L'humble moteur de la voiture fonctionne selon un principe thermodynamique appelé cycle d'Otto. Nommé d'après l'ingénieur allemand Nicolaus Otto, le processus consiste à comprimer du carburant pour le transformer en gaz qui produit une force pour faire tourner un mécanisme. Le travail d'Otto a joué un rôle crucial dans la construction des premières voitures à la fin du XIXe siècle, et il est toujours essentiel aujourd'hui.
Au fil des ans, l'industrie automobile a mis au point diverses configurations pour optimiser la consommation de carburant et les performances. Certains organisent les pistons dans différentes configurations, tandis que d'autres ajoutent plus de pistons pour augmenter la puissance. Connaître le type de moteur utilisé par un modèle de voiture particulier détermine le type de réparation et d'entretien nécessaire.
La première étape de tout travail de réparation ou d'entretien consiste à connaître le type de carburant avec lequel le moteur fonctionne. Jusqu'à la fin des années 1990, les véhicules avaient un moteur à essence ou diesel sous le capot. Ils peuvent se ressembler à l'extérieur, mais ils se distinguent par leur mode de fonctionnement.
L'une de ces distinctions est l'efficacité thermique, qui détermine la quantité de chaleur mise à contribution. Bien que l'essence et le diesel proviennent du même pétrole brut, ce dernier est plus dense et contient 15 % d'énergie en plus. Une telle densité se traduit par plus de puissance lors de la combustion, environ 40 % plus efficace pour convertir le carburant en énergie mécanique. Les moteurs diesel n'ont généralement pas besoin de bougies d'allumage pour l'allumage, s'appuyant plutôt sur la compression (bien qu'ils acceptent les bougies de préchauffage pour fonctionner par temps froid).
Cependant, le diesel ne brûle pas aussi proprement que l'essence en raison du point de volatilité élevé et du faible point d'éclair de cette dernière. Les moteurs à essence brûlent presque chaque lot de carburant à chaque cycle, ce qui réduit la charge sur le convertisseur catalytique. Grâce à cette combustion propre, les moteurs à essence bénéficient d'un fonctionnement à faible coût et d'une facilité de réparation et d'entretien.
Les moteurs hybrides offrent deux sources de propulsion :un moteur à essence ou diesel et un moteur électrique. Le moteur assume toujours le rôle de conduire la voiture pour les longs trajets, mais le moteur électrique fournit de l'énergie pour des tâches spécifiques comme le démarrage de la voiture. Étant donné que les moteurs hybrides sont une technologie relativement nouvelle, l'industrie cherche toujours le moyen le plus efficace de les réparer et de les entretenir.
Le propriétaire ou l'acheteur moyen d'une voiture ne serait pas en mesure de faire la différence entre quelle voiture roule et laquelle. C'est pourquoi ils demandent l'aide d'experts lorsqu'ils parcourent les véhicules ou apporter leurs voitures à un atelier de réparation.
Vient ensuite la disposition des cylindres. Cela peut influencer des caractéristiques spécifiques telles que le poids du véhicule, le type de manivelles, la séquence d'allumage et la conception du bloc moteur.
La plus répandue est la configuration en ligne ou droite, que l'on trouve dans les voitures standard, les compactes et les berlines. Les vérins sont perpendiculaires au véhicule, positionnés côte à côte. Pour équilibrer les forces générées par la combustion, les cylindres s'allument par paires, en commençant par les deux cylindres intérieurs. Avec un centre de gravité plus élevé, les moteurs en ligne assurent la stabilité lors de la conduite.
La disposition en V comporte des cylindres disposés en deux bancs opposés, placés à un angle compris entre 60o (V6 et V8) et 90o (V8). Cette disposition annule le mouvement de va-et-vient de chaque piston, ce qui lui confère une stabilité. Les cylindres supplémentaires offrent plus de performances, mais le compartiment doit être suffisamment spacieux pour les accueillir. Les moteurs de type V sont plus courants dans les voitures performantes et les gros véhicules diesel comme les VUS et les camions.
La configuration boxer ou plate est la moins répandue des trois, uniquement construite par certains fabricants. La disposition des cylindres est à 180o, équilibrant les forces car son centre de gravité bas répartit son poids uniformément. Leur rareté dans l'industrie doit à sa conception complexe; toutes les pièces de rechange ne fonctionnent pas bien avec cette configuration, ce qui rend les travaux de réparation ou de maintenance pénibles.
Saviez-vous que le record du monde Guinness du plus grand nombre de cylindres dans un véhicule homologué pour la route est de 48 ? Bien sûr, ce véhicule frise l'impraticabilité, étant si grand qu'il a besoin d'un moteur différent pour le démarrer.
Avant l'ère des turbocompresseurs et des systèmes d'injection de carburant, le nombre de cylindres déterminait la puissance globale du moteur. Ils le font encore aujourd'hui, mais pas autant, car même un moteur turbo-quatre peut alimenter une camionnette . Au lieu de cela, cet aspect de la conception du moteur détermine l'efficacité du moteur, l'économie de carburant et la facilité d'entretien et de réparation.
Sans turbo, la configuration à quatre cylindres offre un équilibre entre efficacité énergétique et performances. Lorsqu'ils sont configurés en ligne, ces cylindres ne génèrent pas autant de bruit que les autres moteurs, ce qui en fait le premier choix pour une voiture familiale moyenne. Parce que les fours en ligne coûtent un centime par douzaine, les entretenir et les réparer est un jeu d'enfant.
Les configurations à six et huit cylindres nécessitent la configuration de type V (bien que plusieurs fabricants soient connus pour en avoir construit en ligne). Comme mentionné précédemment, la disposition des cylindres à l'angle optimal donne la stabilité du moteur. Même les moteurs de plus de huit cylindres, tels que V12 et V16, sont toujours configurés de cette façon.
Certains modèles de voitures compactes ne transportent que deux ou trois cylindres sous le capot, en raison de leur petite taille. Les turbocompresseurs et l'injection de carburant permettent à leurs moteurs de fournir presque les mêmes performances que les quatre cylindres en ligne, mais en utilisant moins de carburant. La configuration à trois cylindres, cependant, souffre de cliquetis en raison d'un déséquilibre de couple. Ainsi, les constructeurs construisent souvent des moteurs avec un nombre pair de cylindres.
Les véhicules de production de masse ont leurs moteurs à l'avant pour plusieurs bonnes raisons, la plus importante étant qu'il s'agit de véhicules à traction avant (FWD). Le poids du moteur assure la stabilité lors des accélérations. Cependant, les systèmes FWD rendent la voiture sujette au sous-virage, perdant de la traction lorsque le poids se déplace vers les roues arrière.
Les moteurs centraux et arrière sont plus courants dans les véhicules de performance et les supercars, car ils sont équipés de systèmes de propulsion arrière (RWD). Les véhicules RWD sont des voitures de course incroyables car la traction provient de l'essieu arrière, ce qui entraîne une accélération plus élevée. Mais tout comme les voitures à traction avant sont sujettes au sous-virage, celles à propulsion sont sujettes au survirage.
Il est fascinant de voir jusqu'où le moteur s'est développé, maintenant disponible dans une variété de versions. Cela montre que les constructeurs automobiles continuent d'améliorer leur métier, trouvant des moyens de tirer le meilleur parti de chaque goutte de carburant consommée. Compte tenu de la feuille de route technologique de l'industrie, il ne sera pas surprenant que les futurs moteurs comportent un huit cylindres en ligne ou un V24.
