Refroidissement

LE FASCICULE N° 4
DES
MÉTIERS DE LA MÉCANIQUE
REFROIDISSEMENT
Origine de la chaleur
Le circuit de refroidissement
Les systèmes de refroidissement
La régulation
Le vase d’expansion
La soupape
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LE REFROIDISSEMENT
ORIGINE DE LA CHALEUR
La chaleur produite dans un moteur a une double origine:
CONSEQUENCES
Il en résulte une élévation de température qui se traduit par:
REMEDES
Il faut évacuer les calories en excès à l’aide d’un système de refroidissement.
FONCTIONS ANNEXES UTILISANT LE CIRCUIT DE REFROIDISSEMENT
Un circuit vient se greffer au circuit de refroidissement, au niveau de la culasse et rejoint le
pied du carburateur. Ce système annexe permet de maintenir la température du
carburateur dans une plage bien déterminée pour deux raisons:
- Eviter le voilage du plan de joint du carburateur avec la culasse. S'il y avait voilage, l'air
passerait directement sans traverser le carburateur: le moteur calerait.
- Maintenir le carburant à une température favorisant sa vaporisation.
Au niveau de la culasse, nous avons également un circuit annexe apportant du liquide à
l'aérotherme (radiateur de chauffage de l'habitacle).
Pour les moteurs diesel, il existe des circuits annexes réchauffant l'huile moteur au niveau
du filtre et également le gasoil au niveau du filtre à gasoil.
Refroidissement du turbo sur certains moteurs suralimentés.
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COMPOSITION
DU CIRCUIT DE REFROIDISSEMENT
C’est un échangeur air - eau. Le liquide de refroidissement chaud traverse de fines
canalisations autour desquelles l’air circule. Le radiateur est aujourd’hui en plastique et
aluminium.
Le liquide de refroidissement circule dans des alvéoles situées autour des cylindres et
dans la culasse. Pour améliorer le dégazage du bloc moteur et de la culasse, aucun noyau
de liquide n’est bloqué, il y a toujours un trou à sa partie supérieure. Ces trous de passage
du liquide sont calculés pour assurer la circulation de bas en haut sans freinage. A l’arrière
du moteur, ils sont plus grands pour faciliter le refroidissement de cette partie (plus
chaude).
Elle a pour rôle d’accélérer la circulation du liquide de refroidissement (1m/s contre 15cm/s
sans pompe) dans le circuit. Généralement, on utilise une pompe centrifuge avec axe de
roue excentré afin de permettre une légère circulation du liquide de refroidissement par
thermosiphon après l’arrêt du moteur ou en cas de panne. La pompe est généralement
entraînée par la courroie reliant le vilebrequin et l’alternateur.
Elles sont en caoutchouc toilé, donc beaucoup plus résistantes que les durites d'air. Il faut
donc veiller, si l'on doit changer une durite, à ce qu'elle corresponde bien.
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LES SYSTÈMES DE REFROIDISSEMENT
Refroidissement à air
Dans
C’est le système le plus simple, le déplacement du véhicule provoque le mouvement de l’air et le
refroidissement du moteur. Le refroidissement par ventilation naturelle est cependant très irrégulier, étant
donné qu’il dépend de la vitesse du véhicule et de la température ambiante. Les moteurs munis d’un tel
système de refroidissement ne doivent pas fonctionner si le véhicule n’est pas en mouvement.
On augmente la surface du bloc moteur et de la culasse en contact avec l’air (exemple: ailettes sur les
moteurs de mobylettes). Ce principe est simple et il n’y a pas de risques de gel. De plus, le prix de revient
en fabrication est minimum. En contrepartie, on obtient un refroidissement passable du moteur et il devient
difficile d’y greffer un chauffage d’habitacle.
Refroidissement par air forcé: On améliore le passage de l’air autour du cylindre et de la culasse par une
turbine soufflante (exemple: Porche et 2CV Citroën).
Refroidissement par thermosiphon
Le
Refroidissement mixte (air et eau)
L’eau conduit la chaleur entre le moteur et, par l’intermédiaire du radiateur, l’air atmosphérique. Les cylindres
et la culasse sont pourvus d’une double paroi. L’espace entre les parois est rempli de liquide, par exemple
de l’eau en circulation.
La capacité calorifique de l’eau est 6 fois plus élevée que celle de l’air. Les parois à refroidir sont au contact
du liquide qui absorbe la chaleur et la transporte vers le radiateur.
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REFROIDISSEMENT par circulation forcée
Le liquide de refroidissement entoure le cylindre, la chambre de combustion, les sièges et les guides de
soupapes, le culot de la bougie. Une pompe assure la circulation rapide du liquide réfrigérant dans le
système. On limite ainsi les tensions thermiques dans le bloc-moteur, car la différence de température entre
l’entrée et la sortie du liquide réfrigérant du moteur n’est que d’environ 5 à 7 ‘C.
PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
Lorsque le moteur est froid le thermostat est fermé, il empêche le passage du liquide
de refroidissement de la culasse au radiateur. Par le canal de by-pass l’eau retourne à
la pompe Ainsi, il s’établit un circuit dans le moteur, qui active le réchauffement rapide
et simultané de tout le moteur. Si le chauffage du véhicule est branché, une partie du
liquide réfrigérant passe par l’échangeur de chaleur du chauffage. Quant la température
de fonctionnement est atteinte le thermostat relie le radiateur au circuit du liquide de
refroidissement (circulation complète). Le niveau du liquide dans le système de
refroidissement est maintenu constant au moyen d’un vase d’expansion.
Le moto ventilateur
a pour rôle d’amener au radiateur suffisamment d’air de
refroidissement quand le courant d’air créé par la marche du véhicule est insuffisant, ainsi
quand le véhicule roule doucement ou est arrêté, alors que le moteur continue de tourner.
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CIRCUIT DE REFROIDISSEMENT
Repère
Nom
Fonction
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LE THERMOSTAT
RÔLE
Permet
Il existe deux sortes de thermostats:
Le thermostat simple effet:
Il autorise plus ou moins, ou interdit complètement le passage du liquide en fonction de sa
température. Exemple: début d’ouverture à 83°C et fin d’ouverture à 93°C.
CONSTITUTION
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LE THERMOSTAT
FONCTIONNEMENT
Vers radiateur
A FROID
Tant que la température de l’eau est faible,
la cire est rétractée, et le ressort repousse
le clapet qui est maintenu fermé.
Vers radiateur
A CHAUD
Lorsque l’eau atteint une température
déterminée, la cire de la capsule se
dilate. La tige de poussée est déplacée
et entraîne l’ouverture du clapet.
.
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LE VASE D'EXPANSION
Principe de fonctionnement:
Démarrage du moteur: EAU FROIDE.
Le radiateur est plein d'eau.
Le vase d'expansion contient une petite quantité
d'eau et au dessus de cette eau, une quantité d'air
à la pression atmosphérique.
Moteur en fonctionnement: EAU CHAUDE.
La température de l'eau augmente.
Par augmentation de volume, l'eau en excédent
dans le circuit pénètre dans le vase d'expansion.
Il y a compression de l'air emprisonné dans le vase
d'expansion.
Arrêt du moteur: L'eau refroidit.
Le refroidissement de l'eau entraîne une diminution
de son volume. L'air sous pression dans le vase
chasse l'eau vers le radiateur. La pression dans le
vase revient à la pression atmosphérique.
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LA SOUPAPE
(Intégrée au bouchon du vase d'expansion)
CONSTITUTION
Elle comporte 2 clapets et est située dans le bouchon du vase d'expansion.
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LA SOUPAPE
(Intégrée au bouchon du vase d'expansion)
FONCTIONNEMENT
Quand l'eau s'échauffe...
Elle augmente de volume (dilatation); une
partie de l'eau du radiateur vient remplir le
vase. La pression de l'air comprise dans le
vase au dessus de l'eau augmente. A
partir d'une certaine pression (0,8 à 1,2
bar) le clapet de pression s'ouvre pour
stabiliser la pression dans le vase à la
valeur Maxi.
Quand l'eau refroidit...
Son volume diminue, et une partie de
l'eau quitte le vase pour retourner au
radiateur. La pression de l'air chute dans
le vase et si elle devient trop faible, il se
crée une dépression. Le petit clapet
s'ouvre, laissant pénétrer dans le vase
une certaine quantité d'air nécessaire
pour obtenir une pression mini.
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