Le moteur à combustion est l’une des principales sources de propulsion des voitures. La combustion du carburant génère de la puissance, qui est ensuite utilisée pour propulser le véhicule. Ce guide vous donne un aperçu complet de la technique du moteur à combustion.

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La cylindrée du moteur à combustion

La cylindrée indique la taille du volume résultant des différents cylindres du moteur à combustion. Ce volume se calcule à partir de la course de travail de la course du piston ainsi que de la surface de la section du piston. Pour les moteurs à combustion, l’indication de la cylindrée désigne le volume déplacé par la course de tous les pistons réunis. Un moteur de deux litres ou de 2000 cm3 de cylindrée peut par exemple disposer de quatre cylindres de 500 cm3 chacun.Pour les moteurs de voiture, la cylindrée est un paramètre important. Ici, la cylindrée indique la quantité de mélange inflammable qui peut être utilisée à chaque course du piston pour obtenir de la puissance.

Le lien entre la cylindrée et la puissance

La cylindrée d’un moteur a une influence sur sa puissance totale. Souvent, une cylindrée plus importante s’accompagne d’une puissance plus élevée. Une voiture équipée d’un moteur plus grand offre souvent plus de puissance que le même modèle équipé d’un moteur plus petit de même type. Toutefois, une cylindrée plus importante en litres ou en centimètres cubes ne signifie pas forcément une puissance plus élevée dans tous les cas. En effet, la puissance, mesurée en kilowatts ou en chevaux, dépend également de la technologie du moteur et de nombreux autres facteurs. Si la cylindrée du moteur est inutilement élevée, la consommation de carburant et les émissions polluantes peuvent augmenter. En revanche, si la cylindrée est trop faible, il peut être nécessaire d’augmenter le régime pour atteindre la puissance requise.

Puissance et couple à différents régimes

La puissance d’un moteur à combustion est déterminée par le couple et le régime. Le couple indique ici la force exercée par un levier sur le point de rotation d’un axe. La valeur du couple est exprimée en newton-mètres. Dans le cas du moteur à combustion d’une voiture, un couple élevé doit être appliqué sur une plage de régime aussi large que possible. Toutefois, le rapport entre la puissance, le régime et le couple peut varier en fonction du moteur et de sa conception.

Le rapport entre le régime et le couple

Le moment où un moteur atteint son couple maximal dépend du type de construction et du type de moteur. Dans les moteurs à combustion, le couple maximal est souvent atteint à un régime inférieur à la puissance maximale possible.Les moteurs diesel modernes équipés d’un turbocompresseur atteignent leur couple maximal à un régime moteur faible. Ces moteurs permettent d’accélérer la voiture sans effort, même à partir d’une plage de régime faible. En revanche, les moteurs à essence sans turbocompresseur, notamment, ont besoin d’un certain régime pour atteindre un couple élevé. Dans ce cas, le couple maximal n’est souvent atteint que dans la plage de régime supérieure. Pour accélérer puissamment avec la voiture, il est alors nécessaire de rétrograder.

Rapport puissance/poids et accélération

Le rapport poids/puissance décrit le rapport entre la masse du véhicule et la puissance du moteur. Cette donnée peut fournir des indications sur la capacité d’accélération du véhicule. L’indication de la puissance du moteur à elle seule ne donne aucune indication sur les lignes de conduite qu’il est possible d’obtenir avec une voiture. Ainsi, un véhicule peut être équipé d’un moteur puissant, mais disposer d’un poids de véhicule élevé. Dans ce cas, le rapport puissance/poids pourrait être mauvais. Le véhicule en question est puissant, mais son poids élevé le rend long à accélérer, alors qu’un véhicule particulièrement léger, comme une voiture de sport, présente un meilleur rapport poids/puissance pour une puissance de moteur équivalente. Les constructeurs automobiles s’efforcent aujourd’hui d’obtenir un faible rapport poids/puissance avec un équilibre entre le poids du véhicule et la puissance du moteur.

Accélération en fonction de la puissance

Le temps d’accélération des voitures est généralement exprimé de 0 à 100 km/h par une valeur en secondes. Par exemple, les voitures de sport accélèrent de l’arrêt à une vitesse de 100 kilomètres par heure en quatre secondes, alors qu’une voiture normale peut avoir besoin de dix secondes ou plus pour atteindre les 100 kilomètres par heure. Souvent, les voitures dotées d’un moteur plus puissant accélèrent plus rapidement que les véhicules moins puissants. Plus que la puissance du moteur, c’est le couple du moteur qui est important lors d’une accélération à partir de l’arrêt. La puissance est à son tour déterminante pour atteindre une vitesse maximale élevée. En outre, le comportement à l’accélération du véhicule dépend d’autres facteurs, comme la boîte de vitesses installée.

Différents types de moteurs dans la construction automobile

Dans la construction automobile, les moteurs sont de types différents. Les plus courants sont les moteurs en ligne, les moteurs en V ou les moteurs boxer. Les différents moteurs de voiture peuvent se distinguer par leur rapport poids/puissance, les plus avantageux étant ceux dont la construction présente une masse réduite et qui nécessitent peu de matériaux. Le moteur en ligne, souvent utilisé, marque des points à cet égard. Ce type de moteur à combustion dispose d’une construction compacte et d’un faible poids de moteur. Le moteur en V nécessite davantage de matériaux en raison de ses caractéristiques de construction. Toutefois, ce type de moteur peut également présenter un bon rapport puissance/poids pour une forme courte. Pour les moteurs boxer, le rapport puissance/poids dépend fortement du mode de construction et des matériaux utilisés.

Le rapport entre l’alésage et la course

Le rapport entre l’alésage et la course du cylindre influence les caractéristiques des moteurs. Les moteurs à combustion sont divisés en trois catégories : les moteurs à faible course, les moteurs à course carrée et les moteurs à longue course. Dans le cas des moteurs à faible course, la course du piston est inférieure à l’alésage du cylindre. Ces moteurs à faible course conviennent bien aux régimes élevés et atteignent une puissance moteur importante tout en offrant un débit de gaz élevé. Dans les moteurs à longue course, la course est plus grande que l’alésage. Les moteurs dits à longue course développent un couple élevé dès les bas régimes. Si la course et le diamètre du cylindre sont identiques, le moteur est appelé „quadrathuber“ en raison de sa conception carrée.

Le taux de compression du moteur

Une autre caractéristique des moteurs à combustion est le taux de compression. Cette donnée indique dans quelle mesure le remplissage est comprimé à l’intérieur des cylindres. Dans les moteurs à quatre temps utilisés aujourd’hui dans l’industrie automobile, le rendement et la puissance augmentent avec le taux de compression, surtout dans les moteurs à essence. Souvent, un taux de compression plus élevé permet d’obtenir une meilleure combustion avec moins d’émissions polluantes. Toutefois, l’augmentation du taux de compression n’est pas illimitée pour les moteurs à essence : une compression trop élevée pourrait entraîner un auto-allumage involontaire du mélange dans les cylindres, ce qui provoquerait ce que l’on appelle un cliquetis. Les moteurs modernes à injection directe et les capteurs de cliquetis intégrés permettent toutefois aujourd’hui des taux de compression relativement élevés.

Puissance du moteur et systèmes de commande variable des soupapes

Les systèmes de commande variable des soupapes permettent d’optimiser le remplissage des chambres de combustion avec le mélange air-carburant. La commande variable des soupapes permet de modifier la levée des soupapes ou la durée d’ouverture même lorsque le moteur est en marche. La commande variable des soupapes permet d’optimiser le couple même à bas régime tout en conservant un rendement élevé. À haut régime, le rendement peut également être amélioré, tout comme le comportement des gaz d’échappement des moteurs à combustion. De nombreux moteurs équipés de soupapes à calage variable n’ont en outre pas besoin de papillon des gaz en fonctionnement normal.