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refroidissement moteur

 
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medwad


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MessagePosté le: Lun 18 Oct - 15:47 (2010)    Sujet du message: refroidissement moteur Répondre en citant

le refroidissement moteur

but du refroidissement

Pour rappel de ce qui a déjà été évoqué lors de l'article sur le turbo, 30% de l'énergie développée par la combustion est absorbé par le liquide de refroidissement. Il convient donc de dimensionner au mieux le système refroidisseur afin de pouvoir maintenir une température d'eau à 90°C environ. Deux types de refroidissement existent : par air, et par eau (le plus courant bien sur !). 

schéma du circuit

Le schéma ci-dessous représente le minimum que l'on peut rencontrer sur le circuit de refroidissement.
De nombreux éléments peuvent donc s'imbriquer dans ce montage, comme :
- Echangeur huile
- Pompe électrique additionnelle
- Turbo (ceux à refroidissement liquide)
- Echangeur EGR
- Echangeur d'huile
- Boitier papillon 
- …



On va en fait distinguer le fonctionnement à chaud et à froid : 

A froid, le liquide de refroidissement ne peut traverseur le radiateur car il bloqué par un clapet (appelé thermostat ou calorstat) situé en sortie culasse. Son seul trajet possible est le radiateur de chauffage (circuit bleu). L'avantage d'empêcher le liquide de traverser le radiateur à froid est de lui permettre d'atteindre plus vite sa température optimale de 90°C. 

A chaud, le calorstat s'ouvre et le liquide passe dans le radiateur (circuit rouge) permettant ainsi son reforidissement. Bien sûr le passage vers le groupe de chauffage véhicule est toujours possible !
Passons aux détails des differents éléments :

Le radiateur : 

Le radiateur est le plus souvent composé d'ailettes et de tubes permettant le passage de l'eau et donc son refroidissement par convection avec l'air ambiant. On parle plutôt de convection forcée car le radiateur de par sa position en façade (juste derrière le pare-choc et la calandre), reçoit un important débit d'air variable en fonction de la vitesse du véhicule. 
Afin de résister à une pression d'eau d'environ 2 bars, une traverse situé en haut et en bas du radiateur est installée. Deux collecteurs permettent la répartition de l'eau dans le radiateur (l'un peut servir de vase d'expansion). Sur le schéma, on a un radiateur dit en U, car l'entrée et sorti d'eau sont du même coté. Lorsque les cotés sont différends, le radiateur est en I. 
Le radiateur est également associé à son ventilateur, appelé aussi GMV (Groupe MotoVentilateur) permettant lors de l'arrêt du véhicule de générer un débit d'air suffisant au refroidissement moteur. Le moteur électrique du ventilateur est actionné directement par un capteur de température d'eau situé le plus souvent au niveau du boîtier calorstat. 

Le calorstat : 

Appelé aussi thermostat, et situé en sortie culasse dans son boitier, celui-ci permet la régulation de la température d'eau entre 80 et 90 °C. 
Ainsi tant que le liquide n'atteint pas une température de 80 °C, le thermostat reste fermé l'empêchant d'atteindre le radiateur. 
Une fois la température atteinte, l'ouverture du calorstat permet le passage de l'eau vers le radiateur. L'eau ainsi refroidit fermera le thermostat jusqu'à ce que l'eau réatteint les 90 °C, et ainsi de suite. 
Jusqu'ici les thermostats ont toujours eu le même fonctionnement, à savoir qu'il est composé d'une cire ayant la propriété de perdre en densité (et donc de se dilater), lorsqu'elle est chauffé. Cette cire enfermé dans une chambre repousse donc l'axe du clapet du thermostat, permettant alors de l'ouvrir, sous une température d'eau d'environ 80 °C. D'ailleurs une bonne méthode pour vérifier son fonctionnement est de le plonger dans l'eau bouillante et de constater son ouverture. 
On peut désormais trouver sur les moteurs modernes des calorstats électronique commandés directement par le calculateur.


Le vase d'expansion et son bouchon : 

Le vase d'expansion est un bocal en plastique transparent permettant le remplissage en eau du circuit de refroidissement. Mais associé à son bouchon, il a d'autre fonctions : 
En effet l'eau entrant en température, celle-ci se dilate et le volume au dessus du niveau d'eau pallie à cette expansion (d'ou le nom du vase !). Une pression s'établie donc au-dessus de ce niveau, et le bouchon permet de la limiter à environ 1.2/1.5 bars grâce à un tarage spécifique. La mis en pression du circuit permet en outre de repousser la limite d'ébullition du liquide (évitant ainsi la formation de bulles d'air, créant des points chaud la elles se collent). 

La pompe à eau : 

Cette pièce située le plus souvent en bas du bloc moteur et entraînée par la distribution, permet la circulation de l'eau dans tous le circuit de refroidissement. Il y a bien sur le principe du thermosiphon qui permet une circulation naturelle de l'eau, mais les débits générés ne seraient pas suffisant. Les débits maxi passant dans un radiateur de classique 4 cylindres essence 1.6l peuvent aller jusqu'à 10000 l/heure ! Bien sur le moteur est le principal responsable de toutes les calories à évacuer, mais aujourd'hui on se sert du liquide de refroidissement pour refroidir l'EGR, le turbo, … sans compter bien sur l'huile qui se fait depuis longtemps. 

Un peu comme une hélice de bateau, la forme des pales de la pompe doit être dessinées de telle façon à éviter la cavitation (formation de bulle d'air pouvant abîmés la pompe et créer des points chaud). Vu les débits importants son dimensionnement est très important. Un autre paramètre qui est pris en compte lors de sa conception est les pertes de charges du circuit, je m'explique : 

- de faible perte de charge (donc peut d'élément dans le circuit et durite possédant le moins de coude possible) permettra d'optimiser le débit. 
- En cas de forte perte de charge, (de nombreux éléments à refroidir et durites aux formes tortueuses) la pompe devra être supérieur en taille pour avoir le débit demandé. 
Bien sur plus la pompe sera imposante en taille, plus elle prendra de la puissance au moteur. En compétition il n'est pas rare de trouver des pompes à eau électrique ayant un meilleur rendement (donc elle consommera moins d'énergie), et ayant une vitesse de rotation indépendante du moteur (en cas de chauffe moteur on a la possibilité de faire tourner la pompe plus vite).
En parlant de pompe électrique vous avez sans doute remarqué que sur certaines voitures (VR6 par exemple ou elle est situé à droite de la culasse), qu'une petite pompe additionnel venait se greffer au circuit de refroidissement. Celle-ci sert à continuer la circulation de l'eau moteur à l'arrêt afin de garantir une baisse en température du moteur optimum. On en trouve également sur beaucoup de moteur turbo afin de lui éviter une surchauffe juste après l'arrêt moteur. 

Le circuit d'eau niveau moteur : 

L'eau passant à travers la pompe à eau, celle-ci remonte le bloc moteur pour aller jusqu'à la culasse et en ressortir.
L'eau vient donc refroidir grâce à des canalisation de forme oblongue les parois du cylindres. On comprend donc bien la nécessité d'avoir aucune bulles d'air dans le liquide car si elles venaient à se coller à la paroi, elles créeront des points chauds (car non-refroidi). De plus ils est important d'avoir au plus vite une température d'eau à 90 °C afin d'éviter la condensation du mélange air/essence au contact de la paroi (coté piston donc). Cette condensation peut à terme abimés la segmentation des pistons mais également le fut (ou parois) du cylindre. 






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MessagePosté le: Lun 18 Oct - 15:47 (2010)    Sujet du message: Publicité

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