L’explosion ou plus exactement la combustion qui se produit dans le cylindre, engendre un important dégagement de chaleur qui correspond à une perte d’énergie considérable propre aux moteurs thermiques. Dans les faits, un tel moteur ne fonctionne q’à une température de 58 à 120° C.
En pratique, il est plus difficile de refroidir un moteur que l’inverse d’où un ensemble d’organes chargés de ce refroidissement.
Sommaire
Le refroidissement par air forcé
Si l’air relatif (celui qui résulte de l’avancement du véhicule et du balayage de l’air) joue un rôle important, quel que soit le mode de refroidissement, il n’est jamais suffisant à lui seul.
Un radiateur
Le refroidissement par air est fondé sur le principe du forçage d’un courant d’air vers le moteur. Ce système simple n’est cependant plus guère utilisé que sur certains moteurs disposés à plat.
Les culasses, cylindres et carters sont munis d’ailettes destinées à augmenter la surface du métal en contact avec l’air qui circule.
Des tôles embouties enferment cylindres et culasses et canalisent l’air, propulsé par une turbine, derrière laquelle es trouve souvent un petit radiateur d’huile qui contribue à l’échange thermique.
Le refroidissement par liquide par thermosiphon
Le poids spécifique de l’eau chaude étant inférieur à celui de l’eau froide, l’eau chaude monte dans le moteur où elle est remplacée par l’eau froide venant du radiateur (placé légèrement plus haut que le moteur).
La circulation se fait sans pompe et implique un circuit parfaitement rempli. L’effet de refroidissement est relativement faible, étant donné que l’eau circule lentement (15 cm / s).
Ce système n’est utilisé que pour certains moteurs de petites motos.
Le refroidissement par circulation d’eau forcée
L’eau circule rapidement dans le circuit car elle est propulsée (ou aspirée suivant le cas) par une pompe actionnée par le moteur. Cette circulation limite ainsi les tensions thermiques car la différence entre l’entrée et la sortie du liquide du moteur n’est que d’environ 5 à 8° C.
On trouve aussi 2 sortes de circuit à refroidissement liquide :
- le circuit ouvert
- le circuit fermé
Circuit ouvert
Le liquide est mis en mouvement par une pompe. Il passe par le radiateur, qui comporte à sa partie supérieure une évacuation de trop plein : en chauffant, le liquide augmente de volume, qui s’échappe par cet orifice.
Cela implique de compléter périodiquement le niveau.
Circuit fermé
Le circuit est identique au précédent, mais le trop-plein est canalisé au moyen d’un tuyau, vers un récipient appelé vase d’expansion qui contient déjà une petite quantité de liquide.
Un vase d’expansion
A froid
Le radiateur est plein d’eau et la quantité d’air, au-dessus du liquide de vase d’expansion, est à la pression atmosphérique.
Le refroidissement de l’eau entraîne une diminution de son volume. L’air sous pression dans le vase repousse l’eau vers le radiateur et la pression du vase revient à la pression atmosphérique.
A chaud
L’eau du radiateur augmente de volume et l’excédent vient s’ajouter au liquide du vase d’expansion. Il y a donc compression de l’air contenu dans ce vase.
L’avantage du circuit de refroidissement fermé (sous pression) est qu’il recule le point d’ébullition de l’eau, car à toute augmentation de la pression correspond un accroissement de la température d’ébullition de l’eau : à une pression de 0,08 bar, l’eau bout à 115° environ.
Au niveau de la mer, à une pression atmosphérique normale l’ébullition a lieu à 100° C ; en altitude, à 4 500 m, où la pression atmosphérique est plus faible, l’ébullition intervient à 85° C environ.
Pour bien fonctionner, un circuit fermé doit être toujours plein (mis à part la vase d’expansion). Il faut donc chasser l’air pouvant rester dans le circuit. Un ou plusieurs purgeurs sont donc prévus à différents points hauts des canalisations.