Vous tournez la clé dans le contact, et le moteur démarre. Vous appuyez sur l'accélérateur et la voiture avance. Vous retirez la clé et le moteur s'éteint. C'est comme ça que fonctionne votre moteur, non ? C'est beaucoup plus détaillé que la plupart d'entre nous ne le réalisent, avec des processus en coulisses qui se déroulent à chaque seconde.
Le fonctionnement interne de votre moteur
Le moteur de votre voiture est composé de deux éléments principaux : le bloc moteur et la culasse.
Le bloc moteur
Le bloc constitue la majeure partie de la taille et du poids de votre moteur. Il s'agit très probablement d'une pièce massive en fonte ou en aluminium. Dans un moteur en ligne, tous les cylindres sont disposés en ligne droite, ce qui est le cas le plus fréquent dans les moteurs à quatre cylindres et dans certaines configurations à six cylindres. Un bloc en V est utilisé dans certains moteurs à six cylindres et pratiquement tous les moteurs à huit cylindres. Cette conception divise le nombre de cylindres en deux banques qui forment une forme en V. Il n'est pas rare que certains automobilistes se demandent ce qu'est ce que la cylindrée d'un moteur. Nous avons écrit un article spécifique pour cette partie.
Le bloc moteur abrite le vilebrequin. Le vilebrequin est une pièce solide en métal usinée avec précision qui tourne. Il est doté d'étapes appelées canaux qui correspondent au nombre de cylindres du moteur. Ce sont les endroits où les bielles du piston se fixent au vilebrequin. La puissance générée par le moteur oblige le vilebrequin à tourner, ce qui permet d'envoyer la puissance aux roues de la voiture. Ca peut également être l'un des facteurs de la surchauffe du moteur.
Les pistons sont placés dans les cylindres du bloc moteur. Ils se déplacent de haut en bas dans les cylindres pendant le fonctionnement du moteur pour transférer l'énergie au vilebrequin. Les segments de piston créent un joint dans le cylindre pour éviter toute perte d'énergie dans le bloc moteur. Nous examinerons plus en détail le fonctionnement des pistons dans un instant.
A noter qu'il existe deux types de bloc moteur, le bloc à long et le bloc court, mais quelle est la différence ?
La culasse
La partie supérieure du moteur s'appelle la culasse. Elle contient des soupapes qui s'ouvrent et se ferment pour contrôler le flux du mélange air-carburant et des gaz d'échappement des différents cylindres. Il doit y avoir au moins deux soupapes par cylindre : une pour l'admission (qui laisse entrer le mélange air-carburant non brûlé dans le cylindre) et une pour l'échappement (qui laisse sortir le mélange air-carburant usé du moteur). De nombreux moteurs utilisent plusieurs soupapes à la fois pour l'admission et l'échappement. Il existe une différence entre un moteur refroidi par eau et un moteur refroidi par air.
Un arbre à cames est fixé soit au milieu, soit au sommet de la culasse pour contrôler le fonctionnement des soupapes. L'arbre à cames comporte des bosses appelées lobes qui obligent les soupapes à s'ouvrir et à se fermer avec précision.
L'arbre à cames et le vilebrequin sont étroitement liés. Ils doivent fonctionner en parfaite synchronisation pour que le moteur puisse fonctionner. Ils sont reliés par une chaîne ou une courroie de distribution pour maintenir cette synchronisation. L'arbre à cames doit effectuer deux révolutions complètes pour chaque révolution du vilebrequin. Une rotation complète du vilebrequin correspond à deux courses d'un piston dans son cylindre. Un cycle de puissance – le processus qui produit réellement la puissance nécessaire pour faire avancer votre voiture – nécessite quatre courses du piston. Examinons de plus près le fonctionnement du piston à l'intérieur du moteur et les quatre différentes étapes :
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L'admission: Pour commencer un cycle de puissance, la première chose dont le moteur a besoin est que le mélange air-carburant entre dans le cylindre. La soupape d'admission s'ouvre dans la culasse lorsque le piston commence à se déplacer vers le bas. Le mélange air-carburant, dans un rapport d'environ 15:1, entre dans le cylindre. Lorsque le piston arrive au bout de sa course, la soupape d'admission se ferme et rend le cylindre étanche.
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Compression: Le piston remonte dans le cylindre, comprimant le mélange air-carburant. Les segments de piston scellent les côtés du piston dans le cylindre pour éviter toute perte de compression. Lorsque le piston atteint le sommet de cette course, le contenu du cylindre est sous une pression extrême. La compression normale se situe entre 8:1 et 10:1. Cela signifie que le mélange contenu dans le cylindre est comprimé à environ un dixième de son volume initial, non comprimé.
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La puissance: Lorsque le contenu du cylindre est comprimé, la bougie d'allumage enflamme le mélange air-carburant. Une explosion contrôlée se produit, qui pousse le piston vers le bas. C'est ce qu'on appelle le temps moteur, car c'est cette force qui fait tourner le vilebrequin.( Il est intéressant de comprendre la différence entre les moteurs à 4 temps et les moteurs à 2 temps pour bien maitriser cette partie)
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Échappement: Lorsque le piston est au bas de sa course motrice, la soupape d'échappement de la culasse s'ouvre. Lorsque le piston remonte (entraîné par les cycles de puissance simultanés des autres cylindres), les gaz brûlés dans le cylindre sont expulsés du moteur par la soupape d'échappement. Lorsque le piston atteint le sommet de cette course, la soupape d'échappement se ferme et le cycle recommence.
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Considérez ceci: si votre moteur tourne au ralenti à 700 RPM, ou rotations par minute, cela signifie que le vilebrequin tourne 700 fois par minute. Comme le cycle de puissance se produit tous les deux tours, chaque cylindre a 350 explosions dans son cylindre.
Comment le moteur est-il lubrifié ?
L'huile est un fluide essentiel au fonctionnement du moteur. Dans les composants internes du moteur, il existe de petits canaux appelés passages d'huile dans lesquels l'huile est forcée de passer. Une pompe à huile aspire l'huile moteur du carter et la fait circuler dans le moteur, ce qui permet aux composants métalliques du moteur, très serrés, de fonctionner sans problème. Ce processus fait plus que lubrifier les composants. Il empêche la friction qui produit une chaleur excessive, refroidit les pièces internes du moteur et crée un joint étanche entre les pièces du moteur, comme entre les parois du cylindre et les pistons.
Comment le mélange air-carburant est-il créé ?
L'air est aspiré dans le moteur par la dépression créée lorsque le moteur tourne. Lorsque l'air entre dans le moteur, un injecteur de carburant pulvérise le carburant qui se mélange à l'air selon un rapport approximatif de 14,7:1. Ce mélange est aspiré dans le moteur à chaque cycle d'admission.
Ceci explique le fonctionnement interne de base d'un moteur moderne. Des dizaines de capteurs, de modules et d'autres systèmes et composants sont à l'œuvre au cours de ce processus qui permet au moteur de fonctionner. La grande majorité des voitures sur la route ont des moteurs qui fonctionnent de la même manière. Lorsque vous considérez la précision requise pour permettre aux centaines de composants de votre moteur de fonctionner en douceur, efficacement et durablement pendant des milliers de kilomètres et des années d'utilisation, vous pouvez commencer à apprécier le travail des ingénieurs et des mécaniciens pour vous permettre d'aller où vous voulez.
