Le circuit de refroidissement
Le circuit de refroidissement est un système assez complexe qui comme son nom l’indique, a pour objectif de refroidir le moteur de votre véhicule, et ce dans le but d’éviter les risques de surchauffe susceptibles de causer des pannes coûteuses.
En effet, lors du démarrage, le moteur doit monter rapidement en température pour fonctionner efficacement et éviter une trop forte consommation de carburant. Toutefois, passé la barre des
120°, certaines pièces du moteur commencent à se dégrader. Pour les maintenir à bonne température (
entre 75 et 95°) le moteur a donc besoin d’être refroidi, c’est le rôle du circuit de refroidissement.
Ce dernier repose sur la circulation d’un liquide à basse température acheminant les calories vers le radiateur afin de les rejeter dans l’air.
Pour mener à bien sa mission, le circuit de refroidissement est composé de plusieurs éléments qui permettent la bonne circulation du liquide de refroidissement et ainsi la bonne température moteur :
- Les durits : tuyauteries qui permettent au liquide de refroidissement de circuler.
- Le radiateur de refroidissement : qui permet au liquide de refroidir.
- La pompe à eau : accélérateur de débit de liquide.
- Le calorstat (thermostat) : valve qui contrôle la circulation du liquide de refroidissement.
- Le liquide de refroidissement : composé d’eau, de glycol et d’additifs qui évitent le gel et l’ébullition.
- Les ventilateurs.
On distingue deux types de refroidissement :
- Refroidissement par air
- Refroidissement par eau
Le système de refroidissement, qu’il soit par eau ou par air va permettre de dissiper la chaleur due:
- à la combustion des gaz,
- au frottement des différentes pièces en mouvement.
Fonctionnement du système de refroidissement par air
Facteurs favorisant le refroidissement:
-la surface des ailettes: plus grandes en haut du cylindre car la température y est plus grande qu’en bas,
-la conductibilité du matériau (fonte ou aluminium),
-l’état de surface (rugosité),
-la vitesse de déplacement du véhicule,
-la vitesse de déplacement de l’air.
Les cylindres sont munis extérieurement d’ailettes rapportées, ou directement venues de fonderie et orientées pour que le courant d’air provoqué par le déplacement du véhicule circule facilement entre elles.
En automobile, le système est généralement équipé d’un ventilateur ou d’une turbine.
•
Avantage de ce système :
- Simplicité de construction
- Pas d’entretient
- Gain de poids
•
Inconvénient de ce système :
- Le refroidissement n’est pas uniforme dans les
- Les débits d’air importants imposent une turbine zones confinées ( ventilateur ) importante, consommatrice d’énergie.
Fonctionnement du refroidissement par eau
La circulation de l’air est remplacé par la circulation d’un liquide de refroidissement appelé
Fluide caloporteur entre les différents éléments du moteur et un échangeur thermique traversé par l’air ce qui permettra le refroidissement du liquide. Cet échangeur eau/air est appelé radiateur.
La circulation de ce liquide est accéléré à l’aide de la turbine d’une pompe à eau entraînée par une courroie ( courroie de distribution ou courroie d’accessoire).
Au démarrage du moteur le liquide circule a l’intérieur du bloc moteur et de la culasse. Ainsi que dans le radiateur de chauffage dans la partie habitacle du véhicule.
Un élément thermostatique « calorstat ou thermostat »reste fermé tant que la température du liquide dans le moteur est inférieure à environ 90°C, cela permet une montée en température rapide lors des démarrage à froid du moteur.
Le mouvement du fluide est accéléré par une « pompe à eau »qui est entraînée par une courroie.
Dès que le liquide atteint la température d’ouverture du calorstat, celui laisse passer le liquide vers le radiateur. Le radiateur possède une grande surface de contact avec l’air ambiant ce qui permet le refroidissement du liquide. Si le passage de l’air dans le radiateur ne suffit pas pour abaisser
La température du liquide, un thermocontact va commander éléctriquement le ventilateur de façon à accélérer le passage de l’air à travers le radiateur.
Afin d’éviter l’ébullition du liquide, le circuit est maintenu sous pression(environ 0.7 bar) grâce à un bouchon situé sur le vase d’expansion et possédant un clapet taré.
La pompe à eau :
La fonction de la pompe à eau est de faire circuler le liquide de refroidissement dans le moteur et le radiateur, pour éliminer les calories.
La pompe est généralement entraînée par une poulie liée en rotation au vilebrequin par l'intermédiaire d'une courroie.
La pompe à eau comprend deux parties :
a) Une partie "
roulements" destinée à permettre la rotation de l'arbre et absorber l'effort de tension de la courroie.
b) Une partie "
turbine", immergée dans le circuit d'eau et assurant la circulation de cette dernière.
Cette deuxième partie doit être séparée de façon étanche de la première pour éviter une entrée d'air dans le circuit ou une fuite d'eau vers les roulements.
Le thermostat/ calorstat(La vanne thermostatique) :
C'est une valve dont le degré d'ouverture dépend de la température elle est fermée à froid, et l'ouverture augmente progressivement avec l'élévation de la température, jusqu'à ouverture complète.
Lorsqu'elle est fermée, elle isole le moteur du radiateur, et l'y relie progressivement lors de son ouverture.
Pour assurer une montée en température rapide du moteur, il faut éviter de faire circuler le liquide de refroidissement dans le radiateur en dessous d'une certaine température.
Ce rôle est assuré par le thermostat.
Les intérêts d'une montée en température rapide du liquide de refroidissement sont les suivants :
- Amélioration des capacités de dégivrage des vitres.
- Diminution de la pollution.
- Réduction des pertes par frottement par diminution de la viscosité de l'huile.
A froid:
Tant que la température du liquide est inférieure à la température d’ouverture du thermostat, la cire est rétractée et le ressort repousse le clapet qui est maintenu fermé empêchant la circulation du liquide dans le radiateur de refroidissement.
A chaud:
Dès que la température du liquide atteint environ 90°C ,la cire de l’élément 1 se dilate ce qui provoque l’ouverture du clapet permettant ainsi au liquide de circuler dans le radiateur. Le liquide va pouvoir être refroidit au contact de l’air traversant le radiateur
Le radiateur
Le radiateur est un échangeur de chaleur eau/air utilisé pour abaisser la température du liquide de refroidissement.
Les trois parties essentielles qui constituent le radiateur sont :
- Les tubes ;
- Les ailettes ;
- Les boîtes à eau.
Le vase d'expansion
Le rôle du vase d'expansion (réservoir de trop plein) est de compenser les variations de volume du liquide de refroidissement et de permettre la mise sous pression du circuit. Le vase d’expansion est relié au radiateur par la tuyauterie de trop-plein ou intégré au radiateur ou encore intégré dans le circuit.
La soupape double effet pression / dépression
Elle régule la pression du circuit :
- la pression maxi avec le clapet de pression .
- la pression mini avec le clapet de dépression .
Le liquide de refroidissement
Un liquide de refroidissement est un fluide caloporteur. Le liquide de refroidissement est conçu pour maintenir le moteur à température constante, quelle que soit la saison. En effet, il ne gèle qu’à très basse température et ne bout qu’au-delà de 100 °C.
Le moteur fonctionne à partir d’une réaction explosive, que l’on nomme combustion. En tournant, le moteur chauffe à plus de 100 °C et transmet cette chaleur à ses composants. Il faut les protéger (en particulier le joint de culasse) et pour ce faire, le liquide de refroidissement maintient à 100 °C constamment la température du moteur. Le liquide de refroidissement tourne dans un circuit évacuant la chaleur du moteur grâce à un radiateur situé à l’avant de la voiture.
Par ailleurs, le liquide de refroidissement permet de limiter les dépôts de calcaire dans le circuit. Il agit également comme anticorrosif - les différents métaux qui composent le moteur s’oxydant au fur et à mesure du temps.
C’est pour cette raison qu’il faut vérifier son niveau régulièrement. Il faut également le
vidanger tous les deux ou quatre ans, ou
tous les 60 000 km.
En plus de faciliter ce transfert de chaleur, les liquides de refroidissement contribuent également à la :
- Protection contre le gel ;
- Protection contre la corrosion ;
- Protection contre le débordement par bouillonnement.
Attention
Tous les liquides ne sont pas miscibles entre eux.
C’est pourquoi il est impératif de se conformer aux spécifications du constructeur.
La plupart des liquides de refroidissement modernes ne contiennent que trois ingrédients principaux :
- Eau ;
- Ethylène glycol ou le propylène glycol ;
- Inhibiteurs de corrosion.
Note
Ethylène ou Propylène (antigel) à 48 %, de l'eau traitée (48%), et de l'anticorrosif (4%)
Il existe différentes technologies de liquides de refroidissement :
- Le liquide de refroidissement minéral (IAT – Inorganic [Mineral] Additive Technology) : utilisation dans les véhicules anciens jusqu’en 1994.
- Le liquide de refroidissement organique (OAT – Organic Additive Technology) : ce type de liquide de refroidissement est miscible avec la plupart des autres liquides et dit universel. Il respecte aussi davantage l’environnement. Ce type de liquide de refroidissement ne contient ni phosphates ni silicates et se retrouve dans la plupart des voitures de tourisme construites après 1994. Jusqu’à 150 000 km de protection, conseillé jusqu’à Euro 5.
- Le liquide de refroidissement hybride (Si-OAT – HOAT – Hybrid Organic Additive Technology) : silicates +inhibiteurs organiques . Il a été créé pour certains constructeurs spécifiques. La plupart des antigels HOAT seront qualifiés avec des termes tels que, G-11, G-12 … De plus, le liquide de refroidissement HOAT est généralement réservé aux voitures construites à partir de 2002 et plus tard. Conseillé pour Euro 6.
- Le liquide de refroidissement (P-OAT- Phosphate Organic Additive Technology) à base d’éthylène glycol contenant une technologie d’inhibiteurs de pointe à base de phosphate associée à une chaîne principale d’inhibiteurs organiques robustes essentiellement pour les véhicules de marques asiatiques.
Il existe également des technologies hybrides plus spécifiques : Molybdate-OAT, P-Molybdate-OAT …
La norme NF R15-601 permet de classifier les liquides de refroidissement en
3 catégories :
- Le type 1 : température de gel -15°C, température d’ébullition 155°C (zones aux températures douces, qui ne descendent pas en dessous des -15°C)
- Le type 2 : température de gel -18°C, température d’ébullition 108°C (zones dont le climat est tempéré et qui ne connaissent pas de fortes chaleurs)
- Le type 3 : température de gel -35°C, température d’ébullition 155°C (zones montagneuses et continentales)
Information
La couleur du liquide de refroidissement peut évoluer dans le circuit. En effet les colorants utilisés dans les antigels sont des molécules organiques. La coloration peut évoluer sous l’influence de la température, des oxydes métalliques présents dans le circuit… Ce changement de couleur ne signifie pas obligatoirement que le produit n’est plus efficace.
Il existe des liquides de refroidissement spécifiques constructeurs pour par exemple Renault-Dacia (type D), BMW-Mercedes,PSA,Volkswagen-Audi-Seat-Skoda.
Vérifiez sur votre carnet d’entretien les préconisations du constructeur, et respectez les de manière stricte.
