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Introduction
Tous les moteurs à combustion interne (IC) (quatre temps et deux temps) nécessitent un contrôle de la température pour éviter la surchauffe et le grippage. Certains moteurs sont refroidis par air tandis que d'autres utilisent un refroidissement par eau.
En général, les petits moteurs (moto, tondeuse, etc.) peuvent être refroidis par air, tandis que les autres types de moteurs nécessitent un refroidissement par eau. Les moteurs plus grands sont refroidis par eau pour plusieurs raisons :
- L'eau est abondante et facilement accessible dans la plupart des endroits.
- L'eau a une capacité de dissipation thermique supérieure à celle de l'air.
- L'eau peut être refroidie à distance, ce qui offre une plus grande flexibilité dans la conception du système de refroidissement.
Une température de refroidissement de l'eau d'environ 80°C (176°F) et une pression de 3 bar (44 psi) sont standards pour la plupart des moteurs en charge.
Le refroidissement par eau est parfois appelé 'eau de chemise' en raison de la 'chemise' d'eau entourant l'espace de combustion.
Composants du système de refroidissement à eau
Un système de refroidissement à eau pour moteur comprend un thermostat, une chemise de cylindre, une pompe à eau de refroidissement et un échangeur de chaleur (radiateur).
Système de refroidissement à eau pour moteur
Une pompe à eau de refroidissement est essentielle pour faire circuler l'eau de refroidissement dans le moteur. La pompe est directement couplée au vilebrequin du moteur, ce qui signifie que sa vitesse et sa pression de sortie sont proportionnelles à la vitesse du moteur. La plupart des pompes sont couplées au moteur via une courroie, un engrenage ou une chaîne, mais cela dépend de la taille du moteur ; les très grands moteurs utilisent des pompes centrifuges entraînées par des moteurs électriques.
Un thermostat régule la température de l'eau de refroidissement et donc celle du moteur. Il peut réchauffer rapidement le moteur en contournant le radiateur, ou le refroidir en dirigeant l'eau de refroidissement vers le radiateur. Son rôle principal est de prévenir la surchauffe du moteur.
Un radiateur dissipe la chaleur pour éviter la surchauffe du moteur. Dans une automobile, le milieu de refroidissement est l'air, mais les moteurs plus grands utilisent souvent un liquide comme milieu de refroidissement, par exemple les moteurs de navire utilisent de l'eau de mer.
Radiateur de moteur
La chemise de cylindre assure une distribution uniforme de l'eau de refroidissement autour du revêtement de cylindre. La combustion se produit à l'intérieur du revêtement de cylindre (espace de combustion), qui est la partie la plus chaude du moteur et nécessite un refroidissement efficace. L'eau de refroidissement entre à la base de la chemise et est évacuée au sommet.
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Comment fonctionnent les systèmes de refroidissement à eau pour moteurs ?
Lorsque l'eau de refroidissement (eau de chemise) est froide, le thermostat contourne le radiateur et la température de l'eau de refroidissement augmente progressivement jusqu'à atteindre la température optimale.
Lorsque l'eau de refroidissement est trop chaude, le thermostat la dirige vers le radiateur où la chaleur est dissipée pour éviter la surchauffe du moteur.
Cliquez ici pour apprendre comment fonctionne un thermostat.
Antigel et expansion thermique
Le système de refroidissement à eau est traité avec de l'antigel pour empêcher l'eau de geler à des températures inférieures à zéro (<0°C). Si l'eau de refroidissement gèle, le moteur pourrait être gravement endommagé car l'eau se dilaterait, exerçant de fortes contraintes mécaniques sur les composants du moteur. Il n'est pas rare que le bloc-cylindres se fissure si l'eau de refroidissement gèle.
Un réservoir de compensation est installé pour permettre l'expansion thermique de l'eau de refroidissement en cas de surabondance. Le liquide en expansion ouvre généralement une valve au sommet du radiateur et s'écoule vers une zone de stockage, comme un réservoir de compensation ou un réservoir d'expansion.
Inhibiteurs de corrosion
Des inhibiteurs de corrosion sont ajoutés au système de refroidissement à eau pour protéger les composants internes du moteur. Ces inhibiteurs maintiennent les surfaces d'échange de chaleur propres et empêchent l'accumulation de tartre ou de rouille. L'encrassement des surfaces à l'intérieur du système de refroidissement à eau réduirait le transfert de chaleur et augmenterait le risque de surchauffe du moteur.
Composants du modèle 3D
Ce modèle 3D montre tous les principaux composants d'un système de refroidissement à eau typique pour moteur, incluant :
- Thermostat
- Pompe à eau de refroidissement
- Radiateur (Échangeur de chaleur)
- Réservoir de compensation (Réservoir d'expansion)
- Chemise de cylindre
Ressources supplémentaires
https://www.carparts.com/classroom/coolingsystem.htm
https://www.howacarworks.com/basics/how-an-engine-cooling-system-works