Un thermostat est une vanne qui contrôle le circuit de refroidissement. C'est un dispositif de régulation automatique de la température, généralement équipé d'un capteur de température, qui active ou désactive le flux d'air, de gaz ou de liquide par dilatation thermique ou contraction due au froid.
Le thermostat ajuste automatiquement le débit d'eau entrant dans le radiateur en fonction de la température du liquide de refroidissement et modifie le circuit de refroidissement afin d'optimiser la dissipation thermique et de garantir le fonctionnement du moteur dans une plage de température adéquate. Le thermostat doit impérativement être maintenu en bon état de fonctionnement, sous peine de perturber gravement le fonctionnement normal du moteur. Une ouverture trop tardive de la vanne principale du thermostat entraîne une surchauffe du moteur ; une ouverture trop précoce, en revanche, prolonge le temps de chauffe et provoque une température moteur insuffisante.
En résumé, le rôle du thermostat est d'empêcher le moteur de refroidir excessivement. Par exemple, en hiver, si le moteur ne fonctionne pas correctement, sa température pourrait chuter en l'absence de thermostat. Dans ce cas, la circulation d'eau est temporairement interrompue afin de maintenir une température moteur adéquate.
Comment fonctionne un thermostat à cire ?
Le thermostat principal utilisé est un thermostat à cire. Lorsque la température du liquide de refroidissement est inférieure à la valeur spécifiée, la paraffine raffinée contenue dans le capteur de température du thermostat se solidifie et la soupape du thermostat se ferme entre le moteur et le radiateur sous l'action d'un ressort. Le liquide de refroidissement est alors renvoyé au moteur par la pompe à eau pour une brève circulation. Lorsque la température du liquide de refroidissement atteint la valeur spécifiée, la paraffine commence à fondre et se liquéfie progressivement, son volume augmentant et le tube en caoutchouc se comprimant. Cette compression exerce une poussée vers le haut sur la tige de poussée, qui exerce une poussée inverse vers le bas sur la soupape pour l'ouvrir. Le liquide de refroidissement circule alors à travers le radiateur et la soupape du thermostat, puis retourne au moteur par la pompe à eau pour un cycle complet. La plupart des thermostats sont installés sur la conduite de sortie d'eau de la culasse. L'avantage de cette configuration est sa simplicité et la facilité d'élimination des bulles d'air dans le circuit de refroidissement ; l'inconvénient est que les ouvertures et fermetures fréquentes du thermostat pendant le fonctionnement peuvent engendrer des vibrations.
Jugement de l'État
Lorsque le moteur commence à tourner à froid, si de l'eau de refroidissement s'écoule du tuyau d'entrée du compartiment supérieur du réservoir d'eau, cela signifie que la vanne principale du thermostat ne peut pas se fermer. Si, lorsque la température de l'eau de refroidissement du moteur dépasse 70 °C et qu'aucune eau ne s'écoule du tuyau d'entrée du compartiment supérieur du réservoir d'eau, cela signifie que la vanne principale du thermostat ne s'ouvre pas correctement et qu'une réparation est nécessaire. Le contrôle du thermostat peut être effectué sur le véhicule comme suit :
Inspection après démarrage du moteur : Ouvrez le bouchon d'entrée d'eau du radiateur. Si le niveau de liquide de refroidissement dans le radiateur est stable, le thermostat fonctionne normalement. Dans le cas contraire, il présente un dysfonctionnement. En effet, lorsque la température de l'eau est inférieure à 70 °C, le détendeur du thermostat est contracté et le clapet principal est fermé. Lorsque la température de l'eau est supérieure à 80 °C, le détendeur se dilate, le clapet principal s'ouvre progressivement et le liquide de refroidissement commence à circuler dans le radiateur. Si l'indicateur de température d'eau affiche une température inférieure à 70 °C, et si de l'eau circule au niveau du tuyau d'entrée du radiateur et que l'eau est chaude, cela signifie que le clapet principal du thermostat n'est pas correctement fermé, ce qui provoque une circulation prématurée du liquide de refroidissement.
Vérifiez après la montée en température de l'eau : au début du fonctionnement du moteur, la température de l'eau monte rapidement ; lorsque l'indicateur de température affiche 80 °C, la vitesse de chauffage ralentit, ce qui indique que le thermostat fonctionne normalement. En revanche, si la température de l'eau monte rapidement et que, lorsque la pression interne atteint un certain niveau, l'eau bouillante déborde soudainement, cela signifie que la soupape principale est bloquée et s'est ouverte brusquement.
Lorsque le thermomètre indique 70-80 °C, ouvrez le cache du radiateur et le robinet de vidange, puis vérifiez la température de l'eau. Si les deux sont chauds, le thermostat fonctionne normalement. Si la température de l'eau à l'entrée du radiateur est basse et que le radiateur est plein, et qu'il n'y a pas ou peu d'eau qui s'écoule du tuyau d'entrée du radiateur, cela signifie que la vanne principale du thermostat ne s'ouvre pas.
Le thermostat bloqué ou mal fermé doit être retiré pour être nettoyé ou réparé, et ne doit pas être utilisé immédiatement.
Inspection régulière
état du commutateur du thermostat
état du commutateur du thermostat
D'après les informations disponibles, la durée de vie d'un thermostat à cire est généralement de 50 000 km ; il est donc nécessaire de le remplacer régulièrement en fonction de cette durée de vie.
Emplacement du thermostat
La méthode de contrôle du thermostat consiste à vérifier la température d'ouverture, la température d'ouverture maximale et la course de la soupape principale du thermostat dans l'équipement de chauffage à température constante réglable. Si l'une de ces valeurs est hors spécifications, le thermostat doit être remplacé. Par exemple, pour le thermostat du moteur Santana JV, la température d'ouverture de la soupape principale est de 87 °C ± 2 °C, la température d'ouverture maximale est de 102 °C ± 3 °C et la course d'ouverture maximale est supérieure à 7 mm.
Dispositif de thermostat
Généralement, le liquide de refroidissement du système de refroidissement liquide entre par le corps du moteur et sort par la culasse. La plupart des thermostats sont situés sur la conduite de sortie de la culasse. L'avantage de cette configuration réside dans sa simplicité et la facilité d'élimination des bulles d'air du circuit de refroidissement ; son inconvénient est l'apparition d'oscillations lors du fonctionnement du thermostat.
Par exemple, lors du démarrage d'un moteur froid en hiver, la vanne thermostatique est fermée en raison de la basse température du liquide de refroidissement. Lorsque le liquide de refroidissement se réchauffe rapidement, la température monte et la vanne thermostatique s'ouvre. Simultanément, le liquide de refroidissement froid contenu dans le radiateur circule dans l'habitacle, ce qui le refroidit à nouveau et provoque la fermeture de la vanne thermostatique. Lorsque la température du liquide de refroidissement remonte, la vanne thermostatique s'ouvre de nouveau. Ce cycle se poursuit jusqu'à ce que la température du liquide de refroidissement se stabilise, la vanne thermostatique restant fermée et ne s'ouvrant et se fermant plus de manière incessante. Ce phénomène d'ouverture et de fermeture répétées de la vanne thermostatique sur une courte période est appelé oscillation du thermostat. Lorsqu'elle se produit, elle entraîne une augmentation de la consommation de carburant du véhicule.
Le thermostat peut également être installé sur le tuyau de sortie d'eau du radiateur. Cette configuration permet de réduire, voire d'éliminer, les oscillations du thermostat et de contrôler précisément la température du liquide de refroidissement. Cependant, sa conception est complexe et son coût élevé ; elle est donc principalement réservée aux voitures de sport et à celles qui roulent fréquemment à grande vitesse en hiver. [2]
Améliorations apportées au thermostat à cire
Améliorations apportées aux composants d'entraînement à température contrôlée
L'Université de technologie et d'ingénierie de Shanghai a mis au point un nouveau type de thermostat. Ce dernier utilise un corps de thermostat à paraffine et un ressort cylindrique en alliage à mémoire de forme à base de cuivre comme élément moteur de régulation de température. Lorsque la température du cylindre de démarrage est basse, le thermostat comprime le ressort, ce qui provoque la fermeture de la soupape principale et l'ouverture de la soupape auxiliaire pendant un court cycle. Lorsque la température du liquide de refroidissement atteint un certain seuil, le ressort se détend et se comprime, ouvrant ainsi la soupape principale. À mesure que la température du liquide de refroidissement augmente, l'ouverture de la soupape principale s'accroît progressivement et la soupape auxiliaire se ferme graduellement, effectuant un cycle plus long.
En tant qu'élément de régulation de température, l'alliage à mémoire de forme assure une variation relativement progressive de l'ouverture de la soupape en fonction de la température. Ceci contribue à réduire l'impact des contraintes thermiques exercées par l'eau de refroidissement froide du réservoir sur le bloc-cylindres lors du démarrage du moteur à combustion interne, et prolonge simultanément la durée de vie du thermostat. Cependant, ce thermostat étant une version modifiée du thermostat à cire, la conception de son mécanisme de régulation de température présente certaines limitations.
Améliorations des soupapes
Le thermostat régule le débit du liquide de refroidissement. Toute diminution de ce débit entraîne une perte de puissance du moteur à combustion interne, perte non négligeable. La vanne, constituée d'un cylindre fin percé d'orifices latéraux, forme le canal d'écoulement du liquide grâce à l'orifice latéral et à l'orifice central. Fabriquée en laiton ou en aluminium, sa surface lisse réduit la résistance et améliore ainsi le rendement thermique du dispositif.
Optimisation du circuit d'écoulement du fluide de refroidissement
Le fonctionnement thermique idéal d'un moteur à combustion interne est caractérisé par une température relativement basse au niveau de la culasse et une température relativement élevée au niveau du bloc-cylindres. C'est pourquoi un système de refroidissement à flux divisé (iai) est utilisé, et la structure et l'emplacement du thermostat jouent un rôle important. Dans le cas d'un fonctionnement conjoint des thermostats, deux thermostats sont installés sur le même support. La sonde de température est placée sur le second thermostat. Un tiers du débit de liquide de refroidissement est utilisé pour refroidir le bloc-cylindres, et les deux tiers restants pour refroidir la culasse.
