les exigences et la capacité derefroidissement souhaitée. L'empilage est la conception la plus récente etla préférée. Elle permet d'adapter exactement l’encombrement prédéfini etla capacité de refroidissement.

Le refroidissement et l'échauffement plus rapide de l'huile moteur et de l'huileboîte de vitesses (p. ex. BVA) sont assurés par le montage de refroidisseurs(moteur ou boîte de vitesse) dans le réservoir d'eau. Types de conception :refroidisseur d'huile à tubes ou à plaques.

Avantages■ Refroidissement d'huiles très sollicitées thermiquement■ Les intervalles de vidange d'huile sont allongés, la durée de vie du moteur

augmente■ Encombrement et poids réduits grâce à la conception 100% aluminium■ Conception compacte avec un empilage efficace de plaques assurant

une grande surface de refroidissement

L'huile de direction assistée doit également être refroidie pour que le ren-dement de la direction assistée ne soit pas altéré ; la direction devient alorssoit trop dure, soit trop souple.

Caractéristiques■ 100% aluminium avec raccords rapides■ Pression supérieure à 8 bars avec une température d'entrée d'huile de –

40 °C à 160 ºC■ Pression d'essai = 20 bars avec une pression d'éclatement de 50 bars

Généralement utilisé sur les Diesels ; le carburant est refroidi de manière àabaisser la température d'entrée au gicleur de pompe ou au Common Rail,sous peine de voir la température du carburant augmenter de façon déme-surée en raison de la pression élevée. Une augmentation excessive de latempérature du carburant réduit la puissance du moteur en raison d'unpoint d'inflammation trop précoce dans la chambre de combustion.

5.1 Refroidissement d'huile -moteur et boîte de vitesses

5.2 Refroidissement dedirection assistée

5.3 Refroidissement du carburant

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Les tendances à l'augmentation de la puissance du moteur et au downsi-zing conduisent, sur les véhicules particuliers, à une part croissante demoteurs suralimentés, la suralimentation s'effectuant aujourd'hui principale-ment avec de l'air de suralimentation refroidi. La plus grande densité d'airde suralimentation ainsi obtenue permet d'augmenter la puissance et le ren-dement du moteur. Mais il n'y a pas que la part des moteurs suralimentés quiaugmente, il y a aussi - en raison des baisses de consommation et d'émis-sions toujours nécessaires - les exigences de capacité de refroidissementd'air de suralimentation. Celles-ci peuvent être satisfaites par un refroidis-sement de l'air de suralimentation avec un réfrigérant à la place de l'air. Maisen raison des coûts du système, cette technologie était jusqu'à présentréservée aux véhicules des gammes supérieures de prix. De nouveauxdéveloppements permettent également une régulation du refroidissementde l'air de suralimentation. En plus des émissions de NO, cela constitueaussi un moyen de baisser les émissions de HC et d'augmenter l'efficacitédu post-traitement des gaz d'échappement. Outre l'augmentation de lacapacité de refroidissement, une autre exigence incombe au refroidisse-ment de l'air de suralimentation : la températion de l'air moteur par la régu-lation du refroidissement de l'air de suralimentation. La températion devientnécessaire en raison des exigences croissantes concernant le post-traite-ment des gaz d'échappement. La température de l'air de suralimentationtient ici un rôle important. Le refroidissement de l'air de suralimentation parréfrigérant offre donc aussi des avantages déterminants sur les VU.

TypesRefroidissement par air et refroidissement par liquide. Direct et indirect.

Tâche :Augmentation de la puissance du moteur par suralimentation (plus d'air decombustion, taux d'oxygène plus élevé)

Avantages :■ Capacité de refroidissement dynamique plus élevée■ Amélioration du rendement du moteur par l'augmentation de la densité

d'air de suralimentation■ Baisse de la température de combustion, d'où amélioration des valeurs

de dépollution■ Moins d'oxydes d'azote

5.4 Refroidissement de l'airde suralimentation

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Suralimentation par turbocompresseurLa puissance d'un moteur à combustion dépend de la quantité de carbu-rant brûlée. 1 kg de carburant nécessite 14,7 kg d'air pour une combustioncomplète sur un moteur à essence, que l’on appelle le rapport stœchiomé-trique. La suralimentation des moteurs à combustion constitue donc unmoyen efficace d'augmenter la puissance par rapport à un moteur à aspi-ration.

5.4.1 Principes

Augmentation de la capacité de refroidissement.Dans les voitures particulières, le besoin grandissant de capacité de refroi-dissement fait face à des restrictions croissantes d'encombrement dans lebloc avant du véhicule. Aujourd'hui, ce sont les refroidisseurs d'air de sura-limentation compacts les plus courants. Le passage du refroidisseur d'airde suralimentation compact à un refroidisseur doté d'une grande surface etmonté en amont du radiateur de refroidissement - solution standard utiliséesur les grands véhicules utilitaires - offre une solution au problème constituépar la faible profondeur de montage L'utilisation de cette conception aug-mente en conséquence. Ceci n'est toutefois pas possible dans de nom-breux véhicules car l'espace requis est déjà occupé ou n'est plus disponi-ble en raison d'autres exigences - comme la protection des piétons. Deuxnouveaux systèmes permettent de résoudre le conflit entre l’encombrementet le besoin de performance. Du refroidissement préalable de l'air de sura-limentation et le refroidissement indirect.

5.4.2 Exigences

Suralimentation par turbocompresseur

La puissance d'un moteur à combustion dépendde la quantité de carburant brûlée

1 kg de carburant a besoin de 14,7 kg d'air pourune combustion complète sur un moteur

à essenceMoteur Diesel > 14,7 kg d'air pour 1 kg de carburant

La suralimentation de moteurs à combustion est donc un moyen efficace d'augmenter

la puissanceMoteur suralimenté ⇔ moteur à aspiration

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Prérefroidissement de l'air de suralimentation ou refroidissement direct de l'airde suralimentation. En utilisant le nouveau prérefroidisseur d'air de suralimen-tation, qui est alimenté avec du réfrigérant du circuit moteur, une partie de lachaleur de l'air de suralimentation est transférée du refroidisseur d'air de sura-limentation au radiateur de refroidissement. Comme, de cette manière, la cha-leur supplémentaire de l'air de suralimentation qui est produite suite à l'aug-mentation de la puissance est évacuée par le prérefroidisseur, le concept d'unrefroidisseur d'air de suralimentation en forme de bloc peut être conservé. Leprérefroidisseur d'air de suralimentation, dit également refroidisseur compact,est placé entre le turbocompresseur et le refroidisseur d'air de suralimentationpar air. Le refroidissement préalable de l'air de suralimentation permet d'aug-menter sensiblement la performance d'un concept existant.

5.4.3 Direct

Trajet de l'air de suralimentationen refroidissement air de surali-mentation/air ; exemple

Trajet de l'air de suralimenta-tion en refroidissement airde suralimentation/réfrigé-rant ; exemple

Refroidissement air desuralimentation/réfri-gérant sous forme d'unitéavec collecteur d'air

L'encombrement nécessaire d'un refroidisseur d'air de suralimentation par liquide correspond à 40 - 60 % de celuid'un refroidisseur par air.

Augmentation de puissance

Réduction de la consommation de carburant

Exigences légales

Emissions de NOX réduites

Emission réduite de particules

Basses températures des éléments

Faible nettoyage (surmoteurs à essence)

22


La deuxième possibilité de résoudre le conflit entre l'encombrement et le besoinde capacité réside dans l'utilisation du refroidissement indirect de l'air de surali-mentation. Sur les VL, ce système de refroidissement est généralement composéd'un circuit complet de réfrigérant, indépendant du circuit de refroidissementmoteur. Un radiateur de refroidissement basse température et un refroidisseurd'air de suralimentation par liquide sont intégrés dans ce circuit. La chaleur del'air de suralimentation est tout d'abord transmise au réfrigérant, puis elle est éva-cuée dans l'air ambiant via le radiateur de refroidissement basse température. Ceradiateur est disposé dans le bloc avant du véhicule où se trouve le refroidisseurd'air de suralimentation par air pour le refroidissement habituel réalisé par air. Comme le refroidisseur basse température occupe nettement moins de placequ'un refroidisseur d'air de suralimentation par air comparable, cela dégage del'espace dans le bloc avant. En outre, les conduits d'air de suralimentation volu-mineux entre le bloc avant et le moteur disparaissent. Globalement, le packagingdans le bloc avant est nettement simplifié, ce qui améliore d'autant l'écoulementd'air de refroidissement à travers le compartiment moteur.Par rapport au refroidissement préalable d'air de suralimentation, lerefroidissement indirect produit les effets positifs suivants : ■ Chute de pression d'air de suralimentation nettement réduite ■ Dynamique moteur améliorée grâce à un volume d'air de suralimentation

plus faible■ Augmentation de la puissance de refroidissement dynamique■ Amélioration du rendement du moteur par l'augmentation de la densité

d'air de suralimentation

5.4.4 Indirect

Après un démarrage à froid et également à températures extérieures extrême-ment basses pendant le trajet, il est judicieux de désactiver le refroidissementde l'air de suralimentation. Le moteur et le catalyseur atteignent ensuite trèsvite leur température de fonctionnement optimale, ce qui donne moins "d'é-missions de démarrage à froid", principalement d'hydrocarbures (HC). Sur unrefroidisseur d'air de suralimentation par air, ceci s'avère complexe car un by-pass côté air de suralimentation est nécessaire. En revanche, avec le refroidis-sement indirect, une simple régulation du débit volumétrique du liquide permetnon seulement de désactiver le refroidissement de l'air de suralimentation,mais aussi de réguler sa température. En reliant le circuit de réfrigérant d'air desuralimentation et celui du refroidissement moteur et en régulant intelligem-ment les débits de réfrigérant, le refroidissement indirect de l'air de suralimen-tation peut devenir une véritable régulation de la température de l'air de sura-limentation. Le refroidisseur d'air de suralimentation peut être traversé soit pardu réfrigérant chaud du circuit moteur, soit par du réfrigérant froid du circuitbasse température. La régulation de la température de l'air de suralimentation

5.4.5 Températion de l'air moteur

Refroidisseur à réfrigérant del'air de suralimentation

Air de surali-mentation

Pompe électrique

Turbo -compresseur

Pompe à eau électrique

Circuit réfrigérant principal

Circuit basse-température

Refroidisseur basse-température

Refroidisseur principal

est importante pour le traitement postérieur des gaz d'échappement par desfiltres à particules et des catalyseurs. Ces deux éléments nécessitent une tem-pérature spécifique minimum de gaz d'échappement pour assurer un fonc-tionnement optimal. Sur le catalyseur, cette température minimale est identiqueà sa "température d'amorçage" ; pour le filtre à particules, elle est identique àla température de régénération qui est nécessaire à la combustion de la suiequi s'est déposée. Lorsque le véhicule est en charge partielle (circulation urbaine,stop-and-go), ces températures de gaz d'échappement ne sont pas toujoursatteintes. Même dans ces cas-là, les émissions peuvent être réduites par unedésactivation du refroidissement ou même un réchauffement de l'air de surali-mentation, car dans chaque cas, la température des gaz d'échappement s'entrouve augmentée. Le moyen le plus simple de réaliser les deux options est lerefroidissement indirect de l'air de suralimentation.

Pompe à eau électrique

Circuit basse température

Refroidisseur basse température

Refroidisseur principal

Thermostat

Circuit basse-température

Thermostat

Thermostat

Gaz d’échappement

Refroidisseur des gazd'échap-pement àby-pass

Refroidisseur de l'air de surali-mentation

Circuit réfrigérant principal

Comparaison de performances des nouveaux concepts.L'avantage qui peut être obtenu en matière de performance avec les nouveauxconcepts "prérefroidissement de l'air de suralimentation" et "refroidissement indirectde l'air de suralimentation" est visible en les comparant avec les refroidisseurs d'airde suralimentation compacts prédominants aujourd'hui ainsi que les refroidisseursplus performants à grande surface. le refroidissement de l'air de suralimentation estconsidérablement amélioré ; avec le refroidissement indirect, la chute de pressionde l'air de suralimentation est en outre réduite de façon significative. Refroidisseurs d'air de suralimentation pour des exigences de résistance sévères

Les sollicitations croissantes auxquelles sont soumis les refroidisseurs d'air de sur -alimentation en matière de pressions et de températures nécessitent un nouveaudesign et de nouveaux matériaux pour la matrice du refroidisseur et les caissons àair. Sur les VL, l'air de suralimentation présente aujourd'hui une température pou-vant atteindre 150 °C et une pression de 2,2 bars à son entrée dans le refroidisseur.A l'avenir, les températures et les pressions atteindront respectivement environ 200 °C et jusqu'à 3 bars. Pour répondre à ces exigences, des caissons à air en plasti -que résistant à la chaleur seront fabriqués. Autre possibilité : le refroidisseur d'air de

5.4.6 Un design modernesatisfaisant aux exigencesles plus sévères

23

24


suralimentation - y compris les caissons à air - sera entièrement réalisé enaluminium. Sur les véhicules utilitaires, des sollicitations encore plus élevées sont atten-dues. Par rapport aux 200 °C et 3 bars actuels, la valeur limite d'émissionsEURO-5 laisse supposer des températures de 260 °C et des pressionsallant jusqu'à 4 bars. En modifiant la conception des refroidisseurs d'air desuralimentation, le niveau de contrainte dû à la pression connaît une baissetelle que ces sollicitations extrêmes sont supportées sans problème. Grâceà sa forme compacte, le refroidisseur d'air de suralimentation par liquideoffre un potentiel supplémentaire d'augmentation de la résistance.

Montage en boîtier en fonte ou plastiqueConception en ailettes

Ailettes type plaquette Ailettes typenervure

Boîtier

Réfrigérant

Air de surali-mentation

Plaque de fixation

Tubulures de réfrigérant

Sur les VL à moteur Diesel, Euro 5 exige une réduction drastique supplé-mentaire des émissions par rapport à Euro 4, de 40 % pour les hydrocar-bures (HC) et les oxydes d'azote (Nox), de 90 % pour les particules. Afin desatisfaire ces objectifs, la températion de l'air d’admission du moteurdevient toujours plus importante. La gestion de la température d’air d’ad-mission (ATM) réduit les émissions au lieu de production, assiste le traite-ment postérieur des gaz d'échappement et facilite la régénération du filtreà particules. En outre, les synergies entre les sous-systèmes de l'ATM rédu-isent les besoins de performance de refroidissement par rapport aux sys -tèmes actuels, ainsi que la consommation de carburant et l'encombrement.

5.5 EURO 5 et sa signification

0,10Particules[g/km]

0,08

0,06

0,04

0,02

00 0,2 0,4 0,6 0,8 1

HC + NOX

[g/km]

Euro 21996

Euro 32000

Euro 42005

Euro 52008*

La gestion de la température d’admission comprend trois sous-systèmes :le refroidissement indirect de l'air de suralimentation, le recyclage des gazd'échappement refroidis et le refroidissement du moteur. Ces sous-systèmessont interconnectés et réglés les uns aux autres de telle manière que l'aird’admission puisse être refroidi et chauffé, la température de combustionélevée et abaissée. La diminution de la température est obtenue par refroi-dissement de l'air de suralimentation et des gaz d'échappement. En addi-tionnant à l'air de suralimentation autant de gaz d'échappement que possibleen fonction de l'état de charge du moteur, la concentration d'oxygène dansle cylindre est réduite. Le refroidissement de l'air de suralimentation et desgaz d'échappement est arrêté pour augmenter la température de combus-tion. De plus, l'air de suralimentation peut également être réchauffé.

Nox : Comme la formation de Nox dépend de manière exponentielle de latempérature de combustion, sa réduction entraîne une forte diminution desémissions Nox : d'environ 10 % par 10 °C de réduction de la température ; laconsommation de carburant diminue simultanément de 0,5 à 1 %.HC et CO : Au démarrage à froid, la température de combustion est généralementencore basse, la combustion incomplète et la formation de HC et de CO est doncélevée. Comme le catalyseur d'oxydation n'a pas encore atteint sa température defonctionnement dans cette phase, des émissions sont rejetées. Dans certaines situ-ations (circulation urbaine en hiver, Stop-and-Go), la température de combustion etdes catalyseurs peuvent baisser en fonctionnement normal à tel point que desémissions de HC et de CO se forment. Dans les deux cas, l'augmentation rapidede la température de combustion et donc des gaz d'échappement par l'ATM ré -duit la formation de HC et de CO et favorise leur transformation dans le catalyseur.L'augmentation de la température est consécutive à l'arrêt du refroidissement desgaz d'échappement. A cet effet, le refroidisseur de gaz d'échappement est équipéd'une dérivation intégrée et d'un volet de commande. Des mesures sur banc d'es-sai à rouleaux sur un moteur Diesel turbocompressé de 1,9 litres ont montré uneréduction de 30 % des émissions HC et CO lors du démarrage à froid.

Lorsque le filtre à particules est plein, la suie accumulée doit être brûlée. A ceteffet, l'ATM augmente la température des gaz d'échappement qui est généra-lement inférieure à la température d'inflammabilité de la suie (550 °C). Mais lacombustion de la suie peut également être initiée par abaissement de la tem-pérature d'inflammation de la suie, p. ex. avec un additif au carburant tel queCER. Une combinaison des deux procédés, une augmentation de la tempé-rature des gaz d'échappement et un abaissement de la température d'inflam-mation de la suie, présente des avantages : la quantité d'additif peut être ré -duite, le système d'addition simplifié. Si l'augmentation de la température parl'ATM est liée à une post-injection, un système supplémentaire pour la régé-nération du filtre n'est généralement pas nécessaire.

Des quantités de chaleur différentes sont produites dans le refroidisseur d'air desuralimentation et de gaz d'échappement selon la charge du moteur. En cas decharge partielle pendant laquelle le taux de recyclage des gaz d'échappementpeut dépasser 50 %, il faudra plus de réfrigérant dans le refroidisseur de gaz d'é-chappement que dans celui de l'air de suralimentation. A certains points decharge partielle, p. ex. 50 km/h en plaine, le refroidissement de l'air de surali-mentation peut être complètement supprimé et toute la capacité de refroidisse-ment mise à la disposition du refroidisseur de gaz d'échappement. Cependant encas pleine charge, la quasi totalité de la capacité de refroidissement doit être utili-sée pour le refroidissement de l'air de suralimentation. Une telle répartition des fluxde réfrigérant en fonction des besoins permet de réduire considérablement lacapacité de refroidissement embarquée ainsi que l'encombrement, la face avantdu radiateur p. ex. jusqu'à 10 %.

5.5.1 Principe de fonctionne-ment de la gestion de latempérature d’air d’ad-mission (ATM)

5.5.2 Réduction des émissions

5.5.3 Régénération du filtre à particules

5.5.4 Economie d’énergie

25

26

Refroidissement indirect de l'air de suralimentation.Le refroidissement de l'air de suralimentation augmente la densité de l'airdans le cylindre et abaisse la température de combustion. Avec l'ATM, l'airde suralimentation n'est pas refroidi comme d'habitude avec de l'air, maispar un réfrigérant liquide, un mélange d'eau et de glycol tel qu'il est utilisépour le refroidissement du moteur. La chaleur de l'air de suralimentation esttout d'abord transmise au réfrigérant, puis elle est évacuée dans l'air ambiantvia le radiateur de refroidissement basse température.

Avantages du refroidissement indirect de l'air de suralimentation : ■ capacité de refroidissement supérieure à celle du refroidissement usuel

air de suralimentation / air ; ■ taux de remplissage des cylindres plus élevé suite à la réduction de la

perte de pression ;■ temps de réaction plus court du refroidissement de l'air de suralimentation

grâce à l’emplacement du refroidisseur d'air de suralimentation près du moteur.

Il diminue la concentration d'oxygène dans le cylindre, réduisant ainsi latempérature et la vitesse de la combustion. La gestion de la température del'air d’admission convient à la fois pour le recyclage haute pression et bassepression des gaz d'échappement. Lors du recyclage des gaz d'échappe-ment à haute pression, les gaz d'échappement sont prélevés avant le tur-bocompresseur, refroidis dans le refroidisseur de gaz d'échappement etmélangés à l'air de suralimentation. Si la température de l'air d’admissiondoit être augmentée pour améliorer le post-traitement des gaz d'échappe-ment, le refroidisseur est contourné par une dérivation. Le recyclage bassepression des gaz d'échappement représente une option pour l'avenir. Lesgaz d'échappement ne sont pas prélevés avant le turbocompresseurcomme dans le recyclage haute pression, mais après et également en avaldu filtre à particules. Ils sont ensuite refroidis et mélangés à l'air de surali-mentation avant le compresseur du turbocompresseur.

Avec l'ATM, la température de l'air d’admission peut être augmentée deplusieurs manières : par arrêt du refroidissement de l'air de suralimentationou des gaz d'échappement, par les deux simultanément et par réchauffagede l'air de suralimentation. Le réchauffage est assuré en dérivant un fluxpartiel de réfrigérant du circuit moteur et en le dirigeant vers le refroidisseurd'air de suralimentation. Lors d'essais avec un moteur Diesel de 2 litres surun banc d'essai avec une pression moyenne effective de deux bars, on amesuré les températures des gaz d'échappement après la turbine, obte-nues par variation des températures de l'air d’admission selon les possibi-lités indiquées précédemment. L'arrêt du refroidissement de l'air de surali-mentation a donné la plus faible augmentation de la température des gazd'échappement : environ 6 °C. Si l'air de suralimentation était réchaufféavec le réfrigérant du moteur d'une température d'environ 85 °C (tempéra-ture du thermostat), la température des gaz d'échappement après la turbineaugmentait d'environ 16 °C. Le potentiel max. par chauffage devrait être del'ordre de 20 °C. La plus forte augmentation, environ 57 °C a été obtenuepar arrêt du refroidissement des gaz d'échappement (refroidisseur de gazd'échappement commutable). Si cet arrêt est associé au chauffage de l'airde suralimentation, la température des gaz d'échappement peut être aug-mentée de plus de 70 °C. Une pression effective moyenne de quatre barspermet même une augmentation d'environ 110 °C.

Recyclage des gaz d'échappement :

Réchauffement de l'air de suralimentation :


5.5.5 Sous-systèmes de lagestion de la températurede l'air d’admission

6 Chauffage additionnel CTP

En raison du haut rendement des moteurs modernes à injection directe, dieselet essence (moteurs à injection directe), la chaleur du moteur n'est souventpas suffisante lors des jours de froid pour assurer un réchauffement rapide del'habitacle ou pour garantir des températures confortables en circulation urbaineet en stop-and-go. La sécurité est également altérée car les vitres peuvents'embuer. Behr développe trois types de chauffages additionnels pour remédierau déficit de capacité de chauffage : Des chauffages CTP électriques et despompes à chaleur au CO2 pour le réchauffement spontané de l'air soufflé ainsique des échangeurs thermiques de gaz d'échappement pour un réchauffementplus rapide du réfrigérant. Avec le réchauffement du réfrigérant, la performanceet la spontanéité du chauffage conventionnel sont augmentées et la phase dedémarrage à froid du moteur est raccourcie. Les pompes à chaleur fonctionnentsur la base du nouveau système de climatisation CO2. Les chauffages addi-tionnels mentionnés permettent de respecter sans problème la spécificationeuropéenne EC 78317 et la spécification américaine FMVSS 103 pour ledégivrage du pare-brise sur les véhicules avec moteurs à injection directe.Les éléments CTP font partie des résistances céramiques non linéaires. "CTP"signifie "coefficient de température positif", ce qui veut dire que la résistanceélectrique augmente avec la température de l'élément. Cela n'est toutefois pastout à fait exact car dans un premier temps elle baisse alors que la températureaugmente. La courbe de résistance présente dans cette plage une caractéris -tique de température négative. C'est seulement lorsque la résistance minimaleest atteinte que la caractéristique de température change et passe de négativeà positive, ce qui signifie qu'avec une température en croissance continue, larésistance augmente tout d'abord lentement, à partir d'environ 80°C, puis forte -ment et ce jusqu'à ce que l'élément CTP n'absorbe pratiquement plus de cou-rant. A ce point, la température de surface de l'élément CTP est, lorsqu’il n’ya pas d’air qui passe par l’élément CTP, d'environ 150 °C. Celle du cadremétallique est d’environ 110 °C.

Le chauffage CTP est constitué de plusieurs éléments chauffants, d'un cadrede fixation, d'un cadre d'isolation et des relais ou de l'électronique de puis-sance. Les éléments chauffants se composent d'éléments en céramique CTP,de tôles de contact, de raccords et d'ailettes ondulées en aluminium. Les ailet-tes ondulées augmentent la surface dégageant la chaleur des tôles de con-tact. Pour augmenter la transmission thermique côté "air", les ailettes onduléessont dotées d'encoches. Grâce à l'amélioration de la transmission thermique,l'augmentation du courant de déclenchement peut être sensiblement réduitepar rapport aux chauffages additionnels à ailettes ondulées sans encoches.L'avantage est qu'il est possible d'activer plus souvent différents conducteursCTP. Le chauffage peut donc fonctionner avec une puissance globalementplus élevée. Le savoir-faire dans la réalisation des encoches est issu de la fabri-cation des radiateurs. Dans le flux d'air du système de climatisation, le chauf-fage additionnel est disposé directement en aval de l'échangeur thermiqueconventionnel, un échangeur thermique liquide-air, l'encombrement étant ainsilimité au minimum. Lorsque les températures extérieures sont basses et quele moteur est froid, le chauffage CTP est tout d'abord traversé par de l'air froidou légèrement réchauffé par l'échangeur thermique. La température et la rési-stance des éléments chauffants sont faibles, la capacité de chauffage est enrevanche élevée. Avec le déclenchement du chauffage conventionnel, la tem-pérature de l'air et la résistance augmentent, la puissance de chauffage bais-se en conséquence. A une température de surface de ...d'un chauffage CTPqui est traversé par de l'air à 25°C, un débit volumétrique de 480 kg d'air parheure est atteint. A cette température de l'air, le faisceau de chauffage présenteune température moyenne de 50 °C.

6.1 Structure et fonctionnement

27

28

La résistance nominale de l'élément en céramique CTP peut différer, la con-sommation de courant et la performance changent en conséquence. Une faiblerésistance nominale permet une grande puissance de chauffage en service.Les puissances des chauffages CTP se situent entre 1 et 2 kW. A 2 kW, la limitede puissance du réseau 12V (150 A à 13 V) est atteinte. Sur un réseau de bord42 V, des puissances plus élevées seraient possibles. Grâce à la faible masseet au fait que la chaleur produite électriquement est transmise directement auflux d'air, le chauffage CTP se déclenche presque immédiatement. Cette grandespontanéité est la caractéristique du chauffage CTP. Et comme le moteur arriveplus rapidement à température de fonctionnement en raison de la sollicitationsupplémentaire de l'alternateur, le chauffage conventionnel se déclenche égale -ment plus vite. Cette capacité de chauffage supplémentaire s'élève à environdeux tiers de la capacité du chauffage CTP. Cette capacité de chauffage peutpratiquement être attribuée au chauffage CTP. La puissance du chauffage CTPdu modèle 220 CDI de la nouvelle classe E est de 1,6kw. Le chauffage CTPest monté directement après l'échangeur thermique conventionnel dans lemodule chauffage-climatisation.

Exemple d’essai :Le véhicule a été refroidi durant la nuit, pour que la température du carter àhuile atteigne moins 20 °C. Durant 30 minutes, on a ensuite roulé en soufflerieclimatisée et en 3ème à 32 km/h, ce qui constitue une vitesse moyenne réalistepour la circulation urbaine. Après 20 Minutes, la température moyenne atteig-nait 18 °C dans l'habitacle avec le chauffage CTP, sans le chauffage elle n'at-teignait que 10 °C. La "température de bien-être" de 24 °C a été atteinte après30 minutes avec le chauffage CTP, sans lui il fallait plus de 50 minutes.

6.2 Performance et spontanéité

1. Evaporateur

2. Echangeur thermique

3. Chauffage additionnel

Grâce à la courbe de résistance caractéristique des éléments céramiqueCTP, toute surchauffe du chauffage CTP est évitée. La température de lasurface du cadre métallique est toujours inférieure à 110°C. De plus, la puis-sance du chauffage CTP est réduite en cas de températures de sortie trèsélevées de l'échangeur thermique. Une électronique de puissance permetde réguler le chauffage CTP à plusieurs niveaux ou de façon progressive, sibien qu'il peut être adapté à la capacité de chauffage nécessaire ou à lapuissance électrique à disposition.

6.3 Sécurité defonctionnement

6 Chauffage additionnel CTP

29

Le chauffage CTP est piloté soit en externe avec des relais, soit via unerégulation intégrée avec une électronique de puissance. Pour le pilotage parrelais, le constructeur définit quels niveaux et combien de niveaux serontdisponibles. Pour la régulation intégrée au chauffage, on différencie lesfonctionnalités mini et maxi. Pour la fonctionnalité mini, les niveaux sontactivés séparément. L'électronique de puissance protège le chauffage con-tre les surtensions, les courts-circuits et les inversions de polarité. Il n'y apas de possibilité de diagnostic prévue avec cette régulation. Jusqu'à huitniveaux sont possibles dans la régulation étagée. Sur le chauffage CTP uti-lisé dans la classe E, il y a sept niveaux. Le pilotage dépend du courantdisponible et du besoin en chauffage, c'est-à-dire du confort thermiquesouhaité. Pour la régulation avec fonctionnalité maxi, l'électronique de puis-sance est par exemple pilotée de façon progressive par le bus LIN ou CANcôté véhicule. Le courant que fournit le réseau de bord dans chaque situa-tion peut ainsi toujours être exploité de façon optimale pour le chauffageadditionnel.

En plus de la sécurité contre les surtensions, les courts-circuits et les inver-sions de polarité, l'électronique de puissance à fonctionnalité maxi com-porte une protection contre la surintensité par niveau, une protection descircuits imprimés contre la surchauffe et une surveillance de tension. Larégulation avec fonctionnalité maxi permet un diagnostic par une EPROM etautorise ainsi l'enregistrement des variantes. (EPROM ErasableProgrammable Read Only Memory, donc une mémoire à lecture seule pro-grammable dont le contenu est réinscriptible.)

Depuis 2004, on trouve la nouvelle génération de chauffages additionnelsCTP qui se distinguent des précédents par un poids réduit, une chute depression plus faible (économie de puissance de la soufflerie) et des coûts defabrication plus bas.

Caractéristiques techniques ■ Chauffage additionnel électrique ; puissance 1 - 2 kW ■ Source de chaleur : éléments en céramique CTP autorégulés, tempéra-

ture maxi à la surface de la céramique de 150°C s'il n'y a pas d'air quitraverse le faisceau du chauffage

■ Excellente transmission thermique grâce à la technologie des ailettesondulées avec une faible perte de pression dans l'air soufflé

■ Pilotage étagé ou linéaire via des relais ou une électronique de commande■ Spontanéité élevée et haut rendement ■ Le montage en système modulaire permet une adaptation optimale à

l'espace offert dans le véhicule ■ Sécurité de fonctionnement absolue, pas de risque pour les composants

adjacents en raison de la limitation de température inhérente (caractéris -tique CTP)

■ La faible perte de pression n'engendre qu'une faible augmentation de lapuissance de la soufflerie nécessaire

6.4 Pilotage

6.5 Nouveau développement

30

7 Diagnostic, entretien et réparation

Le réfrigérant protège contre le gel, la rouille, la surchauffe et il lubrifie.Réfrigérant est un terme générique pour désigner le réfrigérant se trouvantdans le système de refroidissement. Il a pour rôle d'absorber la chaleur dumoteur et de la dissiper par le radiateur. Le réfrigérant est un mélange d'eaudu robinet et d'antigel (glycol/éthanol) additionné de divers additifs (substancesamères, silicate, antioxydants, antimousse) et coloré. Les substances amèresdoivent empêcher que le réfrigérant soit bu par inadvertance. Les silicates for-ment une couche de protection sur les surfaces métalliques et empêchententre autres des dépôts de tartre. Les antioxydants empêchent la corrosiondes composants. Les agents antimousse neutralisent le moussage du réfrigé-rant. Le glycol lubrifie les composants, conserve la souplesse des flexibles etdes joints et augmente le point d'ébullition du réfrigérant.

Le rapport de mélange eau/antigel devrait se situer entre 60:40 et 50:50. Cerapport correspond généralement à une protection antigel de –25 °C à –40°C. Le rapport de mélange minimum devrait être de 70:30 et le rapportmaximum de 40:60. Une nouvelle augmentation du volume d'antigel (p. ex.30:70) ne permettra pas d'abaisser davantage le point de gel. Au contraire,un antigel utilisé sans dilution gèle déjà à environ –13 °C et ne dissipe pas suf-fisamment de chaleur à des températures supérieures à 0 °C. Le moteurserait alors surchauffé. Comme le glycol présente un point d'ébullition trèsélevé, le rapport de mélange juste permet d'augmenter le point d'ébullition duréfrigérant jusqu'à 135 °C. C'est pourquoi une protection antigel suffisante est également importante dans les pays chauds. Il faut toujours suivre lesrecommandations du fabricant, la composition type pourrait être 40/60 % ou 50/50 % en utilisant de l'eau inhibée (qualité eau potable).

Le réfrigérant ou ses additifs sont soumis à une certaine usure, c'est-à-direqu'une partie des additifs est "consommée" au cours des années. Si desadditifs de protection anticorrosion sont p. ex. consommés, le réfrigérant secolore en brun. C'est pourquoi certains constructeurs recommandent unintervalle de vidange du réfrigérant (p. ex. Opel Sintra : tous les 5 ans). Maisles systèmes de refroidissement des véhicules récents utilisent de plus enplus des réfrigérants Long Life (p. ex. VW G12 Plus). Dans des conditionsnormales (absence d’impuretés), une vidange du réfrigérant n'est plusnécessaire (VW) ou seulement après 15 ans ou 250 000 km (derniersmodèles Mercedes). De manière générale, le réfrigérant devrait être rem-placé en cas d’impuretés (huile, corrosion) et sur des véhicules qui n'ontpas de réfrigérants Long Life. Il faut impérativement respecter les indicationsdu constructeur concernant les spécifications, l'intervalle de vidange, le rapportde mélange et la miscibilité. Le réfrigérant ne doit pas parvenir dans les eauxsouterraines ou être dirigé dans le séparateur d'huile. Il doit être récupéré etéliminé séparément.

Le radiateur ne nécessite pas de maintenance étant donnée qu’une pro-tection intérieure et extérieure est déjà appliquée lors de la production (spé-cifique Behr) Un nettoyage au jet de vapeur à basse pression de l'intérieurvers l'extérieur est possible comme pour les condensateurs.

7.1 Réfrigérant, antigel etprotection anticorrosion

7.2 Maintenance du radiateur

Réfrigérants de couleurs différentes

31

Lorsqu’il y a des impuretés dans le réfrigérant, il faut le vidanger et rincer lesystème de refroidissement.

Les sources d’impureté peuvent être les suivantes :■ Huile (joint de culasse défectueux)■ Rouille (corrosion interne du moteur)■ Aluminium (corrosion interne du radiateur)■ Substances étrangères (additifs/produits d'étanchéité)■ Particules étrangères (pompe à eau défectueuse)

Selon le degré d'encrassement, le système de refroidissement doit être net-toyé à l'eau chaude ou avec un liquide de rinçage spécifique. Selon le con-structeur et le symptôme, Il existe différents types de rinçage. Audi recom-mande par exemple sur l'A6 le rinçage avec un liquide spécifique en cas decoloration en rouge-brun du réfrigérant et une dégradation de la puissancede chauffage. Pour le rinçage multiple, il faut démonter le thermostat etmesurer la puissance de chauffage avant et après le rinçage. Sur ses modè-les CorsaB, Vectra B et Omega B jusqu'à l’année modèle 1997, Opel indi-que qu'un radiateur obturé peut être la cause d'une température trop élevéedu moteur. Dans ce cas, il faut rincer à l'eau chaude (> 50 °C) et remplacerégalement, en plus du radiateur, tous les éléments de conduits du réfrigérant(échangeur thermique, culasse etc.). Le degré d'encrassement et les indica-tions du constructeur définissent ainsi le procédé et le liquide de rinçage uti-lisé. Il faut noter dans tous les cas, qu'en raison de leur conception dans lecas des systèmes de refroidissement modernes (p. ex. tube plat), tous lescomposants ne peuvent plus être rincés et doivent par conséquent être rem-placés.

Tel est notamment le cas des composants suivants :■ Thermostat■ Radiateur■ Vannes électriques■ Couvercle de fermeture■ Echangeurs thermiques

Si le niveau de réfrigérant dans le réservoir de compensation n'est plus iden-tifiable en raison de l'encrassement (huile, rouille), il faut également le rempla-cer. En principe, le thermostat et le couvercle doivent être remplacés. Si l'onutilise des produits de nettoyage de systèmes de refroidissement spécifiques,il faut veiller à ce qu'ils n'attaquent pas les produits d’étanchéité et qu'ils nesoient pas déversés dans les eaux souterraines ou ne passent par le sépara-teur d'huile. Les produits de nettoyage doivent être collectés avec le réfrigé-rant et éliminés séparément. Après le rinçage, il faut remplir le système avecdu réfrigérant conformément aux indications du constructeur (respecter lesspécifications et le rapport de mélange), le purger et contrôler le fonctionne-ment et l'étanchéité.

Des inclusions d'air dans le système de refroidissement des véhicules sont unproblème largement répandu. Ces "bulles d'air" sont provoquées par le posi-tionnement du radiateur ou du vase d'expansion au niveau du moteur duvéhicule ou même sous celui-ci. La purge complète du système de refroidis-sement après une réparation ou une vidange de réfrigérant peut ainsi poser

7.3 Rinçage du système derefroidissement

7.4 Purge du système auremplissage

32

un problème sérieux. L'air resté dans le système de refroidissement réduitconsidérablement la circulation du réfrigérant et peut entraîner une surchauf-fe du moteur et les dommages qui en résultent. Le système Hella-Airlift (réfé-rence : 8PE 351 225-201) apporte ici une solution.

Il permet :■ d'éliminer les bulles d'air■ de rechercher les fuites■ d'effectuer un nouveau remplissage rapide du système de refroidissement.

Airlift est raccordé au radiateur ou au vase d'expansion avec les adapta-teurs joints. Raccordez ensuite un tuyau à air comprimé avec lequel vousutilisez avec vos outils pneumatiques. Le système de refroidissement estalors mis sous vide via une vanne spéciale et une forte dépression est géné-rée. Le tuyau est raccordé et le mélange eau-antigel nouveau est versédans le système de refroidissement à l’aide d’un récipient propre (seau,bidon).

Le manomètre qui indique la dépression sur le dispositif Airlift permet égale -ment de contrôler l'étanchéité de l'ensemble du système.

Les photos montrent des défauts typiques provoqués par diverses causes.Tous les défauts entraînent une réduction de performance du radiateur.Les réparations ne sont pas courantes sur les radiateurs de refroidissement

modernes étant donné que le soudage d'aluminium est difficile et qu'il pourraéventuellement obstruer les petits canaux. Il ne faut pas utiliser de produitsd'étanchéité car il provoquent des obstructions et réduisent le rendement.

Les dépôts calcaires et l'utilisation de produits d'étanchéité peuvent provo-quer des obturations sur les échangeurs thermiques comme sur les radia-teurs. Elles peuvent être partiellement éliminées par rinçage avec certains pro-duits de nettoyage. Respecter les indications des constructeurs.

7 Diagnostic, entretien et réparation

7.5 Défauts typiques7.5.1 Radiateur

Le dépôt provoqué par fuite d'huile provient del'huile moteur qui arrive dans le circuit du réfrigé-rant en raison de la détérioration d’un joint deculasse.

Dépôt calcaire dû à l'utilisation d'eau pure (sansréfrigérant).

Les additifs provoquent des réactions avec lematériau et le réfrigérant.

7.5.2 Echangeur thermique(élément de chauffage)

En cas de dysfonctionnements dans le système de refroidissement tels quele chauffage qui ne chauffe pas, le moteur qui n'atteint pas sa températurede fonctionnement ou une surchauffe, il est possible de déceler la cause dudéfaut avec des moyens simples. Il convient de vérifier dans un premiertemps si le niveau de réfrigérant du système de refroidissement est suffi-sant, vérifier la présence d'impuretés, l'antigel et les fuites. Veiller égalementà une tension suffisante de la courroie trapézoïdale ou de la courroie trapé-zoïdale à nervures. Selon le symptôme, la recherche des défauts peut en -suite être poursuivie comme décrit ci-après, par observation ou mesuresde températures :

■ La température affichée est-elle réaliste ? (vérifier éventuellement la sondede température d'eau de refroidissement et l'instrument d'affichage)

■ Le radiateur ou les éléments en amont (condensateur) sont-ils exemptsd'impuretés pour garantir un passage sans entrave de l'air ? (nettoyeréventuellement les composants)

■ Le ventilateur du radiateur ou le ventilateur complémentaire fonctionne-t-il ? (vérifier le point d'enclenchement, le fusible, l'absence de détériora-tions mécaniques du thermostat, de l'appareil de commande

■ Le thermostat s'ouvre-t-il ? (mesurer la température en amont et en avaldu thermostat, démonter éventuellement celui-ci et le contrôler dans unbain d'eau)

■ Le radiateur est-t-il bouché ? (vérifier la température à l'entrée et à la sor-tie du radiateur, contrôler le débit)

■ La pompe à eau fonctionne-t-elle ? (vérifier si la roue de la pompe n'estpas lâche sur l'axe d'entraînement)

■ La soupape de sur- ou de dépression du couvercle du radiateur ou duvase d'expansion fonctionne-t-elle ? (utiliser éventuellement une pompetest, vérifier si le joint du couvercle est endommagé ou présent)

■ La température affichée est-elle réaliste ? (vérifier éventuellement la sondede température d'eau de refroidissement et l'instrument d'affichage)

■ Le thermostat est-il ouvert durablement ? (mesurer la température enamont et en aval du thermostat, démonter éventuellement celui-ci et lecontrôler dans un bain d'eau)

■ Le ventilateur du radiateur ou le ventilateur complémentaire fonctionne-t-il en permanence ? (vérifier le point d'enclenchement, le thermo-rupteur,l'appareil de commande du ventilateur)

■ Le moteur atteint-il sa température de fonctionnement ou l'eau de refroidisse-ment devient-elle chaude ? (effectuer éventuellement d'abord les étapes decontrôle sous "Le moteur ne chauffe pas"

■ La soupape de chauffage s'ouvre-t-elle ? (vérifier la commande électrique oule câble Bowden et la soupape)

■ Le refroidisseur du chauffage (échangeur thermique) est-il obturé ? (vérifier latempérature à l'entrée et à la sortie de l'échangeur thermique ainsi que le débit)

■ La commande des volets fonctionne-t-elle ? (vérifier les positions des volets etles butées, la fonction air frais – air de circulation, les buses de sortie d'air)

■ Le ventilateur de l'habitacle fonctionne-t-il ? (bruits, paliers du ventilateur)■ Le ventilateur de l'habitacle est-il encrassé ou le passage d'air est-il établi ?

(vérifier le filtre de l'habitacle, la présence d'air parasite dans les canauxde ventilation)

7.6 Contrôle du système derefroidissement et diag -nostic

7.6.1 Le moteur surchauffe :

7.6.2 Le moteur ne chauffe pas :

7.6.3 Le chauffage ne devientpas suffisamment chaud :

33

34

8 Refroidissement régulé électroniquement (exemple VW 1,61 moteur APF)

Le rendement du moteur est fonction de son parfait refroidissement. Dansle cas de la régulation du refroidissement par thermostat, les températuresdu réfrigérant se situent, dans la plage de charge partielle, entre 95 °C et110 °C et en pleine charge entre 85 °C et 95 °C.Des températures plus élevées dans la plage de charge partielle donnent unniveau de puissance plus favorable, qui se répercute sur la consommationet les substances nocives dans les gaz d'échappement. Des températuresplus basses à pleine charge augmentent la puissance. L'air aspiré estmoins échauffé, augmentant ainsi la puissance.

8.1 Niveau de températuredu réfrigérant

Niveau de température du réfri-gérant en fonction de la chargedu moteur

Charge Plage de charge partielle 95°C - 110°C

Plage de pleine charge 85°C - 95°C

Régime

8.2 Aperçu du système derefroidissement réguléélectroniquement

Thermostat à commandeélectronique

Départ

Retour

Boîtier de distribution du réfrigérant

35

Le développement d'un refroidissement à régulation électronique avait pourbut de régler la température du moteur à une valeur de consigne selon l'étatde charge. Une température de fonctionnement optimale est réglée via lethermostat à chauffer électriquement et les paliers du ventilateur/radiateuren fonction des cartographies mémorisées dans le calculateur moteur.Le refroidissement peut être ainsi adapté dans l'ensemble de l'état de puis-sance et de charge du moteur.

Avantages de l'adaptation de la température du réfrigérant à l'étatde fonctionnement momentané du moteur :■ Réduction de la consommation dans la plage de charge partielle■ Réduction des émissions de CO et HC

Modifications par rapport au circuit de refroidissement habituel :■ Intégration dans le circuit de refroidissement par des modifications de con-

struction minimales■ Le boîtier de distribution du réfrigérant et le thermostat forment une seule unité■ Le régulateur de réfrigérant (thermostat) est supprimé sur le bloc moteur■ Le calculateur moteur contient en plus les cartographies du système de

refroidissement régulé électroniquement.

8.3 Boîtier de distribution duréfrigérant

Le boîtier de distribution du réfrigérant est monté directement sur la culasse, àla place de la tubulure de raccordement. Il doit être considéré à deux niveaux.Les différents composants sont alimentés en réfrigérant par le niveau supé-rieur. L'alimentation de la pompe de réfrigérant constitue une exception. Leretour du réfrigérant depuis les différents composants est raccordé auniveau inférieur du boîtier de distribution du réfrigérant. Un canal verticalraccorde les niveaux supérieur et inférieur. Le thermostat ouvre/ferme lecanal vertical avec sa petite coupelle. Le boîtier de distribution du réfrigé-rant est pratiquement la station de distribution du réfrigérant vers le petit oule grand circuit de refroidissement.

Niveau supérieur avec alimentation duréfrigérant depuis le moteur

Vers l'échangeur thermique

En provenance de l'échangeur thermique

Retour refroidisseurd'huileUnité régula-

tion réfrigérant

Vers la pompede réfrigérant

Retour durefroidisseur

Niveau inférieur

Sonde de températuredu réfrigérant

Niveau supérieur

Alimentation versle refroidisseur

Raccordchauffage -thermostat

Canal duniveausupérieur au niveauinférieur

Vers le refroidisseur

d'huile de boîte

36


8.4 Unité de régulation du réfrigérant

Tête de soupape fermant le longcircuit de réfrigérant

Raccordement unité de régulation

Ressort depression

Chauffage àrésistance

Substancedilatable

Tige

Tête de soupape fermant le circuit court de réfrigérant

Elément à substance dilatable

Eléments fonctionnels■ Thermostat à substance dilatable (avec élément en cire)■ Chauffage ohmique dans l'élément de cire■ Ressorts de pression pour la fermeture mécanique des canaux de réfri-

gérant, 1 grande et 1 petite coupelles de soupape

FonctionnementLe thermostat à substance dilatable dans le boîtier de distribution du réfri-gérant est constamment entouré de réfrigérant. L'élément de cire règlesans être chauffé comme précédemment, mais il est conçu pour une autretempérature. Par la température du réfrigérant, la cire devient liquide et sedilate. Cette dilatation provoque une course à la tige. Cette manœuvre seproduit normalement sans courant, selon le nouveau profil de températuredu réfrigérant de 110 °C en sortie de moteur. Une résistance chauffante estplacée dans l'élément de cire. Si du courant est appliqué, il réchauffe l'élé-ment de cire et la course, c'est-à-dire le décalage, ne se fait pas seulementen fonction de la température du réfrigérant, mais également selon la car-tographie prédéfinie par le calculateur moteur.

Comme sur les circuits précédents, il existe deux circuits commandés dansce cas. Le circuit court, au démarrage à froid du moteur et à charge par-tielle, sert au réchauffement rapide du moteur. Le refroidissement du moteurà commande cartographique n'agit pas encore. Le thermostat dans le boî-tier de distribution du réfrigérant a fermé le retour du radiateur et ouvert lecircuit court vers la pompe de réfrigérant. Le radiateur n'est pas intégrédans la circulation du réfrigérant.

8.5 Circuit de refroidisse-ment long et court

Le circuit de réfrigérant long est ouvert soit par le thermostat dans le régu-lateur de réfrigérant lorsqu'une température de 110°C est atteinte ou selonla charge, par la cartographie. Le radiateur est alors intégré dans la circulationdu réfrigérant. Des ventilateurs électriques sont activés selon les besoins pourassister le refroidissement par le vent pendant le roulage ou au ralenti.

Le calculateur moteur a été complété par des raccords pour les capteurs etles acteurs du système de refroidissement régulé électriquement :

■ Alimentation du thermostat (sortie)

■ Température de retour du radiateur (entrée)

■ Commande du ventilateur du radiateur (2 fois sortie)

■ Potentiomètre au régulateur de chauffage (entrée)

Les sondes du calculateur moteur sont utilisées pour toutes les autres infor-mations nécessaires.

8.6 Commande électronique -aperçu

Le calcul des fonctions pour la température de la cartographie est effectuéchaque seconde. La régulation du système est initiée en fonction des résul-tats des calculs.

■ Activation (Alimentation) de la résistance de chauffage dans le thermostatpour le refroidissement du moteur commandé par diagramme caractéris -tique en vue d'ouvrir le circuit de refroidissement (réglage de la tempéra-ture du réfrigérant).

■ Commande des ventilateurs de radiateur pour soutenir la baisse rapidede la température du réfrigérant.

Régime moteur

Mesure masse d'airet température airaspiré

Temp. réfrigérant(sortie moteur)

Temp. réfrigérant (sortie refroidis-seur)

Refroid. moteurcommandé pardiagramme caract.

Commande ventil. réfrig.

Potentiomètrepour sélectiontemp.

Volet temp.-pos.commutateur

CAN

ECU

GMV 2

Diagnostic

GMV 1

Vanne fermetureréfrigérant (2 voies)

Signal de vitesse (ABS)

37

38


Lors de la conduite entre charge partielle et pleine charge, la températuredu réfrigérant peut varier entre 110 °C et 85 °C. Une différence de tempé-rature de 25 °C serait ressentie comme inconfortable dans l'habitacle duvéhicule si le chauffage est réglé. Le conducteur serait continuellement entrain de corriger le réglage. Par le potentiomètre, l'électronique du systèmede refroidissement identifie la demande de chauffage du conducteur etrègle la température du réfrigérant en conséquence, p. ex. à partir de laposition du bouton 70 % = température du réfrigérant = 95 °C.

Un microrupteur au bouton rotatifpour la sélection de la températures'ouvre, dès que la position n’est plussur "chauffage arrêt". Une vannedeux voies pneumatique est ainsicommandée et ouvre par manque depression la vanne d’arrêt du réfrigé-rant pour l'échangeur thermique duchauffage.

8.7 Régulation de la tempé-rature du réfrigérant encas de demande dechauffage

Charge partielle

Charge partielle

Pleine charge

La commande du thermostat pour le refroidissement du moteur commandépar cartoghraphie (grand ou petit circuit de refroidissement) est réglé parcartographies. Les valeurs théoriques de la température y sont enregis -trées. La charge du moteur est déterminante. La charge (masse d'air) et lerégime donnent la température du réfrigérant à régler.

8.8 Cartographie - valeursthéoriques

Tem

p. d

e co

nsig

ne °

C Masse d'airkg/h

Régime moteur

90°C

Potentiomètre Microrupteur

Dans une deuxième cartographie sont mémorisées les valeurs théoriquesde la température en fonction de la vitesse et de la température de l'aird’admission. Il en résulte une température du réfrigérant à régler. A partir dela comparaison des cartographies 1 et 2, c’est la plus petite valeur qui estutilisée comme valeur théorique et le thermostat est réglé en conséquence.Le thermostat n'est activé que lorsqu'un seuil de température a été dépasséet que la température du réfrigérant est juste inférieure à la valeur théorique.

Tem

p. d

e co

nsig

ne °

C

85°C Vitesse en km/h

Air aspiré °C

Les capteurs de températures fonctionnent comme des capteur NTC. Lesvaleurs théoriques de température du réfrigérant sont enregistrés dans lecalculateur moteur sous forme de cartographies. Les valeurs réelles de latempérature du réfrigérant sont mesurées en deux points différents du cir-cuit de refroidissement et transmises au calculateur sous forme de signauxde tension.

Valeur réelle 1 du réfrigérant – directement à la sortie du réfrigérant aumoteur dans le distributeur de réfrigérant.

Valeur réelle 2 du réfrigérant – au radiateur avant la sortie du réfrigérant.

Utilisation des signaux : la comparaison entre les températures théoriquesenregistrées dans les cartographies et la température réelle 1 donne le rap-port cyclique pour l'application du courant de la cartographie dans le ther-mostat. La comparaison entre les valeurs réelles 1 et 2 du réfrigérant est labase de la commande des ventilateurs électriques pour le réfrigérant.Fonction de remplacement : En cas de défaillance du capteur de tempéra-ture du réfrigérant (sortie moteur), la régulation de la température du réfri-gérant est poursuivie avec une valeur de remplacement définie de 95 °C etle palier 1 du ventilateur est constamment activé.En cas de défaillance du capteur de température du réfrigérant (sortie radiateur),la régulation reste active et le palier 1 du ventilateur est constamment activé.

Le palier 2 du ventilateur est activé en cas de dépassement d'un certainseuil de température. En cas de défaillance des deux capteurs, une tensionmaximale est appliquée à la résistance chauffante et le palier 2 du ventila-teur est constamment activé.

8.9 Capteur de températuredu réfrigérant

Sortie moteur, capteur de température

du réfrigérant

39

40

Une résistance chauffante est noyée dans l'élément de cire du thermostatà substance dilatable. Elle chauffe la cire qui se dilate générant ainsi la course"X" de la tige selon la cartographie. La course "X" provoque le décalagemécanique du thermostat. Le chauffage est commandé par le calculateurmoteur selon la cartographie via un signal PWM (modulation des largeursd'impulsion). Un chauffage différent est obtenu en fonction de la largeurd'impulsions et du temps.

Règle :

■ PWM low (sans tension) = température élevée du réfrigérant

■ PWM high (avec tension) = température basse du réfrigérant

Absence de tension de service :

■ Le réglage est uniquement effectué par élément à substance dilatable

■ Le palier 1 du ventilateur est constamment activé

Le chauffage du thermostat ne sert pas au réchauffement du réfrigérant, ilréchauffe de manière ciblée = règle le thermostat pour ouvrir le grand circuitde réfrigérant.

Aucune tension n'est appliquée à l'arrêt ou au démarrage moteur.

Les systèmes de refroidissement modernes sont devenus beaucoup plustechniques – comme tous les autres systèmes qui sont actuellement mon-tés dans l'automobile. Afin de comprendre et de diagnostiquer les systèmesde Thermo Management actuels, des connaissances de base ne suffisentplus . Une compétence systèmes ainsi qu’une capacité de pensée logiquesont indispensables.

Hier, nous étions dans le refroidissement moteur, aujourd’hui noussommes dans le Thermo Management.

8.10 Thermostat à commandecartographique

Elément de cire

Tige

Résistancede chauffage

8.11 Conclusion


Le réservoir de compensation du système de refroidissement est la plupart dutemps en matière plastique et il sert à récupérer le liquide de refroidissementexpansé. En règle générale il est monté de telle sorte qu'il représente le pointle plus élevé du système de refroidissement. Pour faciliter le contrôle du niveaude liquide de refroidissement, il est transparent et il est muni des inscriptions"Min" et "Max". Il peut également être accompagné d'un indicateur de niveauélectronique. Une compensation de pression s'exerce dans le système derefroidissement par l'intermédiaire de la soupape qui est placée dans le cou-vercle du réservoir de compensation. Une élévation de la température duliquide de refroidissement augmente la pression dans le système de refroi-dissement en raison de la dilatation du liquide de refroidissement. Cela aug-mente la pression dans le réservoir de compensation et la soupape de sur-pression située dans le couvercle s'ouvre, laissant s'échapper de l'air.

Lorsque la température du liquide de refroidissement s'est normalisée, unedépression s'établit dans le système de refroidissement. Le liquide de refroi -dissement est aspiré du réservoir. Une dépression s'établit alors égalementdans le réservoir. La vanne de compensation de la dépression s'ouvre alorsdans le couvercle du réservoir. L'air passe dans le réservoir jusqu'à ce quel'équilibre de pression soit atteint.

Une défaillance et/ou un défaut du réservoir de compensation peutse manifester comme suit :

■ Perte de liquide de refroidissement (fuite) au niveau de divers compo-sants ou au niveau du réservoir de compensation lui-même

■ Augmentation de la température du liquide de refroidissement et donc dumoteur

■ Rupture/éclatement du réservoir de compensation ou d'autres composants

Les causes peuvent en être les suivantes :

■ Surpression dans le système de refroidissement en raison d'une soupapedéfectueuse dans le couvercle

■ Fatigue matière

Etapes de contrôle pour la détection des défauts:

■ Contrôler le niveau de liquide de refroidissement et la teneur en antigel

■ Contrôler coloration/impuretés (huile, produits d'étanchéité, dépôts decalcaire) du liquide de refroidissement

■ Contrôler les défauts d'étanchéité et le fonctionnement du thermostat, duradiateur, de l'échangeur thermique, des tuyaux et des raccords

■ Le cas échéant, procéder à un contrôle de la pression du système derefroidissement

■ Surveiller les inclusions d'air dans le système de refroidissement et le purgersi nécessaire, conformément aux spécifications du constructeur

Quand tous les points ci-dessus ont été exécutés sans problème, rempla-cer le couvercle du réservoir de compensation. Il est très difficile de contrôlerl'état de la soupape située dans le couvercle.

9.1 Réservoir de compensationGénéralités

Structure et fonctionnement

9. Information Technique

41

Conséquences en cas de défail-lance

Recherche de défauts

42


Les radiateurs de refroidissement sont positionnés dans le passage de l'airau niveau du bloc avant du véhicule et se distinguent par leur conception.Leur rôle est de rejeter dans l'air ambiant la chaleur produite par la com-bustion dans le moteur et captée par le liquide de refroidissement. D'autresradiateurs peuvent se trouver dans ou contre le radiateur de refroidisse-ment, pour les boîtes automatiques par exemple.La pièce la plus importante d'un module de refroidissement est le radiateurde refroidissement. Il se compose d'un bloc radiateur et d'un réservoird'eau, avec toutes les connexions et les éléments de fixation nécessaires.Le bloc du radiateur lui-même est relié aux fonds tubulaires et aux élémentslatéraux par le faisceau de refroidissement –un système tube/ailettes.Les radiateurs de refroidissement ordinaires ont un caisson à réfrigérant enpolyamide renforcé de fibres de verre, qui est fixé sur le fond tubulaire avecun joint et un bord rabattu. La tendance actuelle est au radiateur 100 % alu-minium, qui a un faible poids et un encombrement minime. Par ailleurs ilssont 100 % recyclables.Le refroidissement du liquide de refroidissement s'effectue par les ailettes de refroi -dissement (faisceau). L'air extérieur circulant dans le faisceau de refroidissementdiminue la température du liquide de refroidissement. Au niveau de la conception,il faut faire la distinction entre radiateur à flux descendant et radiateur à flux trans-versal. Avec le radiateur à flux descendant, l'eau pénètre par le haut et ressort pasle bas. Avec le radiateur à flux transversal, l'eau de refroi dissement entre d'un côtéet ressort de l'autre. Pour le radiateur à flux transversal, si l'entrée et la sortie sefont du même côté, le réservoir d'eau est cloisonné. Ainsi le liquide de refroidisse-ment s'écoule dans le radiateur en sens opposé dans la partie supérieure et lapartie inférieure. Les radiateurs à flux transversal sont plus bas et sont donc toutà fait adaptés aux voitures particulières.

Une défaillance du radiateur peut se manifester comme suit :■ Refroidissement insuffisant■ Température du moteur élevée■ Fonctionnement permanent du moto-ventilateur■ Mauvais fonctionnement de la climatisation

Les causes peuvent en être les suivantes :■ Perte de liquide de refroidissement dû une dégradation du radiateur

(gravillonnage, accident)■ Perte de liquide de refroidissement dû à la corrosion ou à des raccords

non étanches■ Echanges thermiques insuffisants dus à la pollution extérieure ou intéri-

eure (saletés, insectes, dépôts de calcaire)■ Eau de refroidissement polluée ou trop vieille

Etapes de contrôle pour la détection des défauts :■ Vérifier la propreté extérieure du radiateur de refroidissement et, le cas

échéant, le nettoyer à l'air comprimé à puissance réduite ou au jet. Sanstrop toucher aux lamelles du radiateur

■ Contrôler la présence de dégradations extérieures et l'étanchéité (rac-cords des tuyaux, rabattement des bords, lamelles, boîtiers en plastique)

■ Contrôler coloration/impuretés du liquide de refroidissement (par exem-ple, huile, suite à joint de culasse défectueux) et vérifier l'antigel.

■ Vérifier la circulation du liquide de refroidissement (bouchage par corpsétrangers, produit d'étanchéité, dépôts de calcaire)

■ Mesurer la température d'entrée et de sortie du liquide de refroidissementà l'aide d'un thermomètre infrarouge (par exemple, le Behr Hella ServiceRéf.: 8PE 351 228-031)

9.2 Radiateur de refroidissementGénéralités

Conséquences en cas de défaillance


1. Réservoir d'eau2. Refroidisseur d'huile3. Joints4. Ailettes (faisceau)5. Tôles latérales6. Fond7. Tube de

refroidissement

Dépôts de calcaire

Dépôts dus à des fuites d'huile


Augmentation de la performance dans toute la plage des vitesses de rota-tion, faible consommation de carburant, amélioration du rendement moteur,diminution du volume des gaz d'échappement, réaspiration thermique dumoteur – il y a une foule de raisons de refroidir l'air de combustion desmoteurs suralimentés à l'aide de refroidisseurs d'air de suralimentation.D'une manière générale il faut distinguer deux types de refroidissement. Lerefroidissement d'air de suralimentation direct, où le refroidisseur d'air desuralimentation est monté à l'avant du véhicule et refroidi par l'air ambiant(vent pendant le roulage) et le refroidissement d'air de suralimentation indi-rect pour lequel le refroidisseur d'air de suralimentation est traversé par leliquide de refroidissement qui répartit la chaleur.La structure du refroidisseur d'air de suralimentation correspond à celle duradiateur de refroidissement. Le moyen de refroidissement utilisé pour lerefroidisseur d'air de suralimentation n'est pas le liquide de refroidissement,mais l'air chaud, comprimé, provenant du turbocompresseur (jusqu'à150°C). D'une manière générale, l'air extérieur ou le liquide de refroidisse-ment du moteur peuvent faire baisser la température de l'air de suralimen-tation. L'air de suralimentation entre dans le refroidisseur d'air de surali-mentation et, grâce au refroidissement direct de l'air de suralimentation, ilest traversé par le vent pendant le roulage et arrive refroidi au conduit d'as -piration du moteur. En ce qui concerne le refroidisseur d'air de suralimenta-tion refroidi par liquide, le choix de son emplacement est quasiment libre,étant donné son faible encombrement. Ainsi par exemple, dans le cas d'unrefroidissement d'air d'aspiration indirect le refroidisseur d'air de suralimen-tation refroidi par liquide et le conduit d'aspiration peuvent constituer uneseule entité. Cependant, sans un circuit de refroidissement supplémentaire,la température de l'air de suralimentation ne peut diminuer que jusqu'à con-currence de la température du liquide de refroidissement.A l'aide d'un circuit de refroidissement LLK indépendant du circuit de refroi -dissement moteur, le rendement du moteur est accru par l'augmentation dela densité de l'air. Un radiateur de refroidissement basse température et unrefroidisseur d'air de suralimentation par liquide sont intégrés dans ce cir-cuit. La chaleur de l'air de suralimentation est tout d'abord transmise auliquide de refroidissement, puis elle est évacuée dans l'air ambiant via leradiateur de refroidissement basse température. Le radiateur de refroidisse-ment basse température est disposé dans le bloc avant du véhicule.Comme le radiateur de refroidissement basse température nécessite beau-coup moins de place qu'un refroidisseur d'air de suralimentation ordinaire àair, cela libère de la place dans le bloc avant. On évite ainsi les conduits d'airde suralimentation volumineux.


Refroidissement de l'air de suralimentationindirect / Collecteur d’admission avec RASintégré

Refroidisseur air de suralimenta-tion à liquide

Pompe à liquide refroi-disseur air de surali-mentation

Liquide de refroidissement

Pompe à liquide derefroidissement moteur

Radiateur de refroidissementbasse température

Pompe à liquide derefroidissement moteur

43

9.3 Refroidisseur d'air desuralimentationGénéralités

Refroidissement air de suralimentation direct

44

Une défaillance du refroidisseur d'air de suralimentation peut se manifestercomme suit :■ Manque de puissance du moteur■ Perte de liquide de refroidissement (cas du LLK refroidi par liquide)■ Pollution accrue■ Augmentation de consommation de carburant

Les causes peuvent en être les suivantes :■ Raccords tuyaux/flexibles liquide de refroidissement endommagés ou bouchés■ Perte de liquide de refroidissement ou présence d'air parasite due à des fuites■ Dégradations extérieures (gravillonnage, accident)■ Diminution du débit d'air (saletés)■ Echanges thermiques insuffisants dus à la pollution intérieure (corrosion,

produit d'étanchéité, dépôts de calcaire)■ Panne de la pompe à liquide de refroidissement (pour les radiateurs de

refroidissement basse température)

Etapes de contrôle pour la détection des défauts :■ Vérifier le niveau du liquide de refroidissement■ Contrôler impuretés/colorations du liquide de refroidissement et de l'antigel■ Vérifier présence de dégradations ou de salissures■ Vérifier présence éventuelle de fuites au niveau des composants et des

connexions (raccords tuyaux)■ Vérifier la pompe à liquide de refroidissement■ Vérifier les ventilateurs et les ventilateurs de complément■ Contrôler le débit (bouchage par corps étrangers, corrosion)


Le refroidissement des huiles fortement sollicitées thermiquement (moteur, boîtede vitesses, direction assistée) par l'intermédiaire de refroidisseurs d'huile, c'est-à-dire l'assurance d'avoir une température pratiquement constante, entraîned'énormes avantages. Les délais entre deux changements d'huile s'allongent etla durée de vie de certains composants s'élève. Selon les besoins, les refroidis-seurs d'huile sont situés dans le ou au niveau du radiateur de refroidissementou directement sur le bloc moteur. D'une manière générale, on a le choix entredes types de refroidisseurs d'huile à air ou à liquide de refroidissement.Pour les systèmes hydrauliques fortement sollicités, un refroidissement conven-tionnel ne suffit plus aujourd'hui. Ainsi, par exemple, le refroidissement de l'huilemoteur est très irrégulier, car il dépend de la température extérieure et du ventpendant le roulage. Les refroidisseurs d'huile à air, qui se trouvent dans le passa-ge de l'air au niveau du bloc avant du véhicule, contribuent à un refroidissementsuffisant de la température de l'huile. Les refroidisseurs d'huile à liquide de refroi-dissement sont reliés au circuit du liquide de refroidissement du moteur et offreune régulation optimale de la température. Dans ce cas, le refroidisseur d'huile esttraversé par le liquide de refroidissement. Lorsque le moteur est chaud, le liquidede refroidissement abaisse la température de l'huile et la refroidit. Lorsque lemoteur est froid , le liquide de refroidissement se réchauffe plus rapidement quel'huile et il élève ainsi la température de l'huile. L'huile atteint donc plus rapidementsa température de fonctionnement. Une montée rapide en température de fonc-tionnement, ainsi qu'une température de fonctionnement constante, est particuli-èrement importante pour les boîtes de vitesses automatiques et les directionsassistées. Sinon il y danger que la direction, par exemple, soit trop dure ou tropsouple. Les refroidisseurs à tubes sont de plus en plus remplacés aujourd'hui pardes refroidisseurs à plaques superposées 100 % aluminium. Ils offrent un refroi-dissement des surfaces plus important, dans un volume moindre et il peuvent êtremontés dans les endroits les plus divers du compartiment moteur.

9.4 Refroidisseurs d'huileGénéralités



Différents refroidisseurs d'huile

Refroidisseur d’huile à plaques superposées



Une défaillance du refroidisseur d'huile peut se manifester comme suit :■ Refroidissement insuffisant■ Perte d'huile■ Elévation de la température de l'huile■ Liquide de refroidissement pollué

Les causes peuvent en être les suivantes :■ Echanges thermiques insuffisants dus à la pollution extérieure ou intéri-

eure (insectes, poussières, résidus boueux d'huile, corrosion)■ Perte d'huile due à des dégradations (accident)■ Entrée d'huile dans le système de refroidissement (manque d'étanchéité

à l'intérieur)■ Perte d'huile due à des raccords non étanches

Etapes de contrôle pour la détection des défauts :■ Contrôler le niveau d'huile et de liquide de refroidissement■ Contrôler si le refroidisseur d'huile présente des salissures extérieures,

des dégradations (craquelures)■ Contrôler impuretés/colorations du liquide de refroidissement et de l'antigel■ Contrôler s'il existe des fuites extérieures (raccords)■ Contrôler le débit (bouchage par corps étrangers, corrosion, résidus boueux

d'huile etc.)

9.5 Chauffage auxiliaire CTPGénéralités



En raison du haut rendement des moteurs modernes à injection directe (parex. TDI), la chaleur dissipée n'est plus suffisante lors des jours de froid pourassurer un réchauffement rapide de l'habitacle. Les chauffages auxiliairesCTP (Figure 1), qui sont montés en amont de l'échangeur thermique dansle sens de déplacement du véhicule, permettent un réchauffement plusrapide de l'habitacle. Ils se composent de plusieurs résistances comman-dées électriquement en fonction de la température. L'énergie est captéeimmédiatement au réseau de bord électrique et elle est acheminée directe-ment sous forme de chaleur dans l'habitacle avec le flux d'air de la soufflerie.

Les éléments CTP font partie des résistances céramiques non linéaires."CTP" signifie "coefficient de température positif", ce qui veut dire que larésistance électrique augmente avec la température de l'élément. Cela n'esttoutefois pas tout à fait exact car, dans un premier temps, elle baisse alorsque la température augmente. La courbe de résistance présente dans cetteplage une caractéristique de température négative. C'est seulement lorsquela résistance minimale est atteinte que la caractéristique de températurechange et passe de négative à positive, ce qui signifie qu'avec une tempé-rature en croissance continue, la résistance augmente tout d'abord lente-ment, à partir d'environ 80°C, puis fortement et ce jusqu'à ce que les élé-ments CTP n'absorbent pratiquement plus de courant. A ce point, la tem-pérature de surface est d'environ 150 °C, lorsqu’il n’y a pas d’air qui passepar l’élément CTP; celle du cadre métallique est d’environ 110 °C. Le chauf-fage CTP est constitué de plusieurs éléments chauffants (Figure 2, repèreA), d'un cadre de fixation, d'un cadre d'isolation et de relais ou de l'électro-nique de puissance (Figure 2, repère B).

Fig. 1

Fig. 2A

B

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Les éléments chauffants se composent d'éléments en céramique CTP, detôles de contact, de raccords et d'ailettes ondulées en aluminium. Les ailettesondulées augmentent la surface des tôles de contact qui dégagent de lachaleur. Pour augmenter la transmission thermique côté "air", les ailettesondulées sont dotées d'encoches. Grâce à l'amélioration de la transmissionthermique, l'augmentation du courant de déclenchement peut être sensi-blement réduite par rapport aux chauffages additionnels à ailettes onduléessans encoches. L'avantage est qu'il est possible d'activer plus souvent lesdifférents conducteurs CTP. Le chauffage peut donc fonctionner avec unepuissance globalement plus élevée. Le savoir-faire dans la réalisation desencoches est issu de la fabrication des radiateurs.

Dans le flux d'air du système de climatisation, le chauffage additionnel estdisposé directement en aval de l'échangeur thermique conventionnel, l'en-combrement étant ainsi limité au minimum. Lorsque les températures exté-rieures sont basses et que le moteur est froid, le chauffage CTP est toutd'abord traversé par de l'air froid ou légèrement réchauffé par l'échangeurthermique. La température et la résistance des éléments chauffants sontfaibles, la capacité de chauffage est en revanche élevée. Avec le déclen-chement du chauffage conventionnel, la température de l'air et la résistan-ce augmentent, la puissance de chauffage baisse en conséquence. A unetempérature de surface de … d'un chauffage CTP qui est traversé par del'air à 25°C, un débit volumétrique d'environ 480 kg d'air par heure estatteint. A cette température de l'air, le faisceau de chauffage présente unetempérature moyenne de 50 °C.

La résistance nominale des éléments CTP peut différer, la consommation decourant et la performance changent en conséquence. Une faible résistancenominale permet une grande puissance de chauffage en service. Les puis-sances des chauffages CTP se situent entre 1 et 2 kW. A 2 kW, la limite depuissance du réseau 12V (150 A à 13 V) est atteinte. Sur un réseau de bord42 V, des puissances plus élevées seraient possibles. Grâce à la faible masseet au fait que la chaleur produite électriquement est transmise directement auflux d'air, le chauffage CTP se déclenche presque immédiatement. Cette grandespontanéité est la caractéristique du chauffage auxiliaire CTP. Et comme lemoteur atteint plus rapidement la température de fonctionnement en raison dela sollicitation supplémentaire de l'alternateur, le chauffage conventionnel sedéclenche également plus vite. Cette capacité de chauffage supplémentaires'élève à environ deux tiers de la capacité du chauffage CTP. Cette capacitéde chauffage peut pratiquement être attribuée au chauffage CTP.

Grâce à la courbe de résistance caractéristique des éléments CTP, toutesurchauffe du chauffage CTP est évitée. La température de la surface ducadre métallique est toujours inférieure à 110°C. De plus, la puissance duchauffage CTP est réduite en cas de températures de sortie très élevées del'échangeur thermique. Une électronique de puissance permet de réguler lechauffage CTP à plusieurs niveaux ou de façon progressive, si bien qu'ilpeut être adapté à la capacité de chauffage nécessaire ou à la puissanceélectrique à disposition. Le chauffage CTP est piloté soit en externe avecdes relais, soit via une régulation intégrée avec une électronique de puis-sance. Pour le pilotage par relais, le constructeur définit quels niveaux etcombien de niveaux seront disponibles. Pour la régulation intégrée auchauffage, on différencie les fonctionnalités mini et maxi. Pour la fonction-nalité mini, les niveaux sont activés séparément.

1 = Chauffage aux. CTP2 = Echangeur thermique3 = Evaporateur

1 2 3

L'électronique de puissance protège le chauffage auxiliaire contre les surten-sions, les courts-circuits et les inversions de polarité. Il n'y a pas de possibilitéde diagnostic prévue avec cette régulation. Jusqu'à huit niveaux sont possi-bles dans la régulation étagée. Le pilotage dépend du courant disponible et dubesoin en chauffage, c'est-à-dire du confort thermique souhaité. Pour la régu-lation avec fonctionnalité maxi, l'électronique de puissance est par exemplepilotée de façon progressive par le bus LIN ou CAN côté véhicule. Le courantque fournit le réseau de bord dans chaque situation peut ainsi toujours êtreexploité de façon optimale pour le chauffage additionnel. En plus de la sécuritécontre les surtensions, les courts-circuits et les inversions de polarité, l'électro-nique de puissance à fonctionnalité maxi comporte une protection contre lasurintensité par niveau, une protection des circuits imprimés contre la sur-chauffe et une surveillance de tension. Il existe une possibilité de diagnosticdans le cas de la régulation avec fonctionnalité maxi.

Une défaillance du chauffage auxiliaire CTP peut se manifestercomme suit :■ Puissance de chauffage réduite lorsque le moteur est froid■ Enregistrement d'un code défaut dans la mémoire des défautsLes causes peuvent en être les suivantes :■ Commande électrique ou connexions électriques du chauffage auxiliaire

CTP défectueuses■ Chauffage auxiliaire CTP défectueux (électronique de puissance, résistances)

Etapes de contrôle pour la détection des défauts :■ Contrôler le fusible■ Lire la mémoire des défauts■ Lire les blocs de valeurs de mesure■ Contrôler la commande électrique (relais)■ Contrôler les connexions électriques

Par l'intermédiaire de ce qu'on appelle la "gestion de charge", le calculateurde bord règle le chauffage auxiliaire CTP dans de nombreux véhicules et lecoupe en cas de surcharge du réseau de bord. La situation de la gestionde charge peut être consultée aussi souvent que nécessaire par l'intermé-diaire des blocs de valeurs de mesure. En cas de problème de puissancede chauffage, on peut ainsi déterminer, grâce à la lecture de la mémoire desdéfauts et des blocs de valeurs de mesure, si une surcharge du réseau debord n'a pas provoqué une coupure du chauffage auxiliaire. Un chauffageauxiliaire défectueux peut également être la cause d'une surcharge.



Le visco-coupleur est un élément du visco-ventilateur. Il a pour mission d'établirl'adhérence entre l'entraînement et la roue du ventilateur en fonction de la tempé-rature et d'influencer la vitesse de rotation de celle-ci. Un ventilateur en plastiquegénérant le courant d'air selon les besoins est disposé sur le coupleur. Les visco-ventilateurs sont principalement utilisés sur les véhicules particuliers avec moteurplacé longitudinalement et à forte cylindrée et sur les poids lourds.

En règle générale, le visco-coupleur est directement entraîné par le moteur,par l'intermédiaire d'un arbre (figure 1). S'il n'y a pas besoin d'air de refroi-dissement, le visco-coupleur s'arrête et tourne à faible vitesse de rotation.Si le besoin est croissant, de l'huile de silicone provenant de l'espace deréserve s'écoule dans l'espace de travail. C'est sans usure, par frottementdu liquide, que le couple d'entraînement est alors transmis au ventilateurdont la vitesse de rotation s'adapte progressivement aux conditions defonctionnement.

9.6 Visco-coupleurGénéralités


47

48


Le point d'enclenchement se situe à environ 80°C. Sur le visco-coupleurclassique, l'air extrait du radiateur touche une bilame (figure 2) dont la défor-mation thermique provoque l'ouverture et la fermeture d'une vanne par l'in-termédiaire d'une broche et d'un culbuteur. La position de la vanne et, parconséquent, la quantité d'huile dans l'espace de travail déterminent lescouples transmissibles et les vitesses de rotation du ventilateur. La quantitéde remplissage d'huile est de 30 – 50 ml (véhicules particuliers). Même lors-que l'espace de travail est complètement rempli, il existe une différenceentre la vitesse de rotation de l'entraînement et la vitesse de rotation du ven-tilateur (glissement). La chaleur générée dans ce cas est évacuée dans l'airambiant via les ailettes de refroidissement. Sur le visco-coupleur à com-mande électronique, la régulation se fait directement par des capteurs. Unrégulateur traite les valeurs et un courant de commande cadencé les con-duits vers des électroaimants intégrés. Le champ magnétique défini régulela vanne de commande du débit d'huile interne par l'intermédiaire d'uninduit. Un capteur supplémentaire de vitesse de rotation du ventilateurferme le circuit de régulation.

La défaillance d'un visco-coupleur peut se manifester comme suit :■ Augmentation de la température moteur et/ou de la température de liquide

de refroidissement■ Importante génération de bruits■ La roue de ventilateur tourne à pleine capacité dans toutes les conditions

de fonctionnement

Les causes peuvent être les suivantes :■ Adhérence défectueuse en raison d'une fuite d'huile■ Perte d'huile en raison d'un manque d'étanchéité■ Encrassement de la surface de refroidissement et/ou de la bilame■ Dommages internes (par exemple vanne de régulation)■ Endommagement du palier■ Roue de ventilateur endommagée■ Adhérence totale en continu en raison d'un coupleur défectueux

Etapes de contrôle pour la détection des défauts :■ Contrôler le niveau de liquide de refroidissement et la teneur en antigel■ Rechercher toute trace d'encrassement extérieur et d'endommagement

sur le visco-ventilateur■ Contrôler le jeu et les bruits du palier■ Détecter d'éventuelles fuites d'huile■ Contrôler le visco-coupleur en le tournant manuellement, avec le moteur

coupé. Lorsque le moteur est froid, la roue de ventilateur doit pouvoir être tour-née facilement alors qu'avec le moteur chaud, elle doit être difficile à tourner

■ Si possible, contrôler le glissement du coupleur en comparant la vitesse derotation de l'arbre d'entraînement et de l'arbre de ventilateur. Lorsque l'adhé-rence est totale, la différence ne doit en aucun cas dépasser 5% sur les ven-tilateurs à entraînement direct. L'utilisation d'un compte-tours optique à ban-des réfléchissantes (figure 3) convient parfaitement à cette opération

■ Vérifier le raccord électrique (visco-coupleur à commande électronique)■ Contrôler la buse d'admission d'air / les déflecteurs d'air ■ Vérifier que le débit d'air du radiateur est suffisant


Figure 2

Orifice de retour

Poulieprimaire

Culbuteur

Plaque d'induit

BoîtierElectroaimant

Paliermagné-

tique

Capteur devitesse

de rotation

Espace de rés.d'huile silicone

Visco-coupleur à régula-tion électronique :

Figure 1

Figure 3

Raccordélectrique



Figure 1

Figure 3

Outre des radiateurs performants, des ventilateurs et des entraînements deventilateurs générant l'air de refroidissement de manière particulièrementefficace sont nécessaires à la dissipation de la chaleur sur les moteurs deVP puissants et de VU. Les visco-ventilateurs (figure 1) sont composésd'une roue de ventilateur et d'un visco-coupleur. Ils sont utilisés sur lesmoteurs placés longitudinalement, sont montés en amont du radiateur(dans le sens de déplacement du véhicule) et entraînés par l'intermédiaired'une courroie ou directement par le moteur.

La roue de ventilateur (figure 2) est généralement en plastique et est visséeau visco-coupleur. Le nombre d'ailettes de ventilateur et leur position varientselon la conception. Le carter du visco-coupleur est en aluminium et disposede nombreuses ailettes de refroidissement (figure 3). La régulation du visco-coupleur peut se faire par l'intermédiaire d'un coupleur bilame dépendantde la température et autorégulateur. La variable commandée est dans cecas la température ambiante du radiateur de refroidissement. Le visco-cou-pleur à commande électrique constitue une autre variante. Sa régulation estélectronique et son actionnement électromagnétique. La régulation se baseici sur les données d'entrée de différents capteurs. D'autres informationsfigurent dans l'Info Technique "Visco-coupleur".

La défaillance d'un visco-ventilateur peut se manifester comme suit :■ Importante génération de bruits■ Augmentation de la température moteur et/ou de la température de liquide

de refroidissement

Les causes peuvent être les suivantes :■ Roue de ventilateur endommagée■ Perte d'huile / fuite■ Encrassement de la surface de refroidissement et/ou de la bilame■ Endommagement du palier

Etapes de contrôle pour la détection des défauts :■ Contrôler le niveau de liquide de refroidissement■ Rechercher toute trace d'endommagement sur la roue de ventilateur■ Détecter d'éventuelles fuites d'huile■ Contrôler le jeu et les bruits du palier■ Contrôler la fixation de la roue de ventilateur et du visco-coupleur■ Vérifier la présence et la bonne fixation de la buse d'admission d'air / des

déflecteurs d'air

9.7 Visco-ventilateurGénéralités


Figure 2

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L'échangeur thermique est monté dans le boîtier du chauffage de l'habita-cle et il est traversé par le liquide de refroidissement. L'air circulant dansl'habitacle passe par l'échangeur thermique et il est ainsi réchauffé.

L'échangeur thermique se compose, comme le radiateur de refroidisse-ment, d'un système à ailettes et à tubes reliés mécaniquement. Ici aussi, latendance est à la structure 100 % aluminium. Le liquide de refroidissementpasse par l'échangeur thermique. Le débit est en général réglé par des sou-papes actionnées mécaniquement ou électriquement. Le chauffage de l'airà l'intérieur du véhicule s'effectue par les ailettes de refroidissement (faisceau)de l'échangeur thermique. Le flux d'air, qui est produit par la soufflerie et/oupar le vent pendant le roulage, passe par l'échangeur thermique qui est tra-versé par de l'eau de refroidissement très chaude. Ainsi l'air se réchauffe etse propage dans l'habitacle.Une défaillance et/ou un défaut de l'échangeur thermique peut semanifester comme suit : ■ Puissance de chauffage insuffisante■ Perte de liquide de refroidissement■ Emanation d'une odeur (douçâtre)■ Vitres embuées■ Débit d'air insuffisant

Les causes peuvent en être les suivantes :■ Echanges thermiques insuffisants dus à la pollution extérieure ou intéri-

eure (corrosion, additifs de réfrigérant, Saletés, dépôts de calcaire)■ Perte de liquide de refroidissement due à la corrosion■ Perte de liquide de refroidissement due à des raccords non étanches■ Filtre d'habitacle encrassé■ Impuretés/blocage dans le système de ventilation (feuilles)■ Commande du volet défectueuse

Etapes de contrôle pour la détection des défauts :■ Vérifier s'il y a émanation d'odeurs et buée sur les vitres■ Contrôler le filtre d'habitacle■ Contrôler l'étanchéité de l'échangeur thermique (raccords tuyaux, rabat-

tement des bords, faisceau)■ Contrôler impuretés/coloration du liquide de refroidissement■ Vérifier la circulation du liquide de refroidissement (bouchage par corps

étrangers, dépôts de calcaire, corrosion)■ Mesurer la température d'entrée et de sortie du liquide de refroidissement■ Vérifier blocages/corps étrangers dans le système de ventilation■ Vérifier commande du volet (air recirculé/air frais)

Conséquences en cas de défaillance


Structure 100 % aluminium

9.8 Echangeur thermiqueGénéralités


Mauvais fonctionnement dû à des dépôts

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