Le Refroidissement

Le Refroidissement

Afin d’évacuer l’échauffement excessif des pièces mécaniques du moteur, il est indispensable d’évacuer partiellement les calories produites par la combustion ; c’est le rôle du système de refroidissement.

Il y a une vingtaine d’années toutes les motos étaient à refroidissement par air. Aujourd’hui le refroidissement par air a vécu, et ne possède plus ces lettres de noblesses. Les temps ont changé et le refroidissement liquide est devenu courant sur presque tous les modèles sauf certains utilitaires, et il présente l’avantage d’offrir un meilleur rendement et de diminuer les bruits de fonctionnement.

A) CONCEPTION

Il faut savoir que dans un moteur, la combustion n’est optimale que dans une plage précise de température, ni trop basse, ni trop élevée. Ainsi pour les moteurs quatre temps, on tourne dans des températures idéales de 75° à 80° C et pour un deux temps de 60° à 65° C.

Dans ces conditions, un système de refroidissement performant s’impose. D’autre part, ce système servira aussi à homogénéiser les températures dans le moteur, afin de réduire les points chauds, néfastes à la durée de vie des organes.

B) LE REFROIDISSEMENT PAR AIR

Le refroidissement par AIR est le plus simple et le moins cher de tous, car il ne possède aucune pièce en mouvement (radiateur, pompe, etc.….) pas même un ventilateur puisque ce rôle incombe au vent relatif lors du déplacement de la moto.

Le cylindre et la culasse sont entourés de nombreuses ailettes qui dissipent la chaleur dans l’air ambiant, ces ailettes augmentent la surface de refroidissement.

Le refroidissement peut être encore augmenté par l’adjonction des alliages en aluminium. Les moteurs 2T et 4T ont une différence fondamentale, au niveau des organes à refroidir.
         Sur un moteur 2T, l’échappement se fait par le cylindre, et sur un moteur à 4T, il se fait par la culasse d’où une différence de T° sur ces éléments.

La culasse et le cylindre sont donc très largement ailettés, mais il est impossible de réguler la température du moteur.

Les ailettes, quant à elles, amplifient les bruits de fonctionnement. Sur un moteur à refroidissement par air nous trouvons de gros écarts de T° selon l’endroit où évolue le véhicule (ville, embouteillages, autoroute, été ou hiver etc.…)

C) LE REFROIDISSEMENT PAR AIR FORCE.

Il existe des modèles de deux roues avec ce type de refroidissement, en général ce sont des scooters.

La disposition du moteur à l’arrière empêche la libre circulation de l’air autour des zones chaudes.

Il est donc indispensable de canaliser l’air autour du moteur. Le cylindre, la culasse et le volant magnétique sont donc carénés et une turbine est fixée sur le volant.

Celui-ci en tournant fait circuler de l’air autour du cylindre et de la culasse. Cette circulation permet une bonne évacuation des calories du moteur.

Revers de la médaille, cette turbine consomme un peu de puissance et détériore le rendement global du moteur.

ATTENTION

Il ne faut jamais rouler sans les carénages et faire attention lors du remontage de la culasse car les ailettes doivent être dans le sens du flux d’air et non pas dans celui de la route.

D) LE REFROIDISSEMENT PAR HUILE

Suzuki a innové en 1984 avec son GSX-R à refroidissement par huile. Le constructeur Nippon a utilisé le lubrifiant également comme fluide Caloporteur.

Un seul fluide et deux fonctions, avec un gros radiateur d’huile et une aide en refroidissement direct de l’air ambiant.

De tout temps, l’huile a exercé une action de refroidissement en plus de son rôle de lubrification. En effet, sa position au cœur des organes mécaniques a conduit à l’utiliser pour refroidir les calottes des pistons (par un jet d’huile issu du vilebrequin).

E) LE REFROIDISSEMENT MIXTE PAR AIR ET HUILE

Il est vrai qu’une circulation d’huile soignée permet d’aller chercher les calories directement à la source. L’huile est envoyée sous pression dans le radiateur, elle est ainsi refroidie par l’air circulant au travers de celui-ci.

Un jet d’huile sous la calotte du piston, par exemple, permet de lui faire supporter des charges thermiques plus élevées.

Dans les faits, ce système existe quasiment sur tous les moteurs, car l’huile assure toujours, elle aussi, un rôle de fluide CALOPORTEUR.

Comme pour le refroidissement par AIR, la régulation précise de la température de fonctionnement s’avère délicate. Un grand radiateur d’huile complète ce système qui relève plus de l’argument publicitaire que d’une réelle innovation

F) LE REFROIDISSEMENT LIQUIDE

Ici, on emploie un fluide CALOPORTEUR pour évacuer la chaleur du moteur vers l’extérieur.

En général, il s’agit d’eau additionnée de 30 à 50% d’antigel de l’ETHYLENE GLYCOL.

Grâce à ce fluide intermédiaire dont on maîtrise la circulation, et donc les échanges thermiques, on peut réguler la température de fonctionnement.

Il existe trois systèmes permettant la circulation de l’eau.

G) PAR THERMOSIPHON

Dans ce système l’eau chauffée au contact des cylindres monte dans le réservoir supérieur du radiateur.

Cette eau chaude est remplacée par l’eau froide du réservoir inférieur.

La vitesse d’écoulement de l’eau est très faible (15 cm/s).

Ce Système n’existe plus seul, mais se retrouve dans tous les systèmes de circulation d’eau.

H) PAR POMPE

La pompe est placée entre le radiateur et le moteur en un point bas du circuit de façon à ce qu’elle soit toujours en charge.

Vitesse d’écoulement limitée à 1 m/s.

Toutefois, en cas d’arrêt de la pompe le refroidissement n’est plus assuré.

I)PAR THERMOSIPHON ACCELERE PAR POMPE

C’est le système par thermosiphon auquel on ajoute une pompe pour accélérer la circulation de l’eau.

La pompe qui peut-être fixée sur la culasse ou sur le carter cylindre est généralement située à la sortie de l’eau froide et dirige cette eau vers le carter cylindre.

L’eau remonte ensuite vers la culasse et retourne au radiateur.

En cas de panne de la pompe, il y a une légère circulation d’eau par thermosiphon.

Les radiateurs d’huile sont maintenant

refroidis par l’eau du moteur.

Ils sont intégrés dans une cartouche qui s’intercale entre le carter et le filtre à huile

J) LES CHAMBRES D’EAU

Elles entourent :

La chambre de combustion

Le cylindre

Les sièges de bougies

Les sièges et les guides de soupapes.

Les parties en contact avec les gaz résultant de la combustion.

Au niveau du carter cylindre, elles sont réalisées :

Soit directement de fonderie à l’intérieur du bloc cylindre (cas d’une chemise sèche).

Soit, plus facilement, entre le bloc cylindre et les chemises rapportées (cas de chemises humides).

Nul besoin de refroidir un moteur froid en plein hiver, par exemple, une chose logique mais impossible à empêcher avec un moteur à refroidissement à AIR.

Autre avantage, on peut refroidir le moteur quel que soit la disposition des cylindres. Cela autorise par exemple des moteurs en V très performants , dont les cylindres seraient très mal ventilés en cas de refroidissement par AIR. On imagine les problèmes d’échauffement du cylindre AR d’une HARLEY si elle atteignait la puissance d’une machine de SUPER BIKE.