Ventilateur

Thèmes:

Préface
Ventilateur avec viscocoupleur
Commande du ventilateur électrique par interrupteur thermique
Commande du ventilateur électrique au moyen d'un dispositif de commande
Commande du ventilateur électrique à l'aide d'un dispositif de commande (commande à relais)
Contrôle du ventilateur électrique à l'aide d'une unité de contrôle (contrôle PWM)
Pannes possibles provoquant le fonctionnement continu du ventilateur de refroidissement

Préface:
On retrouve de nombreux types de ventilateurs de refroidissement dans une voiture : dans le compartiment moteur, dans une radio multifonctionnelle, utilisés dans les batteries des véhicules hybrides et électriques, voir : conduite alternative. Cette page se concentre sur le ventilateur de refroidissement du moteur.

Le ventilateur de refroidissement d'une voiture équipée d'un moteur à combustion interne protège le système de refroidissement de la surchauffe. Le ventilateur de refroidissement existe de différentes conceptions (voir les différentes sections sur cette page) mais tous ont une caractéristique commune : les pales du ventilateur en plastique sont situées à l'avant, près du radiateur (parfois devant, généralement derrière). Le ventilateur démarre lorsque le liquide de refroidissement est réchauffé ou lorsque la climatisation est en marche.

Dans l'image ci-dessus, nous voyons un ventilateur de refroidissement électrique d'une BMW dans une gaine en plastique. Le ventilateur de refroidissement est retiré du compartiment moteur par un technicien en le faisant glisser vers le haut de ses guides.

Les paragraphes suivants traitent des différentes méthodes de contrôle du ventilateur de refroidissement.

Ventilateur avec viscocoupleur :
En plus du ventilateur à commande électronique, il existe également un ventilateur auto-réfléchissant/régulateur, à savoir la version avec visco-coupleur. Aucune électronique n’est plus impliquée. Une bimétalliques La bande et le liquide silicone liquide garantissent la mise en marche et l'arrêt du ventilateur en cas de changement de température en connectant deux chambres de stockage (la chambre de stockage et la chambre de travail).

Le visco-accouplement est fixé avec la bride pompe à liquide de refroidissement confirmé. Sur l'image, nous voyons une partie de la bride. Le visco-coupleur en question est vissé à la pompe à liquide de refroidissement avec quatre boulons. Il existe également des versions avec un écrou de montage central.

Le visco-accouplement se trouve derrière le radiateur. L'air circulant à travers le radiateur chauffe le visco-coupleur. Un bilame s’échauffe également et donc se déforme. Lorsqu'elle se déforme, la bande bimétallique ouvre une valve à ressort à lames et le fluide silicone peut s'écouler de la chambre de stockage vers la chambre de travail. Le fluide permet de transmettre le mouvement de rotation du disque d'entraînement (côté moteur) au carter du ventilateur (côté ventilateur). Le fluide silicone peut retourner vers la chambre de stockage via le canal de retour.

Lorsque le moteur est froid, le ventilateur est arrêté. La bride de la pompe à liquide de refroidissement tourne, mais le boîtier du ventilateur est immobile. Dans cette situation, aucune chambre n'est reliée les unes aux autres dans le visco-accouplement ;
Lorsque le moteur est chaud, le ventilateur se met en marche. Le fluide silicone présent dans la chambre de travail garantit l'entraînement et la rotation du boîtier du ventilateur.

Le degré de déformation du bilame (qui dépend encore une fois de la température de l'air) détermine la quantité de liquide qui peut s'écouler dans la chambre de travail. Plus de fluide dans la chambre de travail entraîne moins de glissement et donc une vitesse de ventilateur plus élevée. Il y a toujours un glissement minimal dans le visco-accouplement.

Pendant la conduite, le vent refroidit le visco-accouplement. Par conséquent, le ventilateur de refroidissement se met en marche principalement lorsque vous êtes à l'arrêt ou lorsque vous conduisez lentement.

Nous pouvons reconnaître au son si une voiture est équipée d'un ventilateur de refroidissement entraîné par un moteur électrique ou par un visco-accouplement. Le visco-accouplement est entraîné par le vilebrequin via la multi-courroie. Une vitesse de vilebrequin plus élevée entraîne une vitesse de ventilateur plus élevée. Si le ventilateur souffle plus fort lorsque le régime moteur augmente et s'éteint après quelques secondes en raison du refroidissement, la voiture est équipée d'un visco-accouplement. Un ventilateur électrique ne fonctionnera pas plus vite ou plus doucement lorsque le moteur tourne au ralenti qu’en accélération.

La figure suivante montre l'opération de démontage du visco-accouplement avec un assemblage par boulon central. Le raccord vissé - et donc le visco-coupleur avec ventilateur - peut être desserré à l'aide de deux grandes clés à fourche. En écartant les clés à fourche dans des mouvements opposés, le raccord de la pompe à liquide de refroidissement peut être démonté. L'option de démontage dépend du type de voiture. Dans tous les cas, il n'est pas possible de dévisser le ventilateur avec deux clés à fourche :

il n'y a qu'un seul écrou sur le visco-coupleur et il manque une option de blocage. En plaçant une clé sur l'écrou et en le frappant avec un marteau, l'écrou se détache pour la première fois de la pompe à liquide de refroidissement. Attention : cela peut endommager les roulements et le joint de la pompe à liquide de refroidissement !
le ventilateur peut être bloqué avec un certain nombre d'évidements à l'aide d'outils spéciaux.

Commande du ventilateur électrique par interrupteur thermique :
Dans ce système, le ventilateur de refroidissement électrique est activé et désactivé à l'aide d'un interrupteur dépendant de la température, ou interrupteur thermique. Ce composant est situé dans le radiateur.

L'interrupteur thermique est situé au-dessus du tuyau qui sert de tuyau de retour ; le liquide de refroidissement refroidi dans le radiateur retourne au moteur via cette durite. Pendant la conduite, le vent assure principalement un refroidissement suffisant. Lorsque le liquide de refroidissement du côté sortie du radiateur devient trop chaud, les contacts du thermorupteur se ferment. Cela crée une connexion électrique du côté commande du circuit de relais et active le relais du ventilateur de refroidissement. Le ventilateur est activé et commence à fonctionner.

Pendant que le ventilateur tourne, le liquide de refroidissement dans le radiateur refroidit à nouveau. Lorsque la température est suffisamment basse, le thermorupteur coupe la connexion électrique. Le relais et donc le ventilateur de refroidissement s'éteignent.

Le schéma électrique suivant montre la méthode de contrôle du ventilateur de refroidissement. Sur le schéma on voit :

qu'il s'agit d'un schéma en cascade, avec la borne 30 en haut (positif de la batterie), la borne 15 en bas (sortie du contacteur d'allumage) et la borne 31 en bas (masse de la batterie) ;
le relais avec les connexions 86 et 85 (entrée et sortie courant de commande) à gauche et 30 et 87 (entrée et sortie courant principal) à droite.
l'interrupteur thermique entre la borne 85 et la masse de la batterie
le ventilateur de refroidissement entre 87 et la masse de la batterie.

L'interrupteur thermique actionne le côté courant de commande du relais du ventilateur. Lorsque la température dans le radiateur menace d’augmenter trop, l’interrupteur se ferme. Le circuit du côté courant de commande du relais est fermé ; le courant circule à travers la bobine entre les bornes 86 et 85. La bobine devient magnétique et ferme l'interrupteur entre les bornes 30 et 87. Cela provoque le passage d'un courant principal du côté positif de la batterie à travers le moteur électrique jusqu'à la masse. Le ventilateur fonctionnera jusqu'à ce que le contact avec le relais soit coupé.

Commande du ventilateur électrique au moyen d'un dispositif de commande :
De nos jours, nous voyons de plus en plus de ventilateurs de refroidissement contrôlés par un dispositif de contrôle. Avec cette version, un interrupteur thermique n'est plus nécessaire : l'unité de commande lit les valeurs d'un ou plusieurs capteurs de température du liquide de refroidissement et les utilise pour déterminer le contrôle du ventilateur de refroidissement. Les avantages du contrôle ECU sont :

Le contrôle (moments d'allumage et d'extinction) peut être contrôlé avec beaucoup plus de précision qu'avec la version avec interrupteur thermique ;
Un ventilateur de refroidissement peut prendre en charge la fonction de deux ventilateurs séparés (souvent un grand et un petit).

L'unité de commande détermine quand le ventilateur s'allume ou s'éteint et à quelle vitesse il fonctionne. Le courant arrivant au ventilateur ne passe pas par le dispositif de commande : l'intensité du courant est si élevée qu'une trop grande quantité de chaleur se développerait dans le dispositif de commande. Les systèmes de ventilation contrôlés par l'ECU peuvent être conçus de deux manières :

Contrôle des relais ;
Contrôle PWM.

Ces deux systèmes sont décrits dans les paragraphes suivants.

Commande électronique du ventilateur à l'aide d'une unité de commande (commande à relais) :
Comme décrit dans le paragraphe précédent, la commande ECU remplace le système de commande par l'interrupteur thermique. Ce qui suit schéma montre le circuit d'un circuit de ventilateur de refroidissement d'une Fiat Grande Punto 199. Dans ce diagramme, nous voyons les principaux composants suivants :

R02 : résistance du ventilateur ;
M05 : ventilateur de radiateur ;
K07 : relais grande vitesse ;
K07L : relais basse vitesse ;

Le calculateur du moteur détermine, en fonction de la température du liquide de refroidissement et de la valeur du capteur haute pression du système de climatisation, si et à quelle vitesse le ventilateur de refroidissement doit démarrer. Lorsque la climatisation est activée, la vitesse 1 est activée en standard, et la vitesse 2 lorsque le moteur est (trop) chaud. Le ventilateur (M05) peut être piloté à deux vitesses :

à bas régime, le calculateur moteur met la bobine du relais K07L à la masse. Le relais enclenche le courant principal qui atteint le moteur électrique du ventilateur via la résistance série R02 connectée en série.
Pour une vitesse élevée, le calculateur désactive le relais K07L et active le relais K07 : le moteur électrique est désormais alimenté en tension et en courant sans résistance série. Le ventilateur fonctionnera à la vitesse maximale. Cela se produit entre autres si le moteur est très chaud alors qu'il est coincé dans un embouteillage ou lors d'un défaut dans le circuit de température : par sécurité, le calculateur commande le ventilateur de refroidissement à la vitesse la plus élevée possible.

Les deux images ci-dessous montrent la résistance série R02 (à gauche) et l'emplacement de la résistance série dans le carénage du ventilateur de refroidissement (à droite). La partie en plastique blanc et vert de la résistance série est creuse à l'intérieur : le ventilateur de refroidissement souffle de l'air à travers elle. Les bandes métalliques transfèrent la chaleur de la résistance au flux d’air. Cet élément empêche la surchauffe de la résistance série.

la avantage du circuit de relais et de la résistance série est qu'il s'agit d'un système relativement simple. En cas de défaut, les tensions vers et depuis le relais peuvent être facilement mesurées. Pour la méthode de dépannage, voir la page à ce sujet relais.

la désavantage consiste à utiliser la résistance série en position 1. Une résistance absorbe de l'énergie, ce qui conduit finalement à une perte d'énergie. De plus, la résistance est sensible aux défauts. Si la résistance grille, le ventilateur ne fonctionnera plus au réglage 1. Si l'on soupçonne que la résistance série est défectueuse, la résistance peut être mesurée. Démontez la fiche et mesurez la résistance sur les broches du composant. Avec le résultat « OL » ou « 1 ». il y a une résistance dite infiniment élevée et indique qu'il est défectueux. Une résistance de quelques ohms est acceptable.

Lorsqu'une voiture est équipée d'un seul relais de ventilateur et que le ventilateur tourne à grande vitesse lorsqu'il est allumé, cela se fait au détriment du confort. Le bruit du ventilateur qui s’allume et s’éteint peut être dérangeant. De plus, il y aura un pic de demande d'énergie lors de l'allumage : les consommateurs tels que l'éclairage diminueront pendant une courte période après l'activation du relais et le démarrage du ventilateur.

Contrôle électronique du ventilateur à l'aide d'une unité de contrôle (contrôle PWM) :
Avec le ventilateur de refroidissement contrôlé par PWM, la vitesse de rotation du ventilateur peut être augmentée ou diminuée à l'infini. Lorsqu'un interrupteur thermique fait fonctionner le ventilateur à la vitesse maximale après la mise en marche, ou peut fonctionner à une vitesse faible ou élevée avec une résistance en série, une commande PWM permet au ventilateur de refroidissement de fonctionner à n'importe quelle vitesse souhaitée. Les avantages par rapport au système à vitesse fixe sont :

Plus de confort : le ventilateur est beaucoup plus silencieux à la vitesse la plus basse possible que lorsqu'il fonctionne à (trop) grande vitesse avec une commande marche/arrêt. La vitesse constante ou faible n’aura également aucune influence sur l’éclairage, qui s’atténue brièvement dans le système évoqué précédemment ;
Économie d'énergie : si peu de refroidissement est nécessaire, le ventilateur n'a pas besoin de refroidir beaucoup. Un ventilateur à rotation lente consomme moins d’énergie (y compris le carburant) ;

Ce qui suit schéma provient du système de refroidissement d'une Mercedes C-180. Dans ce schéma, nous voyons, entre autres, les composants suivants :

P05 : boîte à fusibles principale ;
K04 : relais principal ;
A10 : module électronique compartiment moteur ;
A11 : calculateur moteur ;
M05 : ventilateur de radiateur ;
B13: Capteur de température de liquide de refroidissement.

Dans ce diagramme, nous voyons que le ventilateur de refroidissement reçoit un plus constant sur la broche 2 via la boîte à fusibles, un plus commuté sur la broche 3 lorsque le relais K04 est activé par l'ECU et un signal de commande de l'ECU du moteur sur la broche 4.

L'ECU du moteur contrôle le ventilateur de refroidissement avec un signal PWM. Le contrôle dépend entre autres de la température du moteur.

En cas de dysfonctionnement du ventilateur de refroidissement, on peut vérifier si le moteur reçoit un plus constant et commuté (broche 2 et 3) par rapport à la masse (broche 1). Si ces tensions sont correctes (au moins 12 volts moteur tournant), on mesure si le signal de commande (PWM) de la broche 16 de l'ECU arrive à la broche 4 du ventilateur.

Dans le boîtier du ventilateur de refroidissement M05, nous voyons également un ECU : il s'agit de l'unité de commande du ventilateur de refroidissement. L'ECU du moteur envoie toujours un signal de commande à l'ECU du ventilateur de refroidissement ; même s'il n'est pas censé fonctionner. De cette façon, l'ECU du ventilateur de refroidissement reconnaît que la communication est bonne et que le ventilateur doit être éteint. Si ce signal est manquant ou incorrect, le calculateur ne peut plus reconnaître si le ventilateur doit rester éteint ou à quelle vitesse il doit tourner. Pour des raisons de sécurité, l'ECU contrôle le moteur du ventilateur de refroidissement à pleine vitesse. Le conducteur de la voiture remarquera que lorsqu’il met le contact, le ventilateur se met à souffler très fort.

Il est possible que le ventilateur continue à tourner fortement contact mis ou coupé (cela dépend fortement du type de voiture). Si le signal de commande de l'ECU du moteur est correct, l'ECU du ventilateur de refroidissement peut être défectueux.

Un autre défaut pourrait bien sûr être que l'on soupçonne que le ventilateur ne fonctionne pas du tout. Pour faire fonctionner le ventilateur pendant le diagnostic, nous pouvons le contrôler à l'aide d'un équipement de diagnostic via le test de l'actionneur et mesurer simultanément les tensions d'alimentation et de commande.

L'écran suivant montre le test de l'actionneur du ventilateur de refroidissement (Coolant Fan Control Ciruit 1) dans le programme VCDS.

Après avoir cliqué sur « Démarrer », le programme VCDS donne à l'ECU du moteur la commande pour contrôler le ventilateur de refroidissement. Ensuite, le contrôle a lieu : toutes les cinq secondes, le ventilateur tourne à la vitesse maximale et s'éteint à nouveau.

Les images d'oscilloscope ci-dessous montrent les signaux de commande PWM avec le ventilateur éteint (à gauche) et à pleine vitesse (à droite).

Le ventilateur peut fonctionner à n’importe quelle vitesse souhaitée en allongeant ou en raccourcissant la partie active du signal.

Pannes possibles provoquant le fonctionnement continu du ventilateur de refroidissement :
Il peut arriver qu'un ventilateur de refroidissement continue de tourner à vitesse élevée, même lorsque le moteur est arrêté. Vous trouverez ci-dessous une liste des dysfonctionnements les plus courants qui entraînent le passage du ventilateur de refroidissement à une « procédure de fonctionnement d'urgence ».

Un ou plusieurs codes d'erreur : lisez les codes d'erreur du système de gestion moteur ou de la climatisation. Il peut y avoir un code d'erreur lié au capteur de température d'eau, au capteur haute pression ou à son câblage ;
Le capteur de température du liquide de refroidissement affiche une valeur illogique. Vérifiez la température actuelle pendant la lecture en utilisant les données en direct ;
Le radiateur est bouché. Il peut s'agir soit d'un canal de liquide de refroidissement qui empêche le liquide de refroidissement de circuler correctement, soit d'un blocage du flux d'air. Ce dernier est facile à vérifier : vérifiez que le radiateur ne présente pas de dommages visibles.
Le relais colle : cela ne s'applique en principe qu'à la version avec une résistance série ;
Il n'y a pas de communication appropriée entre l'ECU du moteur et l'ECU du ventilateur de refroidissement : cela s'applique à l'ECU du ventilateur contrôlé par PWM. Les signaux sur les deux calculateurs peuvent être mesurés avec un oscilloscope. Il ne devrait y avoir aucune différence ici. Mesurez-vous une différence de tension ? Il se peut alors que vous ayez affaire à un fil interrompu, à une résistance de transition ou à un court-circuit.

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