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Comment fonctionne le refroidissement d'une voiture ?

Dernière modification : 14/11/2025 -  91

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 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.

Refroidissement segmenté (piloté)

Sur les moteurs modernes, le circuit n est plus un simple anneau eau → radiateur → pompe. Il est segmenté en plusieurs boucles que le calculateur ouvre ou ferme selon la situation. L objectif est double : chauffer vite le moteur après un démarrage à froid puis stabiliser précisément la température de chaque zone (culasse, bloc, échappement intégré, huile, habitacle, etc.). À la clé, moins d usure et une petite baisse de consommation (de l ordre de 3 à 6 % selon les usages).

Principe

• Montée en température accélérée : à froid, seules les petites boucles proches des chambres tournent. Le radiateur principal est isolé, ce qui évite de dissiper des calories inutiles.
• Gestion par zones : une fois chaud, le système dose le débit vers la culasse (zones chaudes autour des sièges de soupapes et de l échappement), le bloc (chemises), et les échangeurs (huile, EGR, chauffage).
• Température cible variable : sur autoroute à charge faible, on peut laisser la température monter pour réduire les pertes par frottement; en forte charge, on refroidit plus pour éviter le cliquetis et protéger la culasse.

Architecture typique

• Pompes à eau électriques (parfois plusieurs) pour découpler le débit du régime moteur et piloter chaque boucle.
• Thermostat cartographié (dit map-controlled) ou électrovanne qui module l ouverture en continu, et non plus tout ou rien.
• Électrovannes de dérivation pour sélectionner les chemins: radiateur principal, by-pass, échangeur eau/huile, réchauffeur habitacle, refroidisseur d EGR, etc.
• Culasse à canaux séparés (split cooling) pour traiter différemment admission et échappement, surtout quand le collecteur d échappement est intégré.

Intérêts concrets

• Démarrages à froid : huile et parois atteignent vite la bonne plage, le moteur frotte moins et consomme moins.
• CO2 : moins de viscosité, moins de pertes de pompage par la pompe à eau, réglage fin de la température de consigne.
• Dépollution : catalyseur et FAP montent plus vite en température, l efficacité de conversion arrive plus tôt.
• Protection : en charge élevée, priorité au refroidissement de la culasse et des zones échappement pour tenir les marges thermiques.

Pannes et symptômes

• Pompe électrique HS : surchauffe aléatoire, ventilateur qui s emballe, défauts OBD liés au refroidissement.
• Électrovanne bloquée (ouverte ou fermée) : soit le moteur ne chauffe jamais (surconsommation, chauffage habitacle faible), soit il surchauffe rapidement.
• Thermostat piloté défaillant : température instable, voyants, mode dégradé; parfois aucun code mais une conso qui grimpe.
• Boucles airées après intervention: glouglous, chauffage inopérant, aiguille de température erratique. Purge soignée obligatoire.

Bonnes pratiques

• Après vidange de liquide, purger chaque boucle selon la procédure constructeur (vis/points hauts; outil de mise sous pression si prévu).
• Respecter le liquide prescrit (additifs anti-corrosion/anti-cavitation adaptés aux alliages et joints du circuit).
• Sur véhicules avec pompes électriques, éviter les décharges batterie répétées: ces pompes tournent parfois moteur coupé (post-refroidissement).
• Un chauffage d habitacle faible sur moteur chaud peut signaler une vanne de dérivation bloquée ou une pompe auxiliaire HS.

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 Arkana (2021)

1.6 E-Tech Hybride 145 ch automatique,trente mille km, deux mille vingt deux : voyant casse moteur et surchauffe boite qui s allume régulièrement . pompe a essence hs.

Opel Zafira Tourer (2011-2019)

2.0 CDTI 165 ch Automatique, 270000, 2014, jantes alu 17", finition cosmo : Abs sur une roue. Fuite d'huile de la boite à vitesse ( durites de refroidissement de boite) Capteurs de température d'échappement ( il y en à 2, il faut les changer en même temps sinon le problème reviens tout le temps, on peut contourner momentanément le problème avec une interface OBD, mais c'est juste pour éviter la dépanneuse)

Renault Megane 4 (2015)

1.3 TCE 140 ch 190000 : Fuite sur un boîte à eau (de refroidissement)

Renault Captur (2013-2019)

1.2 TCE 120 ch 190000 km : Consommation d’huile 1 l/10000 kmBoîte auto pas fiable Calculateur boîte défectueux changé trois foisBoîtier air HS avec perte de liquide de refroidissement Chaîne HS à 170000 kmSoupapes d’échappement à remplacer à 190000 km

BMW Serie 5 (1995-2003)

523i 170 ch 523i Touring, 1998, BVM, 276'000 km : A prendre en compte l'âge et les kilomètres de la voiture ! (avis en 2025) - plastique du radiateur qui a cassé --> fuite de liquide - bras de direction avant et soufflet- 4 silentblocs de berceau arrière !- roulements arrières- chauffage tout le temps chaud au pare-brise et aux pieds- fuite de liquide de direction assisté (tuyaux secs)- plein de petits trucs qui cassent

Renault Kangoo 2 (2007-2021)

1.5 dCi 85 ch 280 000 2009 finition extra : Usure / entretien Allume-cigare hors service.radiateur de climatisation remplacé à 240 000 km.Embrayage remplacé à 250 000 km.Bobine d’allumage (Neyman) remplacée à 280 000 km.Démarreur remplacé à 280 000 km.

Ford Fiesta (2008-2017)

1.6 EcoBoost ST 182 ch 93 100km, 2013 : Support moteur remplacé il y a 2 mois. La pièce coûte 250 ¤ chez Ford. Si vous passez par un garagiste, ils vous proposeront obligatoirement cette pièce, car il n’y a pas beaucoup de revendeurs. (Pris en compte par l’assurance du garagiste à la vente.)Remarque c’est une “maladie” connue sur ces véhicules. Les grincements se ressentent surtout par temps froid. Faites attention à la surchauffe et vérifiez si le véhicule a fait l’objet d’un rappel.

Renault Scenic 4 (2016)

1.3 TCE 115 ch Boîte manuelle, 140000km, année 2019, version business : surchauffe, joint de culasse

Opel Astra 5 (2015-2021)

1.6 CDTI 110 ch 130000 : La mécanique pas fiable chaine de distribution, 2× l'embrayage, vanne EGR, le radiateur, l'ecran tactile

Fiat Punto (2005-2016)

1.2 60 ch 144000 : Joint de culasse, pmh, bras de suspension arrière droite, radiateur de chauffage, démarreur, embrayage...

Renault Megane 3 (2008-2015)

1.6 dCi 130 ch 2015 180000km : Rotules alternateur le roulement et fuite sur le radiateur..

Opel Corsa 3 (2000 - 2006)

1.0 60 ch Retour sur avis 15.09.2016/ corsa c cosmo 2006 manuel 169500km : Chaine de distributionSondes lambda (9 en 18ans)Crémaillère Climatisation ( radiateur)Courroie d'accessoire ( facile a faire soi même tout comme freins et disques avant)

Peugeot 308 (2013-2021)

2.0 BlueHDI 150 ch 308 SW GT Line : FAP, AD Blue, système de refroidissement, boîtier de clim, plastiques de mauvaise qualité moteur, radiateur de vanne EGR HS

Dacia Jogger (2021)

1.6 hybride E-tech 140 ch Boite auto, 16200kms, 2024, extreme 140ch, hybride, 7 places : Pannes moteurs++surchauffe moteurProblemes électriques +++Suspensions fragiles sur la mienne avec silent bloc HS avec seulement 16000kmsMoteur s'arrête en pleine conduiteGros gros bug electrique ///

BMW Serie 6 (2011-2017)

640d 313 ch Boîte auto 174000 kms de 2012 : joint cache culbuteur 6 heures de main d’½uvre, cache culbuteur en plastique, durite de refroidissement en plastique dur s’est fendue, prix de la pièce 15 ¤ mais quatre de main d’½uvreÀ 174 000 kms, casse moteur due à la pompe à huile, défaut connu et de nombreux moteurs ont cassés sur X5 X6 640 d.Prix du moteur chez BMW 17000 ¤ plus la main d’½uvreConseil remplacer la fameuse pompe à huile par une renforcée mais ce n’est pas donné Note 13/20Prix assurance 1400 euros/an (Assureur Axa) (type de contrat tous risques ) (Bonus/Malus 50)

Renault Captur (2013-2019)

0.9 TCE 90 ch 54000 km : Fuite sur refroidissement du moteurImpureté dans le reservoir

Peugeot 208 (2012-2019)

1.6 HDI 115 ch 1.6 e-hdi 115, Féline, 2012, 240 000 kms : Injecteurs HS à ≈ 240 000 kms. Coût de remplacement (pièces/main d’½uvre/encodage ≈ 2000 ¤)Fuite de liquide de refroidissement (joint échangeur eau/huile HS)Bugs au niveau de l’autoradio gpsLecteur CD assez capricieuxGrincements au niveau du train avant Corrosion soubassements, bas de caisse, train arrière,…

Alfa Romeo Giulietta (2010-2020)

1.6 JTD / Multijet 105 ch 174 000 km de 2013 : Fil coupé au aillons de coffre et durite d’échangeur de turbo percé en dehors de sa RAS.

Audi A6 (2011-2018)

3.0 TDI 218 ch A6 AVANT 3.0 TDI 218 QUATTRO STRONIC AMBITION LUXE - 2017 - 150.000 KM : FUITE ADBLUE (garantie).SOUPAPE REGULATRICE DE LIQUIDE DE refroidissement (1700 ¤).

Peugeot 308 CC (2009-2015)

2.0 HDI 163 ch Automatique, 190 000km, 2012, finition féline : Encrassement du fap Tuyau du système de refroidissement qui fuit

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