La climatisation est aujourd’hui considérée comme un équipement standard dans tous les véhicules modernes. Dans la voiture, la climatisation permet de se rafraîchir en été et augmente le confort pendant le trajet. En outre, la climatisation réduit l’humidité de l’air et protège ainsi les vitres de la buée en automne. Le système de climatisation de la voiture comprend également le chauffage, qui diffuse une chaleur agréable dans le véhicule pendant les mois froids. Le système de climatisation veille à ce qu’il règne toujours une température agréable dans l’habitacle de la voiture.
Historique de la Climatisation Automobile
La climatisation a été intégrée pour la première fois en 1939 par le constructeur Packard (USA). Ce dispositif, n’a cependant pas rencontré un grand succès car l’ajout de la climatisation augmentait significativement le coût du véhicule. Puis Cadillac a commencé à proposer la climatisation dans ses voitures en 1941, suivie par Chrysler en 1953.
Principe Physique de la Climatisation
Tout d'abord, il faut savoir que le principe physique exploité ici est celui de la compression / décompression d'un gaz. Quand on le comprime la température grimpe / Quand on le détend (l'inverse de la compression donc) il se refroidit. Dans le cas de la climatisation, on va profiter de ce phénomène pour obtenir du froid. Le but est alors de pouvoir détendre du gaz sous pression pour obtenir du frais.
Les Composants Clés du Système de Climatisation
Outre le compresseur, qui est l’élément le plus important, la climatisation automobile se compose d’un condenseur, d’un filtre de climatisation, d’un détendeur et d’un évaporateur.
Compresseur
Le compresseur, également appelé pompe de climatisation, est le cœur de la climatisation. Dans les voitures, ces compresseurs sont directement entraînés par le moteur au moyen de courroies et fixés par un support de pompe de climatisation ou une ferrure de pompe de climatisation. Les compresseurs employés sont type axial alternatif généralement avec 5 ou 7 pistons, la rotation du compresseur est possible grâce à une courroie entraînant une poulie via un embrayage électromagnétique. Une fois l'embrayage actionné un plateau tourne et oscille sur lequel sont fixées des rotules qui transmettent aux pistons un mouvement axial alternatif. Depuis quelques années on voit de plus en plus des compresseurs à volume variable par réduction de la course des pistons, réduisant de fait la quantité de fluide aspiré.
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Le compresseur fait tout le travail énergétique en générant la pression dans le circuit. Il fonctionne grâce à la force du moteur sur le dispositif accessoires fonctionnant par courroie. Il aspire le gaz réfrigérant de l’évaporateur (le liquide ne peut pas être comprimé). Ici, le réfrigérant à basse pression est comprimé à haute pression et transmis au condenseur. La puissance du compresseur est conçue de manière à obtenir une puissance frigorifique suffisante au ralenti. L’accouplement magnétique est bridé sur le compresseur et met le compresseur en marche ou à l’arrêt.
Condenseur
Le fluide frigorigène à l’état gazeux est acheminé du compresseur vers le condenseur. Celui-ci se trouve généralement à l’avant du véhicule, près du radiateur. Si nécessaire, un ventilateur avec une roue de ventilateur veille à ce que l’air circule suffisamment dans le condenseur. Le gaz comprimé arrive dans le condenseur pour être refroidi, ce qui le liquéfie par la même occasion. Voici un condenseur, le radiateur refroidit le gaz chaud qui se liquéfie alors.
Il est installé avant le radiateur du moteur, ce qui doit garantir un refroidissement suffisant. La structure du condenseur est comparable à celle du radiateur du moteur (tubes avec ailettes de refroidissement, lamelles). Ici, le liquide de refroidissement gazeux est refroidi et donc liquéfié.
Sécheur de climatisation
Les climatiseurs de voiture disposent d’un sécheur qui fonctionne selon le principe du filtre déshydrateur. Le sécheur du système de climatisation filtre les particules en suspension et les impuretés telles que l’abrasion du compresseur dans le fluide frigorigène. Le déshydrateur s'occupe d'enlever l'eau éventuelle dans le gaz afin de préserver le système, il sert aussi comme sorte de vase d'expansion. De plus, il y a un filtrage des impuretés du gaz liquéfié.
Le collecteur, ou réservoir de liquide, sert de réservoir et de récipient d’équilibre pour le liquide de refroidissement. Il se compose d’un tamis pour l’élimination des corps étrangers et d’un sécheur pour l’absorption de l’humidité du liquide de refroidissement.
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Détendeur
Le détendeur contrôle l’arrivée du réfrigérant dans l’évaporateur du système de climatisation. Une pression uniforme est maintenue en amont du détendeur, tandis que le réfrigérant peut se détendre dans l’évaporateur en aval du détendeur. Le "détendeur détend" le gaz ce qui fait chuter sa pression et génère du froid. Le détendeur régule le débit de réfrigérant vers l’évaporateur en fonction de la température de la vapeur. Seule la quantité de réfrigérant dans l’évaporateur que celle qui peut s’y évaporer en fonction de la situation.
Évaporateur
L’évaporateur est un échangeur de chaleur qui assure le refroidissement de l’habitacle. Pendant que le réfrigérant se détend après le détendeur dans l’évaporateur, il passe de l’état liquide à l’état gazeux. La chaleur est extraite de l’air qui circule dans l’évaporateur au cours de ce processus. L'évaporateur attrape une grande partie de l'humidité (et des poussières) de l'air entrant et évacue cette dernière sous forme d'eau sous le véhicule. Le réfrigérant liquide est injecté dans l’évaporateur à partir du détendeur et s’y évapore. Un ventilateur de véhicule placé devant l’évaporateur aspire de l’air frais ou de l’air recyclé et le pousse à travers l’évaporateur. L’air refroidi est soufflé dans l’habitacle du véhicule. L’humidité de l’air se dépose sous forme de condensation dans l’évaporateur et est évacuée vers l’extérieur.
Fluide Frigorigène
Le fluide frigorigène est comprimé par un compresseur et envoyé sous pression dans le condenseur. Le condenseur extrait la chaleur du fluide frigorigène. Le fluide frigorigène passe ensuite par le déshydrateur de climatisation et le détendeur pour arriver à l’évaporateur. Depuis début 2017, les constructeurs automobiles ont remplacé le fluide R134A par le R-1234YF.
Fonctionnement Détaillé
Je comprime un gaz (grâce à un compresseur) qui se met alors à chauffer. Je refroidis ce dernier, il se transforme alors en liquide. Le gaz comprimé arrive dans le condenseur pour être refroidi, ce qui le liquéfie par la même occasion. Le compresseur prélève le liquide de refroidissement gazéifié liquide de refroidissement à basse pression et le comprime en gaz à haute pression. Le fluide frigorigène circule en circuit fermé et change entre l’état liquide et l’état gazeux.
Régulation de la Température
La régulation de la température de l’habitacle nécessite une interaction parfaite entre différents éléments. Un système complexe assure ici une température agréable de l’habitacle en toute saison. Le conducteur règle la température souhaitée sur le tableau de bord. Selon le modèle, la commande s’effectue via différents interrupteurs, curseurs ou boutons rotatifs.
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La modulation de la température se fait grâce au mélange entre l'air du chauffage et l'air de la climatisation. Une climatisation automatique fait donc le mélange dynamiquement selon la température dans l'habitacle par rapport à la température souhaitée. Dans les dispositifs manuels, la température, le ventilateur et la répartition de l’air doivent être réglés manuellement. Les installations à température contrôlée maintiennent la température. La température intérieure est ainsi constante.
Impact sur la Consommation de Carburant
Le problème est tout bête, la climatisation apporte simplement une résistance supplémentaire à votre moteur. Cela se produit par le biais de la courroie accessoire qui se met alors à entrainer le compresseur de climatisation. Pour réduire la consommation de carburant et permettre un fonctionnement de la climatisation moteur arrêté, les marques mettent en place des compresseurs électriques.
Entretien et Maintenance du Système de Climatisation
Pour faciliter le montage, graisser les joints toriques et les joints d'étanchéité avec de l'huile frigorigène ou autres lubrifiants spécifiques. À chaque ouverture du circuit de réfrigérant, il faut obligatoirement remplacer le filtre déshydratant du fait de son fort pouvoir hygroscopique. Les raccords du système de climatisation ne doivent jamais rester ouverts pendant une durée prolongée, mais doivent immédiatement être fermés à l'aide de capuchons ou de bouchons.
Lors du remplacement d'un composant du système de climatisation, il faut veiller à ce que la quantité d'huile du système soit correcte. Il faut ensuite faire le vide dans le système suffisamment longtemps. Simultanément, observer les valeurs de haute et de basse pression à l'aide de manomètres et les comparer aux valeurs de consigne.
Assurez-vous d'avoir débarrassé le circuit de réfrigérant de toute impureté et de tout corps étranger. Pour ce faire, il faut rincer le système avant le montage du compresseur. Pour le rinçage et selon le degré d'encrassement, utiliser du réfrigérant R134a ou une solution de rinçage spéciale. Les compresseurs, les filtres déshydratants (accumulateurs) et les détendeurs et régulateurs de débit ne doivent pas être rincés.
Il faut être à l'affût de la moindre fuite de gaz. Dans la même optique, il faut surveiller le niveau de gaz et faire une recharge dans le cas où il en manquerait. Un contrôle tous les deux ans est parfait sachant que les voitures premium gardent généralement une bonne charge pendant longtemps ...
Précautions Importantes
- Lors de la vidange d’un système de climatisation, il est impératif de récupérer le fluide frigorigène à l’aide d’un appareil de service.
- La plus grande prudence est de mise lors de travaux de soudure à proximité du système de climatisation.
- Avant de débrancher les tuyaux de réfrigérant, les raccords et les pièces de connexion, il faut les nettoyer de la saleté, de l’eau, de l’huile, etc.
- Fermer immédiatement tous les raccords ouverts à l’aide de bouchons.
- Remplacer systématiquement les joints toriques après avoir défait les connexions.
Recommandations
- Allumez régulièrement la climatisation même en hiver !
- Surveiller le filtre déshydrateur qui s'occupe de filtrer eau et impuretés dans le circuit.
- Le filtre d'habitacle doit être remplacé tous les 2 ans maximum quand vous habitez en ville (tous les ans idéalement) en privilégiant les versions dotées de charbon actif.
Tableau Récapitulatif des Composants et de Leur Fonction
| Composant | Fonction |
|---|---|
| Compresseur | Comprime le fluide frigorigène |
| Condenseur | Refroidit le fluide frigorigène et le transforme en liquide |
| Sécheur | Filtre les impuretés et absorbe l'humidité |
| Détendeur | Réduit la pression du fluide frigorigène |
| Évaporateur | Refroidit l'air entrant dans l'habitacle |
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