En général, l'énergie s'obtient par la combustion, un phénomène qui produit de la chaleur et de la lumière lorsqu'une matière brûle au contact de l'oxygène. Un moteur à combustion interne, par définition, désigne donc un système où l'énergie est produite directement à l'intérieur du moteur. Dans l'industrie automobile, ce type de moteur est au cœur du fonctionnement des véhicules. Il permet à la voiture d'avancer, lui donne de la puissance et la rend autonome. Ce principe a ainsi complètement transformé les modes de transport modernes. De plus, les avancées technologiques et les innovations récentes continuent d'améliorer ces moteurs.
Qu'est-ce qu'un moteur à combustion interne ?
La combustion interne est une réaction chimique qui se passe à l'intérieur d'un moteur. Les principaux actifs sont le carburant, comme l'essence ou le diesel, et l'oxygène de l'air. En principe, ces matières se mélangent, sont compressées, provoquent une explosion et se transforment en une énergie. Les composants essentiels des moteurs qui les travaillent sont les cylindres, les pistons, les bougies d'allumage et les soupapes. Quant aux moteurs à combustion externe, la combustion a lieu en dehors du moteur. Par exemple, la locomotive à vapeur et les anciennes usines utilisent ce système.
Le moteur à combustion interne est un système complexe
L'énergie obtenue par la combustion interne est dite thermique. Elle se transforme ensuite en énergie mécanique pour permettre au moteur du véhicule de fonctionner. Durant cette transformation, plusieurs processus s'enchaînent : ce sont les cycles thermodynamiques. Ils peuvent être en deux temps ou en quatre temps, mais sans le mélange air-carburant, aucune réaction ni processus ne peut avoir lieu. En réalité, la combustion se produit dans les cylindres du moteur, qui reçoivent le piston sous l'effet de la pression. C'est alors le vilebrequin, en tournant dans le moteur, qui entraîne la boîte de vitesses et permet aux roues de la voiture de tourner.
L'histoire du moteur à combustion interne
L'inventeur du moteur à combustion interne fut Étienne Lenoir en 1860. À l'époque, il avait utilisé du gaz comme carburant. Nikolaus Otto a par la suite amélioré son système grâce au moteur à quatre temps. Après, vers la fin des années 1800, les automobiles ont commencé à l'utiliser, à l'initiative de Gottlieb Daimler et Carl Benz. Le développement du moteur à combustion interne est alors une histoire d'innovation successive, apportée par des génies de la mécanique. Chacun d'eux a créé des prototypes en plus des essais pour valider leur théorie. Ainsi sont nées les voitures modernes, car le résultat prometteur a permis de faire la transition vers la production de masse. D'ailleurs, les guerres mondiales ont accéléré l'innovation en raison des besoins industriels et militaires.
Comment fonctionne un moteur à combustion interne ?
Pour faire avancer un véhicule, les moteurs à combustion interne impliquent un cycle de fonctionnement. Il peut se faire en deux phases, pour les motos et les scooters, ou en quatre phases pour les voitures particulièrement. Tout commence par le mélange du carburant à l'oxygène dans le cylindre par le piston et enflammé par le système d'allumage. Une explosion bien encadrée se produit par la suite et l'énergie naît. La réaction provoque ensuite des gaz qui seront expulsés par la phase d'échappement. Par ailleurs, tous les moteurs disposent d'un système de refroidissement afin d'absorber la chaleur excédentaire autour de ces pièces.
Le moteur à combustion interne fonctionne sur un cycle précis
Le cycle de fonctionnement des voitures à combustion interne se fait en quatre temps. Ce sont :
- L'admission, l'entrée du mélange air-carburant
- La compression, comprimant le mélange dans le cylindre
- L'explosion, provoqué par une étincelle
- L'échappement, constituée par l'évacuation des gaz brûlés
Durant le processus, la synchronisation des composants est très importante, car elle évite la collision des pièces entre elles. Pour améliorer l'efficacité des moteurs, plusieurs innovations ont vu le jour tels que le turbocompresseur, l'injection directe, etc.
Quels sont les avantages d'un moteur à combustion interne ?
Un moteur à combustion interne a pour avantage principal la fiabilité. Ce système, présent depuis des décennies, a largement prouvé sa valeur. Il se distingue par une durabilité élevée, pouvant atteindre plusieurs milliers de kilomètres. En plus, les carburants qu'il utilise restent encore disponibles en grande quantité, ce qui garantit son fonctionnement sur le long terme. Quant aux pièces détachées, elles sont faciles à trouver dans les lieux appropriés. L'accès à une puissance importante fait également partie de ses atouts, ce qui assure la rapidité de l'engin. Enfin, il offre de très bonnes performances en termes de force de rotation et de réactivité.
Les moteurs à combustion interne offrent de nombreux avantages
Les moteurs à combustion interne peuvent généralement s'adapter à différents types de carburants. En effet, certains véhicules fonctionnent à l'essence, tandis que d'autres utilisent le diesel. De plus, le coût de production et l'entretien restent relativement bas. Par ailleurs, sur le marché mondial, ces moteurs bénéficient d'une pénétration massive. Il faut dire que la majorité des automobiles actuelles utilisent encore ce type de système.
Quels sont les inconvénients d'un moteur à combustion interne ?
Bien que ses atouts soient divers, l'utilisation d'un moteur à combustion interne connaît aussi quelques limites. Par exemple, l'émission de gaz carbonique par l'échappement pollue l'air. Dans ce cas, il paraît moins écologique que les moteurs électriques, mais plus autonome. Le fonctionnement des véhicules à combustion interne s'avère aussi dépendant du carburant. Ce qui n'est pas le cas des moteurs hybrides qui offrent une meilleure efficacité énergétique, tout en réduisant les polluants. En somme, les moteurs à combustion interne actuels font face à de véritables défis environnementaux qu'il existe des réglementations strictes sur leur utilisation.
Les moteurs à combustion interne présentent des défis
Une voiture à moteur à combustion interne ne consomme que des ressources fossiles. Cela signifie que les carburants utilisés ne sont pas renouvelables. De plus, que ce soit lors de leur extraction ou durant leur utilisation, ils émettent des gaz à effet de serre, nocifs pour l'environnement. Ces moteurs sont également un peu inférieurs aux autres modèles en termes d'efficacité énergétique. Clairement, les moteurs électriques ou à hydrogène les dépassent largement.
Le moteur a combustion interne est d'une grande utilité depuis sa création jusqu'à nos jours. Cependant, il doit faire face à différents défis environnementaux. C'est là qu'interviennent divers ingénieurs, ouvrant des perspectives d'avenir et d'intégration avec les nouvelles technologies. Il faudrait rappeler que l'histoire de ce système est une histoire d'innovation, ce qui a révolutionné le domaine de l'industrie et de l'automobile tels qu'on les connaît actuellement.