Le refroidissement DKW par thermosyphon.

Préambule:

Le principe du thermosyphon repose sur la différence de densité entre l'eau chaude et l'eau froide, qui induit une circulation automatique dans un circuit fermé placé verticalement et doté d'une source chaude et d'une source froide.
L'objectif visé consiste à simplifier la conception du circuit de refroidissement par eau du moteur 2 temps en supprimant la pompe à eau et le thermostat qui lui est normalement associé.

Le thermosyphon fonctionne d'autant mieux lorsque:
L'entrée d'eau au radiateur est placée plus haute par rapport à la culasse (source chaude)
La chute de température dans le radiateur est importante (source froide)
La circulation de l'eau dans le circuit n'est pas entravée par des restrictions de passage. Un refroidissement par thermosyphon se reconnait immédiatement par ses durites de grand diamètre, ainsi qu'un radiateur à faisceau tubulaire vertical.

Lorsque ces conditions sont réunies, la circulation "automatique" de l'eau prend effet dès que l'eau chaude présente dans le moteur tend à s'élever dans la durite supérieure, sous l'effet de sa densité réduite. (Même principe que le ballon à air chaud)
L'eau froide en provenance du radiateur prend alors place dans le moteur et la circulation est activée. Donc, tant que le moteur n'a pas atteint une certaine température, l'eau ne circule pas. En revanche, lorsque l'eau est fortement échauffée au passage dans le moteur, la circulation devient rapide.
Théoriquement, cette propriété permet donc de se passer du thermostat pour réguler la température.

DKW F93: La position surélevée du radiateur apparait clairement, tout comme les durites de forte section.

Le refroidissement par thermosyphon a été appliqué au moteur DKW dès le premier modèle bicylindre Type 15 de 1928. (réf. La gamme Auto-Union DKW)
On le retrouve ensuite sur tous les modèles Front jusqu'en 1939.
Après guerre, il est appliqué à l'utilitaire Schnellaster et poursuivra sa carrière jusqu'au modèle F12 de 1964.

Limites du thermosyphon:

L'expérience a montré que le système de refroidissement sans pompe à eau fonctionne à satisfaction pour aurant que la puissance à dissiper soit modérée et que le radiateur autorise une chute de température importante de l'eau qui le traverse. Idéalement, il doit donc être placé en hauteur, tout à l'avant du véhicule, exposé à l'air frais.
Ces conditions sont réunies sur les modèles avant-guerre, qui pour la plupart étaient même démunies de tout ventilateur.
En revanche, la nouvelle carrosserie aérodynamique apparue sur la F89 imposa le repositionnement du radiateur au dessus du train avant, donc à l'arrière du moteur.
Dès lors, l'air admis au radiateur se trouve préchauffé et ralenti par son passage autour du moteur.
Cela nécessita dans un premier temps d'augmenter massivement la taille du radiateur, puis, à mesure de l'augmentation de puissance des moteurs, la nécessité d'un ventilateur d'air efficace sous carénage se fit sentir.
On retrouvera cette disposition sur tous les modèles suivants, jusqu'à l'apparition de la F102, équipée pour sa part d'une pompe à eau et d'un radiateur frontal.

Particularités du thermosyphon:

Nous avons vu que la circulation d'eau est activée dès que la température dans le moteur atteint un certain niveau.
Or, sur les modèles munis du radiateur postérieur, le moteur lui-même est soumis au courant d'air froid passant par la calandre, d'où l'impossibilité d'atteindre rapidement sa température idéale de fonctionnement.
C'est pourquoi Auto-Union équipa ses voitures d'un "rideau de radiateur" actionné manuellement depuis le poste de conduite.
Dès que le radiateur fut placé au-dessus de l'essieu avant et assisté d'un ventilateur, soit en 1953, un chauffage-dégivrage à air chaud fut installé dans les voitures de tourisme, par simple captage de l'air réchauffé à l'arrière du radiateur.

DKW F11/F12: L'air chaud est capté à l'arrière du radiateur. Chassé par le ventilateur, il pénètre dans l'habitacle, en compagnie du bruit et des odeurs régnant sous le capot.

Pour améliorer l'effet du chauffage, un carénage arrière muni de clapets de circulation fut ajouté au radiateur.
Ces clapets sont actionnés manuellement depuis l'habitacle sur les modèles F93, alors que les types Junior, F11, F12 et 1000S sont munis d'un commande mécanique thermostatique.

DKW F11/F12: La commande thermostatique des clapets de sortie est assurée par une timonerie. Le mouvement est commandé par un bulbe poussoir placé sur le tube supérieur du radiateur, ainsi que par un ressort de rappel.

En résumé, un conducteur maniant rideau de radiateur et clapets d'air avec virtuosité bénéficiera d'un chauffage plus efficace.
Rappelons que la différence de température entre source chaude et source froide joue un rôle prépondérant dans le fonctionnement du thermosyphon. Or, la mise sous pression du circuit permet d'augmenter la température d'ébullition du liquide, soit la source chaude.
Dès la version F91 de 1953, un bouchon 100% étanche fut monté sur le radiateur, ce dernier étant équipé par ailleurs d'une soupape de surpression tarée à 0.4 bar.
Sur les modèles suivants, la soupape a été intégrée au bouchon de radiateur, d'abord réglée à 0.4 bar, puis à 0.8 bar sur les types 1000 et suivants.

Les dissidents du thermosyphon:

L'Auto-Union 1000 Sp présentée en 1958 se fit apprécier par sa ligne surbaissée. La mécanique par contre fut reprise pour l'essentiel de la version 1000 berline. Alors que la puissance du moteur est portée de 44 ch à 55 ch, soit +25%, le radiateur devra être raboté pour se loger sous le capot.
Il était clair que le refroidissement par thermosyphon ne suffirait plus, et la voiture fut équipée d'une petite pompe à eau placée sur l'arbre de la dynamo. Cela nécessita l'installation d'un thermostat sur la durite supérieure et le constructeur en profita pour équiper la voiture d'un chauffage à échangeur assisté d'une soufflerie.

Le tous-terrains MUNGA quant à lui fait confiance au thermosyphon pour le refroidissement du moteur. Il est vrai que son radiateur imposant, placé idéalement à l'avant, offre une grande réserve dans ses capacités de dissipation thermique. Par ailleurs, ce sont les occupants qui vont bénéficier d'un chauffage à échangeur et soufflerie lui-même alimenté par une pompe à eau électrique. Connaissant la strucure bâchée de la Munga, ainsi que ses passagers habituels, soit des militaires durs au mal, nous admettrons que le chauffage sert essentiellement au dégivrage du pare-brise.

Fin 1963, le cabriolet F12 fait son apparition, reprenant l'architecture mécanique de la Junior, mais avec un moteur porté à 45 ch, soit 32% d'augmentation par rapport à la berline F11 de 34 ch..
Bien vite, les utilisateurs constatèrent que le refroidissement du moteur était insuffisant, et que l'aiguille du thermomètre flirtait souvent avec la zone rouge.

Auto-Union en tira la leçon, bien qu'un peu tardivement, et équipa la F12 berline 45 ch. modèle 1965 d'une pompe à eau, thermostat et chauffage à échangeur + soufflerie, soit le standard des voitures de cette époque. Le cabriolet, disparu du programme entretemps, ne bénéficiera pas de cette amélioration.

Enfin, la F102, dernier modèle équipé du moteur 2 temps, reprendra l'architecture complète de la F12 1965, adaptée à sa puissance de 60 ch, et, comme nous l'avons dit, avec un radiateur frontal.

Comment (bien) vivre avec le thermosyphon?

Nous recevons régulièrement la visite de conducteurs DKW préoccupés par une température trop élevée de l'eau de refroidissement, parfois associée à une perte de liquide due à l'ébullition. Les causes de ces désagréments peuvent se trouver dans la liste ci-dessous, classés selon le degré d'occurence:

Position erronée du rideau de radiateur, ou des clapets de distribution d'air à l'arrière du radiateur
Commande thermostatique des volets d'air défectueuse
Défaut d'étanchéité ou de tarage dans le bouchon de radiateur, qui empêche la mise en pression du circuit.
Niveau de liquide trop bas dans le radiateur. La circulation est alors interrompue.
Radiateur obstrué par des boues et du calcaire, résultant de 50 années de vidanges et remplissages successifs.
Joint de culasse défectueux, laissant passer des gaz de combustion dans le circuit de refroidissement
Conditions atmosphériques extrêmes. Si l'air frais n'est plus assez frais, prenez un verre et continuez votre route dès le coucher du soleil.
Jauge thermométrique mal étalonnée, indiquant une température supérieure à la réalité.
Courroie de ventilateur détendue.
Ligne d'échappement obstruée par la calamine ou autres déformations mécaniques, qui empêche l'évacuation rapide des gaz brûlés.
Réglages défectueux de l'allumage, pas assez d'avance (combustion traînante) ou trop d'avance (résistance sur le piston).
Mauvais réglages de la carburation, trop pauvre ou prise d'air additionnelle.
Fluide inapproprié dans le radiateur, en particulier antigel en haute concentration.

Conclusion:
Le refroidissement à thermosyphon est un système primitif qui nous épargne les désagréments de pompe à eau et de thermostat défectueux.
Afin de garantir un fonctionnement du moteur à température correcte, il incombe au conducteur de maintenir les éléments mécaniques en parfait état et de garder un oeil attentif sur le thermomètre. La manipulation judicieuse du rideau de radiateur et des clapets de circulation lui garantirons une atmosphère agréable en toutes conditions atmosphériques!