BAC PRO Conducteur Routier
Transport de Marchandises
POLE TRANSPORT Louis Armand Chambéry (73)
SÉANCE 17 :
CIRCUIT DE REFROIDISSEMENT
Objectif de cette séance : développer les connaissances permettant de conduire rationnellement et en sécurité le véhicule, et d'en exploiter les caractéristiques techniques.
Le conducteur doit être capable d'exploiter les caractéristiques techniques du véhicule en toutes circonstances, et d'identifier les principaux composants du circuit de refroidissement, et leurs liaisons.
Connaitre les caractéristiques et principes de fonctionnement, les prescriptions d'utilisation, de maintenance, et d'entretien.
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1 - 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.
1.1 Principe de fonctionnement :
Au moment du démarrage, le moteur est froid, pour que ce dernier fonctionne correctement, il doit atteindre une certaine température. Pour favoriser une montée en température rapide du moteur, une partie du circuit est alors réduite à l’aide d’un calorstat (thermostat).
Le calorstat joue le rôle de « contrôleur de température ». Il s’ouvre et se ferme en fonction de la température du moteur, laissant ainsi circuler ou non le liquide de refroidissement dans l’ensemble du circuit de refroidissement.
Lorsque le moteur est arrivé à température idéale, le calorstat s’ouvre pour permettre au liquide d’accéder à l’autre partie du circuit afin d’éviter une surchauffe. Le liquide sort alors chaud du circuit du bloc moteur, pour être ensuite envoyé vers le radiateur qui le refroidit grâce aux flux d’air venant de l’extérieur. Le liquide refroidi repasse par le circuit du bloc moteur pour le refroidir et le maintenir à une température optimale de 90° environ.
Les ventilateurs qui diffusent l’air dans le radiateur permettent de refroidir le liquide plus rapidement.
1.2 Description du circuit de refroidissement :
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 :
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Les durits : tuyauteries qui permettent au liquide de refroidissement de circuler.
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Le radiateur de refroidissement : qui permet au liquide de refroidir.
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La pompe à eau : accélérateur de débit de liquide.
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Le calorstat (thermostat) : valve qui contrôle la circulation du liquide de refroidissement.
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Le liquide de refroidissement : composé d’eau, de glycol et d’additifs qui évitent le gel et l’ébullition.
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Les ventilateurs.
La pompe à eau :
Le rôle de la pompe à eau est simple : gérer le débit du liquide dans le circuit de refroidissement. Pour cela la pièce est tout simplement munie d’une hélice commandée par le moteur.
La pompe à eau sert à faire circuler l'eau dans le circuit. Notez qu'il fut une époque où il n'était pas nécessaire d'avoir une pompe à eau, le simple différentiel de température (qui induit une dépression un peu comme le voltage avec les pôles + et -) entre l'eau chaude et froide suffisait à faire circuler l'eau.
La pompe à eau est soit entrainée par le moteur (sa vitesse dépend donc du régime) soit elle est électrique (schéma du haut) pour les plus modernes où le calculateur pilote au degré près la température moteur. Il est aussi fréquent d'avoir plusieurs pompes à eau sur le circuit.
La boîte à eau / le boitier d'eau :
Cet organe sert de routeur pour l'eau, à savoir qu'il dirige le liquide vers plusieurs secteurs où il y a des organes qui en ont besoin, je pense donc aux échangeurs.
Le ventilateur :
En cas de chauffe excessive dans le circuit d'eau, et si l'auto n'avance pas assez vite pour amener de l'air au radiateur, le ventilateur peut prendre le relais (avec deux vitesses de rotation possibles). Ce dernier peut aussi servir à refroidir le condenseur de climatisation.
Le thermostat :
Le thermostat ou calorstat, se charge d’ouvrir et fermer l’accès au grand circuit de refroidissement (en bleu sur le graphique).
Il s’agit d’une vanne thermique répondant au changement de température du liquide de refroidissement (système de cire qui se dilate selon la chaleur) afin de libérer ou non le passage.
Le calorstat (son autre nom) sert à "agrandir" le circuit d'eau quand le moteur arrive à température. En effet, pour favoriser la vitesse de chauffe, l'eau circule d'abord dans un plus petit circuit qui n'est pas connecté au radiateur. Une fois arrivé à température, le thermostat s'ouvre et permet à l'eau de circuler dans le grand circuit sur lequel se trouve le dispositif de refroidissement par air. Voir les schémas du bas pour comprendre. Ce thermostat peut être électrique ou mécanique (il contient une cire qui devient liquide en chauffant : ce qui permet d'ouvrir la petite vanne par un mécanisme astucieux).
La sonde de température :
Pour refroidir correctement le moteur, il faut que le liquide de refroidissement soit à bonne température selon l’environnement (climat et régime moteur). Il y a donc une sonde chargée de mesurer la température de ce liquide afin que le calculateur puisse faire les ajustements nécessaires.
Cette sonde de température a pour objectif de mesurer la température du liquide de refroidissement afin de pouvoir prévenir le conducteur en cas de surchauffe via l’allumage d’un voyant rouge spécifique (voyant liquide de refroidissement).
On parle aussi de capteur de température pour la désigner ou encore de sonde de température moteur.
Quoi qu’il en soit, elle joue un rôle essentiel dans le circuit de refroidissement, puisque la température mesurée est un élément clé pour le bon fonctionnement du moteur.
La température mesurée par la sonde est transmise au calculateur afin que ce dernier puisse, à l’aide d’autres données qui lui sont communiquées (capteur de la pédale d’accélérateur, boitier papillon, sonde lambda), adapter le mélange air/carburant le mieux possible.
La sonde de température
Le thermocontact et le motoventilateur :
Lorsque le radiateur reçoit peu ou pas assez d’air, un ventilateur situé devant ce dernier se charge alors d’en apporter. On parle de motoventilateur. Celui-ci s’active en fonction du thermocontact, une sonde thermostatique placée au niveau du radiateur mesurant la température du liquide de refroidissement à cet endroit-là. Si celle-ci est trop élevée, le groupe motoventilateurs (GMV) s’active.
Ce système supplémentaire est le dernier recours pour éviter à tout prix la surchauffe du moteur et l’allumage du voyant rouge d’alerte.
Le vase d'expansion :
e vase d’expansion est le récipient contenant le liquide de refroidissement. On peut mesurer le niveau grâce à un système classique de minimum et maximum. Selon le débit et la température au sein du circuit de refroidissement, du liquide supplémentaire peut être ajouté.
Il est donc nécessaire de vérifier assez fréquemment le niveau (tous les 20 000km environ, en même temps que la vidange d’huile), notamment avant un départ en vacances. C’est souvent lors des longs trajets que le moteur peut beaucoup chauffer et qu’une fuite peut se déclarer.
Ce dernier sert à la fois à alimenter le circuit en eau qi il venait à en manquer tout en servant de réserve d'expansion pour déverser le surplus d'eau dans le circuit. Il arrive parfois que la pression provoque des fuites quand le bouchon ne tient plus très bien la pression. Les voitures modernes ont souvent un dispositif qui empêche d'ouvrir le vase quand l'eau est chaude, pour éviter toute projection qui mènerait à des brûlures.
Le(s) échangeur(s) :
Divers et variés, les échangeurs utilisent souvent l'eau du moteur pour refroidir de l'air (échangeur eau/air) ou encore de l'huile (échangeur eau/huile). Cela permet donc de refroidir l'huile ou encore de l'air afin de le rendre plus dense (et donc en faire entrer plus dans le moteur. Les gaz d'échappement passant par la vanne EGR sont aussi refroidis par un échangeur.
Notez que pour accélérer encore plus la montée en température de l'huile moteur, il existe ce que l'on appelle un échangeur eau/huile. Il s'agit là de mettre en contact rapproché (séparation par cloison fine) l'eau de refroidissement et l'huile moteur, car l'eau monte bien plus rapidement en température que l'huile. Elle absorbe en effet plus vite la chaleur et son chemin dans le moteur est prévu pour qu'elle passe par les endroits les plus chauds (au plus près des chambres de combustion, pour "extraire" un maximum de chaleur/calories) contrairement au circuit de lubrification.
1.3 Le liquide de refroidissement :
Bien que ce ne soit pas une pièce mécanique à proprement parler, le liquide de refroidissement est la base du système. Il a deux fonctions :
-
Acheminer les calories jusqu’au radiateur pour les évacuer
-
Refroidir le moteur
Afin de remplir au mieux ces deux missions, le liquide dispose de propriétés anti-gel, ce qui lui permet tout simplement de ne pas geler (invraisemblable n’est-ce pas ?) en dessous de -20°. C’est pour cela qu’il est déconseillé d’utiliser de l’eau, qui jusqu’à preuve du contraire, gèle dès 0°. Les durites sont alors susceptibles d’exploser, la glace prenant plus de place que l’eau liquide. La pompe à eau aura également du mal à fonctionner…
Si on peut mettre de l'eau dans le circuit cela n'est pas recommandé. En cas de gel, la dilatation fera casser certains organes et durits qui ont en leur sein de la glace.
De plus, il ne faut pas mettre de liquide de refroidissement au hasard, vous devez respecter les préconisations constructeur car certains éléments du circuit risqueront alors de se corroder...
Pourquoi est-il déconseiller de mettre de l'eau du robinet dans le circuit de refroidissement ?
Et bien il faut savoir que les produits spécialement conçu au refroidissement du moteur ont des propriétés bien utiles pour cette mission. D'une part, si il gèle il ne se glacera (solidifiera) pas en dessous de -20° alors que l'eau gèle à 0° (mais ça vous devez déjà le savoir !). Il peut être dangereux pour le moteur de le faire fonctionner avec un circuit rempli de glace (et non d'eau liquide) pour des raisons de circulation. Imaginez un peu comment pourrait réagir la pompe à eau si elle est coincée dans la glace ... Enfin il faut savoir que l'eau à l'état solide prend un volume plus important, en gros la glace prend plus de place que l'eau liquide ce qui peut provoquer la rupture de certains flexibles du système de refroidissement et donc provoquer une fuite ...
Pour finir les produits spécialisés ont des propriétés qui améliorent leur capacité à se refroidir.
2 - Fonctionnement du circuit de refroidissement
2.1 Régulation de la température :
La régulation de la température est réalisée grâce à l'action du thermostat. Ce thermostat est en réalité une vanne tenant compte de la température du moteur, et qui s’ouvre en fonction de la température pour permettre au liquide de refroidissement de se déplacer en direction du le radiateur.
Cette action est continue, ce qui signifie que durant tout le trajet, la vanne peut se retrouver ouverte. Si besoin, la vanne peut également se fermer afin de conserver la température du moteur dans un segment compris entre 75 et 95°C. Dès lors que le moteur est froid, comme lorsqu'il a cessé de fonctionner, cette vanne se referme automatiquement.
2.2 Régulation de la pression :
Ici, c'est un autre élément du bloc moteur qui intervient. Il s'agit du bouchon du vase d’expansion. Cet élément stabilise la pression dans le circuit de refroidissement autour d'une moyenne d'environ 1 bar. Cela permet d’empêcher que le liquide de refroidissement ne se dilate après être devenu bien trop chaud. Cependant, dès lors que le moteur refroidi, le niveau de pression à l’intérieur de ce circuit redevient équivalente à celle de la pression atmosphérique.
2.3 Moteur éteint :
La pompe à eau ne fonctionne pas et il n'y a donc aucune circulation dans le circuit de refroidissement.
2.4 Moteur froid :
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Lors du démarrage démarrage du moteur, le circuit est réduit afin de favoriser une montée en température rapide du moteur.
Quand on démarre le moteur, ce dernier est froid. Le souci est qu'un moteur ne fonctionne bien (et consomme beaucoup moins) que lorsqu'il arrive à une certaine température. Il faut donc éviter que le système de refroidissement empêche le moteur d'arriver à température rapidement. Pour cela, la majorité du circuit est condamné par un Calorstat/Thermostat. On peut en effet voir la petite "barre noire" (dans le carré violet) qui empêche l'eau de passer dans le gros du circuit, ce qui fait qu'on se retrouve avec un minuscule circuit qui va alors chauffer très vite (en rouge sur le schéma).
2.5 Moteur chaud :
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Lorsque le moteur est chaud, le thermostat s’ouvre ce qui permet au liquide d’accéder à l’autre partie du circuit (ici en bleu) afin d’éviter une surchauffe. La température optimale est de 88°.
L'eau est arrivée à température, il faut donc commencer à la refroidir si on ne veut pas voir le joint de culasse rendre l'âme par une surchauffe ... Le Thermostat "bouge" alors pour condamner une partie du "petit circuit" et le relier au grand circuit qui permet de refroidir l'eau via le radiateur. Notez que le débit d'eau qui circule via le bocal de liquide de refroidissement est très limité, d'où l'insertion de flèches bien plus petites et d'une couleur orange pour modéliser cette partie du circuit.
Fonctionnement du circuit de refroidissement
3 - Maintenance sur le circuit de refroidissement
3.1 Précautions d' utilisation :
Les conséquences d’un défaut de refroidissement sont une absence de protection du moteur, sa surchauffe ou encore une montée en pression susceptibles d’endommager le joint de culasse.
3.2 Règles de maintenance :
Contrôles à effectuer :
• Étanchéité (vérifier l’absence de tâche sous le véhicule)
• Niveaux (effectués à l’atelier lors de l’entretien périodique)
• Vidanges (selon les prescriptions du constructeur)
Voyant du liquide de refroidissement :
Un voyant rouge spécifique s’allume en cas de surchauffe du moteur. Il faut alors impérativement s’arrêter pour éviter d’endommager très sérieusement ce dernier.
Son allumage est souvent dû à un problème de capteur de température, qui envoie des données faussées au calculateur. Cela peut provoquer des dysfonctionnements importants d’autres pièces du circuit de refroidissement. Il faut compter environ 150€ pour un remplacement du thermostat, et entre 450 et 1200€ pour un joint de culasse !
De plus, le moteur peut se mettre en « mode dégradé », ce qui peut entraîner d’autres soucis au niveau du circuit de refroidissement (fonctionnement forcé du ventilateur, régime moteur limité…) et provoquer l’usure plus rapide de certaines pièces mécaniques (vanne EGR, catalyseur…).
Bref, vous l’aurez compris, dès que ce voyant s’allume, arrêtez-vous en toute sécurité. Mieux vaut payer un dépannage que d’endommager gravement son moteur, ce n’est évidemment pas le même prix.
Avec l’aide du carnet d’entretien et de la notice du véhicule, le conducteur veille au respect de la périodicité des contrôles et entretiens.
3.3 Le cahier du conducteur :
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Rouler lentement dans les embouteillages plutôt que de s’arrêter et de s’avancer.
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Éteindre le moteur si la circulation est bloquée et couper la climatisation.
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Changer régulièrement l’huile.
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Vérifier le bon fonctionnement des ventilateurs.
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Contrôler le niveau de liquide de refroidissement, moteur à froid.
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