Fonctionnement d'un radiateur moteur
Plan de l'article :
Le radiateur est un élément essentiel du circuit de refroidissement d’un moteur thermique et il constitue l'un des nombreux échangeurs présents dans les voitures modernes (c'est certes le plus gros et le plus connu). Son rôle est d’évacuer l’excès de chaleur produit par le moteur en transférant cette énergie vers l’air ambiant. Sans lui, le moteur surchaufferait rapidement, entraînant des dégradations mécaniques en faisant fondre le métal qui compose les masses mobiles.
Le principe de fonctionnement
Le radiateur est un échangeur thermique qui permet au liquide de refroidissement chaud, en provenance du moteur, de céder sa chaleur à l’air extérieur avant d’être renvoyé dans le moteur, le tout dans une boucle vertueuse tant que le radiateur arrive à évacuer des calories (chaleur = calories).
Une manière intuitive de comprendre son rôle est de comparer un bol rempli d’eau chaude et une assiette contenant la même quantité d’eau chaude. L’eau contenue dans l’assiette refroidira beaucoup plus vite, car sa surface de contact avec l’air est bien plus grande. Le radiateur suit exactement ce principe : au lieu de laisser le liquide chaud en un seul volume compact, il l’étale à travers un réseau de tubes fins et d’ailettes métalliques pour maximiser l’échange de chaleur avec l’air ambiant.
Voici les différentes étapes du processus :
- Circulation du liquide chaud : le liquide de refroidissement, chauffé par le moteur, est envoyé vers le radiateur par une pompe.
- Étalement et échange thermique : en circulant à travers un réseau de tubes minces entrelacés d’ailettes métalliques, le liquide voit sa surface de contact avec l’air augmenter, ce qui accélère le refroidissement.
- Ventilation si nécessaire : lorsque le flux d’air naturel est insuffisant (faible vitesse, arrêt du véhicule), un ventilateur électrique se met en marche pour forcer le refroidissement.
- Retour du liquide refroidi : une fois sa température abaissée, le liquide retourne dans le moteur via la pompe à eau pour recommencer un nouveau cycle.
Les composants du radiateur
Le radiateur est constitué de plusieurs éléments qui assurent son efficacité :
- Le faisceau de refroidissement : il est composé d’un réseau de tubes fins, généralement en aluminium, entourés d’ailettes métalliques qui améliorent le transfert thermique.
- Les réservoirs latéraux : situés de part et d’autre du faisceau, ils répartissent le liquide dans le radiateur.
- Le bouchon du radiateur (ou du vase d’expansion sur les systèmes modernes) : il régule la pression dans le circuit et permet d’évacuer l’air piégé.
- Le ventilateur : il se déclenche automatiquement si le flux d’air naturel est insuffisant pour refroidir efficacement le liquide.
- Le thermostat : Ne faisant pas partie du radiateur, il est toutefois intimement lié à ce dernier. Il contrôle l’ouverture du circuit de refroidissement : tant que le moteur est froid il empêche le liquide de circuler dans le radiateur (il passe alors par un autre circuit plus court) afin de favoriser une montée en température rapide.
Les types de radiateurs
On distingue plusieurs types de radiateurs selon leur conception et leur application :
- Radiateur classique en aluminium : léger et efficace, il est utilisé sur la majorité des véhicules modernes.
- Radiateur à double flux : conçu pour maximiser l’échange thermique, il possède un réseau de tubes plus dense et plus optimisé.
Problèmes courants et entretien
Le radiateur peut être sujet à divers problèmes qui affectent le refroidissement du moteur :
- Encrassement interne : des dépôts dans le liquide de refroidissement peuvent obstruer les tubes, réduisant l’efficacité du transfert thermique.
- Fuites : une fissure dans le faisceau ou un joint défectueux peut provoquer une perte de liquide et une surchauffe du moteur.
- Défaillance du thermostat : s’il reste bloqué fermé, le liquide ne circule plus dans le radiateur, entraînant une montée rapide en température.
- Panne du ventilateur : un ventilateur défectueux empêche le radiateur de dissiper efficacement la chaleur lorsque la circulation d’air naturel est insuffisante.
Un entretien régulier permet d’éviter ces problèmes :
- Vérifier régulièrement le niveau du liquide et son état.
- Remplacer le liquide de refroidissement tous les 3 à 5 ans selon les recommandations du constructeur.
- Nettoyer les ailettes du radiateur pour éviter l’accumulation de poussière et d’insectes, qui pourraient limiter son efficacité (à savoir la capacité à échanger des calories avec l'air environnant).
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