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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 :

Renault Megane 3 (2008-2015)

1.9 dCi 130 ch Boîte mécanique, acheté à 197000km et aujourd'hui 245000km, 2011, jantes en R17, finition GTline : Pb classiques sur ce moteur Boîtier échangeur d’eau Compresseur de clim Durite d’admission turboAutre réparations faites Bras avants AmortisseursSupports moteurs Biellette de direction

Audi A4 (2001-2007)

1.9 TDI 100 ch A4 - 1.9 TDI - 101ch - 260.000km - 2002 - BVM 5 : Pompe de liquide lave-glace Galet tendeur courroie accessoire défaillante avant son échéance Petite durite de suralimentation fendue Casse poulie débrayable alternateur Butée mousse de support moteur (face avant) Train avant bras de suspensions supérieurs => vis axiale bloquée dans la fusée. Changement de la fusée AV + triangle Sonde carter température liquide de refroidissement Fuite de la crémaillère de direction (changement de la pièce) Fuite clim => condenseur Fuite pompe à eau, changée avec la distribution Démarreur Volet de redirection air conditionné => plus de ventilation dans l'habitacle

BMW X3 (2004-2010)

30d 204 ch boite manuelle, 320 000 km, an2004, 204ch : Calorstat de l'échangeur EGR

Seat Ateca (2016)

2.0 TDI 150 ch Boîte auto 50000km 2023 : Mise à jour de écran de bord 5 fois en 1 ans consommation d huile et de liquide de refroidissement

BMW Serie 3 (2005-2011)

325i 218 ch Achat en février 2025 : Boite auto, 250k km, 2007 pré lci, moteur n52 2,5L d'origine, jantes 19p, 255 devant et derrière. Finition luxe, pas de toit ouvrant, siège cuir électrique non chau : Avant moi boitier ABSMoi Problèmes de refroidissement que je n'arrive pas vraiment à régler malgré le changement du radiateur, pompe à eau et thermostat. Parfois ca monte à 120 en tapant un peu dedans, puis ca redescend à 90. Incompréhensible.

Renault Kangoo 3 (2021)

1.5 Blue dCi 115 ch : Je l'ai eue neuve en juin 2024.Nous sommes en avril, ça fait 9 fois que je l'a ramène au garage. Un capteurs à 5000km, codage à refaire, bruit anormal en reculant 3 visites pour me changer disques et plaquettes à 15000, échangeur remplacé à 6000 + voyants allumés plusieurs fois mais Renault abbeville ne trouve rien........ Ça ne les interpelle pas

Seat Ateca (2016)

1.5 EcoTSI 150 ch Finition FR, 2021, boite auto : Pompe a eau qui fuit donc fuite de liquide de refroidissement (après 3 ans)

Opel Corsa 4 (2006-2014)

1.2 80 ch 2013 - 103 000 km Twinport : - Chaine détendue - Déphaseur - Capteur de pression d’huile- Pompe a eau- 2 sondes lambda- bloc ABS- calostat - thermostat- radiateur- courroie d’accessoire + galet tendeur- batterie - canister - bobine + bougie

Peugeot 3008 2 (2016-2024)

1.6 BlueHDI 120 ch : radiateur de chauffage changé Léger bruit d’air après 100000km

Opel Mokka (2012-2016)

1.4 Turbo 140 ch Boîte mécanique 100000kms 2015 jantes alu. : Circuit de refroidissement joint de culasse (apparemment mal récurant sur ce type de moteur Ecotec 1,4L turbo essence.

Renault Megane 3 (2008-2015)

1.5 dCi 110 ch 360000km, Mégane 3 phase 2 édition bose, jante 17 pouce : Radar de recul hs.Poste Radio et son hsFuite liquide de refroidissement Rétroviseur électrique non fonctionnelCourt circuit électrique vidant la batterie.

Peugeot 207 (2006-2012)

1.6 VTi 120 ch 1.6 VTI 120 CV boite 5 : * Fuite cache culbuteur * Embrayage * Fuite un joint de con niveau vilebrequin, elle s'auto vidange* Problème électronique, pas de compteur, pas d'affichage etc* Son médiocre j'ai changé le système complet * Fuite liquide de refroidissement

Fiat Panda (1980-2003)

1000 Fire 45 ch 1988 fire 1000 cl 90 ooo kms achetee en 02/2025 (37 ans) : Cardan suite defaut entretien prorietaire precedentEn dehors des pieces d usureSeuls le radiateur et le calorstat ont du etre changes

Peugeot 308 (2013-2021)

2.0 BlueHDI 180 ch EAT,150000KMS,2015,Blanc nacré,toit panoramique,GT : -Perte du son aléatoire (radio et avertisseur de détection)-mise a niveau du SMEG chez le fournisseur 15 jours... 🤬 problème persiste...-Voyant moteur et service "défaut moteur faites réparer" pas de perte de régime, passage valise et à chaque fois ADblue et possible vanne EGR, cela tous les ans lors du trajet vacances. Ras le bol de payer l’efficacement du code, achat d'une valise de DIAG et plus de problème 😉. - Plusieurs rappel Peugeot serrure,radiateur,défaut faisceau électrique feux arrière, j'en oublie certainement.- SINON FAIRE LA VIDANGE DE LA BOITE EAT6 tous les 80000kms max ! 480¤ même si pas ds les recommandations d'entretien de chez Peugeot.

Renault Clio 5 (2019)

1.3 TCE 130 ch RS LINE TCE 130 EDC, 112300KM,AOUT 2019, JANTES ALU 17'', FULL OPTIONS HORS CUIR, 1ERE MAIN : radiateur D HUILE AVEC PRISE EN CHARGE PARTIEL EN GARANTIE A 5 ANS

1.5 Blue dCi 115 ch Finition intens février 2020 : Climatisation défaillante, après plusieurs contrôles il est vu avec le garage Renault de changer le compresseur et pris en charge 80% Échangeur air huile remplacé en 2024 pris en charge 50% Aujourd'hui pour la révision des 100000 km on m'annonce un suintement d'huile au moteur et devis de 2100 e pour remplacer le joint, l'embrayage et le volant moteur.Cette voiture n'est pas fiable.

Hyundai Tucson (2021)

1.6 Hybride rechargeable 265 ch Executive, 09/2021, 58 800kms : - Liquide de refroidissement électrique (moteur / batterie) défaut connu, donc remplacé en concession, cependant le problème est revenu et cette fois un simple "nettoyage" du liquide a été effectué d'après la concession, ce qui m'inquiète car je pense que ça va revenir si le problème n'est pas résolu à la source (pour l'instant presque 8 000kms et ça n'est pas revenu) --> défaut non immobilisant, la voiture continue de rouler normalement- Vanne EGR à remplacer, voyant défaut moteur en ce sens, passé en concession Hyundai, ça fait plus d'un mois qu'on attend la pièce (problème connu, j'espère que la nouvelle vanne EGR règle son problème de fiabilité) --> panne non immobilisante, la voiture roule sans problème et avec la puissance d'origine du moins j'ai l'impression

Land Rover Range Rover (2012-2022)

4.4 SDV8 339 ch 125'000km, 2014, 21" Autobiography : - Encrassement du capteur de pression barométrique du collecteur d'admission (0.-)- Légère fuite de liquide de refroidissement au niveau d'un joint d'étanchéité à l'intérieur d'une durite de liquide de refroidissement (80.-)- Grincements importants au niveau de la suspension dans les embouteillages si la température extérieur est supérieur à 30 degrés

Mercedes Classe A (2012-2017)

180 122 ch Boite automatique 70000km : Pb sonde de refroidissement remplacement sous garantie (700euros).

Fiat Punto (1993-1999)

1.1 55 ch 143000km, 1995, Punto55s, M5 : Chauffage, plancher trempé, le mieux c'est de chinter les tuyaux et le couper.Entretien normal; courroies de distribution, pneu, disques/plaquettes, bougiesAttention à quelques tuyaux (nottement tuyau de dépression) qui durcisse avec le temps et au plastiques sous le capot qui tire la gueule au bout de 30ans (filtre à air et cache distri)Prendre soin de vérifier les câbles électriques qui pendouille parfois besoins de réarranger tous ça (Fiat étant connu pour ces systèmes électriques aléatoire)Traitement antirouille des bas de caisse à l'avant et dans le coffre, (on sait tous que FIAT veut dire Féraille Invendue À Turin😅😉) Étant jeune conducteur, j'ai du changer l'embrayage (d'autres on fait leurs armes dessus) à 142000kmC'est une voiture qui peut facilement faire un joint de culasse si les liquides ne sont pas vérifié (refroidissement et huile 15w40).

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