Question du mois Soumise par Bill McLellan, Pasadena, Californie, et répondue par Melany Hunt, professeur associé de génie mécanique, Caltech.
Le système de refroidissement est une partie importante du moteur d’une automobile. Je suis certainement devenu plus conscient de ce fait après avoir eu ma voiture en surchauffe sur l’autoroute de Santa Monica.
Le système de refroidissement remplit trois fonctions importantes. Premièrement, il élimine l’excès de chaleur du moteur ; deuxièmement, il maintient la température de fonctionnement du moteur là où il fonctionne le plus efficacement ; et enfin, il amène le moteur à la bonne température de fonctionnement le plus rapidement possible.
Le système de refroidissement est composé de six pièces principales – un moteur, un radiateur, une pompe à eau, un ventilateur de refroidissement, des tuyaux et un thermostat. Pendant le processus de combustion, une partie de l’énergie du carburant est convertie en chaleur. Cette chaleur est transférée au liquide de refroidissement qui circule dans le moteur par la pompe à eau. Les tuyaux transportent le liquide de refroidissement chaud jusqu’au radiateur, où la chaleur est transférée à l’air qui est aspiré à travers le moteur par le ventilateur de refroidissement. Le liquide de refroidissement est ensuite ramené à la pompe à eau et recirculé.
Lorsqu’un moteur est froid, comme le matin, il fonctionne un peu différemment. Pour maximiser l’efficacité, le moteur est conçu pour se réchauffer rapidement. Une fois que le moteur atteint la bonne température de fonctionnement, il est conçu pour être maintenu à une température stable, ce qui est le but du thermostat. Le thermostat est comme une soupape qui s’ouvre et se ferme en fonction de sa température. Le thermostat isole le moteur du radiateur jusqu’à ce qu’il ait atteint une certaine température minimale. Sans thermostat, le moteur perdrait toujours de la chaleur au profit du radiateur et mettrait plus de temps à se réchauffer. Une fois que le moteur a atteint la température de fonctionnement souhaitée, le thermostat ajuste le débit vers le radiateur pour maintenir une température stable.
Parfois, le liquide de refroidissement est si chaud que le thermostat s’ouvre complètement, rendant le moteur complètement dépendant du radiateur pour maintenir sa température stable. Tant que le débit d’air à travers le radiateur est suffisant, le moteur reste froid. Si, pour une raison quelconque, le débit d’air est trop faible, le radiateur ne fera pas son travail et le moteur risque de surchauffer. À ce stade, si le débit du liquide de refroidissement est augmenté, le moteur transférera davantage de chaleur au liquide de refroidissement, ce qui aggravera la situation. La restriction du débit du thermostat permet d’augmenter la pression dans le système de refroidissement, ce qui rend plus difficile l’ébullition du liquide de refroidissement dans la pompe à eau. Cependant, elle n’aide guère le radiateur à maintenir le moteur froid.