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Dernière modification 06/04/2023

Comment fonctionne le refroidissement d'une voiture ?


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 :

Alfa Romeo Stelvio (2017)



2.2 diesel 150 ch Problème de refroidisseur d’huile : Mélange d’huile dans le circuit de refroidissement . Problème de refroidisseur d’huile Mopar change 3 fois des 110000km sans aucune solution notable du Sav Il parait que cette pièce est défectueuse et très sensible de la part du constructeur


Opel Mokka (2012-2016)



1.4 Turbo 140 ch : roues de 17 pouces (raides) qui usent rapidement les silentblocsBlocs ABS. Fuites circuits refroidissement => (boîte à eau thermostat) idem vase expansion qui ne résiste pas à la pression et/ou à la température de l'eau. Bruit de chaîne de distribution à froid à partir de 110000km.


Peugeot Partner Tepee (2008-2018)



1.6 HDI 110 ch 2014.84000 Kms : 3 iéme panne sur autoroute injecteurs.Le n°3 remplacé en 2018,un mois plus tard panne et remplacement du 1 2 4.Hier panne sur autoroute injecteur 4 à remplacer.Je n'évoque pas le problème de la climatisation et du ventilo radiateur.


BMW Serie 2 (2013-2022)



220i 184 ch BMW série 2 Cabriolet : à 20000 km problème mécanique (?) capote (probablement connu?) électrique pris en charge par Bmw à 45 000 km plus d'eau dans le radiateur avec fuite (durite?) heureusement seulement 8 km on était parcouru (le temps de ramener la voiture chez Bmw) en attente de la prise en charge Bmw (voiture en leasing)


Renault Laguna 2 (2001-2007)



2.0 dCi 150 ch Boite 6, 167000km, 2007, jantes alu 16p, finition privilège carminat : Fuite au radiateur de vanne EGR, consommation d'huile, fixation du train arrière.


Renault Austral (2022)



1.2 E-Tech Hybride 200 ch 14000 km - immatriculation 03/2023 : Depuis avril 2024 (10.000 km) le niveau d’huile augmente (+ 4cm au-dessus du repère max de la jauge). Vidange effectuée par le concessionnaire et 1 mois plus tard, remplacement des injecteurs. Aujourd’hui, le niveau d’huile continue d’augmenter et le concessionnaire ne trouve pas l’origine du problème (les ijecteurs n'etaient pas en cause). Seule certitude, les niveaux des liquides de refroidissement restent parfaits. De plus, l’huile moteur à une odeur d’essence.De plus, haut-parleur moteur électrique à remplacer, bruits de ferraille en fin de freinage (c’est normal d’après le concessionnaire).


Mercedes Classe E coupe (2009-2016)



350 CDI 231 ch Automatique 196000 2009 17 pouces avantage 2010 : Problème de verrou de colonne de direction impossible de démarrer le véhicule pas de contact prévoir une dépanneuse pour le rapatriement au garage coût de la réparation onéreuse problème récurrent à l approche des 200000 kms. Alternateur changé attention à certaines version l alternateur a un refroidissement à eau intégré le prix fait très mal


Renault Megane 2 (2002-2008)



2.0 dCi 150 ch 300 000 km : À 300 000 km beaucoup de pièces d’usure a été changé ; radiateur de refroidissement 2x Triangle , rotules , suspension, silent bloc moteur , bielette axial. Moteur jamais ouvert juste un contrôle de chaîne de distribution c’est une voiture bien fiable.


Mazda CX-5 II (2017)



2.2 Skyactiv-D 150 ch 123000km, boite manuel de 6 vitesses, 2018 : Vanne EGR, échangeur EGR, Boite de vitesses, Volant moteur


Peugeot 207 (2006-2012)



1.4 75 ch 80 000 : surchauffe Monte à 90 degrés sur 2 km,ne le faisait pas auparavant,pourquoi ???


Peugeot 206 (1998-2006)



2.0 S16 135 ch S16, 124 000 kms, 2003 : Casse du support moteur côté distribution. Accès pour la mécanique difficileBocal de liquide de refroidissement devenu opaque. Niveau difficile à contrôlerCroisillon de collecteur d’échappement dessoudé, bruit métallique désagréableFuite d’échappement au niveau du catalyseur insoluble à moins de changer la ligne complète. Alignement de cette dernière difficile à effectuer


Mercedes Classe E (2009-2015)



220 CDI 170 ch Classe E Berline 220 CDI 170 Executive 7G-Tronic+ Jantes 17 pouces : Remplacement de l'unité de gestion électronique de l'écran central du tableau de bord, endommagée par la surchauffe.


Audi A6 (2011-2018)



3.0 TDI 272 ch Audi A6 Avant 2017 V6 3.0 TDI 272 Quattro S-Line 110 000 km Jantes 20 pouces : Bien que le moteur soit fiable en lui-même, certains équipements externes laissent à désirer. Le problème rencontré était une fuite de liquide de refroidissement. Il s'agissait de la soupape de régulation, un problème reconnu par le constructeur et survenant généralement après 90 000 km. Le devis chez Audi s'élevait à 1 950 ¤.


Opel Corsa 5 (2014-2019)



1.4 100 ch boite manuelle, 60 000 km, 2017, finition Active, boitier E85 : Pannes survenus avant 60 000km =-Fuite de liquide de refroidissement au niveau du thermostat-Coupelle d'amortisseur avant ayant du jeu, elles seront a remplacer avant 100 000km dans mon cas


Mercedes Classe B (2012-2018)



180 122 ch 71000 : CASSE MOTEUR PREMATUREEDUREE DE VIE EN KM 71 000 KM !!!! A FUIR !!!! MOTEUR DEFECTUEUX !!!!! Je vous déconseille très fortement l'achat de ce véhicule. Le véhicule a été régulièrement entretenu. Son contrôle technique a été effectué sans problème. Sans raison particulière, un jour, sur autoroute, le véhicule se met à perdre du liquide de refroidissement et est victime d'une surchauffe moteur. Le dépanneur tente de contacter le garage Mercedes le plus proche qui ne répondra jamais. Un remorquage jusqu’au garage le plus proche daignant répondre est effectué. Le boitier thermostat est remplacé pour un montant d'un peu moins de 500 ¤. Plus de symptômes pendant deux mois, puis le véhicule est victime à nouveau de pertes de liquides de refroidissements. Plusieurs garages ne trouvent pas la panne. Le garage Mercedes demande plus de 3000 euros juste pour rechercher la panne ! Au final, le moteur a subi une usure prématurée et doit être remplacé. La pièce seule vaut environ 13 000 Euros ! Entre le leasing, le rachat du véhicule et cette réparation, sans doute due à une usure prématurée du moteur sans doute due à un assemblage trop serré du joint de culasse à l'usine que le constructeur ne reconnaîtra jamais, ce véhicule revient plus de 63 000 euros !!!MALGRE LES DEMARCHES EFFECTUEES, LE CONSTRUCTEUR M'IGNORE ET REFUSE DE ME PARLER JUSTE PARCE QUE LE DERNIER ENTRETIEN N'A PAS ETE EFFECTUE DANS LE RESEAU ! A FUIR ! Achetez une Mercedes, et vous ne serez plus pour eux qu'un porte-monnaie sur pattes ! C'est la première et la dernière fois de ma vie que j'achète une MERCEDES !!!!


Peugeot 308 (2007-2013)



1.6 VTi 120 ch 2012, 176 000 km : Panne radiateur, Pompe à eau explosé en pleine route (véhicule immobilisé), kit embrayage entier après panne buté d'embrayage. Consommation d'huile excessive (vraiment).


Peugeot 307 CC (2003-2010)



2.0 141 ch 307cc 2.0 141 2005 BVM 93.000kms jante alu 16 : radiateur de chauffage Coffre & fenêtres qui font des siennes Écran qui marche malClim en panneBruits parasites Haut-parleurs morts


Peugeot 2008 (2013-2019)



1.6 HDI 92 ch Boite manuel,134780km.annee 2013.finition allure : Change Amortisseur à 109100kmsFuite d eau à l échangeur à 115660kmsChange Double câble sélection de vitesse a 127800kmsPanne du start and stop à 134750 kms


Ford Focus 3 (2011-2018)



2.0 Ecoboost 250 ch Ford Focus ST250 2012 Panther Black - 170 000 km : Humidité dans l'habitacle si elle dort dehors par fortes pluiesJoints de portière (arrières surtout) qui se décollent (à recoller simplement)Petite consommation de LDR (durites autour du radiateur qui finissent par suinter avec le temps ou bocal de LDR qui fuit, sur certains exemplaires Pompe à eau défaillante après 150 000km) Peinture sensible à l'usure du temps Pare-chocs avant qui s'affaissent un peu


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


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