La fonction du radiateur est d'absorber cette chaleur puis de la dissiper dans ou à l'extérieur du châssis pour garantir que la température des composants informatiques soit normale. La plupart des radiateurs absorbent la chaleur en entrant en contact avec la surface des composants chauffants, puis la transfèrent vers des endroits éloignés par diverses méthodes, telles que l'air à l'intérieur du châssis. Le châssis transfère ensuite l'air chaud vers l'extérieur du châssis pour compléter la dissipation thermique de l'ordinateur.
Les radiateurs chauffent principalement votre pièce par convection. Cette convection aspire l'air frais du bas de la pièce et lorsqu'il passe sur les flûtes, l'air se réchauffe et monte. Ce mouvement circulaire aide à bloquer l’air froid de vos fenêtres et garantit que votre pièce reste bien au chaud.
Dans les automobiles et les motos équipées d'un moteur à combustion interne refroidi par liquide, un radiateur est connecté à des canaux traversant le moteur et la culasse, à travers lesquels un liquide (liquide de refroidissement) est pompé. Ce liquide peut être de l'eau (dans les climats où l'eau est peu susceptible de geler), mais il s'agit plus généralement d'un mélange d'eau et d'antigel dans des proportions adaptées au climat. L'antigel lui-même est généralement de l'éthylène glycol ou du propylène glycol (avec une petite quantité d'inhibiteur de corrosion).
Un système de refroidissement automobile typique comprend :
· une série de galeries creusées dans le bloc moteur et la culasse, entourant les chambres de combustion avec un liquide en circulation pour évacuer la chaleur ;
· un radiateur, constitué de nombreux petits tubes équipés d'un nid d'abeilles à ailettes pour dissiper rapidement la chaleur, qui reçoit et refroidit le liquide chaud du moteur ;
· une pompe à eau, généralement de type centrifuge, pour faire circuler le liquide de refroidissement dans le système ;
· un thermostat pour contrôler la température en faisant varier la quantité de liquide de refroidissement allant au radiateur ;
· un ventilateur pour aspirer l'air frais à travers le radiateur.
Le processus de combustion produit une grande quantité de chaleur. Si la chaleur augmentait de manière incontrôlée, une détonation se produirait et les composants extérieurs au moteur tomberaient en panne en raison d'une température excessive. Pour lutter contre cet effet, le liquide de refroidissement circule dans le moteur où il absorbe la chaleur. Une fois que le liquide de refroidissement absorbe la chaleur du moteur, il continue son écoulement vers le radiateur. Le radiateur transfère la chaleur du liquide de refroidissement à l’air qui passe.
Les radiateurs sont également utilisés pour refroidir les liquides de transmission automatique, le réfrigérant du climatiseur, l'air d'admission et parfois pour refroidir l'huile moteur ou le liquide de direction assistée. Un radiateur est généralement monté dans une position où il reçoit le flux d'air provenant du mouvement vers l'avant du véhicule, par exemple derrière une calandre. Lorsque les moteurs sont montés au milieu ou à l'arrière, il est courant de monter le radiateur derrière une calandre avant pour obtenir un débit d'air suffisant, même si cela nécessite de longs tuyaux de liquide de refroidissement. Alternativement, le radiateur peut aspirer l'air du flux au-dessus du véhicule ou d'une grille latérale. Pour les véhicules longs, tels que les bus, le flux d'air latéral est le plus courant pour le refroidissement du moteur et de la transmission, et le flux d'air supérieur est le plus courant pour le refroidissement du climatiseur.
Une méthode de construction antérieure était le radiateur en nid d’abeille. Les tubes ronds étaient sertis en hexagones à leurs extrémités, puis empilés et soudés. Comme ils ne se touchaient qu'à leurs extrémités, cela formait ce qui devenait en fait un réservoir d'eau solide traversé par de nombreux tubes d'air.[2]
Certaines voitures anciennes utilisent des radiateurs fabriqués à partir de tubes enroulés, une construction moins efficace mais plus simple.
Une méthode de construction antérieure était le radiateur en nid d’abeille. Les tubes ronds étaient sertis en hexagones à leurs extrémités, puis empilés et soudés. Comme ils ne se touchaient qu'à leurs extrémités, cela formait ce qui devenait en fait un réservoir d'eau solide traversé par de nombreux tubes d'air.[2]
Certaines voitures anciennes utilisent des radiateurs fabriqués à partir de tubes enroulés, une construction moins efficace mais plus simple.
Les radiateurs ont d’abord utilisé un flux vertical descendant, entraîné uniquement par un effet thermosiphon. Le liquide de refroidissement est chauffé dans le moteur, devient moins dense et monte ainsi. À mesure que le radiateur refroidit le liquide, le liquide de refroidissement devient plus dense et tombe. Cet effet est suffisant pour les moteurs stationnaires de faible puissance, mais insuffisant pour toutes les automobiles, à l'exception des premières. Depuis de nombreuses années, toutes les automobiles utilisent des pompes centrifuges pour faire circuler le liquide de refroidissement du moteur, car la circulation naturelle a des débits très faibles.
Un système de vannes ou de déflecteurs, ou les deux, est généralement incorporé pour faire fonctionner simultanément un petit radiateur à l'intérieur du véhicule. Ce petit radiateur et le ventilateur soufflant associé sont appelés noyau de chauffage et servent à réchauffer l'intérieur de la cabine. Comme le radiateur, le radiateur de chauffage agit en évacuant la chaleur du moteur. Pour cette raison, les techniciens automobiles conseillent souvent aux opérateurs d'allumer le chauffage et de le régler à un niveau élevé si le moteur surchauffe, afin d'aider le radiateur principal.
La température du moteur sur les voitures modernes est principalement contrôlée par un thermostat de type cire, une vanne qui s'ouvre une fois que le moteur a atteint sa température de fonctionnement optimale.
Lorsque le moteur est froid, le thermostat est fermé, à l'exception d'un petit débit de dérivation, de sorte que la température du liquide de refroidissement change au fur et à mesure que le moteur se réchauffe. Le liquide de refroidissement du moteur est dirigé par le thermostat vers l'entrée de la pompe de circulation et est renvoyé directement au moteur, en contournant le radiateur. Faire circuler l'eau uniquement à travers le moteur permet au moteur d'atteindre sa température de fonctionnement optimale le plus rapidement possible tout en évitant les « points chauds » localisés. Une fois que le liquide de refroidissement atteint la température d'activation du thermostat, celui-ci s'ouvre, permettant à l'eau de s'écouler à travers le radiateur pour empêcher la température d'augmenter.
Une fois la température optimale atteinte, le thermostat contrôle le débit de liquide de refroidissement du moteur vers le radiateur afin que le moteur continue de fonctionner à température optimale. Dans des conditions de charge maximale, comme conduire lentement sur une pente raide tout en étant lourdement chargé par une journée chaude, le thermostat sera presque complètement ouvert car le moteur produira une puissance presque maximale alors que la vitesse du flux d'air à travers le radiateur est faible. (S'agissant d'un échangeur de chaleur, la vitesse du flux d'air à travers le radiateur a un effet majeur sur sa capacité à dissiper la chaleur.) À l'inverse, lors d'une descente rapide sur une autoroute par une nuit froide avec un accélérateur léger, le thermostat sera presque fermé. car le moteur produit peu de puissance et le radiateur est capable de dissiper beaucoup plus de chaleur que le moteur n’en produit. Permettre un débit trop important de liquide de refroidissement vers le radiateur entraînerait un refroidissement excessif du moteur et un fonctionnement à une température inférieure à la température optimale, ce qui entraînerait une diminution du rendement énergétique et une augmentation des émissions d'échappement. De plus, la durabilité, la fiabilité et la longévité du moteur sont parfois compromises si des composants (tels que les roulements du vilebrequin) sont conçus pour prendre en compte la dilatation thermique afin de s'emboîter avec les jeux corrects. Un autre effet secondaire du refroidissement excessif est la réduction des performances du chauffage de l'habitacle, même si dans les cas typiques, il souffle toujours de l'air à une température considérablement plus élevée que la température ambiante.
Le thermostat se déplace donc constamment sur toute sa plage, réagissant aux changements de charge de fonctionnement du véhicule, de vitesse et de température extérieure, pour maintenir le moteur à sa température de fonctionnement optimale.
Sur les voitures anciennes, vous pouvez trouver un thermostat à soufflet, doté d'un soufflet ondulé contenant un liquide volatil tel que de l'alcool ou de l'acétone. Ces types de thermostats ne fonctionnent pas bien à des pressions du système de refroidissement supérieures à environ 7 psi. Les véhicules automobiles modernes fonctionnent généralement à environ 15 psi, ce qui exclut l'utilisation d'un thermostat à soufflet. Sur les moteurs à refroidissement direct par air, ce n'est pas un souci pour le thermostat à soufflet qui commande un clapet dans les passages d'air.
D'autres facteurs influencent la température du moteur, notamment la taille du radiateur et le type de ventilateur du radiateur. La taille du radiateur (et donc sa capacité de refroidissement) est choisie de telle sorte qu'il puisse maintenir le moteur à la température de conception dans les conditions les plus extrêmes qu'un véhicule est susceptible de rencontrer (comme escalader une montagne à pleine charge par une journée chaude). .
La vitesse du flux d’air à travers un radiateur a une influence majeure sur la chaleur qu’il dissipe. La vitesse du véhicule affecte cela, à peu près proportionnellement à l'effort du moteur, donnant ainsi un retour d'information grossier sur l'autorégulation. Lorsqu'un ventilateur de refroidissement supplémentaire est entraîné par le moteur, celui-ci suit également le régime moteur de la même manière.
Les ventilateurs entraînés par le moteur sont souvent régulés par un embrayage de ventilateur provenant de la courroie d'entraînement, qui glisse et réduit la vitesse du ventilateur à basse température. Cela améliore le rendement énergétique en évitant de gaspiller de l'énergie pour entraîner inutilement le ventilateur. Sur les véhicules modernes, une régulation plus poussée du taux de refroidissement est assurée soit par des ventilateurs de radiateur à vitesse variable, soit par cycles. Les ventilateurs électriques sont contrôlés par un interrupteur thermostatique ou par l'unité de commande du moteur. Les ventilateurs électriques ont également l’avantage d’assurer une bonne circulation de l’air et un bon refroidissement à bas régime moteur ou à l’arrêt, comme dans une circulation lente.
Avant le développement des ventilateurs à visco-entraînement et électriques, les moteurs étaient équipés de simples ventilateurs fixes qui aspiraient l'air à travers le radiateur à tout moment. Les véhicules dont la conception nécessitait l'installation d'un grand radiateur pour faire face à des travaux pénibles à haute température, tels que les véhicules utilitaires et les tracteurs, fonctionneraient souvent au frais par temps froid sous des charges légères, même en présence d'un thermostat, comme le grand radiateur et le radiateur fixe. Le ventilateur a provoqué une baisse rapide et significative de la température du liquide de refroidissement dès l'ouverture du thermostat. Ce problème peut être résolu en installant un store de radiateur (ou un carénage de radiateur) sur le radiateur qui peut être ajusté pour bloquer partiellement ou totalement le flux d'air à travers le radiateur. Dans sa forme la plus simple, le store est un rouleau de matériau tel qu'une toile ou un caoutchouc qui est déployé sur toute la longueur du radiateur pour couvrir la partie souhaitée. Certains véhicules plus anciens, comme les chasseurs monomoteurs S.E.5 et SPAD S.XIII de la Première Guerre mondiale, disposent d'une série de volets qui peuvent être réglés depuis le siège du conducteur ou du pilote pour offrir un certain degré de contrôle. Certaines voitures modernes disposent d'une série de volets qui sont automatiquement ouverts et fermés par l'unité de commande du moteur pour fournir un équilibre entre refroidissement et aérodynamisme selon les besoins.
