Les moteur thermique produit de la chaleur (énergie thermique),nous verrons que pour le bon fonctionnement du moteur ,il est nécessaire d'évacuer une partie de ces calories et de maintenir une température constante.
Le bloc-moteur et la culasse sont donc aménagés pour permettre la circulation d'un fluide réfrigérant qui sort du moteur par la durit supérieure,passe dans un radiateur soumis à l'air ambiant et retourne au moteur par la durit inférieure.
D’où la chaleur dégagée par le moteur provient-elle ?
Elle provient essentiellement de la combustion des gaz au temps d'explosion,la température au moment de l'inflammation atteint 2000C .
Au temps d'échappement ,les gaz qui passent autour de la soupape et parcourent la tubulure sont encore à une température d'environ 800C.
On peut y ajouter,à une plus faible proportion,les divers frottement .
Cette chaleur est-elle compatible avec un fonctionnement normal du moteur ?
Bien que les températures indiquées soient des valeurs extrêmes,on peut considérer un dégagement moyen de chaleur de l'ordre de 800C ,allant en décroissant au fur et à mesure de l'éloignement des élément par rapport à la chambre de combustion.
En l'absence d'un système de refroidissement efficace,nous constatons :
- Une dilatation des ,une pièces provoquant une diminution des jeux,une difficulté de lubrification et un serrage.
- Une diminution de taux de remplissage par dilatation des gaz avant leur entrée dans la chambre.
- L'inflammation spontanée du mélange air-essence(température d'auto-inflammation 400C)
-La formation des propriétés de métaux (fluage,détrempage, fusion)
-La décomposition et la carbonisation des lubrifiants.
La chaleur doit-elle être entièrement évacuée ?
Il est important de maintenir dans le moteur une température de fonctionnement régulière autant que possible afin de ne pas affecter son rendement thermique .
Elle favorise également la vaporisation de l'essence et permet une combustion correcte .
Une température de fonctionnement trop basse provoque :
- Une combustion trop lente et incomplète (perte de puissance et pollution)
-Une condensation des vapeurs d'essence .
-L'essence liquide se trouvant sur les parois des cylindres dissout le film d'huile protecteur.
Comment évacuer la chaleur excédentaire ?
Les élément constituant les parois de la chambre de combustion doivent être réaliser dans des métaux possédant une bonne conductibilité thermique et une chaleur massique élevée.
Les parois doivent être minces et offrir une grande surface de contact avec le fluide réfrigérant.
Le fluide doit circuler à une vitesse proportionnelle au dégagement des calories.
Étudions le principe de fonctionnement de refroidissement par air
La culasse et les cylindres sont équipés d'ailettes offrant une grande surface de contact avec l'air.
Hormis pour les petits moteurs, la vitesse de passage de l'air est accentuée par la mise en place de déflecteurs qui canalisent l'air propulsé par un ventilateur .
l’installation permettant de réguler l'évacuation des calories en fonction de la température du moteur.
Quels sont les avantage du système de refroidissement par air ?
-La simplicité de constitution
-Le gain de poids
-Le peu de défaillance et entretien
Système de refroidissement par eau
Dans ce système l'eau sert d'agent transmission des calories entre la chambre de combustion et l'air.
la culasse et les cylindres comportent des chambres d'eau,la circulation de l'eau est assurée vers le radiateur ou se produit l'échange avec l'air .
Comment l'eau circule-t-elle?
L'eau de déplacent dans le moteur du bas vers le haut par différence de masse volumique.
le mouvement est accéléré par une pompe a eau
Le liquide chaud est dirigé vers la partie supérieure du radiateur et revient dans la partie inférieure au fur et à mesure de son refroidissement dans le radiateur .
Le radiateur est conçu de manière à offrir une grande surface de contact du liquide avec l'air.
La vitesse de passage de l'air est accélérée par un ventilateur celui-ci peut être ou non solidaire de l'arbre de pompe à eau.
L’évaporation forme un dépôt calcaire qui obstrue les fines canalisations du radiateur.
On utilise de préférence un liquide spécial de refroidissement composé d'eau déminéralisée et d'antigel toute saison .
Comment le niveau est-il maintenu constant dans le radiateur ?
Le niveau reste constant grâce à l'utilisation d'un vase d'expansion muni d'une soupape à double effet .
-Lors de la montée en température le liquide se dilate,le trop plein passe dans la vase ,lorsque la pression de fonctionnement est atteinte,la soupape de pression quitte sont siège .
-Lors du refroidissement la soupape de pression est fermée,le liquide se rétracte et crée un vide dans le circuit ,lorsque la pression devient inférieure à la pression atmosphérique la soupape de dépression s'ouvre.le liquide repart vers le radiateur par différence de pression.
Principe de thermostat
Il s'agit d'une soupape incorporée dans le circuit dont l’ouverture est conditionnée par la température du liquide.a froid la soupape est fermée ,le liquide qui ne peut circuler vers le radiateur va s'échauffer rapidement .
La température de fonctionnement est atteinte,le liquide chaud produit par exemple la dilatation du soufflet métallique,le thermostat s'ouvre à la température pour laquelle il a été conçu.
