MOTORISATION BEP MVM

Cours Le refroidissement Date:

02/11/2007

1 RAISON D’ÊTRE DU SYSTEME

Le rendement d’un moteur à combustion interne ne dépasse pas 30% dans le meilleur des cas .

70 à 75% de l’énergie apportée par la combustion est dissipée sous forme de chaleur dont:

- 30 à 35% est emportée par les gaz d’échappement

- 8 à 10% est emportée par frottement et le lubrifiant

- 35 à 40% est emportée par le circuit de refroidissement

Énergie calorifique

de combustion

Énergie calorifique emportée par le circuit de lubrification

Énergie mécanique

Énergie calorifique emportée par le circuit de refroidissement

Énergie calorifique emportée par les gaz d’échappement

Le rôle du circuit de refroidissement est de :

1- Faire monter en température le moteur à son point de fonctionnement optimum le plus rapidement possible pour:

- limiter l’usure des pièces

- limiter la consommation et la pollution

- chauffer l’habitacle

2- Maintenir la température de fonctionnement du moteur à sa valeur optimum pour optimiser:

- le jeu de fonctionnement

- le rendement de combustion

En automobile le système de refroidissement est un système dit par « eau », mais il en existe d’autre:

Par eau

Le rôle du circuit de refroidissement est :

3- D’évacuer la chaleur excédentaire pour éviter de nombreux incidents pouvant se produire comme:

La tenue des matériaux:- serrage des pistons dans les cylindres- déformation de la culasse- fissurations de la chambre de combustion- usures prématurées des sièges de soupape- grippage des queues de soupapes

Lubrification:- gommage des segments (de feu en particulier) dans leurs gorges

Combustion:- déclenchement de combustions anormales (cliquetis)

4-Informer le conducteur de la température de fonctionnement du moteur

5- Alerter le conducteur d’une anomalie sur le circuit de refroidissement (température et niveau)

2 LOCALISATION DU SYSTEME

Par air

Par huile

Pompe à eau

Durite retour d’eau chaude

Radiateur

Vase d’expansion

Circuit de dégazageMoto ventilateur

Thermostat

Radiateur de chauffage

Durite départ d’eau froide

Thermocontact

3 LES PRINCIPES ET LOIS PHYSIQUES

Échange de chaleur par conduction :

Ce sont les échanges thermiques dans la matière: solide, liquide, gaz.

La quantité de chaleur échangée par conduction et fonction:

- de la nature de la matière

- du volume de matière où se produit la conduction thermique

- écart de température dans la matière

Échange de chaleur par convection :

Ce sont les échanges thermiques qui se produisent entre unfluide et une paroi solide:

radiateur de refroidissement, échangeur

Ces échanges sont fonction :

- de la surface d’échange

- de la nature du fluide participant àl’évacuation de la chaleur

- du débit des fluides- du débit des fluides

- de l’écart de température

Remarque: le coefficient de conductivité de l’air est 25 fois inférieur à l’eau

Flux thermique au niveau des cylindres

Bilan des échanges calorifiques

1 : 15 % conduits échappements,

2 : 25% chambre de combustion,

3 : 25% chemise,

4 : 35% chemise par piston

Rq: L’expérience montre qu’il estintéressant de maintenir la températuredes parois:

- 120°c pour les chemises- 210°c pour la culasse

4.1 la pompe à eau

5

4 LES CARACTERISTIQUES FONCTIONNELLES et FONCTIONS D U SYSTEME

La fonction de la pompe à eau est de faire circuler le liquide de refroidissement pour aider à l’élimination de la chaleur

9

1

3

2

4

7

8

6

29

31

1

1- silentbloc + support

2 - joint de pompe à eau

3 - joint d’huile

4 - tourillon ou roulement

5 - rondelle d’étanchéité

6 - turbine

7 - aube

8 - volute

9 - corps de pompe

Les pompes à eau utilisé sur les moteur sontgénéralement de type centrifuge (utiliser pour letransfert de fluide par exemple).

Le débit de la pompe est quasiment proportionnelà son r égime (1) jusqu' à l'apparition de lacavitation (2), formation de gaz ou bulles sousl’effet d’une dépression diminuant le rendementde la pompe.

Afin d’éviter les phénomène de cavitation lecircuit de refroidissement doit avoir desgéométries de circuit approprié au débit etfonctionner sous pression

La puissance fournie à la pompe pour fairecirculer le liquide de refroidissement nécessaire àhaut régime peut atteindre 1.5 à 3 % de lapuissance fournie par le moteur (en pleine charge)

4.2 Le thermostat (Calorstat)

Cet élément doit permettre d'assurer une montéeen température rapide du moteur.

Pour ce faire, il faut éviter de faire circuler le liquidede refroidissement en dessous d'une certainetempérature. C'est le rôle du thermostat.

Une montée en température rapide du liquideentraîne :

•Une diminution de la pollution,

•Une réduction des pertes par frottement(viscosité de l'huile),

•Une diminution de la consommation sur decourtes utilisations (ex : porte à porte).

clapetOrifice de purge

Élement thermodilatable

F ressort

F tige

1

Thermostat double effet

5 Les fonctions du système

6 Le fonctionnement du système

2

3

4

5

6

78

Le thermostat double effet possède un by-pass ouvert à froid pour faire circuler l’eau dans le bloc moteur afin de réchauffer plus rapidement cette dernière destinée au radiateur de chauffage

4.3 le bouchon du vase d’expansion

4.2 le vase d’expansion

Le vase d’expansion permet decompenser les variations de volume duliquide de refroidissement dues auxchangements de température,évaporation ou fuite du liquide

Moteur chaudMoteur froid

4.3 le bouchon du vase d’expansion

Le bouchon de radiateur garanti un pression de fonctionneme ntcomprise entre 0,9 et 1,25 bars au dessus de la pressionatmosphérique

Le fonctionnement sous pression évite les phénomène de cavi tation(au niveau de la pompe à eau et l’ébullition du liquide derefroidissement

En cas de surpression il joue le rôle de la soupape de décharge .

Lors du refroidissement du liquide il garanti le maintien de lapression atmosphérique dans le circuit.

4.4 le radiateur

4

21

3

1 durit supérieure

2 boîtier thermostat

3 durit inférieure

4 pompe à eau

Le radiateur est un échangeur eau/air. Il se compos e de 2 réservoirs appelés boîtes à eau reliés par des tubes qui portent des ailettes e xtèrieures.

Circulation de l’eau en « U » OU EN « i »

Alu. mécanique

Alu brasé

5

6

4.5 le liquide de refroidissement

Le liquide de refroidissement doit avoir :

- de bonne qualité de convection

- pouvoir inhibiteur de corrosion

- résister au gel et au vieillissement

Le liquide de refroidissement égalementappelé liquide caloporteur est constituéd’eau, d’éthylène-glycol (antigel) etd’inhibiteur de corrosion

La présence d’éthylène-glycol augmente latempérature d’ébullition et abaisse celle dela congélation

4 pompe à eau

5 grille protection

6 boîte eau

OU EN « i »

4.6 le motoventilateur

Aide à l’évacuation des calories. Moteur à courant continu

Pâles carénées

Pâles non carénées

Double ventilateurs

Le ventilateur:

Vraiment l'accessoire indispensable d'une voiture citadine.

Placées à proximité du radiateur, les pales du ventilateur forcent l'air a passer au travers de celui-ci, et évite ainsi la surchauffe lors des trajets a petite allure (embouteillages par ex).

Il peut être entraîne mécaniquement a l'aide d'une courroie.

Mais en général, il s'agit d'un petit moteur électrique, commande par une sonde placée sur le radiateur, qui entraîne le ventilateur lorsque la température est supérieure a 100 C.

Une défaillance de ces éléments provoque une surchauffe lorsque le véhicule roule a faible allure ou est arrêté.

4.7 Schéma électrique moto-ventilateur avec sonde d e température eau et calculateur d’injection

Sonde de température de type CTN

Alim. 5Volt

Relais avec diode de roue libre

Risques liés à L’éthylène glycol

Toxicité pour l’homme :

1 étourdissement2 tachycardie/respiration saccadée3 détruit les reins

Rq: En cas d’ingestion de + de 2 cuillères à soupe il devient mortel pour l’homme

Risque d’incendie: l’éthylène glycol est explosif à l’état gazeux

6 MAINTENANCE DU SYSTEME

6.1 Le Liquide de refroidissement

Périodicité: 3 ans

Contrôle niveau toutes les 10000 kms (se référer aux préconisations constructeurs)

0°C10°C

-10°C

- 20°C- 30°C- 40°C

Réglementation toxicité:

Ne pas jeter le liquide de refroidissement dans les égouts

6.2 Bouchon du radiateur

6.3 Contrôle ouverture du thermostat:

5.4 sonde de température d’eau: voir schéma page pr écédente