Circuit de refroidissement d'un moteur marin : comprendre son fonctionnement

Refroidissement du moteur marin : des circuits lisibles pour qui prend soin de les suivre © Olivier Chauvin

Le système de refroidissement des moteurs marins profite généralement de la fraîcheur de l'eau environnante pour réguler la température de la mécanique. Voici comment s'organisent les échanges de calories dans les différents circuits.

Un moteur produit de la chaleur qu'il faut réguler pour permettre à la mécanique de fonctionner à sa température idéale, c'est la mission du circuit de refroidissement. Quel que soit le moteur, le principe est identique : il s'agit de mettre les pièces mécaniques au contact d'un élément plus frais, air ou eau pour les refroidir. A part sur des hors-bords de très faible cylindrée, le refroidissement à air est peu employé. De fait, l'eau est abondante autour du bateau et sa fraicheur fait que les constructeurs ont privilégié son usage pour refroidir les moteurs.

Différents systèmes d'échange 

Les moteurs inboard refroidis par eau utilisent le plus souvent un refroidissement "indirect" avec échangeur de température. Ils disposent d'un circuit dit interne dans lequel circule du liquide de refroidissement, l'échange avec l'eau se faisant de manière externe au moteur.

Dans le cas d'un keel cooling (refroidissement par la quille), le liquide circule dans un faisceau de tubes placés sous la coque ou dans un bac au contact de celle-ci. Elle se refroidit au contact de l'eau environnante. Ce système est efficace, surtout dans les eaux chargées en alluvions, mais la surface de contact doit être importante pour permettre un bon échange, ce qui la réserve à des unités importantes.

La régulation de la température peut aussi être à refroidissement direct. Dans ce cas, l'eau de mer circule directement dans le bloc moteur et la culasse avant d'être rejetée. Ce système est archaïque, la régulation thermique dépendant alors trop largement de la température de l'eau extérieure.

Avec un keel cooling, l'échange thermique se fait au contact de l'eau environnante.
Avec un keel cooling, l'échange thermique se fait au contact de l'eau environnante.

Deux circuits séparés

L'échangeur de température est de loin le système le plus courant. Le liquide de refroidissement, circule autour d'un faisceau de tubes contenu dans un boîtier métallique. Dans ce faisceau, également appelé nid d'abeille, on fait circuler de l'eau de mer qui fait baisser la température du liquide de refroidissement. L'échange thermique se fait au travers des tubes, réalisés en cuivre qui est un excellent conducteur thermique. Le boîtier échangeur est généralement placé sur le haut du moteur et boulonné sur le collecteur d'échappement. Lorsque l'on ajoute un tel système à un moteur d'origine terrestre, on parle d'une marinisation.

Il convient d'entretenir cet échangeur thermique.

Le nid d'abeille est constitué d'un faisceau de tubes de cuivre
Le nid d'abeille est constitué d'un faisceau de tubes de cuivre

Le thermostat, une régulation permanente

Pour éviter que la température du moteur ne soit affectée par celle de l'eau extérieure, ou par son régime de fonctionnement qui fait tourner la pompe plus vite, on intercale un thermostat (ou calorstat) sur le circuit. Il s'agit d'une petite pièce dont le métal se dilate à la chaleur : à froid, il est fermé. Sitôt que le moteur atteint la température voulue (généralement 82°), le thermostat s'ouvre pour laisser passer le liquide de refroidissement. Ce dispositif permet au moteur d'atteindre rapidement sa température de fonctionnement idéale, quelles que soient les conditions de température extérieure.

Le thermostat ouvre le circuit à partir d'une certaine température
Le thermostat ouvre le circuit à partir d'une certaine température

Recycler les calories

Dissiper les calories est une chose, mais celles-ci peuvent aussi être utiles pour le chauffage ou la production d'eau chaude. Plutôt que de rejeter l'eau réchauffée dans le milieu naturel, la plupart des constructeurs la font circuler auparavant dans le serpentin d'un ballon d'eau chaude. Ce réservoir calorifugé contient de l'eau qui se réchauffe au contact de l'eau de refroidissement. Une manière efficace et écologique de produire de l'eau chaude à bord, en utilisant des calories qui autrement auraient été perdues.

De l'eau chaude à base de calories recyclées
De l'eau chaude à base de calories recyclées

Attention au gel !

Le système à échangeur comporte 2 circuits. Le principe est relativement simple et lisible pour qui prend la peine de regarder son moteur et de suivre des yeux le cheminement des tuyaux qui le prolonge. La précaution de base est de s'assurer à chaque démarrage que de l'eau coule à l'échappement.

Si un jour le flux devenait moins puissant, il faudrait penser à vérifier la pompe à eau, voire à nettoyer le faisceau d'échangeur. Il est important, surtout à l'approche de l'hiver de vérifier le niveau et la qualité du liquide du circuit interne. Il doit contenir un liquide 4 saisons qui ne risque pas de geler. Il en va de même pour le circuit externe si vous naviguez en eau douce.

Schéma d'un système de refroidissement à échangeur (documentation Vetus)
Schéma d'un système de refroidissement à échangeur (documentation Vetus)

Surveiller la turbine

L'eau du circuit externe est aspirée à travers une vanne fixée sur un passe-coque. La pompe est entrainée par le moteur. Les pales en caoutchouc de sa turbine s'usent avec le temps, les alluvions et surtout lorsqu'il lui arrive de fonctionner à sec lors des démarrages. L'eau traverse ensuite le nid d'abeille. Celui-ci peut se colmater avec le temps et c'est un élément à vérifier si le refroidissement devenait moins efficace. L'eau est ensuite rejetée à la mer le plus souvent avec les gaz d'échappement.

Les pales de la pompe à eau s'usent
Les pales de la pompe à eau s'usent

Le système de refroidissement est l'un des composants importants d'un moteur marin, mais il ne présente pas de mystère insondable et son entretien reste à la portée d'un amateur, qu'il s'agisse de remplacer le rouet de la pompe ou de nettoyer le faisceau d'échangeur.

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