Comment fonctionne un moteur : essence, diesel, hybride et électrique
Avant de comprendre pourquoi quelque chose tombe en panne, mieux vaut savoir comment ça marche. Voici l’essentiel de tous les moteurs que vous croiserez aujourd’hui sur la route, du bon vieux moteur essence à l’électrique, en passant par les hybrides, ceux qui posent le plus de questions.
Les quatre temps
Un moteur essence ou diesel fait dans chaque cylindre, encore et encore, quatre choses : le piston descend et l’air entre (admission), il remonte et le comprime (compression), le carburant brûle et le repousse vers le bas avec force (combustion), puis il remonte en chassant les gaz (échappement). Le vilebrequin transforme ce va-et-vient en rotation. Sur l’illustration 1, le moment clé est en orange : le mélange qui brûle au-dessus de chaque piston.
Essence et diesel : la vraie différence
Dans un moteur essence, le mélange d’air et de carburant est allumé par une étincelle, celle de la bougie, et la quantité d’air est réglée par un papillon : plus vous appuyez, plus il s’ouvre. Un diesel n’a ni étincelle ni, presque jamais, de papillon : il ne comprime que de l’air, tellement qu’il chauffe à plus de 500 degrés, et le gazole injecté dans cet air brûlant s’enflamme tout seul. C’est pour ça que le diesel comprime beaucoup plus, a plus de couple à bas régime et consomme moins, et qu’il a besoin d’un filtre à particules et, presque toujours, d’AdBlue.
Les hybrides
En plus du moteur essence, une hybride a un ou deux moteurs électriques et une petite batterie (en vert, sur l’illustration 2). Au démarrage et à basse vitesse, en douceur, elle peut rouler uniquement en électrique. Quand vous demandez de la puissance, au-delà d’une certaine vitesse, quand la batterie descend sous sa marge ou quand il fait froid et que le chauffage a besoin de chaleur, le moteur essence démarre. Et quand vous freinez ou levez le pied, le moteur électrique fonctionne à l’envers et recharge la batterie : c’est l’énergie qu’une voiture normale perd en chaleur dans ses freins.
Les hybrides légères, les 48 volts, c’est autre chose : un petit moteur électrique qui aide le moteur thermique et lui permet de s’éteindre plus souvent, mais qui ne fait presque jamais avancer la voiture seul.
Rechargeables et électriques
Une hybride rechargeable est une hybride avec une batterie bien plus grosse, qui se recharge sur une prise et permet de rouler 40 à 100 kilomètres en électrique. Une fois vide, elle se comporte comme une hybride normale. Une électrique n’a plus de moteur thermique : la batterie occupe le plancher et un ou deux moteurs entraînent les roues, comme sur l’illustration 3. Ni boîte de vitesses, ni embrayage, ni huile moteur, ni échappement. En échange, la batterie est tout, et son état de santé est ce qui compte le plus à l’achat d’occasion.
Les pannes les plus courantes
- Ratés d’allumage
Un cylindre qui brûle mal : le moteur tremble et perd de la puissance. Tout est dans Allumage, catalyseur et sondes lambda.
- Calamine et filtre à particules
Le cauchemar des diesels de ville. Expliqué dans Vanne EGR et filtre à particules.
- Turbo qui manque de pression
Presque tous les moteurs d’aujourd’hui ont un turbo. Voir Turbo et échangeur.
- Batterie d’hybride fatiguée
Le moteur essence démarre plus souvent et la voiture consomme plus. Voir Batteries.
- Distribution
La panne qui fait le plus peur sur une occasion. Voir Distribution.
Ce que vous voyez avec Final OBD
Sur une essence ou une diesel, Final OBD dessine le moteur avec ce qui se passe à l’intérieur, en direct : régime, température d’eau, charge et pédale. Sur l’écran, celui d’une Abarth 500.
Sur une hybride, elle vous dit à chaque instant comment vous roulez : uniquement en électrique, avec le moteur essence qui recharge la batterie ou avec les deux qui poussent. C’est le meilleur moyen de comprendre quand et pourquoi le moteur thermique intervient. Sur l’écran, une Toyota Yaris hybride.
Ouvrez le capotl’explication détaillée
Pourquoi un moteur thermique gaspille autant
De toute l’énergie du carburant, un moteur essence en transforme en mouvement, au mieux, entre 30 et 38 %, et un diesel un peu plus, jusqu’à 40 ou 45 %. Le reste part en chaleur : par l’échappement et par le radiateur. C’est de la physique : un moteur thermique ne peut utiliser qu’une partie de la chaleur, et plus il comprime et plus il brûle chaud, meilleur est son rendement. C’est pour ça que le diesel, qui comprime 15 à 18 fois contre 10 à 14 pour un essence, consomme moins.
Un moteur électrique, lui, transforme en mouvement plus de 90 % de l’énergie qu’il reçoit. C’est le grand avantage des électriques, et ce dont profitent les hybrides en ville.
Injection directe, turbo et moins de cylindres
Les moteurs actuels injectent le carburant directement dans le cylindre, à très haute pression (sur un diesel à rampe commune, plus de 2 000 bars), pour le doser avec précision. Et ils ont un turbo pour tirer d’un petit moteur la puissance d’un gros : c’est le downsizing, le 1.0 trois cylindres qui marche comme un 1.6 d’autrefois. Ça fonctionne dans le cycle d’homologation et en conduite tranquille ; quand on le pousse, il consomme à la hauteur de ce qu’il donne.
Comment une hybride répartit l’énergie
Il y a trois façons d’associer un moteur essence et un moteur électrique. En parallèle, les deux entraînent les roues, chacun à sa manière, par la boîte. En série, le moteur essence n’entraîne pas les roues : il entraîne seulement un générateur qui alimente le moteur électrique, qui, lui, pousse. Et la plus répandue sur les hybrides Toyota et Lexus, la combinée : un train épicycloïdal répartit la force du moteur essence entre les roues et un générateur, et deux moteurs électriques ajustent le tout, sans boîte à rapports. C’est pour ça qu’une hybride de ce type donne l’impression que l’embrayage patine quand on accélère : le moteur essence se met au régime où il a le meilleur rendement et y reste.
Ces moteurs essence tournent généralement selon le cycle Atkinson, qui ferme l’admission plus tard : moins de couple mais moins de consommation, et c’est l’électrique qui compense.
Quand le moteur essence intervient, en détail
Le calculateur du système hybride décide à chaque instant selon la puissance que vous demandez, la vitesse, la charge de la batterie et la température. Batterie dans sa bonne zone et pied léger, elle roule en électrique. Si vous demandez de la puissance, le moteur essence démarre et les deux poussent. Si la batterie baisse, le moteur essence la recharge tout en faisant avancer la voiture. Et à froid, il démarre pour chauffer le catalyseur, qui doit être chaud pour épurer les gaz, et pour donner de la chaleur au chauffage. C’est pour ça qu’une hybride consomme un peu plus en hiver.
L’électrique de l’intérieur
La batterie fournit du courant continu de 300 à 800 volts. Un onduleur le transforme en courant alternatif, à la fréquence voulue à chaque instant, pour faire tourner le moteur, presque toujours à aimants permanents. Un réducteur à un seul rapport ramène le régime jusqu’aux roues. Au freinage, l’onduleur fait l’inverse : le moteur produit du courant qui retourne dans la batterie. Un petit convertisseur recharge la batterie 12 volts, toujours nécessaire pour réveiller tout le reste.
C’est pour ça qu’une électrique demande si peu d’entretien : presque tout ce qui s’use sur une voiture thermique n’existe pas. Ce qui vieillit, c’est la batterie, et c’est pourquoi son état est la première question à l’achat d’occasion.
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Presque tout ce que raconte ce guide se voit avec Final OBD et une interface branchée : les pannes expliquées, les données en direct et les détails de chaque système.
