Refroidissement moteur : eau des chemises, air de suralimentation, huile et radiateur

D'où vient la chaleur

La combustion échauffe les chemises de cylindres, les culasses et les soupapes d'échappement ; l'eau des chemises qui circule autour d'elles emporte cette chaleur et maintient le métal dans ses limites - le circuit d'eau des chemises est le plus ancien et reste le plus important. Le turbocompresseur comprime l'air d'admission et le chauffe à 150 °C et plus ; le refroidir dans le refroidisseur d'air de suralimentation le rend plus dense, ce qui donne au moteur sa puissance nominale et maintient les températures de combustion et les oxydes d'azote à un niveau bas. L'huile de graissage prend la chaleur des paliers et des pistons et est refroidie dans le refroidisseur d'huile. Le carburant, sur certains moteurs, revient chaud des injecteurs et est refroidi lui aussi.

Au total, le liquide de refroidissement emporte à peu près autant d'énergie que le moteur en fournit sur l'arbre : un moteur de 1 000 kW évacue de l'ordre de 400 à 700 kW vers son liquide de refroidissement selon le moteur, les circuits et la puissance. La fiche technique du moteur donne les valeurs exactes.

Un circuit ou deux : HT et BT

Les petits et moyens moteurs utilisent un seul circuit. La pompe pousse le liquide à travers le moteur ; un thermostat maintient la sortie autour de 85 à 95 °C en envoyant plus ou moins du débit vers le radiateur ; le refroidisseur d'air de suralimentation est soit air-air devant le radiateur, soit dans le même circuit d'eau. Les gros moteurs - à partir de quelques centaines de kilowatts - séparent le refroidissement en un circuit haute température (HT) pour les chemises et le premier étage d'air de suralimentation à 90 à 100 °C et un circuit basse température (BT) pour le second étage d'air de suralimentation et le refroidisseur d'huile à 45 à 60 °C, chacun avec sa propre pompe, son thermostat et ses limites.

La séparation existe parce que l'air de suralimentation doit finir beaucoup plus froid que l'eau des chemises ne peut le permettre. La température de retour du circuit BT est donc proche de l'ambiance sur un site chaud, ce qui fait de la batterie BT la batterie critique dans le calcul d'un radiateur.

Pompes, thermostats, pression et liquide de refroidissement

La pompe entraînée par le moteur a une hauteur manométrique fixe, et le motoriste indique la part qui peut être utilisée à l'extérieur du moteur - la perte de charge externe maximale. Les thermostats s'ouvrent avec la température et dirigent le liquide vers le radiateur ou de nouveau vers la pompe ; un moteur froid monte vite en température, un moteur chaud reçoit tout le radiateur. Le circuit est mis sous pression par une soupape sur le vase d'expansion, qui relève le point d'ébullition et compte en altitude. Le liquide est un mélange eau-glycol avec inhibiteurs, spécifié par le motoriste pour la protection antigel, la corrosion et la cavitation ; le pourcentage de glycol modifie la capacité thermique et la viscosité et constitue une donnée d'entrée du calcul du radiateur.

Le radiateur ferme la boucle

Quoi que le moteur fasse de sa chaleur en interne, elle finit dans le radiateur : un échangeur refroidi par air à tubes à ailettes et ventilateurs, monté sur le châssis du groupe électrogène avec un ventilateur entraîné par courroie ou posé à distance avec des ventilateurs électriques. Le radiateur est dimensionné d'après la fiche technique du moteur - chaleur, débit, températures, perte de charge par circuit - à l'ambiance et à l'altitude du site, et un radiateur BT/HT porte les deux circuits dans un seul caisson avec la batterie BT en premier dans l'air. TECS conçoit et fabrique ces radiateurs pour des moteurs de toutes marques ; envoyez la fiche technique du moteur et les conditions du site, et le calcul revient sous forme de proposition.