Le système de refroidissement du moteur d'un véhicule sert non seulement à refroidir le moteur, mais également à maintenir sa température suffisamment chaude pour assurer un fonctionnement efficace et propre.
Les composants du système comprennent un radiateur pour dissiper la chaleur, un ventilateur ou des ventilateurs pour assurer un débit d'air adéquat pour le refroidissement du radiateur, une vanne thermostatique qui s'ouvre lorsque la température de fonctionnement souhaitée est atteinte et une pompe à eau (ou pompe de liquide de refroidissement) pour faire circuler le liquide de refroidissement dans le moteur, des tuyaux et d'autres composants.
La plupart des véhicules utilisent maintenant un vase d'expansion qui permet au liquide de refroidissement de se dilater et de sortir du circuit de refroidissement lorsqu'il est chaud, et de revenir lorsque la voiture est éteinte et que le moteur refroidit. Le système de refroidissement intègre également des éléments du système de ventilation de l'habitacle, car la chaleur du moteur est utilisée pour réchauffer l'intérieur de la voiture.
Presque toutes les automobiles utilisent des systèmes de refroidissement liquide pour leurs moteurs. Un système de refroidissement automobile typique comprend :
La plupart des moteurs à combustion interne sont refroidis par fluide à l'aide d'air (un fluide gazeux) ou d'un liquide de refroidissement traversant un échangeur de chaleur (radiateur) refroidi par air. Dans le système de refroidissement par eau des moteurs de refroidissement, les parois et les culasses des cylindres sont munies d'une chemise à travers laquelle le liquide de refroidissement peut circuler.
Un système de refroidissement dans un moteur à combustion interne est utilisé pour maintenir les différents composants du moteur à des températures propices à une longue durée de vie et à un bon fonctionnement.
Un système de refroidissement fonctionne en envoyant un liquide de refroidissement à travers des passages dans le bloc moteur et les culasses. Lorsque le liquide de refroidissement circule dans ces passages, il capte la chaleur du moteur. Une fois le liquide refroidi, il retourne au moteur pour absorber plus de chaleur.
En fait, il existe deux types de systèmes de refroidissement que l'on trouve sur les véhicules à moteur :refroidis par liquide et refroidis par air.
Les moteurs refroidis par air se trouvent sur quelques voitures plus anciennes, comme la Volkswagen Beetle d'origine, la Chevrolet Corvair et quelques autres. De nombreuses motos modernes utilisent encore le refroidissement par air, mais pour la plupart, les automobiles et les camions utilisent des systèmes de refroidissement par liquide et c'est sur cela que cet article se concentrera.
Un système de refroidissement fonctionne en envoyant un liquide de refroidissement à travers des passages dans le bloc moteur et les culasses. Lorsque le liquide de refroidissement circule dans ces passages, il capte la chaleur du moteur. Le liquide chauffé se dirige ensuite à travers un tuyau en caoutchouc vers le radiateur à l'avant de la voiture.
En s'écoulant à travers les tubes minces du radiateur, le liquide chaud est refroidi par le flux d'air entrant dans le compartiment moteur depuis la grille à l'avant de la voiture.
Une fois le liquide refroidi, il retourne au moteur pour absorber plus de chaleur. La pompe à eau a pour tâche de maintenir le fluide en mouvement à travers ce système de plomberie et de passages cachés.
La seule fonction du système de refroidissement est de réguler la température à laquelle le moteur fonctionne. Si le système de refroidissement, ou l'une de ses pièces, tombait en panne, cela entraînerait une surchauffe du moteur, ce qui pourrait entraîner un certain nombre de problèmes majeurs.
Une surchauffe peut faire exploser les joints de culasse et même fissurer les blocs moteurs si le problème est suffisamment grave. Voici les principales pièces du système de refroidissement. Faites toujours attention aux signes de défaillance du système de refroidissement, comme décrit ci-dessous.
Les principaux composants du système de refroidissement sont la pompe à eau, les bouchons de congélation, le thermostat, le radiateur, les ventilateurs de refroidissement, le radiateur de chauffage, le bouchon de pression, le réservoir de trop-plein et les tuyaux.
Le ventilateur de refroidissement est situé tout à l'avant du véhicule et est conçu pour s'allumer lorsque le liquide de refroidissement (nous en reparlerons plus en détail dans une minute) commence à devenir chaud. Il s'éteindra une fois que la température du liquide de refroidissement aura baissé.
Le radiateur est spécialement conçu pour évacuer la chaleur du liquide de refroidissement en la transférant à l'air soufflé à travers le radiateur par le ventilateur et à l'air entrant de la conduite. Les radiateurs ont tendance à fuir après des années d'utilisation.
La pompe à eau est ce qui propulse le liquide de refroidissement à travers le moteur. Une pompe à eau cassée empêchera votre système de refroidissement de fonctionner, entraînant ainsi une surchauffe du moteur pendant la conduite.
Le thermostat est ce qui contrôle le fonctionnement du système de refroidissement, en particulier en allumant et en éteignant le ventilateur.
Une série de tuyaux en caoutchouc relient le radiateur au moteur dans lequel circule le liquide de refroidissement. Ces tuyaux peuvent également commencer à fuir après de nombreuses années d'utilisation.
Le pain et le beurre du système de refroidissement est le liquide de refroidissement. Ce fluide vert clair et odorant s'écoule à travers des passages dans le moteur, attirant la chaleur du moteur. Il récupère la chaleur et la transfère à l'air extérieur à l'intérieur du radiateur.
Le système de refroidissement remplit trois fonctions importantes. Tout d'abord, il élimine l'excès de chaleur du moteur; deuxièmement, il maintient la température de fonctionnement du moteur là où il fonctionne le plus efficacement ; et enfin, il amène le moteur à la bonne température de fonctionnement le plus rapidement possible.
Le besoin de systèmes de refroidissement dans un moteur IC pour la raison suivante :
Généralement, il existe deux types de systèmes de refroidissement, à savoir :
Le refroidissement par air est une méthode de dissipation de la chaleur. Il fonctionne en élargissant la surface ou en augmentant le flux d'air sur l'objet à refroidir, ou les deux. L'ajout d'ailettes à un dissipateur thermique augmente sa surface totale, ce qui se traduit par une plus grande efficacité de refroidissement.
Un exemple du premier consiste à ajouter des ailettes de refroidissement à la surface de l'objet, soit en les rendant solidaires, soit en les fixant étroitement à la surface de l'objet (pour assurer un transfert de chaleur efficace). Dans ce dernier cas, cela se fait à l'aide d'un ventilateur soufflant de l'air dans ou sur l'objet que l'on veut refroidir.
Il existe deux types de tampons de refroidissement utilisés dans le refroidissement par air, l'un est un nid d'abeille et l'autre est excelsior.
Dans tous les cas, l'air doit être plus frais que l'objet ou la surface dont il est censé évacuer la chaleur. Cela est dû à la deuxième loi de la thermodynamique, qui stipule que la chaleur ne se déplace que spontanément d'un réservoir chaud (le dissipateur thermique) vers un réservoir froid (l'air).
Lorsque vous travaillez dans un environnement à faible pression d'air, comme à haute altitude ou dans des cabines d'avion, la capacité de refroidissement doit être réduite par rapport à celle du niveau de la mer.
Une formule empirique 1 – (h/17500) =facteur de déclassement. Où h est la hauteur au-dessus du niveau de la mer en mètres. Et le résultat est le facteur qui doit être multiplié par la capacité de refroidissement en [W] pour obtenir la capacité de refroidissement à la hauteur spécifiée au-dessus du niveau de la mer.
Les moteurs refroidis par air reposent sur la circulation de l'air directement sur les ailettes de dissipation thermique ou les zones chaudes du moteur pour les refroidir afin de maintenir le moteur à des températures de fonctionnement. Dans tous les moteurs à combustion, un grand pourcentage de la chaleur générée (environ 44 %) s'échappe par l'échappement, et non par les ailettes métalliques d'un moteur refroidi par air (12 %).
Environ 8 % de l'énergie calorifique est transférée à l'huile qui, bien que destinée principalement à la lubrification, joue également un rôle dans la dissipation de la chaleur via un refroidisseur. Les moteurs refroidis par air sont généralement utilisés dans des applications qui ne conviendraient pas au refroidissement liquide, car ces moteurs modernes refroidis par air sont utilisés dans les motos, les avions de l'aviation générale, les tondeuses à gazon, les générateurs, les moteurs hors-bord, les ensembles de pompes, les bancs de scie et les unités d'alimentation auxiliaires.
Voici quelques avantages de l'utilisation des systèmes de refroidissement par air :
Les systèmes de refroidissement par air présentent également certains inconvénients, à savoir :
Exemples du moteur refroidi par air :
Il est utilisé dans les scooters, les motos et les tracteurs.
Ce type est le type de système le plus couramment utilisé.
Dans un système de refroidissement par eau, des chemises d'eau sont disposées autour du cylindre ou des chemises du moteur. L'eau en circulation dans ces chemises absorbe la chaleur de la surface du cylindre, puis l'eau chauffée est refroidie par l'air passant dans le radiateur.
Le système de refroidissement par eau se compose de chemises d'eau, d'une pompe à eau, d'un radiateur, d'une vanne thermostatique, d'un ventilateur, d'une courroie et d'une poulie, etc. un point d'ébullition plus élevé, etc. sont également disponibles sur le marché et recommandés également pour obtenir et mariner une efficacité de moteur plus élevée.
L'eau est amenée à circuler dans les chemises d'eau en continu avec la pression et la vitesse souhaitées à l'aide d'une pompe à eau entraînée par une courroie. Généralement, les pompes à eau sont de type centrifuge et consistent en une entrée et une sortie d'eau avec une roue qui fait sortir l'eau de la sortie de la pompe par une force centrifuge.
L'entrée de la pompe est reliée au radiateur en bas pour aspirer le liquide de refroidissement/l'eau du radiateur. Lorsque le moteur est refroidi, la vanne thermostatique reste ouverte et la même eau/liquide de refroidissement circule dans les chemises d'eau.
Au moment où l'eau / le liquide de refroidissement est chauffé, la vanne thermostatique est ouverte pour faire passer l'eau à travers le radiateur afin de dissiper la chaleur en restant intacte avec l'air traversant le radiateur.
Le radiateur est situé à l'avant du tracteur/véhicule et se compose d'un réservoir d'eau/de liquide de refroidissement, de tubes et d'un bouchon de pression sur le tube. Ce bouchon de pression est utilisé pour empêcher l'évaporation de l'eau et augmenter la pression dans le système de refroidissement.
La différence de température entre l'air extérieur et l'eau à l'intérieur du radiateur est élevée et la chaleur est dissipée plus rapidement de l'eau vers l'air. L'air est généré à l'aide d'un ventilateur et également par le mouvement vers l'avant du tracteur.
Généralement, le moteur fonctionne efficacement dans la plage de température de 80 0 C à 90 0 C et il est toujours souhaitable que la température du moteur atteigne cette température le plus tôt possible par temps frais et ne reste dans cette plage de température que par temps chaud excessif.
Le thermostat est conçu pour maintenir cette plage de température en régulant la température de l'eau/du liquide de refroidissement circulant dans les chemises d'eau.
Il existe deux types de systèmes de refroidissement par eau.
La pompe n'est pas installée dans ce système. La circulation de l'eau se fait grâce à la différence de densité entre l'eau chaude et l'eau froide.
Cependant, dans ces systèmes de refroidissement, la vitesse de refroidissement est faible. De nos jours, son utilisation est limitée car nous devons maintenir l'eau à un certain niveau. Il est de construction simple et bon marché.
Les systèmes de refroidissement par thermosiphon fonctionnent sur le principe de la convection naturelle. Le système de refroidissement par eau à thermosiphon est basé sur le fait que l'eau devient légère lors du chauffage et,
Le haut et le bas du radiateur sont reliés respectivement au haut et au bas de la chemise d'eau du cylindre à l'aide de tuyaux. Le radiateur est refroidi en faisant circuler de l'air dessus. Le flux d'air est obtenu par le mouvement du véhicule ou un ventilateur fourni.
L'eau chauffée à l'intérieur de la chemise d'eau du cylindre devient légère et sort du tuyau de raccordement supérieur dans le radiateur et descend du réservoir supérieur vers le réservoir inférieur, et rejette la chaleur lors de son déplacement.
Cette eau refroidie du réservoir inférieur est passée dans la chemise d'eau du cylindre et donc recirculée pour le processus.
La limite de ces systèmes est que ce refroidissement ne dépend que de la température et est indépendant du régime moteur.
Dans ce système de refroidissement, la circulation de l'eau se fait en prévoyant une pompe centrifuge. Grâce à cette pompe, le débit d'eau est supérieur. Et la pompe est entraînée par une courroie à partir d'un vilebrequin.
Ici, le radiateur peut être installé à n'importe quel endroit pratique pour le concepteur.
Dans ce système, la direction du flux d'eau de refroidissement est ascendante de la culasse au réservoir supérieur du radiateur, puis descendante à travers le noyau du radiateur jusqu'au réservoir inférieur. Depuis le réservoir inférieur, il se déplace à travers la durite inférieure du radiateur jusqu'aux chemises d'eau du bloc-cylindres à l'aide de la pompe à eau, qui fait circuler l'eau.
L'eau pénètre dans le moteur au centre du côté admission de la pompe. La pompe de circulation est entraînée par une courroie depuis le vilebrequin. À mesure que le régime moteur augmente, le débit de liquide de refroidissement augmente.
Le test de pression est utilisé pour vérifier les fuites dans le système de refroidissement et pour tester le bouchon du radiateur. Appliquez lentement une pression sur le système jusqu'à la plage du système ou la plage indiquée sur le bouchon du radiateur. Le système doit maintenir la pression pendant au moins deux minutes. Si ce n'est pas le cas, vérifiez s'il y a des fuites dans le système.
Le test de pression est utilisé pour vérifier l'étanchéité du système de refroidissement et pour vérifier le bouchon du radiateur. Le dispositif de test de pression le plus courant est le dispositif de pompe à main avec adaptateurs pour bouchons de différentes tailles et le goulot de remplissage du radiateur.
Un autre type de testeur de pression utilise l'air du magasin connecté au tuyau de trop-plein du liquide de refroidissement. Un troisième type a un adaptateur qui remplace le bouchon du radiateur et permet d'insérer un capteur de pression ou de température. L'air de l'atelier, ou simplement la pression générée par le système de refroidissement, peut être utilisé pour mesurer la pression et rechercher les fuites.
Voici quelques avantages d'un système de refroidissement par eau :
Les inconvénients des systèmes de refroidissement par eau sont mentionnés ci-dessous :
Exemples du moteur refroidi par eau :
Tous les moteurs modernes (Voitures, Bus, Camions, etc.) utilisent aujourd'hui ce type de système de refroidissement.
Le système de refroidissement du moteur d'un véhicule sert non seulement à maintenir le moteur au frais, mais également à maintenir sa température suffisamment chaude pour assurer un fonctionnement efficace et propre. Les composants du système comprennent un radiateur pour dissiper la chaleur, un ventilateur ou des ventilateurs pour assurer un débit d'air adéquat pour le refroidissement du radiateur, une vanne thermostatique qui s'ouvre lorsque la température de fonctionnement souhaitée est atteinte et une pompe à eau (ou pompe de liquide de refroidissement) pour faire circuler le liquide de refroidissement dans le moteur, des tuyaux et d'autres composants.
Il existe deux types de systèmes de refroidissement :(i) le système de refroidissement par air et (ii) le système de refroidissement par eau. Dans ce type de système de refroidissement, la chaleur, qui est conduite vers les parties extérieures du moteur, est rayonnée et évacuée par le flux d'air, qui est obtenu à partir de l'atmosphère.
Un système de refroidissement automobile typique comprend
Les systèmes de refroidissement sont responsables du refroidissement du moteur de la voiture. Le moteur d'une voiture roulant à 50 mph produira environ 4000 explosions par minute. Cela provoque une quantité massive de chaleur condensée dans une zone. Le système de refroidissement prend cette chaleur et la refroidit à une température sûre.
Le système de refroidissement a quatre fonctions principales comme suit :Éliminer l'excès de chaleur du moteur, Maintenir une température de fonctionnement constante du moteur, Augmenter la température d'un moteur froid aussi rapidement que possible, Fournir un moyen de fonctionnement du chauffage (réchauffer l'habitacle).
Les moteurs à combustion interne sont souvent refroidis en faisant circuler un liquide appelé liquide de refroidissement moteur à travers le bloc moteur et la culasse où il est chauffé, puis à travers un radiateur où il perd de la chaleur dans l'atmosphère, puis renvoyé au moteur. Le liquide de refroidissement du moteur est généralement à base d'eau, mais peut également être de l'huile.
L'huile moteur pour les gros moteurs à combustion est normalement une huile minérale SAE 40 ou similaire. L'huile moteur utilisée dans les moteurs à combustion interne est également appelée huile moteur ou huile de lubrification. Les propriétés de l'huile sont décrites dans L'huile comme fluide caloporteur.
Les moteurs à combustion interne éliminent la chaleur résiduelle grâce à l'air d'admission frais, aux gaz d'échappement chauds et au refroidissement explicite du moteur. Ainsi, tous les moteurs thermiques ont besoin de refroidissement pour fonctionner. Le refroidissement est également nécessaire car les températures élevées endommagent les matériaux et les lubrifiants du moteur et deviennent encore plus importantes dans les climats chauds.
faible viscosité et densité; neutralité chimique vis-à-vis des matériaux de construction ; résistance chimique et inoffensif; faible coût et disponibilité.
Le moteur contient des structures internes creuses appelées chemises d'eau. Le liquide de refroidissement circule à l'intérieur du moteur à travers ceux-ci, absorbant la chaleur du moteur. Il se déplace ensuite à travers des tuyaux jusqu'au radiateur, où il se refroidit. De là, il retourne dans le moteur, où il déplace le liquide de refroidissement chaud pour répéter le processus.
Le radiateur fonctionne en contournant votre liquide de refroidissement à travers de fines ailettes métalliques, ce qui permet à la chaleur de circuler beaucoup plus facilement dans l'air extérieur de votre voiture. Essentiellement, un radiateur refroidit le liquide de refroidissement, qui refroidit ensuite votre moteur.
Les principaux composants du système de refroidissement sont la pompe à eau, les bouchons de congélation, le thermostat, le radiateur, les ventilateurs de refroidissement, le radiateur de chauffage, le bouchon de pression, le réservoir de trop-plein et les tuyaux.
Généralement, l'eau a une capacité calorifique plus élevée que l'huile, mais l'huile est un meilleur lubrifiant. La friction des pièces mobiles crée de la chaleur, de sorte que toute réduction de la friction entraînera une réduction de la chaleur. L'eau est un lubrifiant inférieur à l'huile et c'est pourquoi l'huile est utilisée là où la friction est suffisante.
Le moteur chaud transfère la chaleur à l'huile qui passe ensuite généralement à travers un échangeur de chaleur, généralement un type de radiateur connu sous le nom de refroidisseur d'huile. L'huile refroidie retourne dans l'objet chaud pour le refroidir en continu.
Les systèmes de refroidissement éliminent la chaleur du moteur en utilisant les propriétés de transfert de chaleur. Les voitures modernes utilisent des systèmes de refroidissement liquide. Ceux-ci utilisent un fluide circulant dans le moteur, qui est ensuite pompé du moteur dans un radiateur, où la chaleur est libérée.
Le liquide de refroidissement a une capacité calorifique supérieure à celle de l'eau. Cela signifie qu'il faudra plus d'énergie thermique pour atteindre la même température que l'eau peut atteindre avec beaucoup moins d'énergie. Les composants du liquide de refroidissement augmentent également son point d'ébullition, ce qui le rend plus sûr pour le fonctionnement dans le moteur.
L'eau est le liquide de refroidissement le plus courant. Sa capacité calorifique élevée et son faible coût en font un fluide caloporteur approprié. Il est généralement utilisé avec des additifs, comme des inhibiteurs de corrosion et de l'antigel.
Avertissement de température du liquide de refroidissement :ce voyant indique que votre moteur surchauffe en raison d'un manque de liquide de refroidissement. Si ce témoin s'allume, arrêtez-vous immédiatement et éteignez votre voiture.
Il peut tout à fait être démarré sans radiateur. Vous ne causerez aucun dommage tant que le moteur ne surchauffe pas. Si vous ne le faites pas fonctionner assez longtemps pour que le moteur chauffe trop, ce n'est pas un problème.
Les moteurs peuvent surchauffer pour de nombreuses raisons. En général, c'est parce que quelque chose ne va pas avec le système de refroidissement et que la chaleur ne peut pas s'échapper du compartiment moteur. La source du problème peut être une fuite du système de refroidissement, un ventilateur de radiateur défectueux, une pompe à eau cassée ou un tuyau de liquide de refroidissement bouché.
