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Comment fonctionne le refroidissement d'une voiture ?

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

A lire aussi :

• Les causes d'une surchauffe moteur
• 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 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.

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 :

Ford Focus 4 (2018)

1.5 Diesel EcoBlue 120 ch boite manuelle 30 000km ST line : Problème bruit à froid de claquement moteur qui provient au niveau du tableau de bord et qui s'arrête moteur chaud.Cela provient des 2 durites du radiateur de chauffe de l'habitacle. Elles sont sous le pare brise au milieu du compartiment moteurIl faut mettre le Ford Clip 1 556 973 W703653-S300 afin de maintenir leur écartementIl faut l'installer au niveau du compartiment moteur pour séparer les 2 durites qui claquent entre elles à froid juste à l’entrée du radiateur

Audi A6 (1997 - 2004)

V6 2.8 195 ch Boite auto 6 vitesses 304000 km année 2001 205/55/16 pac luxe : La distribution à été changer pars l'ancien propriétaire et 4 mois après j'ai du la refaire car surchauffeIl faut changer le thermostat d'eau avec

Citroen C4 Picasso (2006-2013)

1.6 HDI 110 ch Boîte 5 vitesses elle a 198000 km elle est de l'année 2010 à la des enjoliveurs normal c'est le pack ambiance : Problème que j'ai eu depuis que je l'ai ça fait 7 mois que j'ai cette voiture sont voyant moteur qui n'arrête pas de s'allumer j'ai dû déjà changer l'embrayage qui m'a cassé en pleine route la peinture qui n'est pas géniale du tout malgré que c'est une peinture métallisée eu une petite rayure à l'arrière j'ai voulu la refaire c'est une catastrophe les pare-chocs c'est pas top c'est ce qu'un trait facilement j'ai eu des problèmes de grosses fuites de liquide de refroidissement un coup c'était les durites que j'ai dû changer après si c'est un autre joint de temps en temps le moteur se met à faire un petit sifflement les freins sont pas top surtout quand vous devez faire un freinage d'urgence la voiture a du mal à répondre tu sais pas si c'est parce que il y a la BS mais en tout cas j'ai déjà changé mes freins avec mes disques de frein tout neuf le tableau de bord où on voit les informations dessus c'est pas top j'ai le poste cd qui déconne complètement j'ai plus que la radio qui fonctionne j'ai un gros problème avec mon siège chauffeur dont la mousse se barre donc c'est pas agréable ça Citroën aurait pu mieux mieux faire pour cette voiture déjà le confort pour le confort j'ai remarqué aussi que normalement avec un réservoir de 60 litres ils disent qu'on peut faire 1100 km et ben c'est pas du tout ce que je fais moi je fais que 800 km avec un plein de 60 litres de gasoil j'ai aussi problème le filtre qui se trouve devant le moteur le plus gros filtre je sais plus comment il s'appelle c'est pas le filtre à huile qui s'est déjà bouché une fois je crois que c'est la vanne EGR c'est pas top non plus et ça c'est très cher à changer ça c'est trop on aurait pu faire des prix moins cher donc j'avoue je regrette d'avoir acheté cette voiture je me suis bien fait avoir

Peugeot 206 CC (2000 - 2007)

1.6 16v 110 ch BM 99 800km RG 2004 : radiateur un peu juste, prévoir changement liquide refroidissement. Décapoter régulièrement , tous les mois. Graisser les joints et nourrir les cuirs 1x l’an.Entretien facile et pièces facilement à trouver à tarif accessible.Je dois penser à changer les HP à la membranes dégradée .

Citroen Xantia (1993 - 2002)

2.0 HDI 110 ch Année 2000, pack clim SX : Hydraulique viellesse des caoutchoucsCommande de vitesses les cablesClim compresseur et radiateur HS

Audi A3 (2012-2020)

2.0 TDI 184 ch 2016, 105000km : Liquide de refroidissementRemplissage tous les deux jours Audi ne trouve pas de défaut

Hyundai Tucson (2021)

1.6 Hybride rechargeable 265 ch 33500 : Batterie accessoire vide systématiquement si pas d'utilisation pendant 2 semaines (jamais eu de solution de hyundai). Aucun voyant d'entretien.Système de refroidissement défaillant (600¤ non pris en garantie).Voyants en tour genre apparaissent et disparaissent sans aucune explication de la part du concessionnaire.Trop peu de points de sav par rapport aux pannes à répétition.Assistance incluse avec contrat de base qui ne couvre rien (toujours obligé de faire intervenir le leaser).

Audi A6 (1997 - 2004)

V6 2.4 170 ch Confort : 2.4 voir 170ch de 17000 kmsTOUT À ETAIT CHANGER SANS EXEPTION!-KIT EMBRAYAGE COMPLET,récepteur,..-freins étriers Ar,4 disques+plaquettes +boitier Abs-4 amortisseurs+RESSORT+COUPELLES +CACHE POUSSIÈRE -JOINT CACHES CULBUTEURS,DE CARTER,BOUCHON DE REMPLISSAGE,échangeur D'EAU ET J'EN PASSE-TOUS LES LEVE VITRES ELECTRIQUE,DE RÉTOVISEURS PORTE GOBELETS,COMMANDE DE CLIM,ET AUTO RADIO,LAMPE DE PLAFONIER ARRIÈRE. -CIEL DE TOIT 2 FOIS NE TIENS PAS AVEC LES FORTE CHALEUR-MOTER ESSUIE GLACE AR-SUPPIRT PLAQUE IMMAT AR TIENS UNE FUIT DANS LE COFFREPLATINE FEUX AR MAUVAIS CONTACTTRESSE DD'echappement x2Vitre électrique Av droite et AR Gauch-vase liquide de refroidissement--compresseur de climatisation j'en oublitellement la liste et longueacheter 900¤ pour rouler tout les jours,avec les consommable sans carburant,10 000¤ de frais pour 53 000kms

Opel Mokka (2012-2016)

1.4 Turbo 140 ch 245000kmcosmos au gpl : pompe a eau a 5000kmChanger réservoir liquide de refroidissement

Ford Fiesta (2017)

1.0 Ecoboost 140 ch 90000 : Problème de liquide de refroidissement sur l'autoroute, le bocal s'est fissuré ou explosé. Casse moteur a 90000 km.

Audi Q3 (2011-2018)

1.4 TFSI 150 ch voiture neuve (5 jours) 450 kms au compteur : surchauffe du moteur à 450 kms !!!!!

Renault Twingo 2 (2007-2014)

1.5 dCi 85 ch Twingo dCI 85 dynamique 160000 année 2012 : Capteur de pression de turbo hs à 90000 km, problème résolu et depuis rasModule de refroidissement avec condenseur et déshydrater de climatisation hs à 160000Sinon, j’ai changé les consommables comme sur n’importe quel véhicule.

Mercedes Classe C (2007-2013)

350 CDI 231 ch 300 CDi 4-Matic 7G tronic de 2012, 220’000 km : - Sellerie et revêtement portes fragiles- Antenne GPS changée - Feu led arrière changé - radiateur huile (positionné au fond du moteur V6)- Pompe à eau…- Panne dégivrage arrière- Tarif concession Mercedes au regard des compétences et de la qualité du travail parfois réalisé…

Dacia Duster 3 (2024)

1.2 TCE 130 ch Boite manuelle, 9200km, 2024, extreme avec option carte gps europe, option attelage. : Un problème inquiétant avec le message d'alerte Panne électrique DANGER.Dacia a diagnostiqué un problème de refroidissement avec la batterie.J'ai attendu deux semaines pour récupérer mon duster et le message est revenu deux jours après.Ils ont changé l'alterno démarreur 48V et tout est redevenu normal.Il a moins de six mois et je ne trouve pas cela normal. Je n'ai rien payé sur les réparations mais Dacia ne prête pas gratuitement sa voiture pendant les réparations. C'est 25 euros la journée soit 350 euros pour deux semaines + un plein de ma poche à 70 euros.

Seat Toledo (1999 - 2004)

1.6 16v 105 ch 157300kms - 2001 - HS : Fuites avant récurrentes côté passager (filtre à pollen ?)Panneaux inters des portes à coller, car l'eau stagne dans les portesSerrure de coffres régulièrement HS (changée 3 fois durant sa vie)Moteur lève vitres conducteur changé Vernis de peinture craquelé Ciel de toit décollé Ventilateur du radiateur moteur hsSur la fin  se met en sécurité et roule au ralenti puis panne, ne démarre plus, code erreur  boitier papillon, mais ne résout pas la panne.

Audi Q2 (2016)

30 TDI 116 ch 116 tdi boite manu ,année 2018 : 4 injecteurs à 78000kms, radiateur de chauffage a 135000kms, durite de carburant a 140000kms, pompe à eau à 145000kms

Renault Scenic 4 (2016)

1.6 dCi 160 ch 130000 EDC : Boîte auto qui affiche un message d'erreur "risque casse boîte auto " en plein milieu de l'autoroute souvent en sortie de péage au moment de relancé ou en doublant...la voiture se met alors en défaut et plus rien ne répond...perte de vitesse pendant 4 sec avant que le message ne s'efface et que la voiture reparte normalement.Malgré une mise a jour chez Renault Renault n'y fait. Le défaut était fréquent 10 fois pour faire 600 km..et a disparu du jour au lendemain...Condenseur de clim placé devant le radiateur donc explosé aux projections de cailloux, endommagé donc plus de clim..Mode de chauffage/ clim mal pensé et capricieux

BMW Serie 1 (2011-2019)

114d 95 ch 179000 : radiateur de refroidissement vanne Egr kit admission air.sonde principale moteur.

BMW Serie 3 (2005-2011)

320i 150 ch 170 000 Km, 2005, model première : Fuite araignée de refroidissement à 2 reprise.Fuite carter d'huile.Climatisation qui envoie de la poussière à l'intérieur de l'habitacle même après rechargement et nettoyage.

Fiat Panda (2012)

1.2 8v 69 ch 400000 km, année 2018, 14" Alu : Circuit de refroidissement

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