La ventilation / soufflerie (climatisation, chauffage) d'une auto
Comment fonctionne et s'architecture la ventilation d'une automobile ? Sans doute l'élément de confort numéro un, la ventilation nous permet de chauffer et rafraîchir l'habitacle grâce à des canalisations astucieusement disposées dans l'habitacle. Découvrons ensemble quel est le principe général du circuit de climatisation / chauffage sachant que beaucoup de choses changent d'une voiture à l'autre : présence ou pas de climatisation, climatisation mono ou bi-zone, régulation automatique de la température ou pas, nombre de buses plus ou moins important etc.
NB : ne pas confondre avec les circuits de chauffage ou de climatisation qui n'ont comme but que de proposer des radiateurs froid et chauds (rien ne souffle dans ces deux circuits).
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Schéma du circuit de soufflerie d'une voiture
Voici le schéma conceptuel du circuit de ventilation d'un habitacle de voiture :
Principe de fonctionnement ?
Le principe est le même quelque soit la voiture malgré que la disposition des éléments pourra largement varier d'un modèle à l'autre. Les ingénieurs devront en effet composer avec l'espace qui leur est mis à disposition, et ils doivent se frayer un chemin dans tout cet enchevêtrement d'organes divers et variés.
Le principe de base consiste à prendre de l'air (à l'extérieur ou non) est de le propulser par des buses / aérateurs parsemés dans l'habitacle. On a donc le choix de recevoir de l'air à température ambiante, chaud ou froid si l'auto dispose d'une climatisation.
Pour résumer, il permet d'abreuver l'habitacle en air nouveau, de chauffer l'air, de le refroidir (plus ou moins si clim.) ou encore de brasser / refouler l'air de l'habitacle (circuit fermé). Voyons donc comment le circuit peut palier à tous ces besoins.
Cet air est envoyée sur trois niveaux possibles : baie de pare-brise, aérateurs à mi-hauteur (ceux qu'on peut contrôler via des molettes) et aérateurs situés au plancher.
Circuit fermé ? (Recyclage de l'air)
Quand la soufflerie est en mode recyclage, l'air ne provient pas de l'extérieur mais de l'habitacle. Un volet permet d'aiguiller la provenance de l'air : en position ouverte il bouche l'admission provenant de l'habitacle et ouvre l'arrivée d'air en provenance de l'extérieur.
Dans ce cas, l'air n'est pas renouvelé et vous brassez continuellement le même air. En général (sur les autos modernes) le calculateur limite cette fonction à quelques minutes et rebascule automatiquement sur le circuit ouvert une fois passé ce délai.
Circuit ouvert ? (Admission de l'air extérieur)
En circuit ouvert, position dans laquelle on est 99% du temps, on admet l'air extérieur par le biais d'un filtre à pollen. Les moins chers ne font que filtrer les particules tandis que les plus évolués (à charbon actif) permettent de dépolluer l'air de certaines substance (le charbon est utilisé très fréquemment dans les filtres destinés à dépolluer, car le carbone permet de capter allergènes et polluants divers et variés. Il est d'ailleurs excellent pour la santé de manger régulièrement du charbon alimentaire, même si c'est peu agréable ...).
Dans le cas du circuit ouvert, on renouvelle continuellement l'air de l'habitacle avec du nouveau provenant de l'extérieur. Sur certaines autos, le volet d'ouverture du volet d'arrivée d'air extérieur se module un peu selon la vitesse.
Réglage / modulation de la température
Pour régler la température, il va y avoir un mélange d'air chaud et froid au sein des conduits.
Sur notre schéma, qui reprend le cas d'une voiture disposant d'une climatisation, l'air va en premier lieu passer par l'évaporateur que j'ai mis en bleu (c'est à cet endroit qu'on évacue la condensation induite par ce dernier). Il s'agit d'un radiateur qui sera refroidi ou non selon que la climatisation est allumée ou pas.
Une fois passée cette étape, l'air va pouvoir passer par le radiateur de chauffage ou pas, selon qu'on ait besoin de réchauffer l'air ou pas. Cette modulation va se faire par le biais de volets qui seront ouverts si on veut du chaud ou fermés si on ne veut pas que l'air provenant de l'évaporateur soit réchauffé.
L'air mis à la bonne température est ensuite envoyé dans l'habitacle par le biais des grilles d'aération voulues (bas, milieu et pare-brise).
- Dans le cas où la climatisation et le chauffage sont coupés, l'air qui nous arrivera sera à température ambiante (température extérieure).
- Dans le cas où il fait très chaud et que je veux du froid (ou même la climatisation au maximum), seule la climatisation sera allumée : l'évaporateur va refroidir l'air et le sécher naturellement par le phénomène de condensation (aussi bêtement qu'une bouteille fraîche capte l'humidité de l'air sur sa surface)
- Dans le cas où il fait très froid et que je veux du chaud (ou même le chauffage mis au maximum), l'évaporateur ne sera pas froid (clim coupée) et le radiateur de chauffage sera chauffé. Le tout en ouvrant les volets situés devant ce dernier afin que l'air traverse le radiateur de chauffage.
- Dans le cas où je veux réguler une température désirée : chauffage et climatisation seront allumés et il y aura un mélange entre les deux (de manière électronique ou mécanique selon l'âge et le perfectionnement de l'auto)
Réglage de la force de ventilation
C'est ici tout bête, il faudra juste moduler la vitesse du pulseur ... Il s'agit du ventilateur en forme de cage à hamster qui permet donc à la ventilation de fonctionner.
Modulation de la soufflerie aux pieds (bas), tête (aérateurs dotés de molettes) et pare-brise (désembuage / dégivrage)
La modulation des zones à ventiler se fait encore par le biais de volets situés dans le circuit de la soufflerie. Chacune des zones pourra donc être ouverte ou pas.
Plus on activera de zones, moins on ressentira de force de ventilation à la sortie des aérateurs, ce qui se comprend aisément (la force du souffle est partagée par plus ou moins d'orifices, et plus il y en a d'ouverts moins ça souffle fort).
Modulation gauche / milieu / droite
Cela se fait, comme vous le savez probablement, par le biais des molettes situées au niveau des bouches d'aération de l'habitacle, celles qui sont à portée de main et qui sont bien visibles.
C'est donc ici totalement mécanique et en tournant ces fameuses molettes on condamne plus ou mois les aérateurs. On peut donc aussi moduler la force de la ventilation par ce biais.
Les différents types de circuits
Comme vous vous ne doutes, les souffleries de voitures sont plus ou moins évoluées. Voyons brièvement les différents types de circuits possibles.
Circuit mécanique sans climatisation
Dans les systèmes les plus basiques, il y a juste un radiateur de chauffage. Quand on met sur la position "froid", on ne profitera au mieux que de l'air à température ambiante provenant de l'extérieur.
Ici il n'y a pas d'électronique qui pilote les volets, tout est manuel. Quand je mets le chauffage plus ou moins fort je vais ouvrir mécaniquement plus ou moins les volets permettant à l'air de passer par le radiateur de chauffage.
La vitesse de soufflerie sera en revanche électrique, et la molette permet alors de choisir une des différentes vitesses de rotation du pulseur.
Circuit mécanique avec climatisation
C'est ici la même chose sauf qu'on aura en plus un radiateur de clim. (qu'on appelle évaporateur). L'allumage se fait de manière électrique par le biais d'un bouton de climatisation (bouton AC ou avec un flocon de neige).
Cela active le compresseur via son embrayage électromagnétique (consulter l'article sur le fonctionnement de la climatisation pour en savoir plus).
Climatisation automatique / pilotage électronique
Dans ce cas, c'est un calculateur qui va piloter le tout et fonctionner selon ce qu'on lui demande.
En mode manuel, le calculateur exécute les ordre sans réfléchir, le fonctionnement est alors similaire à une climatisation plus simplet et rudimentaire.
En mode automatique, on va indiquer au calculateur une température et il va faire le nécessaire pour y arrive. Il va donc piloter le pulseur, les volets de radiateur de chauffage, le robinet de chauffage et enfin le compresseur de climatisation.
Les options et gadgets liés à la soufflerie / climatisation
Certaines autos ont des fonctionnalités plus étendues liées au circuit de climatisation / chauffage.
Je constate d'ailleurs par la même occasion qu'il y a parfois des régressions d'un modèle à l'autre, mon E90 (commercialisation 2005) étant par exemple plus dotée qu'une F07 pourtant bien plus haut de gamme (commercialisation première en 2009).
Parmi les petites options qui changent le quotidien, on pourra citer le mode restitution de l'air chaud qui permet d'avoir du chauffage à l'arrêt. En effet, ce bouton permet de récupérer la chaleur du moteur même quand le moteur est éteint à condition que la température extérieure soit basse, que la batterie soit un minimum chargée et que le moteur ait été coupé il y a peu de temps.
Il y a aussi le bouton "MAX" qui est un raccourci très pratique en été. A sa pression la climatisation se met au maximum : soufflerie et génération de froid (évaporateur). Il suffit de presser de nouveau sur ce dernier pour revenir aux réglages précédents. Cela évite tout un tas de manipulations.
La fonction recirculation automatique permet de mettre le circuit d'air en mode fermé quand l'air est trop pollué. C'est le cas sur mon E90 par exemple (pas la F07 à 75 000 euros neuve en revanche) qui va alors piloter cela grâce à un capteur AUC (un peu comme une lambda, il permet d'indiquer au calculateur la "propreté" de l'air).
De plus ne plus répandu il y a la fonction Timer, qui permet de programmer à l'avance la soufflerie dans l'auto. Encore une fois, en été cela peut être pratique quand on veut que l'auto se rafraîchisse un minimum avant notre arrivée. Il faut toutefois bien anticiper et je n'ai d'ailleurs jamais utilisé cette fonction.
Enfin, on peut désormais piloter sa climatisation et son chauffage à distance via une application sur les dernières autos. Pour cela, il est impératif que le compresseur soit entraîné par un moteur électrique, et non plus par le moteur. C'est donc ce que l'on appelle une pompe à chaleur ...
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