Moteurs diesel marins et recherche de pannes

Prérequis

Cette leçon s'appuie sur les contrôles moteur que vous avez appris au niveau Day Skipper (voir la leçon sur les contrôles et l'entretien du moteur). Avant de commencer, vous devez :

• Être titulaire, ou en cours de préparation, des connaissances théoriques RYA Coastal Skipper / Yachtmaster Offshore, et avoir l'expérience pratique du niveau Day Skipper pour démarrer, faire tourner et arrêter un diesel marin.
• Savoir effectuer les contrôles quotidiens avant démarrage : niveau d'huile, niveau de liquide de refroidissement, filtre à eau de mer, tension des courroies, état du carburant et des batteries.
• Comprendre les bases de l'électricité : volts, ampères, et la différence entre une batterie de démarrage et un parc de batteries de service.
• Être à l'aise pour travailler dans un local moteur exigu, moteur arrêté et froid, et connaître les règles de sécurité concernant les surfaces chaudes, les courroies en rotation et le carburant.

La lecture de référence pour cette leçon est le RYA Diesel Engine Handbook (G25), la référence standard pour les skippers qui doivent entretenir leur propre moteur en mer.

Objectifs d'apprentissage

À la fin de cette leçon, vous serez capable de :

• Décrire le cycle diesel à quatre temps et expliquer pourquoi un diesel n'a pas besoin d'allumage par étincelle.
• Suivre le circuit de carburant du réservoir aux injecteurs et expliquer le rôle de chaque filtre et pompe.
• Purger correctement l'air d'un circuit de carburant après une panne sèche ou un changement de filtre.
• Expliquer le refroidissement à eau de mer directe et à eau douce (indirect), et reconnaître les signes d'une défaillance du refroidissement.
• Changer la turbine d'une pompe à eau de mer en mer agitée et savoir retrouver les fragments d'ailettes perdus.
• Décrire le circuit électrique du moteur : démarreur, alternateur, bougies de préchauffage ou résistances de préchauffage, et coupure de batterie.
• Suivre une méthode systématique de recherche de pannes pour les symptômes courants : le moteur ne tourne pas, tourne mais ne démarre pas, perd de la puissance, surchauffe, fume, pression d'huile basse.
• Constituer une trousse de rechange et d'outils raisonnable pour une traversée côtière ou hauturière.
• Appliquer un calendrier d'entretien planifié et expliquer les effets d'un mauvais carburant et d'une mauvaise ventilation.

Pourquoi un skipper doit comprendre le moteur

Le moteur diesel est l'élément d'équipement d'un voilier que la plupart des équipages traitent comme une boîte noire jusqu'à ce qu'il s'arrête. Il s'arrêtera au pire moment : en entrant dans un port étroit par vent qui se lève, en motorisant dans un passage soumis aux courants de marée, en traversant un dispositif de séparation du trafic par temps calme. Le moteur est aussi un système de sécurité. Il vous sort d'une côte sous le vent, recharge les batteries qui alimentent votre radio, vos feux de navigation et vos instruments, et vous permet de rejoindre le port lorsque le vent tombe.

La plupart des pannes de diesel ne sont pas mystérieuses. L'expérience du secteur, et celle de la RYA elle-même, montre que la grande majorité des pannes sur les voiliers de croisière proviennent d'un petit nombre de causes :

• Problèmes de carburant : carburant pollué, eau dans le carburant, filtres colmatés, air dans le circuit.
• Problèmes de refroidissement : turbine usée, filtre bouché ou prise de mer fermée.
• Problèmes électriques : batteries déchargées ou mal connectées, bornes corrodées, courroies d'alternateur desserrées.
• Entretien négligé : huile, filtres et courroies non changés à temps.

Si vous comprenez le fonctionnement du moteur, vous pouvez remonter du symptôme à la cause au lieu de deviner. La leçon suit cet ordre : d'abord les principes, puis chaque système, puis une méthode de recherche de pannes, enfin les pièces de rechange.

Le cycle diesel à quatre temps

Presque tous les moteurs auxiliaires de voiliers sont des diesels à quatre temps, refroidis par eau, à injection directe, avec de un à six cylindres (trois et quatre cylindres sont les plus courants), souvent d'une puissance de 15 à 100 chevaux. Les quatre temps se répètent dans chaque cylindre, dans l'ordre, et le cycle dure deux tours complets du vilebrequin.

1. Temps d'admission. Le piston descend, la soupape d'admission s'ouvre et le cylindre se remplit d'air seulement. Aucun carburant n'est aspiré avec l'air, ce qui est une différence essentielle avec un moteur à essence.
2. Temps de compression. Les deux soupapes sont fermées. Le piston monte et comprime l'air à environ un seizième à un vingtième de son volume initial (taux de compression de 16:1 à 22:1). Comprimer l'air le chauffe : la température de l'air atteint environ 500 à 700 degrés Celsius.
3. Temps de combustion (détente). Juste avant que le piston n'atteigne le point haut, l'injecteur pulvérise une charge finement atomisée de gazole, à très haute pression (généralement 150 à 300 bars ou plus), dans l'air chaud. Le carburant s'enflamme de lui-même. Le gaz en expansion pousse le piston vers le bas, et c'est ce temps qui fournit la puissance.
4. Temps d'échappement. La soupape d'échappement s'ouvre et le piston remontant chasse les gaz brûlés.

Le point essentiel est que l'allumage du diesel provient de la chaleur de compression, et non d'une étincelle. Cela a des conséquences pratiques :

• Un moteur diesel n'a ni bougies, ni bobine, ni delco. L'humidité dans le circuit d'allumage, cause fréquente de panne sur un moteur à essence, n'est pas un problème.
• Un diesel a besoin d'une bonne étanchéité dans le cylindre pour comprimer l'air. Segments usés, soupapes brûlées ou joint de culasse défaillant entraînent des démarrages difficiles et une fumée blanche ou bleue.
• Un moteur froid perd de la chaleur vers les parois des cylindres et peut ne pas atteindre la température d'allumage. Les petits moteurs disposent donc de bougies de préchauffage (ou résistances de préchauffage) dans la chambre de combustion ou le collecteur d'admission, qu'on allume quelques secondes avant le démarrage.
• Le carburant est le seul élément qui contrôle le régime du moteur. La manette des gaz ne restreint pas l'air ; elle modifie la quantité de carburant injectée. C'est pourquoi un diesel s'arrête instantanément si l'alimentation en carburant est coupée, et pourquoi la commande d'arrêt du moteur coupe le carburant au niveau de la pompe d'injection.
• Le gazole brûle plus chaud et plus lentement, si bien que le moteur est lourd et robuste et tourne à des régimes plus bas qu'un moteur à essence.

Ordres de grandeur à retenir. Le ralenti normal est d'environ 700 à 900 tr/min ; naviguer à environ 70 à 80 % du régime maximal est plus doux pour le moteur que de le pousser à fond ; la température normale du liquide de refroidissement est d'environ 75 à 90 degrés Celsius ; la pression d'huile à chaud est généralement de 2 à 4 bars à vitesse de croisière. Consultez toujours le manuel de votre moteur pour les valeurs exactes.

Pourquoi le moteur a besoin d'air

La combustion nécessite beaucoup d'air propre. Une règle empirique indique qu'un diesel consomme environ 100 mètres cubes d'air par heure pour chaque 10 kilowatts de puissance à pleine charge. Si le local moteur est mal ventilé, ou si le filtre à air est obstrué, le moteur s'étouffe, fume en noir et perd de la puissance. C'est un problème fréquent sur les bateaux où un coffre supplémentaire ou un coussin fixe a été installé contre la prise d'air.

Le circuit de carburant

Considérez le circuit de carburant comme une chaîne. Chaque maillon doit fonctionner, et le carburant doit être propre et exempt d'air et d'eau.

Trajet du carburant

Le trajet du réservoir au cylindre est le suivant :

1. Réservoir de carburant. Muni d'un goulot de remplissage, d'un évent, d'une jauge ou d'un tube de visée, d'une purge au point le plus bas, et d'un tuyau d'aspiration placé légèrement au-dessus du fond afin que les boues et l'eau se déposent en dessous. Le robinet d'arrêt sur la conduite d'alimentation doit être accessible depuis l'extérieur du local moteur en cas d'incendie.
2. Filtre primaire avec séparateur d'eau. Première ligne de défense, souvent un élément de type Racor dans une cuve transparente, avec un robinet de purge au fond. L'eau, plus lourde que le gazole, se dépose dans la cuve où vous pouvez la voir.
3. Pompe d'alimentation (pompe basse pression). Une petite pompe à membrane actionnée par une came sur le moteur, avec un levier d'amorçage manuel qui permet de pomper le carburant à la main pour remplir à nouveau le circuit.
4. Filtre secondaire (monté sur le moteur). Un élément papier plus fin, généralement de 2 à 10 microns, qui protège la pompe d'injection et les injecteurs, dont les jeux internes ne font que quelques microns.
5. Pompe d'injection. Une pompe de précision qui envoie le carburant à haute pression, en quantité correcte et exactement au bon moment, à chaque injecteur à tour de rôle. Sur un moteur moderne à rampe commune, une rampe haute pression alimente des injecteurs à commande électronique.
6. Injecteurs. Des gicleurs à ressort qui s'ouvrent à une pression déterminée et pulvérisent une charge atomisée dans le cylindre. Le carburant non utilisé retourne au réservoir par la conduite de retour (fuite).

Le schéma ci-dessous résume l'agencement d'un circuit de carburant diesel type de voilier, y compris la procédure de purge à appliquer après un changement de filtre.

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Problèmes de qualité du carburant

Un carburant pollué est la première cause de panne des moteurs auxiliaires en mer. Les principaux contaminants sont :

• L'eau. Elle pénètre par condensation dans un réservoir partiellement vide (une bonne raison de garder les réservoirs pleins lorsque le bateau est hiverné), par des goulots de remplissage qui fuient sur le pont, ou par un carburant de mauvaise qualité venant de la pompe. L'eau provoque la corrosion, endommage les pompes d'injection et nourrit les bactéries.
• Le « diesel bug ». Une croissance microbienne qui vit à l'interface eau-carburant. Elle forme une boue noire et visqueuse qui bouche les filtres. Le temps chaud et les longues périodes de stockage aggravent le phénomène. Les traitements biocides et la vidange régulière du réservoir aident.
• Sédiments et rouille. Ils se déposent au fond des réservoirs et sont remis en suspension par le mauvais temps, c'est pourquoi les filtres se bouchent souvent précisément lorsque la mer est agitée et que vous avez le plus besoin du moteur.
• Paraffine. Par temps très froid, des cristaux de paraffine peuvent se former dans certains carburants et boucher les filtres. Un gazole d'hiver empêche cela.

Mesures pratiques : faites le plein auprès de fournisseurs réputés et très fréquentés ; utilisez un entonnoir avec un filtre fin lorsque vous remplissez depuis des bidons ; purgez régulièrement un peu de fond du réservoir et du séparateur d'eau ; emportez des filtres de rechange et sachez les changer ; et gardez le réservoir aussi plein que possible.

Air dans le circuit de carburant et purge

Les injecteurs diesel ont besoin d'une pression hydraulique pour fonctionner. L'air est compressible : une fois de l'air entré dans le circuit haute pression, la pompe ne peut plus monter en pression et le moteur ne démarre pas ou s'arrête. L'air entre lorsque :

• Le réservoir se vide complètement.
• Un filtre est changé sans être rempli à nouveau.
• Un raccord de tuyauterie est desserré et aspire de l'air.
• La membrane de la pompe d'alimentation est défaillante.

Le remède est la purge. Les détails varient d'un moteur à l'autre, consultez donc votre manuel, mais la séquence pour la plupart des moteurs est la suivante :

1. Vérifiez qu'il y a du carburant dans le réservoir et ouvrez le robinet d'arrêt du réservoir.
2. Ouvrez la vis de purge du filtre primaire, s'il en est équipé, et actionnez le levier de la pompe d'alimentation manuelle jusqu'à ce que le carburant coule sans bulles. Refermez la vis.
3. Passez au filtre secondaire. Ouvrez sa vis de purge et pompez jusqu'à ce que le carburant sorte sans air. Refermez-la.
4. Passez à la pompe d'injection. Ouvrez sa vis de purge (certains moteurs ont une pompe à autopurge) et pompez jusqu'à ce que du carburant clair sorte. Refermez-la.
5. Si le moteur ne démarre toujours pas, desserrez légèrement les écrous des conduites d'injecteurs au niveau des injecteurs, un par un, d'environ un tour. Faites tourner le moteur au démarreur, la commande d'arrêt en position marche, jusqu'à ce qu'un carburant sans bulles apparaisse au niveau de l'écrou. Puis resserrez l'écrou et passez au suivant.
6. Essuyez le carburant répandu. Le gazole répandu dans la cale est une infraction environnementale et un risque de glissade et d'incendie.

La règle d'or est de purger dans l'ordre, du réservoir vers les injecteurs, sans jamais sauter un point. N'oubliez pas d'utiliser le levier d'amorçage manuel. Si la came de la pompe d'alimentation est en haut de sa course, le levier sera dur ; tournez le moteur d'un quart de tour et réessayez.

Plusieurs moteurs modernes (de nombreux Volvo Penta et Yanmar) disposent de systèmes à autopurge, mais ont tout de même besoin que la pompe d'alimentation soit amorcée après une longue période à sec. Certains moteurs électroniques possèdent une pompe d'amorçage électrique.

Sécurité. Ne faites jamais tourner le démarreur trop longtemps pendant la purge : limitez-vous à 10 à 15 secondes, puis attendez une minute pour laisser le moteur du démarreur refroidir. Tenez-vous à l'écart du jet de carburant haute pression au niveau des écrous d'injecteurs, qui peut pénétrer la peau. Ne fumez pas et tenez les flammes nues à distance.

Planification de la consommation de carburant

Pour la préparation de la traversée, un diesel de croisière consomme généralement environ 0,25 à 0,3 litre de carburant par kilowattheure à pleine charge. Approximativement, un auxiliaire de 30 chevaux à une vitesse de croisière confortable consomme environ 2 à 3 litres par heure. Basez toujours vos calculs sur la consommation réelle de votre propre bateau, mesurée sur plusieurs traversées. Un skipper prudent conserve une réserve d'au moins 30 % de la consommation prévue, et pour une traversée hauturière il ne fait route au moteur qu'avec suffisamment de carburant en réserve pour entrer au port à contre-courant.

Le circuit de refroidissement

Les moteurs diesel ne transforment qu'environ un tiers de l'énergie du carburant en travail utile ; le reste part en chaleur dans l'échappement et l'eau de refroidissement. Le circuit de refroidissement doit évacuer la chaleur du bloc et de la culasse, sans quoi le moteur se grippe.

Refroidissement direct (eau de mer)

Les moteurs anciens et les petits moteurs simples sont refroidis directement par l'eau de mer. L'eau est aspirée à travers la coque par une prise de mer, passe dans un filtre, est pompée par la pompe à eau de mer dans les conduits du bloc moteur et de la culasse, et est rejetée avec les gaz d'échappement.

Les avantages sont la simplicité et le faible coût. Les inconvénients sont sérieux : le sel corrode les conduits, des dépôts salins se forment à l'intérieur du moteur, et le moteur fonctionne plus froid que la normale, ce qui accroît l'usure. Pour cette raison, le refroidissement direct est rare sur les voiliers modernes.

Refroidissement indirect (eau douce)

Presque tous les moteurs de voiliers modernes utilisent un circuit fermé d'eau douce (liquide de refroidissement), à peu près comme une voiture. Le bloc moteur est refroidi par un mélange d'eau douce et d'antigel (généralement 50/50, ce qui protège aussi contre la corrosion). Un thermostat régule la température. La chaleur du liquide de refroidissement est transmise à l'eau de mer dans un échangeur de chaleur, et l'eau de mer est rejetée à l'échappement.

Il existe donc deux circuits séparés :

1. Le circuit d'eau douce. Le liquide de refroidissement est mis en circulation par une pompe de circulation entraînée par le moteur, à travers le bloc, la culasse, le boîtier du thermostat et l'échangeur de chaleur. Un vase d'expansion avec bouchon sous pression absorbe la dilatation. Le bouchon maintient le circuit à environ 0,5 à 1 bar, ce qui élève le point d'ébullition.
2. Le circuit d'eau de mer. L'eau de mer entre par la prise de mer, le filtre, la pompe à eau de mer et l'échangeur de chaleur (et souvent un refroidisseur d'huile et un refroidisseur de boîte de vitesses), puis rejoint le coude mélangeur d'échappement, où elle refroidit et atténue le bruit des gaz d'échappement avant de sortir du bateau par le tableau arrière.

Le schéma ci-dessous montre le trajet de l'eau de mer dans un moteur à refroidissement indirect type.

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Contrôles courants du circuit de refroidissement

Avant chaque démarrage, vérifiez que :

• Le niveau de liquide de refroidissement dans le vase d'expansion est correct (moteur froid !). N'ouvrez jamais un bouchon sous pression sur un moteur chaud : la vapeur brûlante et le liquide peuvent causer de graves brûlures.
• La prise de mer est ouverte. Une cause très fréquente de surchauffe est une prise de mer restée fermée après une mise à sec ou un hivernage. Beaucoup de skippers accrochent une étiquette à la clé de contact pour s'en souvenir.
• Le filtre à eau de mer est dégagé d'algues, de sacs plastiques et de méduses. Regardez dans la cuve en verre ; nettoyez-le régulièrement dans les zones envahies d'algues.
• La courroie d'entraînement de la pompe de circulation et de l'alternateur a la bonne tension, généralement une flèche d'environ 10 à 12 millimètres sous une pression du pouce au milieu de l'entraxe.

Après le démarrage, vérifiez toujours que de l'eau sort avec les gaz d'échappement dans les quelques secondes. C'est le seul indicateur rapide que la pompe à eau de mer fonctionne. Pas d'eau signifie : arrêtez immédiatement le moteur, car fonctionner sans eau de refroidissement endommagera la turbine en moins d'une minute, peut faire surchauffer le tuyau d'échappement et peut le faire fondre.

Signes de défaillance du refroidissement

• Alarme de haute température ou indication élevée au cadran.
• Pas d'eau à l'échappement, ou de la vapeur au lieu de l'eau.
• Perte de liquide de refroidissement dans le vase d'expansion, avec traces de débordement.
• Odeur sucrée d'antigel chaud, ou couleur laiteuse sur la jauge d'huile (liquide de refroidissement dans l'huile, ce qui suggère un joint de culasse défaillant).
• Perte de puissance, suivie d'un grippage.

Changer la turbine d'une pompe à eau de mer

La turbine est un rotor en caoutchouc à ailettes logé à l'intérieur de la pompe à eau de mer. En tournant, elle aspire et refoule l'eau en fléchissant ses ailettes contre une came. L'eau la refroidit et la lubrifie. Le caoutchouc vieillit, et si la pompe fonctionne à sec ne serait-ce que quelques secondes, les ailettes surchauffent et se déchirent. Pour cette raison, la turbine est le premier point d'entretien d'un moteur de voilier.

Changer une turbine est une compétence que les examinateurs RYA attendent d'un Yachtmaster capable de la réaliser en mer, en moins d'environ 15 minutes, avec des pièces de rechange à bord. Remplacez la turbine chaque année, ou toutes les 200 heures, selon la première échéance. Si vous achetez un bateau ou avez déjà eu une panne, changez-la immédiatement et montez le couvercle de protection de la pompe.

Le schéma ci-dessous montre une bonne turbine comparée à une turbine usée, avec les étapes de remplacement.

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Procédure :

1. Arrêtez le moteur et laissez-le refroidir. Fermez la prise de mer de l'eau de mer (sinon l'eau inonde la pompe à l'ouverture).
2. Retirez le couvercle de la pompe. Il comporte généralement quatre ou six petites vis. Gardez les vis dans un plateau ou une boîte, car elles adorent tomber dans la cale.
3. Extrayez l'ancienne turbine. Utilisez un extracteur de turbine ou deux tournevis, en faisant levier doucement et régulièrement sans rayer le carter. Marquez le sens des ailettes avant de la retirer, pour voir comment elle était montée.
4. Retrouvez chaque ailette manquante. Si une ailette manque sur l'ancienne turbine, elle est partie en aval dans l'échangeur de chaleur ou le refroidisseur d'huile et risque de le boucher. Cherchez dans le carter, puis dans les tuyaux et à l'entrée de l'échangeur, jusqu'à avoir retrouvé tous les fragments. Un morceau manquant est un bouchon en puissance.
5. Inspectez le carter et la plaque d'usure pour détecter les rayures. Une plaque d'usure fortement rayée doit être remplacée.
6. Lubrifiez la nouvelle turbine avec une fine couche de graisse au silicone ou de liquide vaisselle. N'utilisez pas d'huile minérale ni de graisse pétrolière : elles peuvent faire gonfler et pourrir le caoutchouc.
7. Engagez la nouvelle turbine dans le carter par un léger mouvement de rotation dans le sens de rotation de l'arbre. Les ailettes doivent être inclinées vers l'arrière (orientées à l'opposé du sens de rotation) lorsqu'elles entrent dans le corps de pompe.
8. Montez un joint neuf ou un joint torique neuf pour le couvercle. Remettez le couvercle en place et serrez les vis régulièrement.
9. Rouvrez la prise de mer et vérifiez l'absence de fuite. Démarrez le moteur et vérifiez que l'eau sort immédiatement par l'échappement.

Conservez l'ancienne turbine si elle n'est pas endommagée, hormis par l'âge : elle peut vous ramener au port si la nouvelle tombe en panne, et il vaut la peine de garder les ailettes dans la position où elles étaient lorsqu'elles ont été retirées, dans un sac.

Autres points du circuit de refroidissement

• Thermostat. S'ouvre à une température déterminée (souvent 71 à 82 degrés Celsius) pour laisser le liquide de refroidissement circuler dans l'échangeur de chaleur. Un thermostat resté fermé provoque une surchauffe ; resté ouvert, le moteur tourne froid et s'use plus vite.
• Échangeur de chaleur. Les sels marins et les débris peuvent obstruer en partie les tubes, réduisant l'efficacité du refroidissement. Il est normalement nettoyé et détartré lors des grands entretiens.
• Coude mélangeur d'échappement. Il s'encrasse progressivement de calamine et de sel, ce qui restreint l'échappement, crée une contre-pression et provoque de la fumée. Inspectez-le chaque année.
• Anodes (zincs). Le moteur et l'échangeur de chaleur portent des anodes sacrificielles en zinc qui protègent contre la corrosion galvanique. Remplacez-les lorsqu'elles sont à moitié usées.
• Clapet anti-siphon. Si le moteur est situé sous la ligne de flottaison, une boucle à évent ou un clapet anti-siphon sur le tuyau d'eau de refroidissement empêche l'eau de mer d'être aspirée en retour dans le moteur par l'échappement lorsque le bateau gîte. L'eau aspirée peut remplir un cylindre et provoquer un verrouillage hydraulique lors de la prochaine mise en rotation du moteur. Si le moteur ne tourne pas à la main après que le bateau a gîté sur une longue traversée, soupçonnez de l'eau dans un cylindre. Ne vous servez pas du démarreur dans ce cas.

Lubrification

Le circuit d'huile lubrifie les paliers, les parois des pistons et la distribution, évacue la chaleur et maintient en suspension les sous-produits de la combustion. Une pompe à engrenages dans le carter aspire l'huile à travers une crépine, puis à travers un filtre à passage intégral, et l'envoie sous pression aux paliers de ligne.

• Vérifiez le niveau à la jauge, moteur arrêté et de niveau, avant chaque démarrage. Le niveau doit se situer entre les repères mini et maxi.
• Utilisez le grade d'huile indiqué dans le manuel, généralement une huile moteur diesel 15W-40 répondant à la spécification API CF-4 ou supérieure. N'utilisez pas d'huiles pour moteur à essence.
• Changez l'huile et le filtre après les 50 premières heures (rodage), puis toutes les 100 à 250 heures ou au moins une fois par an, idéalement en fin de saison afin que les produits acides de la combustion ne restent pas dans le moteur pendant l'hiver.
• Le voyant de basse pression d'huile signifie qu'il faut arrêter le moteur immédiatement. Les causes habituelles sont un niveau d'huile bas, une pompe à huile défaillante, une crépine d'aspiration bouchée, un transmetteur défectueux ou des paliers usés.
• Une huile laiteuse indique la présence d'eau dans l'huile (rupture du joint de culasse, culasse fissurée, ou échangeur de chaleur ou refroidisseur d'huile défaillant). Une huile diluée, qui sent le gazole, indique une membrane de pompe d'alimentation qui fuit, ou un injecteur qui fuit.

La boîte de vitesses a sa propre huile, à contrôler et à changer selon les intervalles du constructeur. De nombreuses boîtes de type hydraulique utilisent l'huile moteur ou le liquide de transmission automatique ; certaines utilisent une huile d'engrenage spéciale. Vérifiez le type correct avant de faire l'appoint.

Le circuit électrique du moteur

Le circuit électrique du moteur a trois fonctions : démarrer le moteur, recharger les batteries, et alimenter les alarmes et les instruments.

Composants

• Batterie (batterie de démarrage). Une batterie plomb-acide de 12 volts (24 volts sur certains grands bateaux). Les batteries de démarrage sont conçues pour des décharges courtes et intenses. Elles doivent être séparées de la batterie de service (batterie de bord) afin que l'utilisation des éclairages de cabine et du réfrigérateur ne vous laisse jamais dans l'incapacité de démarrer. Un relais de charge séparée à diode ou à détection de tension permet de recharger les deux depuis le moteur.
• Démarreur. Un moteur électrique qui engage la couronne du volant par un pignon. Il peut absorber 200 à 400 ampères pendant plusieurs secondes, les câbles doivent donc être de forte section et les connexions propres et bien serrées.
• Solénoïde. Un interrupteur électromagnétique qui ferme le circuit de démarrage à forte intensité lorsqu'on tourne la clé. Un claquement sans rotation indique souvent une batterie faible ou une mauvaise connexion.
• Alternateur. Entraîné par une courroie depuis la poulie du vilebrequin, il produit le courant de charge et alimente l'installation électrique en marche. La sortie est régulée à environ 13,8 à 14,4 volts. Un voltmètre indiquant moins de 12,5 volts moteur en marche montre que l'alternateur ne charge pas.
• Bougies de préchauffage. Des résistances électriques qui réchauffent les chambres de combustion par temps froid. On les utilise généralement pendant 10 à 20 secondes avant le démarrage.
• Électrovanne d'arrêt ou câble d'arrêt. Coupe l'alimentation en carburant pour arrêter le moteur.
• Tableau d'instruments et alarmes. Voyants de pression d'huile, de température d'eau et de charge, et un avertisseur sonore.
• Coupe-batterie. Permet d'isoler la batterie du circuit moteur. Laissez-le enclenché pendant que le moteur tourne : mettre le coupe-batterie principal sur OFF alors que l'alternateur fonctionne peut détruire les diodes de l'alternateur.

Entretien électrique de base

• Gardez les bornes de batterie propres, bien serrées et enduites de vaseline.
• Contrôlez le niveau d'électrolyte des batteries non étanches et complétez avec de l'eau distillée.
• Vérifiez régulièrement la tension et l'état de la courroie d'alternateur. Une courroie qui patine siffle sous charge et réduit la recharge.
• Inspectez les câbles et connexions du démarreur et de l'alternateur pour détecter la corrosion verte.
• Contrôlez la tension de charge moteur en marche ; la lecture doit être d'environ 13,8 à 14,4 volts.
• Vérifiez que le câble de masse (négatif) relié au bloc moteur est bien fixé.

Utiliser correctement le démarreur

Si le moteur ne démarre pas dans les 10 premières secondes de démarrage, relâchez la clé et attendez 30 secondes ou une minute. Des démarrages répétés et longs surchauffent le démarreur et vident la batterie. N'insistez pas : recherchez la cause. Si le moteur est difficile à démarrer, vérifiez que la commande d'arrêt a bien été réarmée, que le robinet de carburant est ouvert et que le moteur n'est pas embrayé. Démarrez toujours avec le levier de boîte au point mort. De nombreux moteurs disposent d'une sécurité de point mort.

Échappement, boîte de vitesses et hélice

• La couleur des gaz d'échappement est une aide au diagnostic, abordée dans la partie consacrée à la recherche de pannes. La fumée noire indique un excès de carburant par rapport à l'air disponible ; la fumée blanche est du carburant imbrûlé ou de la vapeur ; la fumée bleue signifie que de l'huile de graissage brûle.
• Contre-pression d'échappement. Un silencieux obstrué ou un coude mélangeur restreint réduit la puissance et augmente la fumée.
• Boîte de vitesses et transmission. La boîte donne marche avant, point mort et marche arrière. Un voilier équipé d'une hélice repliable ou à pales orientables doit être contrôlé pour le pas et l'encrassement. Contrôlez l'arbre et le presse-étoupe pour détecter les fuites et l'alignement. Un presse-étoupe doit suinter quelques gouttes par minute en marche ; ne le serrez pas excessivement.
• Encrassement de l'hélice. Des algues, une ligne de casier à homard ou un sac plastique enroulé autour de l'hélice feront caler le moteur. Arrêtez-vous immédiatement et coupez le cordage ou, en cas de danger, appelez à l'aide.

Entretien quotidien et périodique

Un programme d'entretien planifié prévient la majorité des pannes.

Tenez un carnet moteur avec les heures de fonctionnement, les dates d'entretien, les changements d'huile et de filtres, et chaque réparation. Il facilitera le diagnostic des pannes et la revente.

Recherche de pannes méthodique

La recherche de pannes est un processus logique. Plutôt que de remplacer des pièces au hasard, suivez la méthode ci-dessous :

1. Arrêtez-vous et réfléchissez. Que s'est-il exactement passé ? Le moteur s'est-il arrêté brusquement ou a-t-il décliné lentement ? Le régime a-t-il chuté, y a-t-il eu des alarmes, de la fumée ou des bruits anormaux ?
2. Vérifiez d'abord l'évident. Carburant ouvert, commande d'arrêt réarmée, boîte au point mort, coupe-batterie enclenché, prise de mer ouverte. La plupart des pannes sont causées par quelque chose de simple.
3. Remontez du symptôme au système. Utilisez les tableaux ci-dessous. Testez une chose à la fois.
4. Changez une seule chose à la fois. Sinon vous ne saurez pas quelle réparation a fonctionné.
5. Prenez du recul lorsque ce n'est pas évident. Une tasse de thé et un esprit clair valent mieux que de s'acharner dans la panique.

Le moteur a besoin de trois choses pour fonctionner : de l'air, du carburant et de la compression (chaleur). La plupart des pannes au démarrage relèvent de l'une de ces trois catégories.

Panne 1 : le moteur ne tourne pas (pas de rotation au démarreur)

Panne 2 : le moteur tourne mais ne démarre pas

Panne 3 : le moteur démarre mais s'arrête ou perd de la puissance

Panne 4 : surchauffe

Panne 5 : fumée

Une petite quantité de fumée blanche ou bleue au démarrage à froid est normale et disparaît à mesure que le moteur chauffe. Une fumée noire persistante en charge est le signe que le moteur travaille trop, souvent à cause d'une coque ou d'une hélice encrassée.

Panne 6 : alarme de pression d'huile

Si le voyant rouge de pression d'huile s'allume ou si le cadran chute, arrêtez le moteur immédiatement. Contrôlez le niveau. Si le niveau est correct, soupçonnez un transmetteur défectueux, une crépine d'aspiration bouchée ou une pompe à huile défaillante. Ne redémarrez pas le moteur tant que la cause n'est pas trouvée. Continuer à faire tourner le moteur sans pression d'huile détruit les paliers en quelques minutes.

Panne 7 : problèmes de charge

• Voyant de charge allumé en marche : courroie cassée ou qui patine, connexion desserrée, ou alternateur défaillant.
• Batteries à plat à répétition : alternateur défaillant, mauvaises connexions, batterie vieillissante, consommation excessive, ou moteur pas assez longtemps en marche.
• Voltmètre indiquant moins de 13 volts en marche : la charge ne se fait pas.

Si l'alternateur tombe en panne en mer, réduisez la consommation, coupez les équipements non essentiels et utilisez moins le moteur pour la propulsion. Un petit groupe électrogène portable ou un panneau solaire peut aider en cas d'urgence.

Panne 8 : vibrations et bruits

• Forte vibration à certains régimes : hélice encrassée ou endommagée, arbre tordu, palier d'arbre (cutless) endommagé ou silentbloc moteur défaillant.
• Cognement : pression d'huile basse, paliers usés, ou air dans le carburant.
• Sifflement : courroie qui patine.
• Cliquetis au niveau du presse-étoupe ou de l'arbre : accouplement desserré, goupille fendue manquante ou palier d'arbre usé.

Mesures d'urgence

Si votre moteur tombe en panne dans une situation critique, par exemple près de la côte, pensez d'abord à la sécurité du navire :

1. Si vous êtes à la voile, éloignez-vous du danger.
2. Si vous êtes au mouillage dans un port, mouillez et appelez à l'aide.
3. Émettez un appel Pan-Pan si un navire risque de se mettre en danger. N'hésitez pas à demander un remorquage avant que la situation ne devienne critique.
4. Si un cordage est enroulé autour de l'hélice, arrêtez le moteur, retirez la clé, évaluez le risque et coupez le cordage. Par mer forte, appelez à l'aide plutôt que de plonger par-dessus bord.

Ne tentez jamais de redémarrer à plusieurs reprises un moteur chaud et grippé. S'il a surchauffé, laissez-le refroidir avant de l'inspecter.

Pièces de rechange et outils

Un skipper côtier doit emporter des pièces de rechange et des outils adaptés à la traversée. Pour la croisière hauturière, le standard Yachtmaster exige de disposer de quoi remédier aux pannes les plus probables. Une trousse raisonnable comprend :

Rangez le manuel et les outils là où ils seront facilement trouvés. Entraînez-vous à les utiliser par temps calme.

Exemple commenté

Situation. Vous êtes skipper d'un sloop de 36 pieds équipé d'un diesel de 30 chevaux à trois cylindres, refroidi à eau douce. Vous motorez par vent faible à travers un passage soumis aux courants de marée, à 8 milles nautiques de votre destination. L'alarme de température moteur retentit et vous constatez que l'échappement ne rejette plus d'eau.

1. La sécurité d'abord. Vous réduisez immédiatement les gaz au ralenti, mettez la boîte au point mort, puis arrêtez le moteur. Vous vérifiez votre position et le trafic autour de vous. La marée est sur le point de tourner contre vous ; vous décidez donc de hisser la voile et de faire route tout en diagnostiquant la panne. Vous informez l'équipage de la situation.
2. Faites les vérifications évidentes. La prise de mer est ouverte (elle figure sur la liste de contrôle que vous avez remplie plus tôt). Vous regardez le filtre à eau de mer à travers la cuve en verre : il est dégagé, avec de l'eau dedans. Vous en concluez que l'eau atteint le filtre, donc le blocage se trouve plus loin.
3. Raisonnez. Pas d'eau à l'échappement et filtre dégagé suggèrent que la pompe ne fait pas circuler l'eau. La turbine est la cause la plus probable. Vous ne l'avez pas changée depuis 14 mois.
4. Attendez que le moteur refroidisse. Vous attendez au moins 15 minutes ; le bloc moteur est chaud. Vous n'ouvrez pas le bouchon du vase d'expansion.
5. Fermez la prise de mer et changez la turbine. Le couvercle de la pompe retiré, vous trouvez une turbine usée dont trois ailettes manquent. Vous la retirez et en montez une neuve, que vous lubrifiez avec de la graisse au silicone. Vous cherchez ensuite les trois ailettes manquantes et en trouvez deux dans le carter de pompe et une coincée dans le flexible d'entrée de l'échangeur de chaleur. Vous retirez les trois.
6. Remontez. Vous remettez le couvercle avec un joint neuf, serrez les vis et ouvrez la prise de mer. Vous contrôlez l'absence de fuite.
7. Redémarrez. Vous contrôlez le niveau de liquide de refroidissement dans le vase d'expansion (il est légèrement bas, vous faites donc l'appoint une fois le circuit refroidi). Vous démarrez le moteur et regardez immédiatement l'échappement : l'eau coule normalement. Vous surveillez le cadran de température pendant les 15 minutes suivantes. Il se stabilise à 80 degrés Celsius.
8. Consignez et prévenez. Vous notez la panne, sa cause et la réparation dans le carnet moteur, ajoutez le remplacement des turbines de rechange à la liste de courses, et décidez de changer la turbine chaque année à l'avenir.

Les leçons essentielles : arrêtez le moteur avant que les dégâts ne s'aggravent, procédez méthodiquement à partir du symptôme, retrouvez toujours les fragments d'ailettes manquants, et gardez des pièces de rechange.

Erreurs courantes

• Faire tourner le moteur avec la prise de mer fermée, généralement après une mise à sec. Prévenez-le avec une étiquette sur la clé.
• Ne pas vérifier la présence d'eau à l'échappement après le démarrage.
• Ouvrir un bouchon sous pression chaud. Attendez que le moteur soit froid, puis recouvrez le bouchon d'un chiffon épais et ouvrez-le lentement.
• Utiliser de la graisse pétrolière sur une turbine, qui fait gonfler le caoutchouc.
• Ne pas récupérer les ailettes de turbine manquantes.
• Abuser du démarreur. Laissez-le refroidir et évitez de vider la batterie.
• Purger dans le mauvais ordre, ou pas du tout, puis s'étonner que le moteur ne tourne pas.
• Laisser le réservoir presque vide par mauvais temps, ce qui remet les sédiments en suspension et découvre la crépine.
• Confondre le sélecteur de batteries et démarrer sur le parc de service déjà déchargé.
• Couper le coupe-batterie principal alors que le moteur tourne, ce qui peut détruire l'alternateur.
• Changer plusieurs choses à la fois lors de la recherche de panne, si bien qu'on ne connaît jamais la vraie cause.
• Ne pas emporter les bonnes pièces de rechange, en particulier turbines, filtres et une courroie qui convient réellement.
• Ignorer les signes précurseurs comme une courroie qui siffle, une fuite d'huile ou une température légèrement élevée.

Résumé

• Un diesel comprime l'air jusqu'à ce qu'il soit assez chaud pour enflammer le carburant qui y est injecté. Il a besoin d'air, de carburant propre et de compression. Il n'a pas d'étincelle, et la manette des gaz ne commande que le carburant.
• Le circuit de carburant va du réservoir, en passant par un filtre primaire avec séparateur d'eau, la pompe d'alimentation et le filtre secondaire, jusqu'à la pompe d'injection et aux injecteurs. L'air ou l'eau dans le carburant est une source majeure d'ennuis ; purgez dans l'ordre, du réservoir vers les injecteurs.
• Un carburant pollué provoque plus de pannes que toute autre cause. Gardez les réservoirs pleins et propres, purgez le séparateur et emportez des filtres de rechange.
• La plupart des voiliers utilisent un refroidissement à eau douce (indirect) avec un échangeur de chaleur et un circuit d'eau de mer. Après chaque démarrage, vérifiez que l'eau sort par l'échappement.
• La turbine de la pompe à eau de mer est la panne de refroidissement la plus courante. Changez-la chaque année, lubrifiez-la avec de la graisse au silicone ou du liquide vaisselle, et récupérez chaque ailette manquante.
• Contrôlez l'huile, le liquide de refroidissement, la prise de mer, le filtre, les courroies et le carburant avant chaque démarrage. Arrêtez immédiatement le moteur si le voyant de pression d'huile s'allume.
• Ne coupez jamais le coupe-batterie principal alors que l'alternateur tourne. Gardez séparées les batteries de démarrage et de service.
• La recherche de pannes est logique : vérifiez l'évident, remontez du symptôme au système, changez une chose à la fois. Utilisez la couleur de la fumée d'échappement comme indice.
• Emportez les pièces de rechange et les outils correspondant aux pannes les plus probables, y compris turbines, filtres, courroies, fusibles, un multimètre et le manuel.

Vérifiez vos acquis

1. Pourquoi un moteur diesel n'a-t-il pas besoin de bougies d'allumage, et à quoi servent les bougies de préchauffage ?

Réponse : Un diesel enflamme son carburant grâce à la chaleur produite lorsque l'air est comprimé à un taux élevé (16:1 à 22:1 ou plus), ce qui élève sa température bien au-delà de 500 degrés Celsius. Le carburant injecté dans cet air chaud s'enflamme de lui-même. Les bougies de préchauffage chauffent à l'avance la chambre de combustion d'un moteur froid, afin que l'air comprimé atteigne plus facilement la température d'allumage au démarrage.

2. Énumérez dans l'ordre les principaux composants d'un circuit de carburant diesel, du réservoir au cylindre.

Réponse : Réservoir, filtre primaire avec séparateur d'eau, pompe d'alimentation, filtre fin secondaire, pompe d'injection, injecteurs. Le carburant en surplus retourne au réservoir par une conduite de retour de fuite.

3. Le moteur ne démarre pas après que vous avez vidé le réservoir puis l'avez rempli à nouveau. Que devez-vous faire ?

Réponse : Purger le circuit de carburant pour éliminer l'air. Ouvrir le robinet du réservoir, puis purger dans l'ordre, du réservoir vers les injecteurs : filtre primaire, filtre secondaire et pompe d'injection, en actionnant le levier de la pompe d'alimentation manuelle jusqu'à ce que du carburant sans air sorte à chaque vis de purge. Si nécessaire, desserrez les écrous des conduites d'injecteurs et faites tourner le moteur au démarreur jusqu'à ce que du carburant sans bulles apparaisse, puis resserrez-les. Utilisez le démarreur par brèves rafales.

4. Quelle est la différence entre le refroidissement direct (eau de mer) et indirect (eau douce), et pourquoi ce dernier est-il la norme sur les voiliers modernes ?

Réponse : Avec le refroidissement direct, l'eau de mer circule dans le bloc moteur lui-même. Avec le refroidissement indirect, un circuit fermé d'eau douce et d'antigel refroidit le moteur, et transfère sa chaleur à l'eau de mer par un échangeur de chaleur. Le refroidissement indirect évite la corrosion saline et l'entartrage à l'intérieur du moteur, et permet au moteur de fonctionner à la température correcte, plus élevée, régulée par le thermostat, ce qui réduit l'usure.

5. Immédiatement après le démarrage du moteur, quel est le seul contrôle à effectuer, et que faites-vous s'il échoue ?

Réponse : Vérifier que l'eau de refroidissement sort avec les gaz d'échappement. S'il n'y a pas d'eau, arrêtez immédiatement le moteur. Les causes courantes sont une prise de mer fermée, un filtre bouché ou une turbine défaillante. Fonctionner à sec détruira rapidement la turbine et peut faire surchauffer le système d'échappement.

6. Vous changez une turbine et constatez que deux ailettes manquent sur l'ancienne. Que devez-vous faire ?

Réponse : Repérer et retirer les ailettes manquantes. Elles auront été refoulées en aval dans le carter de pompe, les flexibles, l'échangeur de chaleur ou le refroidisseur d'huile, où elles peuvent bloquer l'eau de refroidissement. Cherchez soigneusement avant de monter la nouvelle turbine et de redémarrer ; si vous ne les trouvez pas, inspectez l'entrée de l'échangeur de chaleur.

7. Pourquoi ne faut-il pas utiliser de graisse pétrolière pour lubrifier une nouvelle turbine ?

Réponse : L'huile minérale et la graisse pétrolière peuvent faire gonfler et détériorer le caoutchouc. Utilisez de la graisse au silicone, de la glycérine ou un peu de liquide vaisselle.

8. Le moteur tourne normalement au démarreur mais ne démarre pas, et il n'y a aucune fumée à l'échappement. Quelles trois choses pouvez-vous vérifier en premier ?

Réponse : L'alimentation en carburant : y a-t-il du carburant dans le réservoir, le robinet de carburant est-il ouvert, et la commande d'arrêt a-t-elle bien été repoussée à fond en position marche ? Vérifiez ensuite les filtres bouchés ou la présence d'air dans le circuit, et purgez si nécessaire. Assurez-vous aussi que les bougies de préchauffage fonctionnent si le moteur est froid.

9. Que indiquent respectivement une fumée d'échappement noire, blanche et bleue ?

Réponse : Le noir signifie trop de carburant pour l'air disponible : filtre à air bouché, échappement restreint, surcharge due à une hélice encrassée, ou injecteurs usés. Le blanc signifie du carburant imbrûlé ou de la vapeur : moteur froid, compression faible, air dans le carburant, ou liquide de refroidissement entrant dans les cylindres. Le bleu signifie que de l'huile de graissage brûle : segments ou guides de soupapes usés, ou carter trop plein.

10. Le voyant rouge de pression d'huile s'allume pendant que vous motorez. Que faites-vous ?

Réponse : Arrêtez immédiatement le moteur, car faire tourner un moteur sans pression d'huile détruit les paliers en quelques minutes. Contrôlez le niveau d'huile. Si le niveau est correct, soupçonnez une crépine d'aspiration bouchée, un transmetteur défectueux ou une pompe défaillante, et ne redémarrez pas tant que la cause n'a pas été trouvée, sauf si la sécurité du navire l'exige.

11. Pourquoi est-il dangereux de couper le coupe-batterie principal pendant que le moteur tourne ?

Réponse : L'alternateur a besoin d'une batterie pour réguler sa production. Avec le circuit ouvert, l'alternateur peut produire une surtension élevée qui détruit ses diodes et son régulateur, et peut endommager les instruments électroniques.

12. Citez six éléments que vous emporteriez dans une trousse de pièces de rechange et d'outils diesel pour une traversée côtière.

Réponse : N'importe lesquels six parmi : turbines et joints de pompe à eau de mer de rechange, filtres à carburant primaire et secondaire, filtre à huile et huile, courroie d'alternateur de rechange, colliers et flexible, fusibles et ampoules de rechange, multimètre, extracteur de turbine, clés plates et douilles, entonnoir avec filtre fin, lampe torche, graisse au silicone, manuel moteur, antigel/liquide de refroidissement, eau distillée.