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Dernière modification 06/04/2023

Comment fonctionne le refroidissement d'une voiture ?

FONCTIONNEMENT D'UNE AUTO

REFROIDISSEMENT

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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 :

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

Si on peut mettre de l'eau du robinet dans le vase d'expansion ça n'est toutefois pas recommandé. En cas de gel, la dilatation fera casser certains organes et durits qui ont en leur sein de la glace. Il faut en effet rappeler que l'eau, contrairement aux autres liquides, se dilate à froid en raison de son organisation atomique modifiée. Cette dilatation induit une pression et peut faire rompre certains éléments (c'est la même chose avec les bouteilles d'eau totalement remplies qui éclatent dans le congélateur, il n'y a plus assez de place dans le contenant pour faire face à l'accroissement du volume d'eau).
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 (ce qui est d'autant plus le cas avec de l'eau claire) ...

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

Beaucoup d'organes peuvent être refroidis par eau, on pensera notamment à la vanne EGR ou encore au turbo dont le régime au niveau des turbines peut dépasser les 100 000 tours par minute.

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 Kangoo 2 (2007-2021)

1.5 dCi 85 ch boîte 5/293000 km/2008/15 tôles/express 5 place/clim manuelle. : radiateur clim à 210 000 kmradiateur refroidissement moteur à 250 000 km

Volkswagen Golf IV (1998-2003)

1.9 TDi 100 ch match 2 2003, , 401 000km : Volant moteur à 390 000km (qui était d'origine)Durite liquide de refroidissement percée à 340 000km (également d'origine)

Smart Fortwo 2 (2007-2014)

1.0 70 ch 2014 boite auto 42000km passion 80ch boitier repro : ventilateur refroidissement moteur hs ...une folie a changer faut démonter la moitie de la voiture et surtout usure des pneus avant très rapide!

Honda Jazz 2 (2008-2015)

1.4 VTEC 100 ch 140 000kms : Réglage du moteur à 90 000kms qui revient assez cher.Roulements, rétros électriques, climatisation, fuite du radiateur.

Volkswagen T-Cross (2019)

1.6 TDI 95 ch boite manuelle, finition R-line, année 2020, 70000 kms : mayonnaise à la jauge d'huile (rien ailleur)légère perte de liquide de refroidissement dans le bocal.réparation en cours

Ford Ka Plus (2016)

1.2 Ti-VCT 85 ch boite manuelle , 83000KMS : EMBRAYAGE A 50000KMSVENTILATEUR DE refroidissement HS à 70000KMS

Hyundai Tucson (2021)

1.6 CRDI 48V 136 ch boîte auto, 60000 km 07/2021, créative. : véhicule de démonstration de 7000km à 10 000km casse moteur + remplacement.22 000 km de nouveau problème moteur remplacement du bas moteur, immobilisation 6 mois pour délai d'accord de prise en charge par la garantie et faute de pièces. 10 000 km plupart, remplacement boîte de vitesse, puis ensuite défaut surchauffe moteur, remplacement d' un boîtier électronique, et 12000kmde nouveau alerte surchauffe moteur. Cela fait trois maintenant que le véhicule est au garage pour la réparation en attente des pièces.Au total, notre voiture a actuellement passé près de 10 mois en SAV, notamment pour indisponibilité des pièces. Cela est inacceptable de la part d'un constructeur qui se dit troisième constructeur mondiale et annonce une garantie de 5 ans kilométrage illimité. Du coup, vous pensez acheter une voiture fiable et être tranquille, mais c'est tout le contraire.Le pire, c'est que Hyundai n'a rien à faire de problèmes des clients et que les concessionnaires ne sont pas mieux pris en considération par ce constructeur.

Volkswagen Golf IV (1998-2003)

1.9 TDi 110 ch boîte 02j 5 rapports, 387000km, 1998, jantes taule 15 pouce, pas de finition : Etant donné que ma golf a 25 ans et a été assez peu chouchoutée, j'ai rencontré certains soucis.Le premier fût une fuite de liquide de refroidissement au niveau de la durite rigide en façade du bloc qui longe le bloc pour repartir derrière.Le joint fuyait à la sortie du bloc et c'est très pénible à changer sachez le.J'ai dû changé une pièce du sélecteur de vitesse, rien de bien compliqué simplement 2 vis à enlever et le tour est joué. Mon calorstat a finit par se grippé, là encore pas de panique juste 2 vis à retirer, on tire assez fort mais gentiment, ça vient tout seul on change sans soucis.Les durites de retour de gasoil percées entraines un moins bon rendement du moteur et très très légère fuite de gasoil, rien de grave mais ça peut faire entrer de la poussière dans l'injection ce qui peut boucher partiellement voir complètement un voir plusieurs injecteurs. (ne pas hésiter à les faire tourner sans les durites ou utiliser un kit de test afin de les vider de leurs saletés).Certains fusibles ont grillé sans raison apparente mais ça fait un moment et maintenant ras.Mon barillet de serrure côté conducteur s'est cassé, il y a une pièce qui transmet la rotation de la clé à la serrure électrique, mais cette même pièce s'était cassée.

Audi A4 (2001-2007)

1.9 TDI 130 ch Audi a4 avant 2002 + 2ème idem 2002 : refroidissement liquide, Contrôle vase,durites,etc...Direction assistée à surveiller.

Ford Fiesta (2002-2008)

1.2 75 ch Boîte manuelle, 197.000km, 2008, FUN : - Embrayage fait vers 175.000km en prévision car usure- Fuite durite de refroidissement - Claquement au niveau des coupelles d’amortisseur arrivé aux 197.000km- Voyant Airbag intermittent - Parfois un problème de contacteur d’ouverture qui reste ouvert surtout quand il fait chaud donc obligé d’enlever le fusible de centralisation et de fermer à la clé sinon la voiture ne se verrouille pas

Peugeot 207 CC (2007-2013)

Seat Ateca (2016)

2.0 TDI 190 ch 4drive dsg7 100000km 2017 : Boîte Hs 104000km valeur 9600 euros.Mecatronic de boîte Hs 63300kmradiateur Hs à 90000km Pompe à eau Hs à 93000kmBoîte dsg 7 Hs à 104000 km

Mini Mini (2001-2006)

1.6 115 ch Manuelle, 173 300km, 2004, Pack CHILI : Embrayage 118000km, direction assistée 120000km, fuite huile moteur, fuite huile direction, fuite liquide refroidissement

Mini Mini (2006-2013)

1.6 122 ch manuelle, 173 300km pack chili : embrayage, direction assistée, fuite huile direction, fuite liquide refroidissement, fuite huile moteur …

Citroen C3 Picasso (2009-2017)

1.4 VTi 95 ch boite manuelle 72000 KM, 2015 : consommation d'huile, vérins de hayon, fermeture centralisé(12000KM),surchauffe,rarement problème démarrage pour un véhicule qui à 72000 KM

Opel Astra (2009-2015)

1.7 CDTI 110 ch : Si un jour l obd signal liquide refroidissement bas alors qu' il est au niveau regardez le floteur vase expansion

Ford Mondeo (2000 - 2007)

2.0 TDCI 115 ch break 340 000km , ghia , boite manuel : J'ai eu des problèmes mineur mais j'ai acheté la voiture à 310 000km . Je considère qu'après autant de kilomètre parcouru de la voiture et en ayant fait 30 000 avec et pour une voiture de son âge il faut être indulgent. Je n'ai eu qu'un joint de boitier de liquide de refroidissement et un étrier à changer.

Volkswagen Arteon (2017)

2.0 bi-TDI 240 ch Automatique 155000kms 2017 jantes 19 pouces finition Exclusive : refroidissement des turbo voyant moteur allumé calamine bouché Contour du toit ouvrant plastique fendue...

Seat Leon 3 (2012-2020)

2.0 TDI 150 ch : Boite de vitesse, 4 que ne passe plus. Changement embrayagePb chauffagePb liquide de refroidissement qui baisse sans fuite

Ford Ka (2008-2016)

1.2 69 ch Boîte manuelle 5 vitesses, 124 500km, 03/2011, Ambiente, 3eme main : Hors entretien normal Problème actuel consommation de liquide de refroidissement (joint de culasse en début de défaut ?) Et start and stop inopérant malgré batterie Varta bien chargée.Problème propriétaires précédents Remplacement boîtier de thermostat à 84 000 km.Remplacement boîte de vitesse à 115 000 km

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