Comment fonctionnent les moteurs de voiture ?

Malgré leur fonctionnement relativement simple, les voitures sont en réalité des machines très complexes. Les voitures ont besoin de carburant pour fonctionner, mais qu'en fait le moteur ?

En général, un moteur à combustion interne standard - ce que la majorité des véhicules à essence ont aujourd'hui - utilise de l'air combiné à de l'essence pour produire de l'énergie.[1] Bien sûr, cela devient plus compliqué.

Composants d'un moteur

Avant de plonger dans le fonctionnement d'un moteur de voiture, il sera utile d'apprendre son anatomie de base (également essentielle si vous devez effectuer un entretien de voiture). Jetez un œil au schéma du moteur de voiture ci-dessous, puis passez en revue la liste des principaux composants du moteur et leur fonction :

• Bloc moteur : Généralement en fer ou en aluminium, le bloc moteur abrite la majorité des pièces qui font tourner le moteur, y compris les cylindres, les pistons, le vilebrequin et l'arbre à cames.[2] (Si vous ouvrez le capot, le bloc moteur aura généralement l'alternateur monté à l'avant.)
• Culasse : La culasse comprend les composants qui gèrent le flux d'air d'admission et de gaz d'échappement, tels que les soupapes et les arbres à cames.[2]
• Vilebrequin : Le vilebrequin transforme le mouvement de va-et-vient des pistons en un mouvement circulaire correspondant. Il est attaché aux pistons par une bielle.[2]
• Bielles : La bielle fixe le vilebrequin aux pistons. Il tourne à chaque extrémité, ce qui lui donne la possibilité de se déplacer avec les deux composants.[3]
• Pistons : Les pistons montent et descendent dans le cylindre, fournissant de l'énergie au vilebrequin, qui à son tour alimente le véhicule en mouvement. Les segments de piston situés à l'intérieur des pistons aident à sceller les bords du cylindre et à réduire la friction lorsqu'ils sont en mouvement.[2],[3]
• Bougies : Les bougies d'allumage provoquent une combustion en créant une étincelle qui enflamme le mélange d'air et de carburant entrant.[3]
• Injecteurs de carburant  : L'injecteur de carburant alimente le moteur en carburant. Au cours de ce processus, il transforme le carburant en minuscules particules ressemblant à du brouillard afin qu'il puisse être plus facilement brûlé par le moteur.[4]
• Vannes : Il existe deux types de soupapes dans le moteur :les soupapes d'admission et les soupapes d'échappement. Le premier laisse entrer l'air et le gaz dans le moteur; ce dernier libère des gaz d'échappement.[3]
• Arbre à cames : L'arbre à cames supervise l'ouverture et la fermeture des soupapes. Pour ce faire, il convertit le mouvement circulaire du vilebrequin en un mouvement de haut en bas qui ouvre et ferme les soupapes.[2]
• Courroie ou chaîne de distribution : La courroie ou la chaîne de distribution passe entre l'arbre à cames et le vilebrequin pour s'assurer qu'ils fonctionnent en synchronisation.[2]

Le processus du moteur à cycle à quatre temps

La plupart des moteurs à combustion interne fonctionnent selon un processus de cycle en quatre étapes. Ces étapes sont officiellement appelées coups, en référence aux quatre mouvements qu'un piston effectue pour terminer chaque cycle. Les coups se produisent dans cet ordre :admission, compression, combustion, échappement.

À chaque course, le piston monte ou descend dans le cylindre, se déplaçant conjointement avec l'admission d'air et de carburant ou l'expulsion des gaz d'échappement. Voici un aperçu du fonctionnement du processus[1] :

1. Course d'admission

Pendant la course d'admission, le piston se déplace vers le bas tandis que la soupape d'admission s'ouvre pour laisser entrer un flux d'essence et d'air. Une fois que le piston atteint la base du cylindre, les soupapes se ferment, scellant le mélange essence-air. (Il convient de noter que dans certains véhicules modernes, l'essence est injectée plus tard pendant la course de compression.)

2. Course de compression

À ce stade, le piston remonte vers le haut pour comprimer le gaz et l'air vers le haut du cylindre. Pousser ce mélange dans un espace plus confiné le prépare à s'enflammer lors de la course de combustion.

3. Coup de combustion

Aussi connue sous le nom de course motrice, la course de combustion est ce qui crée véritablement la puissance de votre moteur et fait avancer la voiture. Ici, la bougie d'allumage se déclenche pour enflammer le gaz. La chaleur qui en résulte et le gaz en expansion forcent le piston à redescendre dans le cylindre.

4. Course d'échappement

Lorsque le piston atteint le fond du cylindre, la soupape d'échappement s'ouvre afin que le piston puisse pomper les gaz usés hors du moteur. De là, les gaz entrent dans le système d'échappement et sortent du véhicule. Enfin, la soupape d'échappement se ferme et le cycle à quatre temps se répète.

Différents types de moteurs de voiture

Bien que tous les moteurs à combustion interne fonctionnent généralement de la même manière, il existe plusieurs types de moteurs différents. Lors de l'examen des moteurs qui apparaissent le plus souvent dans les véhicules personnels, les différences sont principalement liées à la disposition des cylindres. Par exemple, les cylindres des moteurs en ligne sont alignés en ligne droite, tandis que dans les moteurs en V , les cylindres sont séparés en deux groupes et forment une forme en V. D'autres moteurs ajusteront certains mécanismes, tels que le calage des soupapes ou la quantité d'air ajoutée au cycle à quatre temps, pour créer plus d'efficacité ou de puissance.[1]

Savoir comment fonctionne un moteur de voiture peut s'avérer utile lorsqu'il est temps d'acheter votre prochaine voiture, surtout si vous l'utilisez auprès d'un particulier plutôt que d'un concessionnaire. Découvrez comment acheter une voiture auprès d'un vendeur privé.

[1] "Voici comment fonctionne le moteur de votre voiture" (17 avril 2019)

[2] "Pièces de moteur de voiture" (consulté le 24 septembre 2020)

[3] « Comment fonctionnent les moteurs de voiture » ​​(consulté le 24 septembre 2020)

[4] "Comment fonctionnent les systèmes d'injection de carburant", (consulté le 24 septembre 2020)