Permettant le mouvement après la combustion du carburant, le moteur d'un véhicule automobile est un élément mécanique indispensable à la motorisation des roues. Il est aussi naturellement considéré comme l'organe principal et central d'un véhicule automobile. On distingue deux grandes familles de moteurs : les moteurs thermiques et les moteurs électriques. La principale différence ici est le type d'énergie utilisée. Dans tous les cas, veuillez noter que l’unité de puissance est exprimée en cheval-vapeur, en kilowatt ou en couple.
Concernant les moteurs thermiques, il sera nécessaire d’utiliser la combustion d'une source d'énergie comme l'essence ou le diesel. Afin de convertir l'énergie chimique en énergie mécanique, la présence d'un système de carburant est indispensable. Dans le même temps, contrairement aux moteurs thermiques, les moteurs électriques n'ont pas du tout de pistons. Son fonctionnement repose essentiellement sur l'utilisation de forces électromagnétiques, permettant au mouvement de se produire. Le moteur électrique est ainsi alimenté par la batterie chargée de fournir de l'énergie au moteur électrique. Celui-ci convertit ensuite l'énergie électrique en énergie mécanique, qui est utilisée pour propulser le véhicule vers l'avant.
Un moteur est une machine complexe composée de nombreux éléments, dont chacun a une forme et une fonction différentes. Parmi les éléments qui composent un moteur à essence, il est possible de lister :
- Le bloc moteur : il s'agit du cadre utilisé pour maintenir les pistons pendant l'usinage de la pièce. Lors de sa conception, il doit supporter une résistance supérieure à la pression des gaz de combustion. Les blocs moteurs peuvent être la proie de dépôts de calamine, provenant de l’accumulation d’hydrocarbures imbrûlés. Cela affectera le fonctionnement normal du système.
- Le filtre à air : On peut le considérer comme les poumons d'une voiture : si cet élément s'encrasse, la qualité de l'air circulant dans le moteur sera mauvaise, ce qui peut finir par empêcher le carburant de brûler dans de bonnes conditions.
- La distribution : Elle comprend le mécanisme qui assure l'entrée et la sortie des gaz dans les cylindres d'un moteur thermique. Arbres à cames, soupapes ou courroies de distribution sont une liste non exhaustive des éléments qui composent la distribution.
- La pompe à eau : Sa fonction est d'assurer la circulation du liquide de refroidissement et de refroidir le moteur. De ce fait, la pompe à eau évite la surchauffe du moteur de votre voiture.
- Le bloc d'admission : Son rôle est de fournir à chaque cylindre la quantité d'air nécessaire à la combustion complète du carburant.
C'est grâce à ces différents éléments, et à d'autres, que le moteur est capable de convertir l'énergie en mouvement.
Les moteurs thermiques ou à combustion interne fonctionnent généralement en quatre étapes, d'où le nom de "moteur à quatre temps". Les 4 temps sont constitués de l'admission (le mélange air-essence est aspiré), de la compression (le mélange air-essence est comprimé), de l'explosion et de l'échappement (permets l'échappement des gaz de combustion). Vous trouverez des moteurs à deux temps sur les motos, les tondeuses à gazon et certaines voitures anciennes.
Comment fonctionne un moteur à quatre temps ?
La grande majorité des moteurs installés dans les automobiles sont des moteurs à quatre temps. Comme leur nom l'indique, leur fonctionnement se décompose en une série de 4 actions différentes, qui se répètent les unes après les autres.
Première étape : Admission d'air et de carburant
Au cours de la première étape du processus, la chambre de combustion reçoit un mélange d'air et de carburant de l'admission d'air.
Deuxième étape : Compression du piston
Dans le deuxième mouvement, le piston presse le mélange air-carburant contre la bougie avec une pression d'environ 30 bars.
Troisième étape : Explosion et Détente
Au troisième coup, le piston et la bougie se touchent presque. Un arc est créé et l'étincelle enflamme le mélange d'air et de carburant. Le piston est alors poussé vers le bas par la force de l'explosion, déclenchant un nouveau cycle de mouvement mécanique.
Dernière étape : Échappement
Une fois que l'air comprimé et le carburant sont enflammés dans la chambre de combustion, seule la fumée de la combustion reste. Cette fumée est repoussée par le mouvement ascendant du piston vers le collecteur d'échappement. La fumée continue ensuite à travers l'orifice d'échappement dans le tuyau d'échappement et est ensuite libérée dans l'atmosphère.
Les moteurs diesel n'ont pas nécessairement les mêmes composants que les moteurs à essence. En fait, puisque la pression seule enflamme le carburant, le moteur n'a pas besoin de bougies d'allumage standard, mais il a toujours besoin de bougies de préchauffage, qui permettront au moteur de démarrer.
Le principe de fonctionnement du moteur à deux temps
Comme son nom l'indique, le processus de combustion d'un moteur à deux temps ne comporte que deux étapes. Ces types de moteurs sont principalement installés sur les motos et autres types de deux-roues motorisés.
Premièrement : Compression, Combustion, Détente et Échappement
Le moteur comprime un mélange de carburant, d'air et d'huile dont le rôle est de lubrifier l'ensemble du mécanisme. A l'aide de bougies d'allumage, la combustion se déroule de la même manière qu'un moteur à quatre temps. Le piston tire vers le bas et les fumées du processus sont expulsées par l'échappement.
Secondement : Admission, Aspiration et Compression
Le mélange d'huile, de carburant et d'air pénètre dans la chambre de combustion avec le mouvement d'aspiration généré par la puissance du piston. Le mélange est à nouveau comprimé et remonte vers la bougie.
Différents types de moteurs :
Il est important de noter que plus vous avez de cylindres dans votre moteur, plus votre véhicule sera puissant. Cependant, la puissance d'un véhicule dépend également du régime moteur de la voiture (la vitesse de rotation du moteur, mesurée en tours par minute) et du couple moteur (la force du mouvement de rotation du moteur).
Moteur à cylindre en ligne
Les moteurs à cylindres en ligne sont le type de moteur automobile le plus courant. Ce type de moteur dispose d’une banque de cylindres disposés sur un côté du vilebrequin.
Peu cher, c'est le moteur le plus facile à configurer. Bien qu'il occupe peu d'espace en largeur en raison de sa configuration en ligne, le moteur nécessite beaucoup d'espace en longueur.
Son principal inconvénient est le déséquilibre causé par l'alignement des cylindres en ligne. Un moteur déséquilibré peut provoquer de fortes vibrations très inconfortables pour le conducteur et les passagers. Pour éviter cela, un système appelé "arbre d'équilibrage" a été ajouté afin de faire contrepoids.
Moteur à plat (FLAT)
Comme son nom l'indique, un moteur plat est complètement plat : les pistons reposent sur un plan, généralement horizontal. Le nombre de cylindres est toujours un nombre pair et se situe de chaque côté du vilebrequin.
Cette configuration du moteur est très pratique car elle prend très peu de place en hauteur. Ainsi, le moteur plat peut être positionné très bas sur le châssis. Il en résulte un centre de gravité très bas, ce qui améliore la maniabilité du véhicule.
De plus, les pistons de part et d'autre du vilebrequin améliorent l'équilibre du moteur, améliorant ainsi l'équilibre du véhicule sur la route.
En revanche, les moteurs plats sont difficiles à entretenir, surtout si les bougies doivent être remplacées.
Moteur en V
Les moteurs en configuration "V" sont nommés ainsi pour leur particularité : ils ont une forme "V". Ils sont disposés en deux rangées de plusieurs cylindres chacune. Pour le V8, ce serait un quatre cylindres à deux rangées, pour un V6, un trois cylindres à deux rangées, pour un V12, un six cylindres à deux rangées, etc.
Ce type de moteur a un vilebrequin très court, donc le vilebrequin est relativement léger, ce qui réduit les vibrations du véhicule. De plus, le moteur en V fournit un couple élevé à bas régime, ce qui facilite le démarrage et la reprise des véhicules lourds.
Cependant, il s'agit d'un moteur très complexe et relativement coûteux à fabriquer.
Moteur en W
Les moteurs de type "W" sont les mêmes que ceux de type "V" et fonctionnent de la même manière, sauf qu'ils sont doublés. Les cylindres seront disposés en quinconce. Ce type de moteur est principalement utilisé dans l'aviation ou les voitures très haut de gamme.
Les cylindres en configuration "W" peuvent être présentés de deux manières :
3 rangées de cylindres sont disposées en double V « accolé ».
4 rangées de cylindres sont disposées en double V « séparé ».
Le principal avantage du moteur W est qu'il peut avoir un grand nombre de cylindres dans le plus petit espace car le vilebrequin est plus court que le moteur V. En revanche, le moteur prend plus de place en largeur.
Encore une fois, c'est un moteur très compliqué, notamment au niveau des culasses. D'où son coût élevé.
