Le moteur est un élément fondamental de nos véhicules, qu’il s’agisse de voitures, de motos ou de camions.
C’est le moteur qui permet à une voiture de se déplacer, de générer de la puissance et de fournir une expérience de conduite incroyable. Mais qu’est-ce qu’un moteur exactement ? Et comment fonctionne-t-il ? C’est ce que nous allons voir dans cet article.
Quelle est l’histoire du moteur de voiture ?
Jean Joseph Lenoir est considéré comme le pionnier de la motorisation automobile. Il a créé le premier moteur à combustion interne en 1860. Ce moteur utilisait l’air dilaté par la combustion du gaz enflammé grâce à l’électricité. Nikolaus Otto, un ingénieur allemand, a poursuivi les travaux de Lenoir et a développé le moteur à quatre temps en se basant sur les travaux d’Alphonse Beau de Rochas en 1862.
Quels sont les différents types de moteurs auto ?
Au fil des années, plusieurs types de moteurs ont vu le jour, chacun présentant ses propres avantages et inconvénients. Parmi les moteurs les plus courants, on trouve :
- Le moteur en ligne : Inventé en 1859 par Etienne Lenoir, ce type de moteur est caractérisé par des cylindres montés les uns après les autres. Il est simple à construire et peu coûteux, ce qui explique sa popularité dans les véhicules de tous les jours. Cependant, il prend beaucoup de place en longueur.
- Le moteur à plat : Créé par Carl Benz en 1893, ce moteur a rapidement été adopté par d’autres constructeurs comme Peugeot et Ford. Le principal avantage de ce moteur est sa faible hauteur, permettant de réduire le centre de gravité du véhicule. Cependant, il est plus complexe à entretenir.
- Le moteur en V : Ce moteur se distingue par deux rangées de cylindres disposées en forme de V. Il est plus compact qu’un moteur en ligne et est fréquemment utilisé dans la compétition automobile, comme en Formule 1. Néanmoins, il génère davantage de vibrations et nécessite un système de refroidissement spécifique.
- Le moteur en W : Il s’agit d’une évolution du moteur en V, avec une troisième rangée de cylindres. Ce moteur est particulièrement apprécié dans les véhicules de luxe et les hypercars, grâce à sa compacité et sa puissance impressionnante. Toutefois, sa complexité et son coût élevé en font un choix moins courant pour les véhicules grand public.
Quelle combustion pour un moteur automobile ?
Aujourd’hui, les moteurs à combustion interne sont les plus courants et consomment du carburant pour produire de l’énergie, tandis que les moteurs électriques fonctionnent grâce à des batteries et produisent moins de pollution. Les moteurs à combustion externe, tels que les moteurs à vapeur, sont moins courants de nos jours.
Nous allons donc nous focaliser sur les moteurs à combustion interne (essence et diesel) ainsi qu’aux moteurs qui utilisent de l’électricité (électrique et hybride).
Moteur essence
Le moteur essence est le type de moteur le plus présent dans les voitures modernes. Il utilise de l’essence comme carburant, qui est mélangé à de l’air et compressé dans un cylindre. L’étincelle de la bougie d’allumage provoque l’explosion du mélange air-essence, ce qui entraîne le déplacement des pistons et la production d’énergie.
Moteur diesel
Le moteur diesel, quant à lui, comprime de l’air dans un cylindre, ce qui augmente sa température. Le carburant diesel est ensuite injecté dans le cylindre, où il s’enflamme spontanément, produisant de l’énergie. Afin de réduire les gaz à effets de serre, et conformément au pacte vert européen, les véhicules essences et diesel seront interdits à partir de 2035.
Il faudra alors se fier à ces deux autres types de moteur dans l’avenir :
Moteur électrique
Le moteur électrique fonctionne grâce à l’énergie électrique stockée dans une batterie, qui alimente un ensemble de bobines électromagnétiques qui génèrent un champ magnétique. Lorsque le champ magnétique est soumis à une force, il entraîne la rotation de l’arbre du moteur, produisant ainsi de l’énergie.
Moteur hybride
Le moteur hybride combine un moteur à combustion interne avec un moteur électrique. Le moteur à combustion interne produit de l’énergie pour alimenter la batterie du moteur électrique, et propulser la voiture.
Comment fonctionne un moteur à combustion interne ?
Maintenant que nous avons vu les différents types de moteurs, intéressons-nous à leur fonctionnement. Tous les moteurs ont un objectif commun : produire de l’énergie mécanique à partir d’une source d’énergie, qui peut être de l’essence, du diesel ou de l’électricité. Cependant, le processus qui permet de transformer cette énergie en mouvement est différent selon le moteur du véhicule.
Pour le moteur à combustion interne, voici les 4 étapes :
- Admission : Le mélange air-carburant (essence ou diesel) entre dans le moteur par les soupapes d’admission.
- Compression : Le piston remonte et comprime le mélange air-carburant dans la chambre de combustion. La compression du mélange est essentielle pour que le moteur fonctionne de manière efficace.
- Explosion : Lorsque le piston arrive au sommet de sa course, une étincelle est produite par la bougie d’allumage (pour un moteur essence) ou par la chaleur produite par la compression (pour un moteur diesel). Cette étincelle enflamme le mélange air-carburant qui brûle instantanément. L’explosion dégage de l’énergie qui pousse le piston vers le bas.
- Échappement : Les gaz brûlés sont évacués de la chambre de combustion par les soupapes d’échappement.
Un visuel est toujours plus parlant pour expliquer le fonctionnement du moteur :
Ces étapes se répètent en continu, ce qui permet de transformer l’énergie chimique contenue dans l’essence ou le diesel en énergie mécanique qui peut être utilisée pour faire avancer un véhicule.
Pour un moteur électrique, le processus est différent car il ne nécessite pas de combustion. L’énergie électrique stockée dans la batterie est transmise aux moteurs électriques qui produisent directement de l’énergie mécanique pour faire avancer le véhicule.
Quant aux moteurs hybrides, ils combinent un moteur à essence ou diesel avec un moteur électrique pour optimiser l’efficacité énergétique. Les deux types de moteurs peuvent travailler ensemble pour fournir la puissance nécessaire, ou séparément selon les conditions de conduite.
Les innovations du moteur de voitures
L’évolution des moteurs ne s’est pas limitée à leur architecture. Les constructeurs ont également investi massivement dans le développement de technologies pour améliorer leur efficacité énergétique, réduire les émissions polluantes et optimiser les performances. Parmi ces innovations, citons :
- L’injection électronique : Remplaçant les carburateurs, cette technologie permet de contrôler avec précision la quantité de carburant injectée dans les cylindres, pour une combustion optimale et une meilleure performance énergétique.
- Le turbocompresseur : Introduit dans les années 1960, le turbocompresseur utilise les gaz d’échappement pour comprimer l’air entrant dans le moteur, augmentant ainsi sa puissance sans augmenter sa taille.
- Le système start-stop : Destiné à réduire la consommation de carburant, ce système coupe automatiquement le moteur lorsque le véhicule est à l’arrêt, puis le redémarre lorsque le conducteur relâche la pédale de frein.
L’avenir des moteurs automobiles semble se tourner vers des solutions plus écologiques, comme les moteurs électriques et les moteurs à hydrogène. Les moteurs électriques sont particulièrement intéressants en raison de leur simplicité, leur absence d’émissions polluantes et leur faible coût d’entretien. Les moteurs à hydrogène, quant à eux, utilisent une pile à combustible pour générer de l’électricité à partir d’hydrogène, émettant uniquement de l’eau comme déchet.
.
