Il existe quelques différences principales entre un moteur refroidi par eau et un moteur refroidi par air.
Les moteurs refroidis par air utilisent une conception de cylindre de moteur qui incorpore des ailettes de refroidissement tout autour du cylindre et sur le dessus de la culasse du piston. Ces ailettes éloignent la chaleur du cylindre et l’évacuent par rayonnement. Lorsque le moteur fonctionne et que véhicule roule, l’air est dirigé sur les ailettes pour dissiper encore plus de chaleur. Certains véhicules peuvent intégrer un ventilateur électrique ou à entraînement par courroie qui souffle sur les ailettes pour aider à maintenir le moteur froid. Certains moteurs utilisent l’air chaud qui s’échappe du moteur pour chauffer l’intérieur de l’habitacle. Les moteurs refroidis par air ont plus de mal à maintenir une température de fonctionnement constante. Cela peut affecter le fonctionnement du moteur dans des conditions de froid ou de chaleur extrême.
Au lieu d’utiliser des ailettes pour maintenir le moteur froid, dans les moteurs refroidis par eau, le bloc moteur et les culasses sont coulés en dur, mais avec des passages internes dans tout le bloc moteur, autour des cylindres et au-dessus du cylindre dans la culasse. Le moteur utilise une pompe à eau qui est reliée à ces passages sur le moteur. La pompe à eau peut être entraînée par une courroie, un engrenage ou un moteur électrique. Le système comporte un radiateur qui sert à évacuer la chaleur de l’eau (liquide de refroidissement) qui circule dans le moteur. Un thermostat est placé dans un passage entre le moteur et le radiateur. La température de l’eau ou du liquide de refroidissement est maintenue par le thermostat. Le thermostat contrôle le débit du liquide de refroidissement dans le radiateur. Lorsque la pompe à eau tourne, le liquide de refroidissement est pompé dans le moteur. Le liquide de refroidissement absorbe et transfère la chaleur du moteur provenant du processus de combustion. Au fur et à mesure que le liquide de refroidissement se réchauffe, le thermostat permet de restreindre le débit vers le radiateur jusqu’à ce que la température du liquide de refroidissement atteigne une température de consigne d’environ 190 degrés, moment auquel il ouvre le débit vers le radiateur. Le liquide de refroidissement s’écoule alors dans le radiateur et la chaleur du liquide de refroidissement est transférée aux ailettes du radiateur pour être dissipée dans l’air ambiant comme les ailettes d’un moteur refroidi par air. Le radiateur est équipé de ventilateurs électriques ou mécaniques qui soufflent de l’air sur les ailettes de refroidissement. Le thermostat s’ouvre et se ferme selon les besoins pour maintenir une température constante du liquide de refroidissement interne du moteur ; la température du moteur est mieux contrôlée que sur les moteurs refroidis par air. Le liquide de refroidissement peut également être acheminé dans l’habitacle pour passer par un petit radiateur appelé radiateur de chauffage afin de chauffer l’intérieur du véhicule.
Certains moteurs peuvent être de conception hybride, c’est-à-dire qu’ils utilisent un système de refroidissement par eau mélangé à certaines caractéristiques du moteur refroidi par air pour aider à maintenir le moteur froid et alléger le poids supplémentaire d’un système de refroidissement par eau complet. Ces systèmes peuvent utiliser des radiateurs plus petits ou des radiateurs minces et légers, ainsi que des moteurs comportant des zones refroidies par air pour dissiper la chaleur.
Les avantages des moteurs refroidis par air sont qu’ils sont plus légers et ne nécessitent pas de radiateurs, de pompes à eau, de thermostats, de liquide de refroidissement ou de tuyaux. Les inconvénients sont qu’ils ne peuvent pas se réchauffer rapidement et ne peuvent pas maintenir une température constante du moteur. Cela affectera les performances du moteur et les émissions lors de changements climatiques tels que des températures extrêmement froides ou chaudes. Un moteur froid nécessite un supplément de carburant pour fonctionner correctement.
Les avantages des moteurs refroidis par eau sont qu’ils peuvent se réchauffer rapidement et maintenir la température du moteur mieux que les moteurs refroidis par air. Cela permet de maintenir les performances du moteur et les émissions. Les inconvénients d’un moteur refroidi par eau sont le poids supplémentaire de la conception du moteur et le poids supplémentaire des composants du système de refroidissement comme le radiateur, la pompe à eau, le liquide de refroidissement et les tuyaux.
