Moteur de voiture: comment ça marche?

Toutes les voitures, qu'il s'agisse d'une citadine, d'un SUV, d'un utilitaire ou d'un poids lourd, sont forcément dotées d'un moteur. En effet, ce cœur leur permet de démarrer, d'avancer, de reculer et de circuler librement sur la route. Il existe plusieurs types de moteurs. Découvrez tout ce qu'il faut savoir sur le fonctionnement d'un moteur de voiture.

Qu'est-ce qui fait avancer la voiture ? 

Une voiture est constituée de plusieurs pièces et de différents équipements. Elle comporte notamment des sièges, un tableau de bord et une carrosserie. Cependant, pour avancer et/ou reculer, elle embarque un moteur. Selon les constructeurs, la marque et le modèle, le moteur d'une voiture peut développer une puissance qui varie en fonction de plusieurs paramètres.

Qu'est-ce que le moteur automobile ?

Le moteur automobile est un ensemble de pièces mécaniques destinées à équiper les véhicules motorisés. Il sert à transformer l'énergie en mouvement mécanique que les sens peuvent percevoir. L'énergie concernée est celle obtenue suite à la combustion du carburant. 

Le moteur est un élément essentiel, voire crucial au fonctionnement de votre voiture. En effet, les roues sont capables de se mettre en mouvement après la combustion de carburant par le moteur. 

Quels sont les différents types de moteur d'auto ?

Une voiture peut embarquer un moteur thermique. Il peut s'agir d'un moteur essence ou d'un moteur diesel. Un véhicule peut également fonctionner grâce à un moteur électrique.

Quels sont les différents organes et éléments qui composent le moteur d'une voiture ?

Les organes et les composants du moteur d'une voiture varient en fonction de son type. Voici les éléments constitutifs d'un moteur thermique essence : 

  • L'allumeur
  • Le calculateur moteur
  • L'alternateur
  • Le filtre à air
  • Le ressort de soupape
  • La courroie de ventilation
  • La pompe à eau
  • La durite du radiateur
  • La poulie
  • Les chambres de combustion
  • La jauge d'huile
  • Les bouchons de remplissage et de vidange d'huile
  • La pompe à essence
  • Le bloc d'admission
  • Le système de canalisation de carburant
  • Le couvercle de la culasse
  • Les bougies d'allumage
  • Le collecteur d'échappement
  • Le volant
  • Le tuyau d'échappement
  • Le bloc-moteur

Pour ce qui est du diesel, le moteur comprend des pompes mécaniques ou des pompes à haute pression. Il embarque aussi la technologie Common Rail ou injection directe à rampe commune. Il est bon de savoir que le moteur diesel est dépourvu de bougies d'allumage, puisqu'il n'a pas besoin d'étincelle pour fonctionner. Elles sont remplacées par des bougies de préchauffage pour lancer le moteur.

Le moteur électrique, quant à lui, se compose de deux parties. La partie fixe est appelée le stator. La partie mobile est désignée sous le terme rotor. Ce dernier est constitué de deux paires d'aimants munis de deux bobines de fil électrique en cuivre. Sur certaines versions de moteur électrique, les aimants sont remplacés par un ensemble de barres conductrices en cuivre.

Qu'est-ce qu'un moteur thermique ?

Comme énoncé plus haut, le moteur thermique regroupe les types de motorisation essence et diesel.

Les caractéristiques d'un moteur thermique

Le moteur thermique désigne souvent les motorisations standards qui équipent les voitures courantes. À la différence des moteurs électriques, son fonctionnement repose sur la combustion de carburant. Cette catégorie regroupe, notamment, les moteurs alimentés à l'essence et au diesel. 

Un moteur thermique peut être à deux temps, quatre temps ou Wankel à piston rotatif. La version à deux temps s'utilise essentiellement sur les véhicules à deux roues comme les motos. Il repose sur un cycle en deux temps. Le moteur thermique à quatre temps est courant dans l'univers automobile et aéronautique. Il respecte un cycle à quatre phases.

Le moteur thermique Wankel, quant à lui, se distingue par l'absence de mouvement alternatif. Généralement présent sur les véhicules hybrides, il est silencieux et n'occasionne que peu de vibrations. 

Le moteur thermique est proposé en différentes configurations. Vous pouvez retrouver : 

  • Le moteur thermique en ligne : une seule ligne de cylindres et une forme allongée ; 
  • Le moteur thermique à plat : les pistons sont rangés à l'horizontale et les cylindres sont disposés de part et d'autre du vilebrequin ;
  • Le moteur thermique en V : les cylindres posés en V et sur 2 rangées au-dessus du vilebrequin fonctionnent en alternance ; 
  • Le moteur thermique en W : sa configuration est doublée par rapport au modèle en V, ce qui permet d'économiser de la place. Ce type de moteur est assez onéreux. 

Ce qu'il faut savoir sur la motorisation essence

Comme son nom l'indique, la motorisation essence est un type de moteur alimenté à l'essence. Les propriétaires de cette version de motorisation de voiture ont le choix entre : 

  • L'essence sans plomb 95 ou 98 : ce type de carburant se démarque par son indice d'octane. Le choix entre le 95 et le 98 dépend du taux de compression du moteur.
  • Le gaz de pétrole liquéfié ou GPL : il s'agit d'un mélange de gaz butane et propane. Son utilisation dépend de la présence du système spécifique dédié sur le moteur essence. 
  • Le gaz naturel véhicule ou GNV : il s'agit d'une alternative au GPL.
  • L'éthanol E85 : il s'agit d'un biocarburant adapté à certains moteurs essence préalablement modifiés. 

Ce qu'il faut savoir sur la motorisation diesel

Le moteur diesel est aussi appelé moteur à système d'allumage par compression. Il s'agit d'une motorisation à courant alternatif avec un vilebrequin rattaché au piston par le biais d'une bielle. Ce type de moteur intègre la famille des moteurs à combustion interne. Son fonctionnement repose sur une méthode d'auto-inflammation, sans l'utilisation de bougies d'allumage. À titre d'information, le moteur diesel a été inventé entre 1893 et 1897 par Rudolf Diesel.

Pour fonctionner, le moteur diesel est alimenté en gazole. Ce carburant est constitué à 75 % d'hydrocarbures saturés et à 25 % d'hydrocarbures aromatiques. Léger, il provient du raffinage du pétrole. Comparé à l'essence, le gasoil affiche un tarif à la pompe plus bas. 

Le moteur diesel est réputé pour sa fiabilité et les économies qu'il confère au cours de son utilisation. Il est également connu pour sa souplesse et sa réactivité, parfait pour bénéficier d'un agrément de conduite remarquable. Ce type de moteur est aussi préconisé pour les longs trajets. Pour répondre aux exigences et aux normes actuelles, les constructeurs rivalisent d'ingéniosité pour concevoir des systèmes réduisant le niveau de pollution généré par le diesel.

Qu'est-ce qu'un moteur électrique ?

Contrairement à la motorisation thermique, le moteur électrique fonctionne exclusivement avec l'énergie procurée par la batterie.

Motorisation électrique de voiture, c'est quoi ?

La motorisation électrique fait partie des différents systèmes qui permettent à une voiture d'avancer ou de reculer d'un point de départ vers le point de destination. Comme son nom l'indique, elle recourt au courant électrique pour fonctionner. La mise en marche du moteur et de la voiture repose essentiellement sur la rotation du rotor. Ce mouvement est créé par la synchronisation de la partie fixe et de la partie mobile du moteur. 

Outre les voitures, d'autres engins et d'autres outillages fonctionnent grâce à un moteur électrique.

Quels sont les différents types de moteur électrique ?

Il existe plusieurs types de moteurs électriques. Ils varient en fonction de la méthode d'entraînement et de la technique de rotation du rotor.

Vous pouvez retrouver le moteur électrique à aimants permanents. Il s'agit du système le plus courant. Il est, par exemple, adopté sur le véhicule Chevrolet Vol ou Volkswagen e-Golf. Le rotor et le stator sont tous deux équipés d'aimants. Ce système est particulièrement apprécié pour la simplicité de son fonctionnement et le rendement optimal qu'il offre. 

Le moteur à induction fait aussi partie des moteurs électriques embarqués par les voitures. Bien qu'elle soit assez rare, cette motorisation est notamment présente sur les Tesla Model S et Model X. Ce moteur se caractérise par l'absence d'aimants. Ils sont remplacés par des barres conductrices en cuivre rattachées à anneaux conducteurs. 

Parmi les moteurs électriques visibles sur les automobiles, découvrez également le moteur à rotor bobiné. Ce type de motorisation est, entre autres, embarqué par la voiture Renault Zoé et Smart Electric Drive. Il est pourvu d'un stator et d'un rotor constitués de bobines de fil de cuivre. Bien qu'il fonctionne comme la version à aimants permanents, il est plus lourd et plus encombrant. 

Notez que les moteurs électriques à aimants permanents et ceux à rotor bobiné sont dits synchrones. Les moteurs à induction, quant à eux, sont dits asynchrones.

Comment fonctionne le moteur d'une voiture ? 

Le moteur d'une voiture fonctionne selon la méthode de rotation ou de mouvement des éléments qui le composent.

Comment fonctionne le moteur à combustion et explosion ?

Le moteur thermique est aussi appelé moteur à combustion et explosion. Son fonctionnement est assez simple. En effet, il repose sur un principe de combustion provoqué et entraîné par une source d'énergie. Il s'agit généralement de l'énergie thermique procurée par le mélange air-carburant qui s'enflamme. Cette énergie thermique est ensuite transformée en énergie mécanique pour actionner les différents éléments chargés d'activer le moteur. 

Le moteur thermique peut fonctionner en deux temps. Dans un premier temps, son fonctionnement repose sur la compression du mélange air-carburant-huile et l'explosion. La deuxième et dernière étape porte sur l'admission et l'échappement. Le mélange air-carburant-huile est dirigé vers la chambre de combustion. Cela se déroule au moment où le piston est en cycle de descente. À la fin de ce cycle, la fumée s'échappe vers le pot d'échappement pour être évacuée. 

Le moteur thermique peut aussi reposer sur un fonctionnement en quatre temps, soit en quatre étapes. 

Le moteur thermique peut également fonctionner suivant la méthode Wankel. Dans ce cas, il est appelé moteur rotatif. Sa composition et le mouvement de rotation appliqué au piston sont les traits caractéristiques de ce type de motorisation de véhicule. Tout d'abord, vous devez savoir que le moteur rotatif est pourvu de pistons de forme triangulaire. Ils suivent un mouvement de rotation continu au sein de la chambre de combustion. Ensuite, ils suivent les quatre étapes similaires à celles d'un moteur à combustion et explosion classique.

Fonctionnement du moteur thermique : quels sont les 4 stades et étapes d'un moteur à 4 temps ?

Le moteur à 4 temps est le fonctionnement type des moteurs thermiques classiques visibles sur les voitures. Comme son nom l'indique, il s'agit d'un cycle de 4 étapes qui se répète durant le trajet effectué par le véhicule. 

  • Premier temps : l'admission d'air et de carburant

Lors de cette première étape, les pistons descendent, ce qui crée une aspiration du carburant et de l'air. Ce mélange est envoyé par l'admission dans la chambre de combustion ou le cylindre.

  • Second temps : la compression du piston

Lorsque les pistons remontent, le mélange air-carburant est comprimé dans les cylindres. Sur un moteur thermique essence, la pression est comprise entre 8 et 14 bars. Sur une version diesel, elle atteint les 30 bars.

  • Troisième temps : l'explosion et la détente

Sur un moteur essence, la combustion du mélange air-carburant s'effectue grâce à une étincelle. Celle-ci est créée par un arc électrique provoqué par le rapprochement du piston et de la bougie. Sur un moteur diesel, elle se produit suivant un phénomène d'auto-combustion ou d'auto-inflammation. Le piston est à nouveau poussé vers le bas pour enclencher un autre cycle de mouvement.

  • L'échappement 

La combustion et l'explosion du mélange air-carburant génèrent de la fumée. Cette dernière est directement évacuée vers le collecteur d'échappement pour se diriger vers le pot d'échappement avant d'être rejetée dans l'atmosphère.

Comment fonctionne le moteur thermique diesel ou essence : la formation du mouvement

Le lancement du cycle sur un moteur à quatre temps commence par la création du mouvement. Au départ, les pistons génèrent les mouvements mécaniques. Ils sont ensuite acheminés vers l'arbre de transmission par les bielles et le vilebrequin. L'arbre de transmission se charge de transférer la puissance générée par le moteur aux roues de la voiture. Le transfert est possible grâce à la boîte de vitesses et à l'embrayage de la voiture.

Comment fonctionne le moteur d'une voiture : le régime moteur

Le régime moteur est rattaché à la vitesse de fonctionnement du moteur. Sur un moteur thermique, il est affiché sur le compteur niché sur le tableau de bord de votre voiture. Le régime moteur est exprimé en tours par minute. 

Un moteur thermique est sous un régime moteur idéal lorsqu'il roule à une vitesse à laquelle il produit une puissance suffisante pour la voiture. Non seulement la voiture roule suivant son allure idéale, mais l'usure de ces pièces mécaniques est également limitée. Le régime moteur idéal dépend du type de voiture et de la situation du trajet. 

Le moteur thermique peut aussi être en sous-régime. Dans ce cas, il s'active en dessous de la vitesse idéale. À contrario, il fonctionne en surrégime lorsqu'il tourne à une vitesse située au-dessus de la vitesse idéale.

Une voiture électrique, comment ça fonctionne ?

Le moteur électrique d'une voiture est alimenté par la batterie. Il recourt au courant électrique pour concevoir un champ magnétique sur le stator ou la partie fixe. Ensuite, le stator se déplace pour permettre au rotor ou la partie mobile de recevoir le champ magnétique et d'effectuer un mouvement de rotation. 

Le stator et le rotor font partie du groupe motopropulseur électrique avec le contrôleur électronique de puissance et le réducteur. Ces pièces travaillent en parfaite synchronisation pour permettre à la voiture électrique d'avancer et à sa batterie de se recharger. 

Notez qu'au sein d'un moteur électrique, deux types de flux électriques circulent. Vous pouvez retrouver le courant alternatif dont la charge électrique se déplace dans différentes directions. Découvrez également le courant continu dont la charge électrique circule uniquement dans une seule direction. Le courant continu émis par la batterie est transformé par un onduleur spécifique en courant alternatif pour permettre au moteur de tourner. 

Le moteur électrique d'une voiture peut être synchrone. Son fonctionnement repose sur le champ magnétique généré par le rotor. La vitesse de rotation de ce dernier est similaire à la fréquence du courant continu déployé par la batterie. 

Lorsque le moteur est asynchrone, son fonctionnement est basé sur le champ magnétique produit par le stator. En tournant, ce champ magnétique entraîne le rotor, ce qui fournit la puissance utile au moteur. 

Vous devez savoir que la puissance du moteur électrique varie en fonction de la puissance du courant en entrée et du volume du moteur. La puissance en sortie se réfère à la différence entre la puissance d'entrée et l'énergie utile au moteur. Il s'agit du rendement de conversion énergétique.

Comment fonctionne une voiture à l'hydrogène ?

La voiture à l'hydrogène est dotée d'un moteur qui tire l'énergie indispensable à son fonctionnement d'une pile à combustible. Ce dispositif est alimenté par le gaz hydrogène. Notez qu'il s'agit d'une voiture électrique équipée d'une batterie, mais dont l'utilisation est réduite. 

L'hydrogène utilisé par le moteur est emmagasiné sous pression dans les réservoirs de la voiture. Avec le dioxygène de l'air ambiant, il est soumis à une réaction électrochimique au sein de la pile pour l'alimenter. À l'issue du processus, l'électricité, la chaleur et la vapeur d'eau sont produites. Elles sont évacuées via un tube posé sous le véhicule et approvisionnent le moteur électrique. Aucune émission de gaz polluants ni de gaz carbonique n'est enregistrée. 

La recharge d'hydrogène s'effectue dans des stations dédiées via des pompes qui injectent le gaz sous pression dans le réservoir.

Comment entretenir le moteur pour assurer son bon fonctionnement ? 

Pour conserver son bon état et optimiser le bon fonctionnement de votre moteur, respectez les fréquences d'entretien préconisées par le constructeur. Remplacez les filtres à huile, à air et à carburant en temps et en heure indiqués. Un filtre encrassé réduit considérablement les performances de votre voiture. Changez également le liquide de refroidissement tous les 4 ans pour éviter la surchauffe du moteur. 

Procédez à la vidange de l'huile moteur de votre voiture, puisqu'il arrive qu'elle soit infectée. En fonction du type, de la marque et du modèle de votre auto, vous pouvez être amené à effectuer cette opération tous les 7 500, 10 000 ou 15 000 km. Fiez-vous aux recommandations du fabricant. 

N'oubliez pas de remplacer la courroie de distribution, pour les moteurs thermiques, tous les 5 à 10 ans. 

Pour trouver des pièces de rechange à petit prix, n’hésitez pas à visiter le site de GPA26. Nous vous proposons diverses pièces de qualité et contrôlées.

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Publié le : 04/05/2023

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