L’immense majorité des moteurs automobiles actuels est thermo-régulée à l’aide d’un fluide spécifique : le liquide de refroidissement. Souvenir d’une époque aujourd’hui révolue, le langage courant désigne encore souvent ce mode de gestion de la température de fonctionnement des moteurs thermiques, par l’expression « refroidissement par eau ». Par extension, les pompes qui les animent sont désignées dans le langage courant comme « pompes à eau ». Nous verrons plus loin, que non seulement le liquide de refroidissement, même s’il contient environ la moitié de son volume en eau, n’a que peu de similitude avec ce précieux liquide, pouvant représenter un danger potentiel réel pour l’intégrité des moteurs modernes.
Pourquoi les moteurs thermiques actuels contiennent-ils du liquide de refroidissement ?
La température produite par la compression des gaz carburant au cœur des cylindres d’un moteur à combustion interne, peut avoisiner 1 500 °C. Soumis à un tel régime sur une longue période, l’ensemble des éléments mécaniques atteignent très rapidement leur température de fusion. Il faut noter qu’accessoirement, à partir de 110 ou 115 °C, le moteur ne fonctionne plus correctement : le rendement baisse du fait de la diminution de masse volumique du mélange carburant crée par la dilatation de l’air surchauffé, l’autoallumage apparaît induisant un comportement erratique et le moteur émet des cliquetis inquiétants. Pour pallier ces inconvénients, les premiers moteurs thermiques étaient refroidis par le courant d’air engendré par la vitesse. Las ! À l’arrêt, au ralenti, ou par forte sollicitation (cotes, montagne, remorque…), la température atteignait vite des limites inacceptables, avec les risques de casse inhérents. Les ingénieurs ont donc conçu des dispositifs d’échanges thermiques avec l’air ambiant de plus en plus performants (ailettes, air pulsé…). Bien que la température du moteur soit moins bien maîtrisée, ces systèmes ont perdurés jusqu’à la moitié de la décennie 1990, y compris chez des constructeurs prestigieux tels que Porsche. À compter de cette époque, la généralisation des accessoires annexes destinés à améliorer la combustion (turbocompresseurs), le confort (climatisation ou chauffage) et les réglementations de plus en plus drastiques en matière de nuisance sonore et de baisse de la pollution (vannes EGR), ont signés la marginalisation du refroidissement par air, au profit du principe d’échange thermique par circulation d’un liquide de refroidissement.
Composition du circuit de refroidissement par fluide liquide
Pour qu’un circuit de refroidissement par circulation liquide fonctionne correctement, plusieurs pré-requis sont indispensables :
- Il doit être étanche, pour éviter l’évaporation de l’eau contenue dans le liquide ;
- un circuit complexe de canalisations est ménagé à la fabrication dans le bloc-moteur et dans chaque accessoire à refroidir ;
- une pompe mécanique ou électrique est indispensable pour accélérer la circulation du liquide de refroidissement (ces 2 modes types d’énergie peuvent être cumulés). Accouplé au moteur par une courroie, le débit de la pompe (quelquefois débrayable), est dépendant du régime du moteur. Les pompes électriques, dotées d’un moteur dédié indépendant, peut être gérer à volonté, en durée de fonctionnement et en débit ;
- un radiateur à large surface d’échange thermique, accélère le refroidissement du liquide avant sa réinjection dans le système. Le forçage de l’air par ventilateur électrique permet de s’affranchir du flux d’air induit par la vitesse du véhicule ou de le compléter. Certains moteurs sont même pourvus de ces deux systèmes, voire de plusieurs circuits de chacun, fonctionnant de façon indépendante ;
- un vase d’expansion, pour compenser la dilation provoquée par les variations de température du liquide de refroidissement. L’air, compressible, contenu dans ce ballon se contracte ou se dilate à la demande, moyennant une variation de pression tout à fait normale
Accessoirement, ces circuits modernes sont gérés et pilotés par des dispositifs mécaniques ou électroniques (thermostats, sondes de température, boîtiers de dérivation, modules de gestion électroniques, entrées d’air à surface modulable…).
Le circuit de refroidissement doit rester parfaitement étanche
Dans les moteurs modernes, le liquide de refroidissement circule en boucle, dans un volume confiné. Il n’entre jamais en contact avec l’air ambiant sauf en cas de fuite, à l’issue et la gravité incertaines, par exemple :
- Lors d’une surchauffe anormale, la soupape de sécurité, généralement solidaire du bouchon de vase d’expansion s’ouvre sous l’effet de la surpression. Dans le même temps, le voyant de température du tableau de bord, s’allume au rouge vif ! Cette alarme sérieuse, impose l’arrêt immédiat du moteur, qui ne sera remis en route, qu’après détection et réparation de la cause de surchauffe ;
- Dévisser le bouchon, pour refaire le niveau de liquide est une situation, le plus souvent moins critique. Elle signe cependant, à coup sûr, la présence, d’une fuite interne au moteur (joint de pompe, joint de culasse…), un défaut d’étanchéité sur une canalisation externe (durit, chauffage…) ou sur un accessoire (boîtier de dérivation, radiateur…).
Une telle manifestation ne doit jamais être banalisée, car il est difficile d’en apprécier, à priori, le degré de gravité. La moindre fuite doit être traquée, repérée et réparée sans tarder.
Principe de fonctionnement du circuit de refroidissement par fluide liquide
Dès que le moteur tourne, la pompe à eau pulse le liquide de refroidissement vers le bloc moteur et les différents accessoires annexes (chauffage, vanne EGR, turbo, échangeur d’huile…). Ces différents circuits sont distribués au moyen du boîtier de dérivation. Moteur froid, le thermostat reste fermé interdisant la circulation de liquide dans le bloc moteur, pour permettre une montée en température plus rapide (moins d’usure). Il s’ouvre progressivement, jusqu’à atteindre la température de consigne définie par le constructeur. Désormais, le liquide circule sur l’ensemble de son parcours, se chargeant, au passage des calories superflues. Il est dirigé, en fin de parcours, vers le radiateur, dont le rôle consiste à multiplier la surface d’échange thermique avec l’air ambiant, plus frais, qui à son tour dissipe les calories dans l’atmosphère. L’efficacité du radiateur est directement proportionnelle à sa surface d’échange et à la quantité d’air qui la traverse. C’est pourquoi les radiateurs sont dotés d’un ventilateur (électrique ou mécanique), destiné à forcer le flux d’air lorsque la vitesse du véhicule est nulle ou insuffisante. Après ce traitement, le liquide de refroidissement est redirigé verts la pompe à eau. Un nouveau cycle commence, pour entretenir, le moteur à température constante, quelles que soient les conditions climatiques, le régime de rotation ou les particularités de la route. Ce prodige est en grande partie à mettre au crédit des qualités techniques des liquides de refroidissement modernes.
Liquide de refroidissement : un agent multiservice à entretenir
Le rôle du liquide de refroidissement ne se cantonne pas à la seule stabilité thermique du moteur. Il constitue également un traitement préventif contre la corrosion interne du circuit, assure la protection contre le gel en résistant aux froids extrêmes et repousse les limites du point d’ébullition bien au-delà de 100 °C. En maintenant une température idéale, la bonne concentration de liquide de refroidissement permet, en outre, de minimiser la consommation de carburant. Ces performances techniques sont autorisées par la présence d’additifs dont l’effet s’amenuise avec le temps. Pour maintenir un moteur au meilleur de sa forme, il est donc indispensable de purger périodiquement les circuits (pour éliminer les bulles) et de tester l’efficacité du fluide. Ce contrôle rapide, réalisé moteur froid, à l’aide d’un simple multimètre, consiste à mesurer la conductibilité du mélange, qui doit rester à moins de 4 Volts. Au-delà de ce seuil, le liquide de refroidissement, épuisé, doit être changé. Les constructeurs préconisent d’ailleurs le remplacement systématique après une période de service comprise entre 2 et 5 ans, selon les moteurs. IL est important de rappeler ces principes, souvent négligées, par ignorance ou par méconnaissance.
Les différents liquides de refroidissement
On trouve sur le marché, divers types de liquides de refroidissement, dont la composition est encadrée par les normes françaises NF R 15-601. La plupart de ces produits sont miscibles entre eux, mais il est préférable de respecter les choix du constructeur, en faisant les appoints avec un liquide ayant les mêmes caractéristiques, car certains mélanges altèrent largement le temps de protection contre la corrosion. Cela raccourcit donc d’autant, la durée de vie active du produit. Astuce : repérez la couleur du liquide contenu dans le circuit de votre véhicule et utilisez, pour les appoints, un liquide de même couleur. Vous aurez ainsi, à priori, un produit compatible. Voyons pourquoi !
Pourquoi les liquides de refroidissement sont ils présentés sous différentes couleurs ?
Le liquide de refroidissement est généralement constitué d’eau mélangée à un produit antigel, dans des proportions variables et complémentées d’additifs divers destinés à lui conférer des capacités anti-corrosions, détergentes, anti-boues, anticalcaire ou encore pour prolonger le délai entre deux vidanges. À son origine, ce mélange savant est incolore. Pour différencier les produits dans leur gamme, les fabricants les ont colorisés artificiellement, justifiant cette action marketing par une plus grande facilité de repérage des fuites. La normalisation ne grave pas ce principe dans le marbre. Il faut donc être prudent dans la relation couleur/caractéristiques. Si vous trouvez un produit de couleur inhabituelle, violet par exemple, confirmez la classe du produit par la lecture des mentions obligatoirement portées sur l’étiquette. Selon leur composition, les liquides de refroidissement peuvent être rouges, roses, jaunes, bleus ou verts, sachant que toutes les nuances de ces teintes de bases peuvent être utilisées. Par contre, si le liquide de votre véhicule prend une couleur marron sale après avoir refait un niveau, il est probable que vous ayez mélangé deux produits incompatibles. Prenez l’avis d’un professionnel !
Relations entre la couleur et les caractéristiques techniques.
Parmi les liquides de refroidissement classés par la norme Française, on distingue 2 classes, selon la composition chimique de leurs produits actifs :
- Les liquides de classe C, de couleur bleue ou verte, sont formulés à partir de composants d’origine pétrolière (Mono Éthylène de Glycol – MEG). Bien que toujours commercialisés, ces produits traditionnels, ne sont guère plus employés aujourd’hui que sur des véhicules anciens.
- Les liquides de classe D ou G, de couleur rouge, rose, orange ou jaune, sont formulés à partir d’antigel Propylène de Glycol (MPG) et d’additifs, le tout étant d’origine organique. Plus universels, ils se définissent aussi comme plus écologiques.
L’arrivée récente sur le marché d’une nouvelle catégorie non classée, les liquides hybrides, mélange d’additifs organiques et minéraux, bouleverse un peu la donne en promettant des durées de vie actives plus longues (jusqu’à 10 ans) et présentant des couleurs moins conventionnelles. Chacune de ces classes peut être divisée en 3 types, singularisant les liquides selon leur adaptation aux conditions climatiques locales et aux exigences des moteurs. Ils diffèrent sur le point de congélation et la température d’ébullition :
- Produits de type 1 : température de congélation (T) = ± -15 °C, Température d’ébullition E = ± 155 °C ;
- Produits de type 2 : T = ± -18 °C, E = ± 108 °C ;
- Produits de type 3 : T = ± -35 °C, E = ± 155 °C ;
Chaque véhicule neuf est livré avec un manuel d’utilisateur contenant les préconisations du constructeur en matière de liquide de refroidissement. Pour faire rapide, si vous possédez un véhicule moderne, choisissez un liquide de refroidissement de classe D ou G de type 3, vous ne pouvez pas vous tromper. Dernier conseil, tous ces produits sont toxiques pour l’être humain, maniez-les donc avec précaution et ne les laissez en aucun cas, à la portée des enfants et des animaux. Comme pour l’huile de vidange, ne les jetez pas à l’égout. Les déchetteries comportent des récipients dédiés à cet usage.