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Comment fonctionne le refroidissement d'une voiture ?

Dernière modification : 04/03/2025 -  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.

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 :

BMW Serie 2 Active Tourer (2014-2022)

220d 190 ch Auto, km134.000, 2015, sport : fuite gasole dans faisceau électrique à 133.000km (5000Eur de devis), problème récurrent pour ce modèle.Suivi constructeur nul, nul, nul. Lors du dernier entretien effectué chez BMW on m'informe qu'une pièce défectueuse doit être changé (pris en charge par le constructeur). Je trouve scandaleux qu'il faille attendre de faire un entretien pour qu'il change cela. La 1ere fois il s'agissait de l'Airbag (peut-etre un takata) et la 2ème fois du radiateur de la vanne EGR pour risque d'incendie. Franchement vive la sécurité, ceci est inacceptable

Citroen C3 IV (2024)

1.2 Puretech 100 ch boite manuelle, max, 29/11/2024, 7500 km : Levier de réglage de la hauteur du siège conducteur Il se détache régulièrement, rendant impossible tout ajustement en cours de route.Porte du coffre arrière bloquée Impossible à ouvrir, ce qui pose un problème majeur pour accéder aux bagages.Impossibilité de redémarrer la voiture la voiture a refusé de redémarrer, sans raison apparente.Écran central noir L’écran reste éteint pendant toute la durée du trajet, privant d’accès aux fonctionnalités essentielles (navigation, multimédia, etc.).Chargeur par induction Il surchauffe tellement qu’il a détruit la batterie de mon téléphone, comme une plaque à induction. Aucun problème constaté avec une voiture de location.Indication erronée des vitesses Le tableau de bord affiche des vitesses incorrectes, déclenchant l’alarme de manière intempestive.

Renault Captur II (2019)

1.3 TCe 155 ch INITIALE PARIS 2020 115000 KMS : Quelques bugs électroniques et une panne de climatiseur qui ont été pris en charge par Renault. Enfin, le ventilateur de radiateur a rendu l'âme à 110000 kilomètres.....

Hyundai Bayon (2021)

1.0 Turbo 48V / T-GDI 100 ch Boite manuelle, finition intuitive : Bruits suspects anormaux non récurents et non persistents dans le moteur, mais pas de sources ou de causes identifiées à ce jour.Perte de liquide de refroidissement sans fuites détectées il y a quelques semaines.

Opel Corsa 4 (2006-2014)

1.4 90 ch Manuelle 5 vitesses, 143830km, 2006, jantes alu finition sport : Joint de culasse,Culasse douteuseEmbrayage qui fonctionne à mi-tempsConsommation Liquide de refroidissementConsommation d'huile moteur

Citroen C1 (2014-2021)

1.2 VTi 82 ch Boîte manuelle, 143000 km, année 2015, jante 15 pouces : Surconsommation d'huile 1l 1,2l/ pour 1000km(courroie remplacée avec crépine à 120000, huile utilisée C4 5w30). ""C'est le sympathique 1.2 puretech"Sapin de Noël avec les alertes moteur très fréquentesRésultats valise sur pannes intermittentes moto ventilateur, capteur sonde lambda, batterie,..J'ai remplacé le pot catalytique avec ses 2 sondes, le bloc connecté au moto ventilateur(plus de surchauffe pendant 10 mois, la batterie.Quand je suis branché sur la valise, les températures oscillent entre 93 et 100°C instantanément (mauvaise prise de valeur ce qui déclenche la mise en défaut. Ventilo qui se met à tourner à fond... Trop de défauts qui me feront éviter un moment les moteurs Stellantis (pour une prise en charge, bien se gratter. Mais bien, bien).

Alpine A110 (2017)

1.8 Turbo 300 ch 47000km, 2021, GT : Le stop and start qui fonctionne une fois sur deux ce qui me convient bien.Problème de surchauffe ce qui ne me convient pas et pas de solution pour le moment.La a110 est très sensible à la chaleur (j'habite au sud de l'Espagne - Sotogrande).

DS DS3 Crossback (2019)

1.5 BlueHDI 100 ch Boite manuelle 6 vitesses, 2020 : Intercoller changé 2 fois (plein d'huile)Distribution refaite complètement prise en charge 100% par DS mais sans véhicule de prêt. Désormais chauffe moteur et problème de liquide de refroidissement (fuite ? Joint de culasse ? On attend le verdict)Poignée de porte avt gauche ne fonctionne plus électriquement (au bout de seulement 3 ans...)

Volkswagen Passat (1996-2004)

1.8 Turbo 150 ch Berline, boîte méca 5, 360'000km, 1999, 15 pouces : fuites de liquide de refroidissement à divers endroits, tendeur de chaîne de distribution non changé ce qui a engendré un bruit de chaîne de vélo pendant des années !! mais ça a tenu le coup jusque là. radiateur d'habitacle partiellement bouché ce qui provoque une baisse de température sur le chauffage en hiver, il faut le nettoyer tous les 2 ans environ

Peugeot 407 (2004-2010)

2.0 16v 140 ch Boite 5, 185 000 km, 2006, 17 pouces, finition sport : Entre 50000 et 185000 km j'ai eu - radiateur- sonde ABS défectueuse- fuite de liquide de refroidissement- fuite d'huile- tringlerie de boîte de vitesses- TOUS les câbles de lève-vitres qui ont cassé les uns après les autres- bouchages des buses de lave-vitre- rupture de la durit de liquide lave-vitre- affichages numériques complètement inopérants sauf quand il fait froid (< 5°)- pommeau de levier de vitesse- clim...Et j'en oublie probablement. C'est une voiture qui ne m'a jamais laissé tranquille bien longtemps entre deux réparations.

Opel Meriva 2 (2010-2017)

1.4 120 ch Boite manuelle, 188000 km, cosmo,2012 : Fuite du radiateur, fuite du vase d’expansion, fuite sur une durite de refroidissement, pédale d’embrayage très dure, problème de centralisation.

Ford Focus 1 (1998 - 2004)

TDCi 1.8 115 ch, Manuelle, 248.000 Km, 2003, vitres électriques avant, ABS, air-bag, clim, fermeture centralisée, autoradio cassette : - Embrayage et volant moteur bi-masse, usure normale après plus de 215.000 Km.- Fuite liquide de refroidissement, fissure dans le système de refroidissement, obligé de faire réparer chez Ford, car outil spécifique exigé. - Remise à zéro du compteur défaillant, plus possible de le remettre à zéro.- Feu de recul qui se transforme en piscine, il faut faire un trou dans le phare pour que l'eau s'évacue.- Démarreur H.S- Bouton de l'ouverture de coffre sur le tableau de bord. Changement très simple par un neuf ou en adaptant un interrupteur poussoir rond.- Moteur qui broute à bas régime ou lors de l'accélération, voyant préchauffage qui clig

Fiat 500X (2014)

1.4 Multiair 140 ch manuelle. 130000. 2015 popstar : silentbloc moteur. vase d expension + durite refroidissement .pompe a vide et dépresseur aujourd'hui j ai changer la batterie car j ai un probleme de fuite de courant

Seat Exeo (2008-2013)

2.0 TDI 120 ch 285000 km : Papillon moteur radiateur chauffage Sonde de température d'eau

BMW Serie 2 Active Tourer (2014-2022)

218d 150 ch 181000 : Capteur de gazol,capteur de gonflage .boite auto en surchauffe . Van egr .

Hyundai Kona (2017-2023)

Electrique 39 kWh 136 ch 42000 : Problème refroidissement batterie

Electrique 39 kWh 136 ch 42000 : Problème refroidissement batterie

BMW X5 (2013-2018)

30d 258 ch 212000kms, 2014, 258ch : Fumée blanche, ratée au démarrage et consommation de liquide de refroidissement ;Pb lié à la vanne EGR

Volvo XC60 (2008-2017)

2.4d 163 ch BVA 6 geartronic Summum 2012(acheter en 2015 40000 Kms) 230 000 Kms : Fuite radiateur Fuite pare-brise quand il pleuvaitCardans AVVérins hayon AR3 ème batterie en 10 ansDurites turboAlternateurEmbrayage Haldex bloqué

Renault Twingo 2 (2007-2014)

1.2 TCE 100 ch Boite manuel, 110 000 kms le 07/2025, 2007, Full options, Première mains et reprogramé depuis 10 ans (140cv) : - Joint de cache culbuteur a +ou- 100 000 kms- Joint de sortie de boite (droit) a +ou- 100 000 kms- Support moteur centrale cassé et prit en garantie après 2 mois d'utilisations.(Prit en garantie donc zéro euro. Il était en aluminium. Le nouveau en acier)- Problème siège conducteur en rappel. (Une demis journée en atelier) - Peinture capot. Un troue de peinture suite a une crotte d'oiseau resté trop longtemps... Trace sur aile avant gauche pour la même raison.- Prises d'airbag sensible si vous placez des objets sous les sièges avant. (Voyant qui s'allume). Il suffi juste de faire avancer et reculer les sièges pour résoudre le problème.- Si vous faite que de la ville et que vous brusquez jamais cette voiture. Le voyant moteur s'allume. Il faut donc rouler régulièrement sur autoroute avec pour la décrasser régulièrement. Je ne conseil donc pas cette voiture pour faire que de la ville. Il faut faire du 50/50 régulièrement (Ville / Autoroute)- Avec le temps elle supporte de moins en moins le carburant bas de gamme. (Carrefour, Intermarché et autres du genre...)

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