Rôle du refroidissement
1.1. Avantages du refroidissement
1.2. Avantages des températures élevées
2. Différents systèmes de refroidissement
Les principaux systèmes de refroidissement sont :
3. Refroidissement par eau
Le
rendement du moteur (le rapport entre l'énergie fournie par l'arbre
moteur et l'énergie apportée par la combustion) ne dépasse généralement
pas 30% dans les moteurs à allumage commandé.
La quantité d'énergie à évacuer par le refroidissement varie en fonction de la charge du moteur.
La quantité d'énergie à évacuer par le refroidissement varie en fonction de la charge du moteur.
Au cours du cycle, la température des gaz au sein du cylindre varie de quelques degrés à 2000ºC.
Les parois de la culasse et de la chemise suivent ces variations avec une amplitude beaucoup plus faible. Ces écarts (de 60 à 80ºC autour d'une moyenne de 200ºC pour la peau des parois de la culasse par exemple) suffisent parfois à provoquer des contraintes thermiques cycliques préjudiciables à la tenue des pièces (criques thermiques dans la culasse, déformations permanentes de la culasse entraînant des problèmes d'étanchéité au niveau du joint de culasse...).
Les parois de la culasse et de la chemise suivent ces variations avec une amplitude beaucoup plus faible. Ces écarts (de 60 à 80ºC autour d'une moyenne de 200ºC pour la peau des parois de la culasse par exemple) suffisent parfois à provoquer des contraintes thermiques cycliques préjudiciables à la tenue des pièces (criques thermiques dans la culasse, déformations permanentes de la culasse entraînant des problèmes d'étanchéité au niveau du joint de culasse...).
Répartition de l'énergie contenue dans le carburant
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- Maintien de la température des éléments de la chambre de combustion en dessous de certaines limites pour assurer leur résistance mécanique.
- Diminution de la température de l'huile afin d'assurer une bonne lubrification du contact segment/cylindre et aussi de diminuer les risques de grippage des pistons ou de gommage des segments.
- Maintien d'un taux de remplissage correct (échauffement des gaz frais plus réduit).
- Eloignement des limites du cliquetis (combustion anormale).
1.2. Avantages des températures élevées
- Obtention de rendements plus élevés (diminution des pertes aux parois).
- Amélioration de la préparation du mélange air/carburant.
- Limitation de la production d'hydrocarbures imbrûlés et d'acides sulfureux au contact des parois.
En conclusion, il est donc rationnel de refroidir les parois du moteur à la condition de ne pas le faire trop énergiquement.
L'expérience montre qu'il est intéressant de maintenir la température des parois :
- autour de 120ºC pour les chemises.
- autour de 180 à 240ºC pour la culasse.
Remarque: Si l'on élève la température de régulation de l'eau de 10ºC, on élève aussi de 10ºC les températures des parois.
2. Différents systèmes de refroidissement
Les principaux systèmes de refroidissement sont :
En automobile, c'est le refroidissement par eau qui est le plus utilisé.- Le refroidissement par eau : une circulation d'eau interne refroidit le moteur, ensuite l'eau est refroidie dans un radiateur.
- Le refroidissement par air : un courant d'air frais passe sur le moteur et le refroidit.
3. Refroidissement par eau
Dans
ce système le moteur, en particulier la culasse et le bloc-cylindres,
comporte des cavités (chambres d'eau) dans lesquelles circule l'eau de
refroidissement.
La circulation de l'eau est assurée par une pompe centrifuge.
La figure ci-dessous représente un circuit de refroidissement d'eau :
La circulation de l'eau est assurée par une pompe centrifuge.
La figure ci-dessous représente un circuit de refroidissement d'eau :
Circuit de refroidissement d'un moteur
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1. Radiateur
2. Sonde du ventilateur électrique 3. Pompe à eau 4. Soupape thermostatique 5. Culasse 6. Lampe témoin de niveau mini du liquide 7. Jauge à liquide 8. Réservoir d'expansion 9. Bouchon du réservoir d'expansion |
10. Sonde de température du liquide de refroidissement
11. Sonde pour lampe témoin de température maxi du liquide de refroidissement 12. Robinet de chauffage 13. Radiateur de chauffage 14. Indicateur de température du liquide de refroidissement 15. Lampe témoin de température du liquide de refroidissement. |
