Avec tout le battage médiatique autour des voitures hybrides, électriques et à carburant alternatif, il est facile de penser que l'ère du moteur à essence est révolue. Lorsque vous avez des voitures qui fonctionnent à l'hydrogène ou qui se branchent au mur, le moteur à combustion interne peut sembler carrément dépassé.
Mais le fait demeure que la grande majorité des voitures vendues aux États-Unis sont propulsées par des moteurs à essence. La domination des moteurs à gaz sur le marché automobile va persister dans un avenir prévisible. Les constructeurs automobiles utilisent des moteurs à essence pour de nombreuses raisons. Les gens y sont habitués, il existe une infrastructure qui les prend en charge et ils correspondent parfaitement à la façon dont la plupart des Américains utilisent leur voiture.
Cela ne veut pas dire que les moteurs à essence n'ont pas leurs inconvénients. Ils polluent et dépendent de l'essence, ce qui laisse les conducteurs américains sujets aux variations des prix du carburant. Bien que le moteur de la voiture dans votre allée ait beaucoup en commun avec les moteurs utilisés sur les premières voitures, de nouvelles innovations dans la technologie des moteurs ont permis aux constructeurs automobiles de résoudre certains des problèmes associés aux moteurs automobiles à essence. Les améliorations en matière de puissance, d'efficacité énergétique et d'émissions permettent aux gens de conduire les types de voitures qu'ils aiment tout en réduisant la quantité de pollution et les dépenses en essence.
Regarder certaines des nouvelles technologies qui améliorent l'économie de carburant de quelques miles par gallon peut sembler peu, mais gardez à l'esprit qu'avec presque toutes les voitures sur la route utilisant des moteurs à essence, de petites améliorations ont un impact important à l'échelle nationale. Actuellement, les voitures électriques et hybrides ne représentent qu'environ 2 % des voitures sur la route. Rendre les 98 % restants plus efficaces permet d'économiser de l'argent, de réduire la dépendance au pétrole étranger et de réduire la pollution tout en maintenant les nouvelles voitures abordables et attrayantes pour la plupart des acheteurs.
ContenuL'une des façons dont les constructeurs automobiles mettent à jour les moteurs à essence est le calage et la levée variables des soupapes. Pour comprendre comment cela fonctionne, vous aurez besoin d'une compréhension de base du fonctionnement d'un moteur de voiture.
Dans un moteur, les soupapes s'ouvrent et se ferment pour contrôler l'entrée du mélange air/carburant et la sortie des gaz d'échappement de la chambre de combustion. Dans la plupart des moteurs à essence, les vannes s'ouvrent pendant le même temps et s'ouvrent sur la même distance, quelle que soit la force de travail du moteur. La force de travail d'un moteur est connue sous le nom de sa vitesse. La vitesse du moteur ne suit pas la vitesse à laquelle une voiture se déplace sur la route. Au lieu de cela, la vitesse du moteur fait référence à la vitesse de rotation du vilebrequin du moteur. Cette rotation provient des pistons dans les cylindres du moteur. Plus ils vont vite, plus le régime du moteur est rapide et plus le moteur travaille fort.
Imaginez que vous travaillez très fort. Vous allez avoir besoin de beaucoup de carburant, sous forme de calories et de beaucoup d'air. Le moteur de votre voiture fonctionne de la même manière, sauf qu'il utilise de l'essence comme carburant au lieu de calories. Lorsque vous vous promenez, vous n'avez pas besoin d'autant de calories et d'air. Idem avec ton moteur. Si les soupapes du moteur s'ouvrent pendant la même durée et tout aussi largement, quelle que soit la force de travail du moteur, une partie du carburant sera gaspillée. En effet, le moteur reçoit la même quantité de carburant et d'air, qu'il soit en roue libre ou en remorquant une lourde charge.
En faisant varier le temps et la distance d'ouverture des soupapes, le moteur reçoit juste assez de carburant et d'air pour la tâche qu'il effectue actuellement. En fait, le calage et la levée variables des soupapes peuvent rendre un moteur à essence environ 5 % plus efficace [source :U.S. Department of Energy].
La désactivation des cylindres fonctionne sur le même principe que le calage et la levée variables des soupapes :un moteur a besoin de différentes quantités de carburant pour différents types de travail.
Prenez un moteur V-8, par exemple. Un moteur V-8 a huit cylindres. Chaque fois que le moteur est en marche, ces huit cylindres fonctionnent, brûlant du carburant et de l'air. La plupart des voitures, camions et VUS équipés de moteurs V-8 en sont équipés car, généralement, plus un moteur a de cylindres, plus il est puissant. C'est pourquoi vous voyez généralement des moteurs V-8 dans les voitures de sport ou les camions lourds. Mais, alors que les gens aiment les moteurs V-8 parce qu'ils vont vite et peuvent tirer de lourdes charges, la plupart des gens ne font pas ces choses tout le temps.
C'est là qu'intervient la désactivation des cylindres. Désactivation des cylindres arrête un certain nombre de cylindres du moteur lorsqu'ils ne sont pas nécessaires. Cela signifie que lorsqu'une voiture ou un camion maintient une vitesse constante et n'accélère pas, certains cylindres ne sont pas utilisés. Comme ils ne sont pas utilisés, ils ne reçoivent pas non plus d'essence, ce qui permet d'économiser du carburant. La technologie de désactivation des cylindres est utilisée sur les voitures et les camions à moteur V-8 depuis quelques années, mais certains constructeurs automobiles commencent également à l'ajouter à leurs moteurs à six cylindres. On estime que la technologie de désactivation des cylindres peut améliorer l'efficacité du moteur de 7,5 % [source :Département américain de l'énergie].
Une autre façon d'améliorer les moteurs à essence consiste à modifier la manière dont le carburant atteint la chambre de combustion. Dans un moteur à essence, le carburant et l'air utilisent une étincelle pour s'enflammer dans la chambre de combustion. Mais, les chercheurs ont découvert qu'en chauffant et en pressurisant le carburant avant qu'il ne soit injecté dans la chambre de combustion, ils peuvent enflammer le carburant sans étincelle - un peu comme fonctionne un moteur diesel. Ce processus lui permet de brûler plus proprement et plus efficacement, réduisant ainsi la quantité de carburant dont le moteur a besoin pour fonctionner.
Un moteur à essence normal a un taux de compression d'environ 10 à 1 (ou légèrement moins). Cependant, un nouveau moteur de Mazda (celui qui est actuellement en vente au Japon) utilise cette technologie et a un taux de compression de 14 à 1. La Mazda Demio obtient un rapport de 70 miles par gallon (29,8 kilomètres par litre).
Un problème avec un taux de compression accru est que le carburant peut s'enflammer prématurément, provoquant ce qu'on appelle le cognement du moteur. Pour éviter que cela ne se produise, les systèmes à injection directe pulvérisent une fine brume de carburant directement dans le cylindre (généralement, l'air et le carburant sont mélangés dans l'orifice avant d'entrer dans le système). Cela aide à maintenir la température du moteur à un niveau bas et réduit le cognement. L'injection directe de carburant peut améliorer l'efficacité du moteur de 12 % [source :Département américain de l'énergie].
Il peut sembler étrange de parler de turbocompresseurs comme moyen d'améliorer l'économie de carburant. Après tout, ils sont généralement associés à des voitures hautes performances, qui ne sont pas vraiment connues pour leur économie de carburant.
Turbocompresseurs sont des ventilateurs alimentés par les gaz du système d'échappement de la voiture. Ils permettent à plus d'air comprimé d'entrer dans le cylindre. Cela permet un taux de compression plus élevé (tout comme l'injection directe de carburant), et donc une combustion plus efficace. Considérez un turbocompresseur comme une injection directe pour la partie air du mélange air/carburant d'un moteur.
Alors que l'utilisation d'un turbocompresseur permet aux voitures performantes de générer encore plus de puissance, les mettre sur un moteur plus petit leur permet de faire le même travail qu'un moteur plus gros - et cela économise du carburant. En 2011, Ford a ajouté un moteur V-6 turbocompressé à sa gamme de moteurs pour ses camions F-150. Appelés moteurs EcoBoost, ils prouvent que vous n'avez pas besoin d'un V-8 dans une camionnette. Avec un turbocompresseur, le moteur EcoBoost du F-150 2011 développe 365 chevaux, un couple de 420 livres-pied et peut remorquer jusqu'à 11 300 livres (5 126 kilogrammes). En comparaison, le V-8 de base du F-150 produit 360 chevaux et 380 livres-pied de couple. Le V6 EcoBoost du F-150 produit non seulement plus de puissance, mais il permet également une meilleure économie de carburant que le V-8. En deux roues motrices, l'EPA indique qu'il obtient 16/22 miles par gallon (6,8/9,4 kilomètres par litre) ville/autoroute, tandis que le V-8 de base obtient 15/21 miles par gallon (6,4/8,9 kilomètres par litre) ville/autoroute.
La plus grande variable dans la quantité d'essence utilisée par un moteur n'est pas complètement dans sa technologie. C'est dans la façon dont il est conduit. C'est simple, vraiment :appuyez sur l'accélérateur et vous utiliserez plus d'essence que quelqu'un qui accélère progressivement. Il y a une raison pour laquelle les estimations de consommation de carburant indiquent toujours que votre kilométrage peut varier.
Mais les constructeurs automobiles trouvent des moyens de former les conducteurs à conduire plus efficacement. En permettant au conducteur de savoir quand il conduit efficacement, le moteur peut passer plus de temps à fonctionner à des niveaux où l'efficacité est optimisée. Par exemple, la Kia Forte et la Honda Odyssey 2011 ont des voyants verts sur le tableau de bord qui indiquent quand elles sont conduites efficacement. Et ils ne sont pas les seuls :plusieurs constructeurs automobiles ont des indicateurs d'efficacité du conducteur similaires. Les constructeurs espèrent que les conducteurs considéreront le maintien du témoin d'efficacité comme une sorte de jeu, augmentant leur efficacité globale et réduisant la consommation de carburant.
Une autre caractéristique de nombreuses voitures neuves est ce qu'on appelle le mode éco. Alors que les modes éco sont courants sur les hybrides, les constructeurs automobiles commencent également à les ajouter aux voitures à essence uniquement. Dans la plupart des voitures, le mode éco est activé en appuyant sur un bouton. Cela modifie les caractéristiques de changement de transmission pour maintenir le moteur en marche à des vitesses inférieures. Comme le moteur travaille moins fort, il consomme moins de carburant. Bien que le mode éco ne fonctionne pas dans toutes les situations de conduite (il peut entraîner un certain décalage sur l'autoroute, par exemple), pour la conduite en ville, il peut certainement vous aider à consommer moins d'essence.
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