Comment fonctionne le refroidissement d'une voiture ?

Dernière modification : 04/03/202591

Le circuit de refroidissement d'une voiture moderne est plus complexe que vous ne pouvez l'imaginer, son rôle va désormais en effet au delà du simple refroidissement ...
Voyons donc les composantes, les spécificités et le rôle qu'a le circuit de refroidissement moteur d'une voiture.

En lien : le refroidissement d'une voiture électrique

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• Baise du niveau du liquide de refroidissement : pourquoi ?
  

Rôles du circuit de refroidissement

Au delà de simplement refroidir le bloc moteur, le dispositif va surtout servir à réguler la température afin de réduire l'usure et les émissions de CO2. En effet, un moteur fonctionnera plus ou moins bien selon sa température, et cette dernière doit être à un niveau idéal. Il faut donc amener le moteur à cette température le plus rapidement possible et y rester en limitant les variations.
Et donc au delà de refroidir il va même aider à le chauffer plus vite, car un moteur chaud s'use et pollue moins.
Enfin, le circuit de refroidissement servira à refroidir d'autres organes satellites ainsi que fournir de l'eau chaude pour le chauffage d'habitacle.

Fonctionnement du circuit de refroidissement

Voici le schéma simplifié du circuit de refroidissement d'une voiture. Pour plus de précisions sur l'architecture d'un circuit moderne voir ici.

Voici le système moteur éteint. La pompe à eau ne fonctionne pas et il n'y a donc aucune circulation dans le circuit de refroidissement.

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).

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.


Ce qui équivaut donc à ça en étant un peu plus fidèle à la réalité :

Moteur froid thermostat fermé

Moteur qui chauffe thermostat fermé


Moteur arrivé à température, on se met à refroidir l'eau avec l'ouverture du thermostat

Voici le circuit de refroidissement d'une voiture moderne, le but ici est de réduire la consommation de 5.5% en optimisant la gestion thermique du moteur

Composants du circuit

Bloc moteur

C'est la principale raison d'existence du circuit de refroidissement à savoir refroidir le bloc moteur qui monte en température à cause des combustions qui se produisent dans les cylindres, mais aussi des frottements (ces derniers sont toutefois pris en charge par la lubrification du moteur)

Liquide

Vase d'expansion

En haut le bouchon de remplissage et à droite (connecté) la sonde de niveau d'eau qui permet d'alerter le conducteur qu'il manque de l'eau

C'est dans ce dernier qu'on ajoute de l'eau au circuit, il s'agit donc d'une réserve d'eau excédentaire dont le niveau doit se situer entre les bornes Mini et Maxi. Il arrive parfois qu'il y ait 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 éventuelles. Sachez aussi qu'il existe des liquides de refroidissement spécifiques (rares) qui permettent d'éviter cette pression (qui est en réalité liée au fait qu'une partie de l'eau se transforme en gaz, et induit donc une dilatation et une pression supplémentaire).

Pompe à eau

 

Comme vous l'aurez deviné, 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 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.
 

Version mécanique


Cette pompe à eau est inédite car elle peut être électrique ou mécanique (entrainée par une courroie)

Boîte à eau / boîtier 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.

Radiateur

Situé derrière la calandre, le radiateur doit être le plus exposé possible au vent de face (d'où cet emplacement). Il s'agit donc ici d'un échangeur air/eau même si existe d'autres types et formes que vous pourrez retrouver ici.

Volets de radiateur

Sur les voitures les plus modernes et les mieux dotées, il y a des volets d'obturation devant le radiateur qui permettent d'optimiser encore plus la gestion thermique du moteur, au delà du pilotage du thermostat. Cela permet aussi (et surtout en réalité ...) à la voiture d'améliorer son coefficient de pénétration dans l'air quand les besoins en refroidissement sont moindre.

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) en soufflant sur le radiateur. Ce dernier peut aussi servir à refroidir le condenseur de climatisation.

Thermostat

Le calorstat (son autre nom) sert à "agrandir" le circuit d'eau quand le moteur arrive à température (c'est un robinet qui réagit à la chaleur, à savoir qu'il s'ouvre à chaud) . 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).

Un autre thermostat

Utilisation de l'eau de refroidissement pour d'autres organes

Echangeurs

 

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.

Organes refroidis

Echangeur eau/huile

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 car le chemin qu'elle emprunte dans le moteur est au plus près des chambres de combustion, pour "extraire" un maximum de chaleur/calories, contrairement au circuit de lubrification.

Pourquoi ne pas mettre de l'eau normale dans le circuit ?

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.

Vos soucis de refroidissement
 

Voici les derniers avis postés dans la section fiches essais du site qui peuvent avoir un rapport avec des problèmes de refroidissement :

Renault Clio 5 (2019)

1.5 Blue dCi 115 ch Finition intens février 2020 : Climatisation défaillante, après plusieurs contrôles il est vu avec le garage Renault de changer le compresseur et pris en charge 80% Échangeur air huile remplacé en 2024 pris en charge 50% Aujourd'hui pour la révision des 100000 km on m'annonce un suintement d'huile au moteur et devis de 2100 e pour remplacer le joint, l'embrayage et le volant moteur.Cette voiture n'est pas fiable.

Hyundai Tucson (2021)

1.6 Hybride rechargeable 265 ch Executive, 09/2021, 58 800kms : - Liquide de refroidissement électrique (moteur / batterie) défaut connu, donc remplacé en concession, cependant le problème est revenu et cette fois un simple "nettoyage" du liquide a été effectué d'après la concession, ce qui m'inquiète car je pense que ça va revenir si le problème n'est pas résolu à la source (pour l'instant presque 8 000kms et ça n'est pas revenu) --> défaut non immobilisant, la voiture continue de rouler normalement- Vanne EGR à remplacer, voyant défaut moteur en ce sens, passé en concession Hyundai, ça fait plus d'un mois qu'on attend la pièce (problème connu, j'espère que la nouvelle vanne EGR règle son problème de fiabilité) --> panne non immobilisante, la voiture roule sans problème et avec la puissance d'origine du moins j'ai l'impression

Land Rover Range Rover (2012-2022)

4.4 SDV8 339 ch 125'000km, 2014, 21" Autobiography : - Encrassement du capteur de pression barométrique du collecteur d'admission (0.-)- Légère fuite de liquide de refroidissement au niveau d'un joint d'étanchéité à l'intérieur d'une durite de liquide de refroidissement (80.-)- Grincements importants au niveau de la suspension dans les embouteillages si la température extérieur est supérieur à 30 degrés

Mercedes Classe A (2012-2017)

180 122 ch Boite automatique 70000km : Pb sonde de refroidissement remplacement sous garantie (700euros).

Fiat Punto (1993-1999)

1.1 55 ch 143000km, 1995, Punto55s, M5 : Chauffage, plancher trempé, le mieux c'est de chinter les tuyaux et le couper.Entretien normal; courroies de distribution, pneu, disques/plaquettes, bougiesAttention à quelques tuyaux (nottement tuyau de dépression) qui durcisse avec le temps et au plastiques sous le capot qui tire la gueule au bout de 30ans (filtre à air et cache distri)Prendre soin de vérifier les câbles électriques qui pendouille parfois besoins de réarranger tous ça (Fiat étant connu pour ces systèmes électriques aléatoire)Traitement antirouille des bas de caisse à l'avant et dans le coffre, (on sait tous que FIAT veut dire Féraille Invendue À Turin😅😉) Étant jeune conducteur, j'ai du changer l'embrayage (d'autres on fait leurs armes dessus) à 142000kmC'est une voiture qui peut facilement faire un joint de culasse si les liquides ne sont pas vérifié (refroidissement et huile 15w40).

Peugeot 5008 2 (2017-2024)

2.0 BlueHDI 180 ch EAT8, 182000km, 2018, jantes 18', GT : Pompe d'additivation qui indique défaut moteur. Faut changer la pompe en elle même ou le réservoir en entier 180000km.Fuite joint spi, se traduit par une consommation d'huile, ne pas hésiter à vérifier sous la voiture d'éventuelles traces 160000km.Aérotherme (radiateur intérieur) plus chauffage puissant et ne chauffe que du côté conducteur 150000km.Fuite de liquide de refroidissement, constaté comme une consommation de LDR, il faut regarder sous le véhicule d'éventuelles traces de liquide séché. Le problème provient du thermostat d'eau fragile 160000km

Peugeot 5008 (2009-2017)

1.6 THP 156 ch Manuelle, 168000,2011,17 pouces, Allure : Sondes tombent en pannes, SAP défaillant, panne du système de refroidissement et de la pompe à eau

Renault Megane 3 (2008-2015)

1.2 TCE 130 ch Mégane 3 130000km bose edition 2014 : Baisse du liquide de refroidissement très modéré.Feux arrière qui prend l’eau

Audi A3 (2012-2020)

2.0 TDI 184 ch Boîte Auto, Quattro, 220 000kms, 2014 : - Sonde lambda changé - radiateur (maladie sur le 2L TDI de ces génération)- cardans changé - consommation d’huile moteur excessive (mais normal selon constructeur)

Dacia Duster 3 (2024)

1.2 TCE 130 ch Boite 6, 25700kms, 2024, jantes 18, extrême : Problème d'alignement du parechoc avant.Problème avec le multimédia qui ne comprend pas le gps malgré la finition extrême.Problème avec les injecteurs, le liquide de refroidissement pour finir sur une segmentation. J'ai beau ne pas voir le rapport, le concessionnaire l'a gardé deux semaines pour réparer le moteur.Tout sous garantie mais ce n'est pas rassurant.

Dacia Sandero 3 (2020)

1.0 TCE 110 ch boit méca, 6000 km, année 2024, finition stepway extreme plus : Véhicule acheté neuf en aout 2024, dysfonctionnant depuis le début. L'habitacle et supportable en hiver et invivable dés que les températures remontent. Selon la concession Renault, le problème viendrait d'un "boitier chauffage HS qui laisserait la chaleur du liquide de refroidissement passée dans l'habitacle... Alors que la sandero est une des voitures les plus vendues en Europe, la pièce serait indisponible...Tout simplement lunaire.De plus, chaque journée de pluie est redoutée en raison du bruit insupportable des balais d'essuie-glaces.Malgré la gentillesses des interlocuteurs, cette voiture sera sans doute inutilisable à partir du printemps, malgré la garantie constructeur et la souscription d'un contrat d'entretien, restera le contentieux...Je ne recommande donc surtout pas Dacia.

Renault Twingo (1993 - 2006)

Twingo 1, Phase 3, 1.2 60 (58 ch), BVM5, 2003, finition Oasis, 171000 kms : - Mécanisme de basculement du siège conducteur HS (normal vu l'âge du véhicule)- la Clim fonctionne mais elle fuit donc une recharge ne dure pas plus de 3 mois. Et aucun garage ne veut y mettre les mains vu l'âge. Dommage de voir ce manque de compétence généralisé. - Rouille qui progresse lentement mais sûrement (autour de la goulotte du réservoir d'essence, berceau moteur...)- Globalement, certaines pièces qui ont l'âge de la voiture ont dû être changées, mais au bout de 22 ans du coup. Donc soit en raison de l'âge, soit de l'usure pompe à carburant, embrayage, cardans, boîte de vitesses, amortisseurs, freins. - Fait assez notable l'auto "mange" les éléments de son train avant à une fréquence trop élevée de mon avis. Barres stabilisatrices, roulements, ainsi que rotules de direction et suspension (changement tous les 18 mois à 2 ans quasiment). Attention en cas circulation régulière sur un réseau routier dégradé. - EDIT Un joint de culasse dû à une surchauffe (causée par une mauvaise réparation). Attention car il paraît que c'est aussi une faiblesse de ce moteur. Mais sinon, pas de gros souci intrinsèque de fiabilité.

Ford Focus 3 (2011-2018)

2.0 Ecoboost 250 ch FORD FOCUS ST SW 2016 ph2 2L ECOBOOST 250ch 120 000km : Joints de portes qui se décollent (maladie connue)Infiltration d'eau dans le coffre (aération sous le parchoc arrière, maladie connue)Voici les deux seuls problèmes que j'ai rencontrés.Autres maladies connues.Consommation de liquide de refroidissement (fuite radiateur LDR).

Ford Fiesta (2002-2008)

1.4 TDCI 70 ch BVM 5, 197.000km, 2007, FUN : -Joint de culasse qui a entraîné une surchauffe et une casse moteur-Tringlerie de boite vitesse-4 injecteurs-Embrayage à 145.000 km-Thermostat d'eau-Arrivée de carburant

Peugeot 207 (2006-2012)

1.4 75 ch urban move 2011 54000km : fuite 3fois luiquide de refroidissement

Citroen C4 (2021)

1.2 Puretech 130 ch 68500 : Version C4 essence boîte auto.Suite décharge de la batterie que j'ai rechargée. Donc retirer une journée du véhicule puis reposée.Depuis plusieurs défauts apparaissent alors 1/2.de route..plus de recule chauffage. Blocage de la boîte auto a la vitesse a laquelle on roule. Mais on peut s'arrêter puis passer sur N et repasser sur D la boîte repasse alors en D1.obliger d'arrêter le chauffage.Bruit dans le moteur de turbine.Le ventilateur du radiateur tourne a fond...Donc je suis limite a de petits trajets en attendant le rdv au garage pour diagnostique.Gros problème de l'ordinateur.Les messages ne sont pas liés forcément au problème de la boîte...

Renault Scenic 4 (2016)

1.3 TCE 140 ch Modèle 2019,Boîte manuelle , 59000 km finition intens : Véhicule Renew acheté à 26500 km chez un concessionnaire Renault 21000¤ .Lors de la vidange des 60000km présence d huile dans le liquide de refroidissement .Diagnostic Renault il faut payer 2000 euros pour ouvrir le moteur (problème de joint de culasse ou fissure interne du moteur?)Si joint de culasse coût 3000¤ si moteur à changer plus de 10000¤Après avoir ouvert un dossier d incident chez Renault aucune prise en charge pour les véhicules de plus de 5 ans ( le scenic avait 5 ans et 6 mois) !J ai perdu 5000¤ pour me débarrasser de ce véhicule.

BMW Serie 5 (2010-2016)

525d 204 ch boite automatique 8 vitesses, 215000kms, 2011 : suspensions pneumatiques changées a 200000kmséchangeur EGR changé à 185000kmspanne du bouton de commande iDrive à 190000kms

Peugeot 308 (2007-2013)

1.6 VTi 120 ch 84000 : Alternateur radiateur de chauffage bouché Thermostat radiateur CollecteurAutoradio carte sd a changer

Peugeot 308 (2013-2021)

2.0 BlueHDI 150 ch Boite auto/Feline/2014/170000 : Reservoir adblue hsJoint de culasse (liquide de refroidissement refoulé par le vase d’expansion)Réparation chez Peugeot (joint de culasse, surfaçage culasse, vanne EGR et distribution)Depuis voyant moteur intermittent avec vivration moteur au demarrage…ca fait 2 mois qu’elle est au garage

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