Une voiture moderne est composée d'un grand nombre de pièces, de composants, de mécanismes et de systèmes. Tous ces systèmes sont cruciaux, et il serait insensé de discuter de celui qui est le plus important et le plus nécessaire.
Nous allons maintenant examiner l'un de ces systèmes sans lequel le fonctionnement du moteur serait impossible : un système de refroidissement.
Pourquoi une voiture a-t-elle besoin d'un système de refroidissement ? Le système de refroidissement sert à maintenir les conditions thermiques normales du moteur et à éliminer l'excès de chaleur, quelles que soient les conditions d'utilisation. La température des gaz dans les cylindres d'un moteur en marche atteint 1800-2000 °C. Seule une partie de la chaleur libérée pendant ce processus (pour les moteurs à carburateur - de 21 à 28 %) est convertie en travail utile. Une partie de la chaleur (12-27 %) est éliminée avec le liquide de refroidissement ; sinon, les pièces du moteur surchauffent, et leur usure augmente rapidement. L'augmentation excessive de la température du moteur conduit également à la combustion de l'huile de lubrification. Une diminution significative de la température d'un moteur en marche est également indésirable. Dans un moteur sur-refroidi, la puissance diminue en raison de la perte de chaleur. Les pertes par frottement augmentent en raison d'un lubrifiant plus épais, une partie du mélange de travail se condense, entraînant un rinçage du lubrifiant à partir des parois des cylindres, et l'usure des pièces augmente. Dans un moteur sous-refroidi, l'usure corrosive des parois des cylindres augmente en raison de la formation de soufre et de composés de soufre.
Il découle de ce qui précède que le système de refroidissement est très important et que sans lui, la voiture ne sera pas en mesure de parcourir même une courte distance.
Le système de refroidissement, en plus de la fonction principale de refroidissement du moteur, remplit plusieurs autres fonctions, notamment :
- le chauffage de l'air dans le système de chauffage, de ventilation et de conditionnement d'air;
- le refroidissement de l'huile dans le système de lubrification;
- le refroidissement des gaz d'échappement dans le système de recirculation des gaz d'échappement;
- le refroidissement de l'air dans le système de turbocompresseur;
- le refroidissement du fluide de travail dans une transmission automatique.
En général, il existe deux types de systèmes de refroidissement pour les moteurs à combustion interne : le refroidissement par air et le refroidissement par liquide. Examinons-les de plus près.
Refroidissement par air
Le refroidissement à air peut être naturel ou forcé. Le refroidissement d'air naturel est le type le plus simple de refroidissement. La chaleur d'un moteur avec un tel système de refroidissement est transférée à l'environnement par l'intermédiaire des côtes développées sur la surface externe des cylindres. L'inconvénient du système est que, en raison de la faible capacité de chaleur de l'air, il ne permet pas d'enlever uniformément une grande quantité de chaleur du moteur et, par conséquent, de créer des centrales électriques compactes et puissantes. Le refroidissement d'air naturel est courant sur les moteurs d'équipements légers et hautement mobiles : motocyclettes, cyclomoteurs, avions et modèles de voitures. Avec l'augmentation systématique de la force des moteurs de moto sur les modèles les plus avancés, le refroidissement par air cède la place au refroidissement liquide. En raison de la faible masse, le refroidissement d'air naturel a été largement utilisé également sur les moteurs d'avions à pistons, où les pales de rotor proches de cylindriques et ayant une faible vitesse circonférentielle des bouts des lames de l'hélice ne fonctionnaient pratiquement pas comme un ventilateur, mais la vitesse de l'écoulement entrant sur l'avion était très élevée en soi.
Les moteurs stationnaires ou étroitement liés sont équipés d'un système de refroidissement d'air forcé. Dans ceux-ci, à l'aide d'un ventilateur, un flux d'air est créé, qui souffle sur les ailettes de refroidissement. Le ventilateur et les surfaces nervurées sont généralement recouverts d'un carter de guidage. Les avantages d'un tel moteur sont similaires à ceux des moteurs refroidis naturellement : simplicité de conception, faible poids, absence de liquide de refroidissement. Cependant, ces moteurs sont caractérisés par un bruit de fonctionnement accru et une grande dimension. De plus, lors de la conception de tels moteurs, des problèmes se posent avec le refroidissement de certains éléments de la structure du moteur en raison d'un écoulement d'air inégal.
Dans les voitures particulières fabriquées en Europe, le refroidissement d'air a été largement utilisé dans les années 1950 et 1970. Il s'agit principalement de petites voitures comme la Volkswagen Kafer, la Fiat 500, la Citroën 2CV ; la représentative Tatra 613 est à part. Les camions avec des moteurs diesels refroidis par air ont été produits (par exemple, les camions de marque Tatra depuis le début de la production et jusque début 2010 ont été exclusivement équipés de ces moteurs). Les moteurs refroidis par air ont de nombreux tracteurs qui ont des conditions de fonctionnement stables du moteur et des exigences spécifiques en matière de facilité d'entretien. Actuellement, le refroidissement d'air forcé est utilisé sur la plupart des scooters, des outils motorisés (tronçonneuses, tondeuses à gazon, etc.), des moteurs de petits groupes électrogènes, des tracteurs à chenilles, et d'autres machines agricoles et communales à propulsion autonome et stationnaire. Pour ces dernières, des rangées unifiées de moteurs à air simple ou bicylindre sont très courantes, les mêmes pour différents fabricants (Briggs & Strattonruen, Honda, Subaru, chinois), sous la forme d'une unité finie compacte avec une monture plane horizontale.
Refroidissement liquide
Le système de refroidissement du moteur liquide se compose de plusieurs éléments. Le plus difficile est appelé "veste de refroidissement". Ce système est un réseau ramifié de canaux dans l'épaisseur du bloc-cylindres et de la culasse. En plus de la veste, le système comprend un radiateur pour le système de refroidissement, un réservoir d'expansion, une pompe à eau, un thermostat, un ventilateur de radiateur, des tuyaux de connexion en métal et en caoutchouc, des capteurs et des dispositifs de commande.
Le système est basé sur le principe de la circulation forcée, assurée par une pompe à eau. En raison de l'écoulement constant du liquide chauffé, le moteur est refroidi uniformément ; cela explique l'utilisation du système dans la grande majorité des voitures modernes.
Après avoir traversé les canaux des parois du bloc, le liquide se réchauffe et entre dans le radiateur, où il est refroidi par l'air. Lorsque la voiture est en mouvement, l'écoulement naturel de l'air est suffisant pour le refroidissement. Et lorsque la voiture est à l'arrêt, l'écoulement de l'air se produit grâce à un ventilateur électrique, activé par un signal d'un capteur de température.
Détails sur les éléments clés du refroidissement par eau
Radiateur de refroidissement
Le radiateur est un panneau composé de petits tubes en métal de petit diamètre recouverts de "plumage" en aluminium ou en cuivre pour augmenter la surface de transfert de chaleur. En essence, le plumage est un ruban de métal plié à plusieurs reprises. La zone du thermostat de la bande est suffisamment grande, ce qui signifie que le radiateur peut libérer beaucoup de chaleur dans l'atmosphère par unité de temps.
L'élément le plus vulnérable de la conception du moteur est le turbocompresseur (turbine), qui fonctionne à des vitesses extrêmement élevées. Lorsqu'il est surchauffé, la destruction de l'impeller et des paliers d'arbre est presque inévitable.
Ainsi, le liquide chauffé à l'intérieur du radiateur circule à la fois dans les nombreux tubes minces et est refroidi de manière assez intensive. Une soupape de sécurité est prévue dans le bouchon de remplissage du radiateur qui évacue les vapeurs et le liquide en excès qui se dilate lorsqu'il est chauffé.
Dans le radiateur d'une voiture à transmission automatique, un deuxième circuit indépendant est prévu dans lequel le liquide de transmission est refroidi.
Réservoir d'expansion
Le réservoir d'expansion sert à compenser la dilatation du liquide lorsque la température augmente. Le réservoir peut être "simple" ou "complexe", selon la conception du système. Un réservoir "simple" est un contenant pour recueillir l'excès de liquide dilaté par la chaleur. Un tuyau en caoutchouc y est amené à travers le couvercle ; l'autre extrémité est connectée à un tuyau de dérivation dans le réservoir supérieur du radiateur.
Dans une version plus complexe, le réservoir est une pièce à part entière du système de refroidissement. Il est pressurisé, et une soupape de déviation est installée dans le couvercle du réservoir. Dans ce cas, il doit toujours y avoir du liquide dans le réservoir afin que l'air n'entre pas dans le radiateur lorsque la température du moteur baisse. Pour le contrôle, les marques Min et Max sont appliquées sur la paroi du réservoir sous pression.
Pompe à eau
La pompe à eau fait circuler le liquide de refroidissement dans le système. En règle générale, il s'agit d'une pompe centrifuge dans laquelle la pression est créée par une turbine à pales complexes située à l'intérieur du boîtier sur l'axe central.Thermostat
Le thermostat est un dispositif qui maintient une température constante dans le bloc-cylindres. Il n'autorise pas le liquide à surchauffer le moteur. Il régule le volume de liquide de refroidissement qui circule dans le radiateur.
Ventilateur de refroidissement
Dans certains cas, le débit d'air entrant peut ne pas être suffisant pour refroidir efficacement le radiateur. Pour assurer la dissipation de la chaleur, un ventilateur est prévu dans le système de refroidissement de la voiture. Dans les voitures à propulsion arrière et à moteurs longitudinaux, un ventilateur mécanique est souvent utilisé, qui est entraîné par une courroie depuis la poulie du vilebrequin avant. La vitesse de rotation des pales est régulée par un accouplement thermique (un type d'accouplement visqueux) sur lequel la turbine est vissée.
Si vous fixez la turbine du ventilateur à la poulie sans accouplement thermique, lorsque le moteur tourne à plus de 3000 tours, les pales de la turbine se casseront.
Les véhicules à traction avant (et la plupart des véhicules à propulsion arrière modernes) utilisent un ventilateur électrique. Il est connecté à un diffuseur, qui est vissé sur des fixations situées le long du contour du radiateur. L'avantage du ventilateur électrique est la possibilité de contrôler sa fonctionnement de manière flexible à l'aide d'un dispositif de commande, guidé par les lectures du capteur de température du liquide de refroidissement.
Éléments auxiliaires
Le système de refroidissement liquide comprend également des éléments de commande typiques : une unité électronique, un capteur de température, etc., ainsi que des dispositifs pour vidanger le liquide. Le liquide doit être vidangé, par exemple, pour réparer le moteur.
Diagramme du système de refroidissement liquide
La circulation du liquide de refroidissement dans le système se produit dans des petits et grands cercles.
Le petit cercle intervient lors du démarrage d'un moteur froid et lui fournit un réchauffement rapide. En se déplaçant dans un petit cercle, le liquide ne passe pas par le radiateur.
Quand la température du liquide de refroidissement atteint 80 degrés, la soupape principale du thermostat s'ouvre légèrement, et la circulation continue dans un grand cercle qui inclut le radiateur. (Le thermostat peut également être gradué pour une température d'ouverture différente).
Quand il atteint une marque de 94 degrés, une soupape de thermostat supplémentaire commence à se fermer, limitant l'accès du liquide de refroidissement à un petit cercle - du moteur à la pompe. Ainsi, le thermostat n'autorise pas le liquide surchauffé à pénétrer dans les parois du bloc-cylindres, empêchant ainsi la surchauffe.
Selon le mode de fonctionnement du moteur à combustion interne, le cycle de mouvement du liquide de refroidissement dans le système peut varier. Le volume de liquide circulant dans chaque boucle dépend directement du degré d'ouverture des vannes de thermostat principal et supplémentaire. Ce circuit assure une maintenance automatique du régime de température optimal pour le moteur.Avantages et inconvénients d'un système de refroidissement liquide
L'avantage principal du refroidissement liquide est que le moteur est refroidi de manière plus uniforme que s'il était soufflé par un flux d'air. Cet effet est dû à la capacité calorifique plus élevée du liquide de refroidissement par rapport à l'air.
Le système de refroidissement liquide peut considérablement réduire le bruit du fonctionnement du moteur grâce aux parois du bloc moteur plus épaisses.
L'inertie du système n'autorise pas le moteur à se refroidir rapidement après l'arrêt. Le liquide chauffé est utilisé pour chauffer l'intérieur du véhicule et préchauffer le mélange combustible.
Cependant, le système de refroidissement liquide présente plusieurs inconvénients.
L'inconvénient principal est la complexité du système et le fait qu'il fonctionne sous pression après que le fluide a chauffé. Un fluide sous pression place des exigences élevées en termes d'étanchéité de toutes les jonctions. La situation est compliquée par le fait que le fonctionnement du système implique une répétition constante du cycle de chauffage-refroidissement. C'est nocif pour les joints et les tubes en caoutchouc. Lorsqu'il est chauffé, le caoutchouc se dilate, puis se contracte lorsqu'il refroidit, causant des fuites.
En outre, la complexité et le grand nombre d'éléments servent eux-mêmes de cause potentielle de "catastrophes industrielles", accompagnées d'un "bouillonnement" du moteur en cas de défaillance de l'une des pièces clés, par exemple le thermostat.
Quoi mettre dans le système de refroidissement du moteur ?
Tout d'abord, rappelons ce qui se trouve dans votre système de refroidissement ? Il n'y a pas si longtemps, il était assez courant de trouver des voitures avec de l'eau dans le système de refroidissement du moteur au lieu de liquide de refroidissement. Heureusement, l'utilisation de l'eau comme liquide de refroidissement est devenue l'exception aujourd'hui. Elle est habituellement utilisée en cas d'urgence lorsque quelque chose doit être versé dans le système, mais qu'il n'y a pas de liquide de refroidissement à portée de main.
Si nous comparons les caractéristiques de l'eau et d'un liquide de refroidissement spécial (antigel), ce dernier présente de nombreux avantages. Il a, par exemple, un point d'ébullition plus élevé, un point de congélation bas, et la présence d'additifs adoucissants et anticorrosion dans la composition d'additifs adoucissants et anticorrosion qui empêchent la formation de calcaire et de rouille dans le système de refroidissement du moteur.
Nous avons décidé sur cette question - pas d'eau dans le système de refroidissement du moteur ! Mais il faut garder à l'esprit que la durabilité du système dépend largement de la qualité du liquide de refroidissement. Vous ne devriez pas acheter la première boîte avec l'inscription « Antigel » ; vous devriez donner la préférence uniquement aux produits des fabricants fiables avec tous les certificats nécessaires.La plupart des liquides de contrefaçon contiennent des acides corrosifs qui, avec le temps, corrodent non seulement les pièces du système de refroidissement, mais entraînent également l'apparition de « cavités » même dans la culasse ! Par conséquent, nous ne vous conseillons pas d'économiser sur l'antigel.
En outre, l'un des critères importants pour la qualité du liquide de refroidissement est la présence d'additifs fluorescents spéciaux dans sa composition, qui aident à détecter les fuites dans le système de refroidissement du moteur. Comme le système doit être étanche, les fuites sont inacceptables.
Vérification des fuites du système de refroidissement
La vérification du système de refroidissement du moteur pour les fuites est une étape très importante dans son entretien. Le fait est que dans un système étanche, l'antigel bout à une température de 130 ° C ; dans des conditions normales, il bout à seulement 108 ° C. Par conséquent, la moindre fissure, par exemple dans le radiateur de refroidissement, le tuyau en caoutchouc ou le réservoir d'expansion, brise l'étanchéité et le moteur bout.
Pour faciliter la recherche de microfissures dans le système de refroidissement du moteur, des additifs fluorescents spéciaux, qui font partie des antigel modernes, aident - grâce à eux, il brille sous les rayons d'une lampe ultraviolette.
Mais malheureusement, tous les automobilistes n'ont pas cette lampe. Par conséquent, dans le processus d'entretien du système de refroidissement du moteur, nous recommandons de suivre quelques règles simples :
- Il y a des marques MIN et MAX sur le réservoir d'expansion pour vérifier le niveau de liquide. Avec un moteur froid, le niveau d'antigel doit être entre ces deux marques.
- Si le niveau de liquide de refroidissement dans le réservoir d'expansion diminue constamment, cela indique une fuite, c'est-à-dire une violation de l'étanchéité du système de refroidissement du moteur.
- Examinez attentivement votre radiateur et vos tuyaux pour détecter les fuites et les taches. Si nécessaire, resserrez les pinces de connexion et assurez-vous que le bouchon du radiateur est fermé complètement.
La présence d'air dans le système de refroidissement du véhicule (les soi-disant « blocages d'air ») peut également perturber son fonctionnement. Ci-dessous, nous vous montrerons la méthode la plus simple pour expulser l'air du système de refroidissement du moteur.
La présence d'air dans le système de refroidissement est vérifiée de la manière suivante :
- Ouvrez le couvercle du réservoir d'expansion
- Allumez le chauffage intérieur à pleine puissance et laissez le moteur au ralenti pendant deux à trois minutes
- S'il y a de l'air dans le système de refroidissement, des bulles apparaîtront dans le réservoir d'expansion
Pour retirer l'air du système de refroidissement du moteur, la voiture doit être placée en pente de sorte que le "devant" soit légèrement "soulevé" vers le haut. Ensuite, la séquence d'actions sera la suivante:
- Ouvrez le bouchon du radiateur et démarrez la voiture.
- Allumez le chauffage et laissez le moteur tourner pendant quelques minutes pour permettre à l'air de s'échapper du système.
- Ensuite, le moteur peut être arrêté et le bouchon du radiateur peut être fermé.
Maintenant, examinons quelques nuances supplémentaires auxquelles vous devez prêter attention lors de l'entretien du système de refroidissement du moteur pour éviter l'apparition de dysfonctionnements ou pour les éliminer.
Ce qu'il faut surveiller lors de l'entretien du système de refroidissement du moteur
Pour éviter les dysfonctionnements du système de refroidissement du moteur, il est nécessaire d'effectuer régulièrement les opérations de maintenance suivantes:
- Vérifier la densité du liquide de refroidissement
- Tendre la courroie d'entraînement
- Nettoyer le système de refroidissement du moteur
- Vérifier le thermostat
- Vérifier le ventilateur de refroidissement du moteur
Vérification de la densité du liquide de refroidissement. La densité de l'antigel est vérifiée à l'aide d'un hydromètre. À une gravité plus élevée, diluez votre liquide avec de l'eau distillée, et à une densité plus basse, diluez avec un antigel similaire.
Tension de la courroie d'entraînement. L'une des causes les plus courantes de surchauffe dans un moteur de voiture (surtout avec un ventilateur entraîné mécaniquement) est une courroie d'entraînement desserrée. Le patinage de la courroie réduit les performances de la pompe et, par conséquent, la vitesse de l'impulseur.
Nettoyage du système de refroidissement du moteur. N'oubliez pas non plus de vérifier l'état extérieur du moteur et du radiateur. Le radiateur et le moteur doivent tous deux être nettoyés régulièrement car la saleté et les débris gênent le refroidissement approprié du moteur. Souvent, le radiateur est obstrué par de la saleté, de la poussière, des peluches de peuplier et d'autres saletés. Tous ces débris peuvent être facilement enlevés avec un jet d'eau puissant ou un aspirateur puissant. Les déversements d'huile moteur et la poussière qui y adhère doivent également être lavés régulièrement.
Vérifier le thermostat. Un thermostat, qui assure une température élevée du moteur et un chauffage rapide du moteur immédiatement après le démarrage, est un élément important du système moteur. Comment vérifier le fonctionnement correct du thermostat?
- Démarrer le moteur.
- Attendre 2 minutes et ouvrir le capot.
- Ensuite, sondez le tuyau qui mène du radiateur au thermostat.
- Après que le moteur se soit suffisamment réchauffé, un thermostat en état de fonctionnement ouvrira un grand cercle et laissera passer le fluide à travers le radiateur.
Vérification du ventilateur de refroidissement du moteur. Un autre élément qui nécessite une attention particulière lors de l'entretien du système de refroidissement du moteur est le ventilateur. La plupart des voitures modernes ont des ventilateurs de refroidissement électriques, contrôlés par un capteur thermoélectrique vissé dans le radiateur. Lorsque la température définie est atteinte, les contacts du capteur sont fermés et le ventilateur commence à fonctionner, refroidissant la surface du radiateur. Si le ventilateur ne s'allume pas lorsque le moteur chauffe, la raison peut être due au capteur de température. La performance du capteur est déterminée très simplement. Pour cela, il vous suffit de fermer ses contacts :
- si le ventilateur fonctionne, alors le capteur est défectueux ;
- sinon, la raison est soit dans le moteur du ventilateur, soit dans le circuit électrique de son alimentation.
FAQ sur les systèmes de refroidissement
- Quelle est la température normale de l'antigel dans un moteur en marche ?
La plage de température optimale avec un moteur chaud (lorsque le moteur est pleinement à température de fonctionnement) est de 80 à 90 degrés Celsius ; c'est la température normale du liquide de refroidissement pour un moteur chaud.
- Que se passerait-il si je conduisais une voiture sans thermostat ?
La fonction principale d'un thermostat de voiture est de réguler la température de fonctionnement du moteur. Ainsi, si vous conduisez sans thermostat, votre moteur n'atteindra jamais sa température de fonctionnement optimale, et votre chauffage pourrait produire de l'air froid.
- Où puis-je acheter des pièces de système de refroidissement ?
Vous pouvez trouver des pièces de système de refroidissement de haute qualité et à bas prix pour n'importe quelle voiture sur notre site web Partsouq.
- Que se passerait-il si je versais de l'eau dans le système de refroidissement ?
Le moteur ne réagira pas immédiatement à cela ; c'est-à-dire qu'il démarrera, il fonctionnera et il pourra même rouler comme ça pendant un certain temps. Mais dans ce cas, à la fois le système de refroidissement et l'unité de puissance elle-même sont à risque. L'eau commencera à bouillir déjà à 100 degrés, ce qui menace la rupture des tuyaux, les fuites et les pannes du réservoir d'expansion. Au contact de l'eau, les pièces métalliques du système de refroidissement commenceront à rouiller, et un revêtement caractéristique de l'échelle apparaîtra également dans celui-ci.