Refroidissement : éviter le coup de chaud

Durits, pompe, thermostat, vase d'expansion sont des termes qui caractérisent le circuit de refroidissement du moteur, mais le vocabulaire doit être enrichi et mis à jour pour suivre l'importance de cette fonction. Les évolutions de la technologie des moteurs donnent en effet au refroidissement un rôle bien supérieur à ce qu'il était avant l'arrivée des règlements de dépollution.

Un impact multiple

Le circuit de refroidissement ne garantit plus seulement la régulation thermique. Il assure au moteur un fonctionnement optimal dans une plage de températures qui est précisément déterminée par des objectifs de combustion parfaite dans les cylindres, tout en aidant au maintien d'une température raisonnable dans des organes périphériques comme le turbocompresseur ou la boîte de vitesses.

La régulation, le débit et la qualité du liquide sont très importants pour rester dans les valeurs optimales de fonctionnement déterminées par le constructeur. L'arrivée des hybrides ne simplifie pas le système : le moteur n'est plus en fonctionnement permanent, il faut alors réchauffer le liquide pour maintenir l'état idéal autour des 90 °C.

L'évolution du système

Pour assurer la régulation, le traditionnel calorstat à cire ne suffit plus. Il faut plus de précision, être plus progressif et distribuer le flux de liquide vers les différents points exigeant une stabilisation thermique. Des boîtiers de distribution externes au moteur sont donc utilisés. On leur adjoint des pompes électriques, pour un impact moindre sur ta puissance du moteur, pour réguler le flux de liquide et commander ce dernier à la demande, y compris lorsque le moteur est arrêté par la gestion du stop & start ou par l'hybridation. L'adoption des injections sophistiquées, des turbocompresseurs et des assistances électriques a permis de fiabiliser et de faire progresser les rendements.

Et ce, dans des rapports qui permettent d 'envisager la pérennité du moteur thermique dans les valeurs de dépollution requises par les règlements. Les véhicules électriques peuvent également nécessiter un refroidissement par liquide, si ce n'est directement sur le même circuit que le moteur thermique, par l'interdépendance d'un échangeur de température. Pour les batteries, on développe en effet actuellement de nouveaux "fluides".

Il s'agit de liquides au glycol enrichis de composants qui favorisent les échanges thermiques des cellules vers l'extérieur, essentiellement lors des recharges à forte puissance. L'Audi e-Tron Sportback contient notamment 22 litres de liquide pour cette fonction, sur une batterie de 95 kWh. Pour son i3, BMW utilise le circuit de climatisation pour le contrôle thermique des batteries, ce qui conduit à des pannes originales immobilisant le véhicule à cause d'un simple manque de charge du circuit de climatisation.

Dans le circuit de refroidissement, c'est la pompe qui a le plus évolué pour passer à l’électrique, dans un boîtier extérieur au bloc moteur qui gère également la répartition des flux vers les différents composants, dont le radiateur, le recyclage des gaz d'échappement (EGH) et le refroidissement de l'air d'admission du turbocompresseur. Le circuit peut aussi comporter un réchauffage électrique pour le chauffage d'habitacle. Les moteurs sont désormais tellement bien gérés en émission de chaleur que pour chauffer les passagers, il est nécessaire d'accélérer le chauffage du liquide avec des résistances électriques.

Entretien et maintenance

Un circuit de refroidissement à la complexité croissante.

Pour le réparateur, en dehors des problèmes de fuites, son intervention se limite à la surveillance du niveau de liquide dans le vase d'expansion et à son remplacement à intervalles réguliers, la règle étant 60 à 100 000 km en l'absence de préconisation du constructeur. Les nouveaux moteurs à très hautes performances (jusqu'à 130 ch pour des 3 cylindres de 1000 cm³) sont fort sensibles à la moindre fuite ou défaillance du liquide ou d'éléments sur le circuit et imposent un entretien très régulier du niveau, de la qualité du liquide et du fonctionnement des divers éléments. Pour procéder le plus efficacement possible à cette opération, une machine de vidange et de remplissage par dépression est la solution la plus écologique.

Elle permet un remplissage sous dépression en limitant les bulles d'air. Nous nous sommes arrêtés sur l'appareil AC1021 de Clas Equipement mais d'autres fabricants et distributeurs d'outillage disposent d'équivalents dans leurs gammes. L’équipementier propose également un équipement permettant la mise sous pression du circuit pour en vérifier l'étanchéité. Entièrement mécaniques, ces appareils ne nécessitent qu'une source de pression d'air, limitée à moins de 2 bars.

Les liquides

Le liquide de refroidissement doit assurer la tenue à des températures très inférieures à 0°, pour ne pas geler le circuit en hiver et pour permettre le fonctionnement dans ces conditions, alors que l'effet venturi du radiateur y fait régner une température de plus de 10°C inférieure à la température ambiante.

Autrement dit, s'il fait -10°C à l'extérieur, la température chute à -25°C dans le radiateur de refroidissement. Les liquides de refroidissement sont en général prévus pour geler à -40°C s'ils sont utilisés dans les bonnes conditions. Pour autant, le glycol présent comme antigel permet également d'augmenter le point d’ébullition du liquide. Au lieu de bouillir à 120 °C sous pression dans le circuit hermétique, la stabilité est assurée jusqu'à 130°C au moins. Une sécurité dont les moteurs actuels très fragiles ne peuvent se dispenser.

Les liquides ont réalisé de grands progrès, répondant désormais à des critères fixés spécifiquement par chaque constructeur, qui sont validés au terme d'essais identifiant la résistance à la corrosion, les échanges thermiques, la résistance au gel, etc. Malgré tout, les fabricants de liquides de refroidissement ont également la solution pour les réparateurs indépendants – qui ne peuvent se permettre de disposer d'un stock de liquide pour chaque marque – avec des liquides universels.