Un moteur endothermique, communément appelé moteur à combustion interne (MCI), est un type de moteur thermique alternatif qui convertit l'énergie chimique du carburant en travail mécanique en utilisant les principes de la thermodynamique. Il y parvient en brûlant du carburant à l'intérieur d'une chambre de combustion, générant des gaz à haute température qui se dilatent et créent du mouvement.
Les types de moteurs endothermiques les plus connus comprennent :
- Le moteur Otto (moteur à essence), qui fonctionne selon le cycle Otto .
- Le moteur Diesel , qui suit le cycle Diesel .
Pourquoi l'appelle-t-on un moteur endothermique ?
Le terme « endothermique », au sens strict, désigne un processus qui absorbe la chaleur, mais dans le contexte des moteurs, il est souvent utilisé pour décrire la combustion interne, où le carburant et l'air sont brûlés à l'intérieur d'une chambre fermée. Le processus de combustion augmente la pression et la température, produisant ainsi de l'énergie mécanique qui alimente les véhicules.
Comment fonctionne un moteur endothermique ?
Un moteur endothermique est constitué de plusieurs composants interconnectés qui fonctionnent ensemble pour générer de l'énergie de rotation , qui permet finalement de déplacer un véhicule.
- Admission d’air et de carburant – Le moteur aspire de l’air et du carburant (essence, diesel, GPL ou carburants alternatifs).
- Compression – Le piston comprime le mélange air-carburant à l’intérieur des cylindres , augmentant ainsi la pression et la température.
- Combustion – Une bougie d’allumage (dans les moteurs à essence) ou une compression élevée (dans les moteurs diesel) enflamme le carburant, provoquant une explosion qui pousse les pistons vers le bas.
- Conversion d'énergie – Le mouvement du piston fait tourner le vilebrequin , qui transfère l'énergie au système de transmission et finalement aux roues du véhicule.
- Émission d’échappement – Les gaz brûlés sortent par le système d’échappement , réduisant la pression dans les cylindres pour le cycle suivant.
Types de moteurs endothermiques
Il existe deux classifications principales basées sur la manière dont se produit la combustion :
- Moteurs à combustion spontanée (moteurs diesel) – Ces moteurs utilisent une compression élevée pour enflammer le carburant diesel sans avoir besoin d’une bougie d’allumage.
- Moteurs à combustion induite (moteurs à essence et GPL) – Ceux-ci nécessitent une source d’allumage externe , telle qu’une bougie d’allumage , pour démarrer la combustion.
L'évolution des moteurs endothermiques
Les premiers moteurs à combustion interne expérimentaux sont apparus à la fin des années 1800, ouvrant la voie au développement de l'automobile moderne. Au fil des décennies, les progrès technologiques ont amélioré l'efficacité des moteurs, la consommation de carburant et le contrôle des émissions.
Cependant, l’impact environnemental des moteurs endothermiques à combustible fossile est devenu une préoccupation majeure. Les gaz d’échappement qu’ils produisent contiennent du dioxyde de carbone (CO₂), des oxydes d’azote (NOₓ) et des particules, qui contribuent à la pollution de l’air et au changement climatique.
L’efficacité d’un moteur endothermique
L'efficacité d'un moteur endothermique dépend de plusieurs facteurs :
- Cylindrée (taille du moteur) – Les moteurs plus gros produisent généralement plus de puissance mais consomment plus de carburant.
- Puissance de sortie (chevaux-vapeur ou kilowatts) – L’énergie générée par un moteur est proportionnelle à l’efficacité de la combustion du carburant.
- Induction forcée (turbocompression et suralimentation) – Ces technologies améliorent la puissance de sortie, mais peuvent augmenter la consommation de carburant.
- Type et qualité du carburant – Les différents carburants ont des densités énergétiques et des propriétés de combustion différentes.
Dans l'ingénierie automobile moderne, les moteurs hybrides et turbocompressés améliorent l'efficacité, équilibrant performances et économie de carburant.
Existe-t-il des moteurs endothermiques respectueux de l’environnement ?
Pendant plus d'un siècle, les combustibles fossiles ont été considérés comme la meilleure solution pour le transport, mais ils présentent des inconvénients environnementaux importants. La combustion de carburants à base de pétrole libère des polluants nocifs et accélère l'effet de serre .
Alternatives durables aux moteurs endothermiques traditionnels
- Moteurs hybrides – Combinez la combustion interne avec les moteurs électriques pour réduire la consommation de carburant en ville.
- Moteurs électriques – Les véhicules entièrement électriques (VE) éliminent les émissions, mais leur impact environnemental dépend de la source d’électricité (renouvelable ou fossile).
- Moteurs à hydrogène – La combustion de l’hydrogène ne produit que de la vapeur d’eau , ce qui en fait une alternative prometteuse, bien que son adoption soit encore limitée.
- Moteurs à air comprimé – Les technologies expérimentales explorent l’utilisation de l’air comprimé au lieu de la combustion de carburant.
Conclusion
Les moteurs endothermiques alimentent les transports modernes depuis plus d’un siècle, mais leur avenir est remis en cause par les préoccupations environnementales et les restrictions réglementaires. À mesure que les sources d’énergie alternatives deviennent plus viables, les moteurs électriques et à hydrogène pourraient progressivement remplacer les moteurs à combustion interne traditionnels. En attendant, les technologies hybrides et les innovations en matière d’efficacité énergétique continuent d’améliorer la durabilité de la propulsion endothermique