Comment fonctionne une voiture
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00:00Bonjour, vous regardez 2 gouttes de culture, la web chronique mensuelle de Culture Générale.
00:10Aujourd'hui, nous allons voir comment fonctionnent les voitures actuelles.
00:13La voiture est constituée d'un châssis métallique rigide. C'est la structure sur
00:17laquelle tous les éléments sont fixés. Les voitures les plus courantes sont propulsées
00:21par un moteur à combustion interne, appelé aussi moteur thermique, parfois complémenté
00:26par des moteurs électriques. Il existe différents types de moteurs thermiques. Les plus courants
00:31sont le moteur à essence, qu'on appelle également moteur à allumage commandé, et
00:36le moteur diesel. Voyons maintenant comment fonctionne un moteur à allumage commandé
00:41du démarrage jusqu'à la conduite. Le moteur thermique ne peut pas démarrer par lui-même,
00:45il doit d'abord être amorcé. Ainsi, lorsque l'on insère la clé dans le contacteur
00:49de Neyman et qu'on la tourne jusqu'au point de démarrage, on va fermer un circuit
00:53électrique composé de la batterie et du démarreur. La batterie de 12V va envoyer
00:59un courant électrique vers le démarreur, appelé aussi starter. Ce starter est un moteur
01:04électrique, il permet d'effectuer les premiers tours du moteur thermique pour l'amorcer.
01:07Le démarreur est constitué d'un solénoïde. Quand on met le contact, il s'alimente en
01:11courant et génère un champ magnétique qui va déplacer une fourchette qui permet de
01:15fermer le contact de puissance entre la batterie et le moteur électrique pour le faire tourner.
01:20Le déplacement de la fourchette permet aussi d'engager le pignon du démarreur sur le
01:23moteur thermique pour lui transmettre sa rotation.
01:25Voilà un exemple de moteur à essence assez courant. C'est un moteur à 4 cylindres,
01:30il fonctionne à 4 temps. Il est composé d'une structure métallique très résistante
01:35appelée culasse. En dessous de la culasse, on retrouve donc les 4 cylindres. Ce sont
01:40les chambres de combustion dans lesquelles auront lieu les explosions de carburant.
01:43Sur ces cylindres sont branchées des bougies, une bougie par cylindre. Ce sont ces bougies
01:48qui, grâce à un courant électrique, émettent une étincelle qui permet d'enflammer l'essence.
01:52De nos jours, c'est un système électronique qui contrôle l'émission des étincelles.
01:55Au-dessus, on a deux arbres à cames qui permettent l'ouverture et la fermeture
01:59des soupapes apportant et évacuant le carburant. Et en bas des cylindres,
02:03il y a un vilebrequin qui tourne, entraîné par les pistons lors des explosions.
02:07Le pignon du vilebrequin est lié au pignon des deux arbres à cames, soit par une courroie
02:13de distribution ou une chaîne de distribution, soit par une cascade de pignons. De
02:18cette façon, lorsque le vilebrequin tourne, il transmet la rotation aux deux arbres à cames.
02:23Les cylindres sont alimentés par un mélange d'air et de carburant. Ce mélange est fait en amont dans
02:30le conduit d'admission. L'air est prélevé dans le milieu extérieur et il passe par un filtre à air
02:35afin de le débarrasser des impuretés qui pourraient gêner la combustion. L'essence,
02:40elle, est pompée du réservoir, passe par un filtre à essence puis elle est vaporisée dans
02:46le conduit de l'admission grâce à un injecteur dans le cas d'une injection indirecte. Ce mélange
02:51air-essence arrive alors dans les cylindres du moteur thermique. Le conducteur peut augmenter
02:58la production du mélange air-essence injecté dans les cylindres en appuyant sur la pédale
03:04d'accélération. En appuyant sur cette pédale d'accélérateur, un système électronique va
03:10commander un élément qui se situe sur la pipe d'admission d'air et qui s'appelle le boîtier
03:16papillon. Ce boîtier papillon est composé d'un clapet qui s'appelle le papillon des gaz et qui
03:23permet de modifier l'ouverture du conduit. Ainsi, lorsque le conducteur appuie sur la pédale,
03:28il va augmenter l'ouverture du conduit d'admission et davantage d'air pourra alors passer dans le
03:34conduit d'admission. La production du mélange air-essence sera alors accélérée. Il en résulte
03:41une augmentation de la vitesse d'injection de ce mélange dans les cylindres et donc une rotation
03:46plus rapide du volant moteur. Après que les explosions de carburant se soient produites,
03:51les hydrocarbures brûlés sont évacués par les conduits d'échappement. Mais voyons de plus près
03:56ce qu'il se passe dans un cylindre. Comme je l'ai dit avant, il s'agit d'un moteur à quatre temps.
04:01Dans le premier temps, le piston descend et la soupape d'arrivée de carburant s'ouvre. L'essence
04:07pompée et mélangée avec de l'air remplit alors le cylindre. Dans le deuxième temps, les soupapes
04:13sont fermées, le piston remonte, le carburant se comprime. Le troisième temps, lorsque le piston
04:19est au plus haut, la bougie émet une étincelle qui provoque la déflagration du carburant. Le
04:24piston est alors propulsé vers le bas. Dans le quatrième temps, le piston remonte et la soupape
04:30d'échappement s'ouvre permettant l'évacuation des hydrocarbures brûlés. Il faut noter que c'est
04:36uniquement l'étape 3 qui est génératrice de rotation et le cycle se répète ainsi de façon
04:42décalée entre chaque cylindre faisant tourner le vilebrequin. Le vilebrequin entraîne la
04:48rotation du volant moteur qui va donc tourner en continu.
04:51Voilà ce qui se passe dans le moteur thermique. Au niveau du volant moteur se trouve le dispositif
05:03d'embrayage que le conducteur contrôle en appuyant sur la pédale d'embrayage. Dans la
05:08position stable du système, le volant moteur est solidaire du disque d'embrayage ce qui permet de
05:13transmettre la rotation en aval. Mais lorsque le conducteur appuie sur la pédale, il débraille,
05:18c'est à dire que le disque d'embrayage s'écarte du volant moteur et le disque d'embrayage ne tourne
05:23plus. Ceci permet de changer les vitesses. La boîte de vitesse est constituée de pignons de
05:29différentes tailles. En bougeant le levier de vitesse on va changer les combinaisons de pignons
05:34qui se touchent et ainsi on peut choisir le rapport permettant de modifier la vitesse de
05:38rotation de l'arbre de sortie. Avant d'atteindre les roues, cette rotation est transmise jusqu'au
05:44différentiel. C'est un dispositif situé entre les roues motrices et qui permet de distribuer une
05:50vitesse de rotation de façon adaptée, immédiate et automatique entre les deux roues. Le différentiel
05:56est nécessaire lorsque la voiture effectue un virage car les roues situées vers l'extérieur du
06:00virage devront parcourir plus de distance que les roues situées à l'intérieur du virage. Elles
06:06devront donc rouler plus vite. Voilà nous avons vu de façon très approximative comment fonctionne
06:11une voiture à essence. Pour le moteur diesel le fonctionnement diffère légèrement. Contrairement
06:16à l'essence qui nécessite une étincelle pour provoquer la déflagration, le diesel lui explose
06:22spontanément par auto-inflammation lorsqu'il est comprimé. En effet lorsque le diesel est comprimé
06:27dans les cylindres il va s'échauffer à des températures de 700 à 900 degrés celsius et
06:33il explose. Il n'y a donc pas besoin de bougies d'allumage dans les moteurs diesel. Par contre on
06:38retrouve des bougies de préchauffage qui s'allument uniquement lors du démarrage du moteur
06:43et qui permettent de provoquer des explosions dès les premières compressions de carburant. Ces
06:47bougies de préchauffage peuvent atteindre 1000 degrés celsius en à peine 12 secondes. Ce
06:51préchauffage est particulièrement utile pour éviter les pertes de carburant inutiles et donc
06:57pour limiter la pollution. Il y a d'autres systèmes qui fonctionnent parallèlement à ceux que nous
07:02venons de voir. L'huile qui est pompée, filtrée et giclée à l'intérieur des carters sur les
07:08structures mobiles du moteur. Cette huile minérale synthétique sert à lubrifier, à nettoyer, à
07:13améliorer l'étanchéité et elle contribue à évacuer la chaleur de friction et de combustion. Le
07:19liquide de refroidissement généralement c'est de l'éthylène glycol qui circule dans le circuit
07:24de refroidissement et qui permet d'abaisser la température des éléments qui chauffent comme les
07:28cylindres dans les moteurs thermiques. Ce liquide est refroidi par un radiateur qui se situe
07:33généralement tout à l'avant du capot. Le système de freinage. Lorsque le conducteur appuie sur la
07:39pédale de frein, il appuie en fait sur un liquide huileux, le liquide de frein. Ce liquide étant
07:44incompressible, la pression pourra être transmise via des canalisations jusqu'au frein à disque dans
07:50lesquels des pistons vont sous la pression pousser des plaquettes contre le disque de frein freinant
07:55alors la roue. Le mot du jour c'est kia qu'on utilise dans l'expression mettre à kia, réduire à
08:08kia qui signifie tout simplement réduire quelqu'un à ne plus savoir quoi répondre, le réduire au
08:14silence. Désolé j'arrive en retard, ma voiture est tombée en panne sur l'autoroute. T'as pas de voiture ?
08:22Ah oui c'est vrai ça. Je t'ai mis à kia, pas vrai ? On se retrouve le mois prochain, ciao !