Les enjeux de l'ingénierie automobile pour les moteurs de voiture
Comprendre le moteur d'une voiture est essentiel pour en assurer l’entretien et la réparation. Cet article a pour but de vous éclairer sur les enjeux liés à l’ingénierie automobile. Étudions ensemble les deux grandes catégories de moteurs : thermiques et électriques, ainsi que leurs principaux composants : pistons, culasses, admission et échappement des gaz, huile moteur... Une connaissance approfondie du fonctionnement du moteur permet une meilleure comparaison entre ses types et un choix judicieux selon l’usage qui en sera fait.
Fonctionnement du Moteur à Combustion (Thermique)
Les moteurs thermiques sont le type de moteur le plus commun dans les voitures et sont essentiels pour faire avancer un véhicule. Ils fonctionnent en transformant l'énergie produite par la combustion du carburant et de l'air en un mouvement rotatif, qui peut ensuite être appliqué aux roues pour propulser une voiture.
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Lorsque cette explosion se produit, cela crée une pression des gaz qui pousse un piston vers le haut. Cette pression produit également un mouvement rotatif du vilebrequin relié au piston par des bielles, ce qui peut alors être appliqué aux roues pour propulser la voiture.
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Les différentes pièces du moteur
Un moteur thermique se compose de plusieurs pièces majeures:
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- Le bloc-moteur : est la partie principale du moteur et il est souvent fabriqué avec de l'aluminium ou de la fonte d'acier.
- La culasse : est une plaque couvrant le dessus du bloc-moteur qui contient les bougies et les valves.
- Les cylindres et pistons : ce sont des chambres cylindriques remplies d'un mélange carburant/air, entraînés par un piston qui monte et descend à chaque explosion produite.
- Le vilebrequin : est un axe central connecté aux pistons et convertit le mouvement linéaire des pistons en un mouvement rotatif pour actionner les roues.
- Le système d'admission et d’échappement : comporte divers conduits permettant au carburant et à l'air d'entrer dans les cylindres et à la vapeur usée et brûlée de sortir après la combustion.
La combustion
Lorsque toutes les pièces principales travaillent ensemble, la combustion se produit. Bien que cette combustion soit très rapide, elle se divise en trois phases principales:
- Le mélange air/carburant : le carburant et l'air sont mélangés dans un rapport prédéfini pour la combustion.
- L'explosion : une étincelle produite par une bougie déclenche l'explosion du mélange précédemment formé, ce qui crée une pression des gaz poussant le piston vers le haut.
- Le refroidissement : après l'explosion, l'huile est pompée à travers les pistons pour leur permettre de refroidir rapidement.
Fonctionnement du moteur électrique
Les moteurs électriques sont moins courants que les moteurs thermiques, mais ils peuvent être trouvés dans les voitures électriques modernes. Au lieu de combustibles fossiles, ces moteurs fonctionnent grâce à l'énergie électrique stockée dans des batteries.
Les différentes pièces du moteur électrique
Les principales pièces composant un moteur électrique sont :
- Le stator : est le corps extérieur du moteur qui contient les bobines connectées à un courant continu fourni par les batteries.
- Le rotor : est entraîné par le stator et convertit le courant en un mouvement rotatif pour actionner les roues.
- Le système de transmission de puissance : inclut différentes pièces qui transmettent la puissance du moteur aux roues telles que des arbres de transmission, des engrenages, etc.
La différence avec le moteur thermique
Bien que le fonctionnement général des deux types de moteurs soit similaire (transformation d’une source d’énergie en mouvement), il existe plusieurs différences importantes:
- Les avantages et inconvénients : la principale différence est qu'un moteur électrique n'utilise pas de carburant fossile donc il n’y a pas de substances nocives à rejeter et sa production de chaleur est très faible. Cependant, cela signifie qu’il utilise beaucoup d’espace pour stocker l'énergie électrique et a besoin d’être rechargé assez fréquemment. De plus, son coût initial est beaucoup plus élevé.
- L'entretien : De plus, contrairement au moteur thermique où chaque pièce doit être inspectée et réparée si nécessaire, un moteur électrique est plus facile à entretenir. Cependant, il faut tout de même surveiller l'état des batteries et les remplacer régulièrement.
Comparaison entre les deux types de moteurs
Les moteurs thermiques et électriques ont chacun leurs avantages et inconvénients qui peuvent être utilisés pour choisir le bon type de moteur pour un véhicule donné :
- Avantages et inconvénients du moteur thermique : les principaux avantages d'un moteur thermique sont son prix abordable, sa fiabilité et son faible besoin en entretien. Toutefois, il produit plus de chaleur et rejette des substances nocives.
- Avantages et inconvénients du moteur électrique : le principal avantage d’un moteur électrique est qu’il ne rejette pas de substances nocives. De plus, il est beaucoup plus silencieux, efficient en carburant et facile à entretenir. Toutefois, cela signifie aussi que vous devrez installer des batteries supplémentaires ou conserver un chargeur de voiture pour recharger votre batterie.
- Les critères de choix : lorsqu'on choisit le bon type de moteur pour un véhicule donné, on doit prendre en compte différents aspects comme le coût initial, la durabilité, l'efficacité en carburant/énergie, les émissions toxiques et le besoin en entretien.