Fonctionnement de l'automobile

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Dessin caricatural d'une Toyota Prius

Apparue au XIXe siècle, à une époque où la plupart des machines fonctionnent avec des machines à vapeur ou de l'électricité, l'automobile s'est rapidement perfectionnée et complexifiée — grâce notamment au moteur à combustion interne — pour en accroître ses performances. Bien de consommation durable, elle a fait l'objet de nombreuses innovations qui, en à peine plus d'un siècle, ont bouleversé son fonctionnement et la société qui l'a créé. Cet article s'intéresse ainsi d'un point de vue global, au fonctionnement de l'automobile à l'aube du XXIe siècle, ainsi que de ces différents organes et éléments constitutifs.

Fonctionnement général[modifier | modifier le code]

Formée avec un châssis posé sur quatre roues et une carrosserie qui constituent un habitacle fermé muni de sièges elle permet le transport de personnes en position assises, l'automobile est généralement propulsée par un moteur à combustion interne. Un ou plusieurs moteurs électriques peuvent également fonctionner de concert avec le moteur thermique, voire le remplacer. La puissance mécanique fournie par le ou les moteurs est transmise aux roues, éléments supportant le véhicule et permettant sa mobilité. La transmission du couple moteur est assurée par une boîte de vitesses et d'autre organes de transmission. Les suspensions réalisent quant à elles une liaison élastique entre le châssis et les roues, elles mêmes montées sur des pneumatiques qui permettent au véhicule d'assurer un amortissement des choc et d'une adhérence sur la route.

Les instruments de contrôle et les commandes tels que le volant, les pédales ou le tachymètre, permettent la conduite de l'automobile. Le réservoir permet le stockage du carburant nécessaire au fonctionnement du moteur, tandis qu'une ou des batteries alimentent en courant les organes électriques. Enfin, les éléments de confort (climatisation, autoradio, ...) et de sécurité (éclairage, ABS, ...) sont des accessoires en nombre toujours croissant.

Moteur, source d'énergie mécanique[modifier | modifier le code]

Le moteur est l'un des éléments fondamentaux nécessaires au fonctionnement de l'automobile. Transformant une énergie non-mécanique — généralement chimique ou électrique dans le cas de l'automobile — en une énergie mécanique, il produit un travail capable de mettre en mouvement l'automobile. Ses performances sont généralement mesurées en termes de puissance (cheval-vapeur ou kilowatt) et de couple (Newton-mètre).

Moteur thermique[modifier | modifier le code]

Une vue oblique des pistons et du vilebrequin d'un quatre cylindres en ligne

La plupart des automobiles, à l'aube du XXIe siècle, sont propulsées par un moteur à combustion interne, appelé aussi en France couramment et à tort, moteur à explosion. Ce moteur transforme de l'énergie chimique d'un carburant qui mélangé à de l'air fournit une combustion, cette dernière engendre une grande quantité de chaleur qui est transformée en énergie mécanique, par l'intermédiaire d'un système bielle-manivelle[1]. Le carburant liquide est amené du réservoir au moteur par une pompe électrique au travers d'une canalisation et d'un filtre. Lorsque le carburant est gazeux, celui-ci arrive au moteur à travers un détendeur.

Le système bielle-manivelle fonctionne sur le principe suivant : un piston sur lequel s'exerce la pression des gaz issus de l'inflammation du carburant entraîne une bielle qui, reliée à un vilebrequin, engendre un mouvement de rotation de ce dernier[2]. Un couple est ainsi généré. Le moteur thermique est généralement constitué de plusieurs ensembles bielle-piston reliés à un même vilebrequin. Comme pour tout moteur à pistons, il existe de nombreuses configurations possibles des cylindres[2].

Deux grands types de moteurs à combustion interne sont distingués : les moteurs à allumage commandé et les moteurs Diesel. Ces deux catégories de moteurs se distinguent principalement par le type d'hydrocarbures utilisés pour le carburant, la méthode d'inflammation des gaz (carburant) et leurs performances. Le rendement théorique du moteur thermique automobile varie entre 30 et 45 %[3],[4]. Ces valeurs, relativement faibles, s'expliquent par le fait qu'une partie de l'énergie chimique est perdue en frottements mécaniques, en chaleur et par pompage. Cette dernière est évacuée dans les gaz d'échappement — produits de la combustion du carburant — mais également par les systèmes de refroidissement du moteur (échangeur air/eau, air/huile) appelés radiateurs[5].

Moteur électrique[modifier | modifier le code]

Les batteries lithium-ion pourront être utilisées par les automobiles électriques.

Apparue en 1834 et popularisée grâce au record de vitesse de la Jamais Contente, l'automobile électrique a pris de l'ampleur dans la fin des années 1990 car son impact environnemental est, en principe, plus faible qu'une automobile « thermique » et son fonctionnement plus silencieux, moins polluant et très souple[6]. Un ou plusieurs moteurs électriques peuvent assurer partiellement ou totalement la production d'énergie mécanique de l'automobile.

Ces moteurs puisent leur énergie dans des batteries d'accumulateurs. Pendant les phases d'accélération, le moteur transforme l'énergie électrique en travail (phase « moteur ») tandis que lors des phases de freinage, ils transforment la force d'inertie du véhicule en énergie électrique (phase « générateur ») permettant ainsi de recharger la batterie[7]. Un système de régulation bi-directionnel gère les échanges entre les moteurs, générateurs et la batterie[6]. Des variantes à la classique batterie d'accumulateurs électro-chimiques fournissant l'énergie électrique, sont en cours de développement, notamment les systèmes de pile à combustible.

Deux types de moteurs électriques peuvent propulser une automobile : les moteurs à courant alternatif et les moteurs à courant continu[8]. Tous ces moteurs sont composés d'un rotor (partie tournante) et d'un stator (partie fixe). De façon simplifiée, l'énergie électrique est transmise aux bobines ou enroulements du rotor et/ou du stator, qui par induction magnétique avec les aimants ou électroaimants de l'autre partie, engendre la rotation du rotor (phase « moteur, traction »). Les machines électriques étant réversibles, l'énergie cinétique de l'automobile entretient le mouvement du rotor, qui par induction magnétique avec le stator, produit de l'énergie électrique ainsi qu'un couple de freinage proportionnel (phase « générateur, freinage »)[9].

Motorisation hybride[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Automobile hybride.
Illustration du fonctionnement d'un moteur hybride

Comme son nom l'indique, une motorisation hybride est une hybridation entre un moteur thermique et un moteur électrique, afin d'en combiner les avantages. Les deux types de moteurs montés sur le véhicule, un système informatique embarqué allié à une électronique de puissance gère leur complémentarité, ainsi que les ressources disponibles en fonction des demandes et des contraintes[10].

Ce type de motorisation, tout en étant plus complexe à concevoir et à fabriquer, est en théorie particulièrement écologique par rapport aux systèmes classiques, thermique ou électrique[10]. Il permet en particulier un rejet de monoxyde de carbone (CO) nettement inférieur à celui d'un moteur thermique seul. L'avantage le plus évident est la non-pollution par les gaz d'échappement des endroits où ces rejets sont les moins désirables — les villes par exemple — car le moteur électrique fonctionne seul jusqu'à une certaine vitesse, à moins bien sûr que les batteries ne soient déchargées. Dans ce cas, le moteur thermique prend alors le relais, tout en rechargeant les batteries[10].

Transmission du couple moteur[modifier | modifier le code]

Le moteur, électrique ou thermique, fournit un couple sur son arbre de sortie. Ce couple doit être transmis aux roues afin de permettre le déplacement de l'automobile. Les différents organes de transmissions — la boîte de vitesses, les ponts et le différentiel entre autres — assurent cette fonction.

Sur certains véhicules électriques et certains hybrides, des moteurs électriques, spécialement conçus, sont directement intégrés aux moyeux des roues, ce qui permet de se passer de transmission lourde et gourmande en puissance, pour la partie électrique.

Boîte de vitesses[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Boîte de vitesses.
La boîte automatique d'une Lexus IS

La boîte de vitesses est l'organe qui permet de modifier la vitesse de déplacement d'un véhicule automobile tout en gardant optimum la vitesse de rotation du moteur. Dans le cas du moteur à combustion interne, elle permet surtout d'adapter le couple moteur disponible aux besoins du conducteur[11]. Une boîte de vitesses est habituellement accouplée au moteur à l'aide d'un embrayage, élément permettant d'isoler la transmission du moteur.

Les deux poulies et la courroie d'une boîte CVT

Une boîte de vitesses est un montage de pignons mobiles et fixes sur des axes, enfermés dans un carter étanche et lubrifié par barbotage ou sous pression[12]. Ce système permet de modifier le rapport de démultiplication — relation entre la vitesse de rotation du moteur et celle des roues motrices — indispensable entre les roues et le moteur, un moteur à combustion interne n'ayant pas un couple suffisant disponible à tous les régimes de rotation[11].

Quatre grands types de boîtes de vitesses existent : les boîtes manuelles, robotisées, automatiques et enfin à variation continue :

  • une boîte de vitesses manuelle est uniquement gérée par le conducteur. Ce dernier débraye le moteur afin de le désaccoupler de la transmission et modifie le rapport de démultiplication en actionnant le levier de vitesse ;
  • une boîte robotisée fonctionne à peu près sur le même principe, excepté le fait que le changement de rapport est actionné par des moteurs ou actionneurs (hydrauliques ou électromécanique). Le conducteur peut commander la manœuvre ou laisser un automate électronique s'en charger[13] ;
  • une boîte de vitesses automatique offre un confort supplémentaire car elle n'impose aucune interruption de la traction pour changer de rapport. La gestion est par ailleurs entièrement confiée à un automate électronique au service de l'hydraulique[14]. Les rapports de démultiplications ne sont pas effectués à l'aide d'une série de pignons que l'on engrène ou pas, mais à l'aide d'un ou plusieurs trains épicycloïdaux en cascade. Un convertisseur de couple hydraulique placé entre le moteur et la boîte, multiplie le couple disponible à bas régime, filtre les à-coups et remplace l'embrayage classique[14] ;
  • enfin, une boîte de vitesses à variation continue (CVT) est d'une conception radicalement différente. Cette « boîte » est constituée d'une courroie reliant deux poulies — une côté moteur et une côté différentiel — dont les diamètres varient automatiquement, adaptant ainsi le couple fourni par le moteur à la demande[15]. Elle offre une infinité de rapports sans à-coups, ni rupture de la propulsion ainsi qu'une adaptation constante entre le régime de rotation du moteur et sa charge instantanée[15].

Transmission[modifier | modifier le code]

L'Audi Quattro popularise la transmission intégrale dans les années 1980.

Tandis que la boîte de vitesses permet d'adapter le couple moteur, la « transmission » permet de transmettre le couple présent en sortie de boîte aux roues. Le pont, assure cette fonction. Pour cela, le pont est relié aux roues par deux arbres ou « demi-transmissions » munies de cardans. Dans les modèles d'automobile à tractions avant le pont est très souvent placé dans le même boîtier que la boîte de vitesses,

Un pont intègre nécessairement un différentiel, cet organe permet une différence de vitesse de rotation entre les roues d'un même essieu, dans les courbes. Sans ce dispositif, il est très difficile de prendre un virage sans rouler au pas. Sur les véhicules destinés au tout-terrain, un système de blocage du ou des différentiels autorise la traction dans des conditions d'adhérence nulle d'une ou de plusieurs roues[16].

Trois méthodes de transmission du couple moteur aux roues sont distinguées : la traction, la propulsion et la transmission intégrale. Sur une automobile à traction, le couple du moteur est transmis uniquement aux roues avant, tandis que sur une propulsion, ce couple est transmis aux roues arrières. Si le moteur n'est pas situé à l'arrière, le mouvement est transmis grâce à un arbre de transmission. Sur un véhicule à transmission intégrale, les deux systèmes coexistent afin d'offrir le maximum de motricité, surtout en tout-terrain. Sur certaines implantations, l'arbre reliant les essieux avant et arrière est muni d'un différentiel permettant de répartir dynamiquement le couple entre ces essieux[17].

Systèmes de freinage[modifier | modifier le code]

Tandis que le moteur permet de mettre en mouvement l'automobile, le système de freinage permet à l'inverse de la ralentir, de l'arrêter et de la maintenir à l'arrêt. Pour cela, trois options s'offrent au conducteur :

  • la première consiste à utiliser le « frein moteur », technique utilisant l'inertie du moteur pour freiner le véhicule. N'étant plus alimenté en carburant, ce dernier se comporte en compresseur et utilise ainsi l'énergie cinétique de l'automobile pour comprimer l'air admis, ce qui engendre une résistance certaine à l'avancement. En changeant de rapport sur la boîte de vitesses, le régime-moteur augmente et offre une plus grande résistance[18] ;
  • de façon habituelle, le conducteur ralentit et stoppe son automobile grâce au frein principal. Un appui sur la pédale de frein déclenche le fonctionnement des freins (un par roue), lesquels transforment en chaleur l'énergie cinétique accumulée par le véhicule. Ces freins sont, pour la plupart du temps, à commande hydraulique bien que certains à commande électrique commencent à apparaître ;
  • enfin, l'automobile peut être immobilisée à l'aide du frein de stationnement et de secours. Un levier (à main ou à pédale) actionne un mécanisme spécifique — généralement à l'aide d'un câble — les freins avant, ou plus souvent arrière, bloquant les roues de cet essieu. Ce frein est uniquement utilisé pour le stationnement du véhicule. Depuis quelques années, les freins de stationnement à commande électrique se généralisent, remplaçant peu à peu les freins à main.

Principe des freins hydrauliques[modifier | modifier le code]

Frein à tambour d'une Trabant 601

Les freins hydrauliques fonctionnent sur le principe suivant :

  • La pédale de frein actionne un amplificateur, qui actionne le maître-cylindre[19]. L'huile sous pression sort du cylindre dans deux circuits croisés ; l'un commande la roue avant gauche et la roue arrière droite tandis que l'autre commande la roue avant droite et la roue arrière gauche. Ce système permet de préserver un minimum de freinage équilibré en cas de défaillance d'un des deux circuits.
  • Sur chaque roue, un ou plusieurs récepteurs (sorte de vérin) montés sur les moyeux reçoivent la pression hydraulique et poussent des pièces solidaires du véhicule contre une pièce qui, elle, tourne avec la roue (tambour ou disque selon le type de frein).
  • Les parties fixes appelées garnitures ou plaquettes sont dans un matériau spécial s'usant progressivement, résistant à l'élévation de température et assurant un excellent contact mécanique[19].
  • Les parties mobiles fixées sur les roues sont en acier renforcé ou en fonte, car elles doivent dissiper toute l'énergie thermique résultant de la perte d'énergie cinétique du véhicule[19].
    • Dans le cas des freins à disque, des plaquettes sont serrées sur les deux faces d'un disque par un ou plusieurs pistons hydrauliques. Le disque est auto-ventilé sur les véhicules sollicitant beaucoup les freins[20].
    • Dans le cas des freins à tambour, des garnitures en arc de cercle sont forcées contre la face intérieure d'un cylindre ou tambour par un piston hydraulique[21].

Évolutions sécuritaires[modifier | modifier le code]

Système ABS de Ford couplé à un radar de régulation de distance

Suite aux nombreux accidents survenus depuis la création de l'automobile, les constructeurs cherchent en permanence à améliorer les systèmes de sécurité. Le freinage fait l'objet de nombreuses attentions. La première innovation du genre est le système ABS. Ce système évite le blocage des roues lors de freinages violents et en condition de faible adhérence. Il relâche la pression dans le circuit de freinage d'une roue dès la détection d'une vitesse de rotation plus faible que celle des autres roues, voire nulle. Ce dispositif permet au conducteur de garder le contrôle directionnel de son véhicule[22].

Le système ABS (Système anti-blocage des roues) est de plus en plus couplé à d'autres systèmes tels que l'aide au freinage d'urgence (AFU), système permettant de freiner à la puissance maximale des freins dès les premiers instants d'un freinage d'urgence, l'ESP (Electronic Stability Program) qui permet de corriger sensiblement la trajectoire en ayant une action combinée sur le système de freinage et sur le contrôle de la puissance du moteur, ou encore le radar de régulation de distance qui mesure la distance et la vitesse d'approche d'un véhicule. Ce dernier système peut actionner seul les freins afin d'éviter une collision imminente.

Liaisons au sol[modifier | modifier le code]

Les liaisons au sol désignent les éléments assurant le contact entre l'automobile et le sol (route). Les roues assurent le contact direct avec le revêtement routier tandis que les suspensions permettent d'amortir l'automobile et d'absorber les irrégularités du sol.

Contact direct : les roues[modifier | modifier le code]

Articles détaillés : Roue, jante (automobile) et pneumatique (véhicule).
Pneu Michelin monté sur une jante à 10 branches d'une BMW M3 E92

Les roues sur une automobile sont au nombre de quatre, plus, généralement, une roue de secours non montée. Cette dernière est parfois remplacée par un kit anti-crevaison ou, pour des motifs d'encombrement, par une roue dotée d'un pneu réduit (galette) permettant en cas de crevaison d'un pneumatique de rouler à vitesse modérée jusqu'au prochain garage. Chaque roue est formée de l'assemblage d'un pneumatique monté sur une jante. Cet ensemble forme un espace étanche gonflé d'air, parfois d'azote (pour une moindre déperdition).

Les pneus jouent un rôle très important car ils constituent l'interface entre le sol et le véhicule et contribuent à l'établissement d'actions mécaniques (forces) du sol sur le véhicule (freinage, accélération et virage). Pour cette raison, il est important de maintenir les pneumatiques en bon état, avec une pression de gonflage adaptée. Outre les conditions d'adhérence (verglas, neige, pluie, etc.), la qualité du contact entre le sol et les pneus est elle aussi très importante. C'est pourquoi le rôle des pneumatiques est lié à celui des suspensions.

Suspensions[modifier | modifier le code]

Animation d'une suspension « châssis/roue indépendante » à quatre bras
Article détaillé : Suspension de véhicule.

D'une manière générale, le terme de suspension est utilisé pour décrire une liaison élastique déformable entre des éléments d'un véhicule.

La « suspension châssis » (suspension entre les roues et le châssis) contribue à la tenue de route du véhicule, au confort de roulage des occupants et à la réduction de l'énergie transmise dans la structure du véhicule et ses équipements pour en améliorer la fiabilité. Dans le cas le plus général, un système de bras associés à un ou plusieurs ressorts, couplé à un amortisseur hydraulique, constitue une liaison élastique entre chaque roue et le châssis du véhicule. Ce montage mécanique est de conception très variable en fonction des modèles et des constructeurs. Certains utilisent des systèmes hydro-pneumatiques complexes et assistés électroniquement. Mais le coût d'une telle suspension est tel, qu'elle est réservée aux véhicules haut de gamme.

Les « suspensions moteur » (fixation entre le moteur et le châssis) atténuent les vibrations que le moteur (principalement thermique) transmet à la structure du véhicule, tant au ralenti qu'aux différentes phases de conduite, elles contribuent ainsi à la fiabilité des structures (caisse et moteur) et au confort des passagers. Les liaisons élastiques (silent-block) sont réalisées en caoutchouc naturel ou artificiel, dont les formes et les duretés sont choisies en fonction de résultat recherché.

Il existe deux principaux types de suspensions sur les essieux : indépendante et rigide. Avec une suspension indépendante, chaque roue peut effectuer des mouvements sans influer l'autre roue du même essieu. C'est le type de suspension le plus utilisé pour les véhicules particuliers. Elle offre une bonne tenue de route et un bon confort. Avec une suspension rigide, les roues d'un même essieu sont liées de manière rigide, les mouvements de l'une influençant directement l'autre. Ce type de suspensions est utilisé pour les poids lourds car il permet de supporter de lourdes charges. Les essieux rigides sont aussi utilisés sur les véhicules tout-terrain pour leur robustesse.

Commandes et « retour d'informations »[modifier | modifier le code]

Poste de conduite d'une ancienne

Les commandes désignent l'ensemble des éléments d'une automobile permettant au conducteur de la conduire. Cette tâche serait néanmoins bien plus délicate si le conducteur n'était pas informé de l'état physique dans lequel se trouve l'automobile. C'est la raison pour laquelle les commandes sont associées à des afficheurs.

Direction[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Direction (automobile).
Schéma d'une direction à crémaillère

Le système de direction permet d'orienter l'automobile dans la direction souhaitée. Ce système se compose entre autres d'un dispositif de commande — généralement un volant circulaire — permettant aux mains du conducteur d'appliquer un couple sur le système de direction. Le volant, situé face au conducteur, est en général réglable pour s'adapter au mieux à la morphologie et aux habitudes des conducteurs. La transmission du mouvement imprimé par le conducteur se fait sur la colonne de direction fixée au centre du volant de commande ; elle transmet le couple aux biellettes de direction (agissant directement sur les roues) par l'intermédiaire d'un boîtier de direction. Ce boîtier est soit un système pignon s'engrenant sur une crémaillère, soit un système à vis avec circulation de billes.

Lorsque l'automobile se déplace en ligne droite, les roues avant sont sur un même axe parallèle à celui des roues arrière. En revanche, lors d'un virage, les roues avant ne sont plus parallèles car leurs axes et celui des roues arrière doivent être concourants en un point, le centre instantané de rotation.

Une assistance est généralement associée à la direction permettant au conducteur de ne pas à avoir à fournir d'effort important sur le volant. Elle est généralement auto-adaptive en amplifiant plus ou moins les forces imprimées au volant aux efforts nécessaires pour diriger le véhicule. Ces efforts sont naturellement variables et inversement proportionnels à la vitesse du véhicule. Cette assistance, traditionnellement hydraulique, est asservie à la vitesse afin d'accroître la stabilité à haute vitesse sans pénaliser la maniabilité à basse vitesse. Elle peut également être électrique grâce à un moteur électrique. Ce système est plus économique car il est inactif en ligne droite, tandis qu'un système hydraulique doit toujours être sous pression.

Pédales[modifier | modifier le code]

Pédales d'une Peugeot 206

Les pédales sont les commandes permettant au conducteur d'agir sur le groupe motopropulseur de l'automobile ainsi que sur le système principal de freinage.

De gauche à droite sont présents :

  • la pédale d'embrayage, présente uniquement sur les véhicules à boîte de vitesses manuelle, permettant le changement de rapport de la boîte de vitesses en désaccouplant cette dernière du moteur, induisant une rupture de la traction ;
  • la pédale de frein qui transmet au système de freinage une force proportionnelle à la pression exercée sur cette pédale ;
  • la pédale d'accélérateur, permettant de réguler le couple demandé au moteur.

Commandes électriques[modifier | modifier le code]

Le conducteur dispose de diverses commandes électriques regroupées autour du volant, lui permettant de ne pas quitter des yeux la route et des mains le volant. La disposition de ces commandes n'est pas standardisée, mais les constructeurs français ont adopté la même disposition à peu de chose près :

  • à gauche se trouve un levier à plusieurs positions pour piloter l'éclairage et la signalisation extérieure. La mise en route de l'éclairage se trouve parfois commandée par un bouton à bascule sur le tableau de bord ;
  • à droite, un levier permet la commande des essuie-glaces avant et, souvent en retrait, un boîtier à commandes multiples permet de piloter l'autoradio. L'avertisseur sonore s'actionne quant à lui en appuyant en bout d'un des leviers ou sur le centre du volant (selon le modèle du véhicule).

Afficheurs[modifier | modifier le code]

Tableau de bord d'une Porsche 911

Sous une casquette intégrée au tableau de bord (protégeant le pare-brise des réflexions lumineuses), souvent en face du conducteur, parfois au centre de la planche de bord mais généralement tourné vers le conducteur, se trouve un ensemble d'afficheurs indiquant l'état physique et instantané de l'automobile :

  • un indicateur de vitesse comportant un compteur ou odomètre, non réinitialisable, totalisant la distance parcourue par le véhicule depuis sa fabrication (dispositifs réglementairement obligatoires), ainsi qu'un compteur avec remise à zéro, pour un usage à la discrétion du conducteur, dit journalier ;
  • un indicateur de niveau de carburant indique la quantité de carburant contenu par le réservoir, il est généralement étalonné pour offrir une réserve (le repère indiquant le niveau 0 est généralement atteint avant que le réservoir ne soit réellement vide) ;
  • des témoins lumineux sont disposés, sous la même casquette, rappelant au conducteur l'état de fonctionnement des équipements et accessoires : allumage des feux de position, de croisement et de route ainsi que des clignotants et de la signalisation annexe ;
  • des voyants d'alerte spécifiques s’allument également lors de certains événements : défaut de pression d'huile moteur, température excessive du liquide de refroidissement, défaut de charge de la batterie, etc. ;
  • un compte-tours indiquant le nombre de rotations du moteur par minute est souvent présent. Il comporte généralement une zone délimitée en rouge indiquant le régime moteur à ne pas dépasser ;
  • différents indicateurs — températures du liquide de refroidissement et/ou de l'huile, pression d'huile et/ou de turbo, thermomètre, voltmètre, ampèremètre — peuvent enfin être ajoutés.

Sécurité[modifier | modifier le code]

Sécurité active[modifier | modifier le code]

Articles détaillés : Sécurité active et éclairage automobile.

La « sécurité active » désigne l'ensemble des comportements et des éléments mis en jeu dans l'utilisation de l'automobile afin d'éviter un accident. Cette catégorie d'éléments rassemble l'ensemble des aides à la conduite (ESP, ABS, affichage tête haute, etc.) ainsi que les éléments dits de perceptions (dispositifs d'éclairage, rétroviseurs, essuies-glace, avertisseur sonore, etc.).

En ce qui concerne les dispositifs d'éclairage, l'automobile est équipée d'une pléthore d'éléments informant les autres usagers des actions du conducteur — les feux stop rouges avertissent d'un freinage, les feux de recul blancs pour la marche arrière, les clignotants d'un changement de direction, etc. — ou permettant d'éclairer la chaussée de nuit (feux de position, de croisement, de route et antibrouillards). Ces feux fonctionnent grâce à des ampoules halogènes ou à décharge électrique (xénon), et plus récemment, grâce aux LED. Depuis peu, les automobiles s'équipent également de feux de jour afin d'être perçu par les autres usagers sur de plus longues distances. Un élément de dernier recours si les éléments visuels n'ont pas été perçus consiste à signaler sa présence ou un danger en utilisant le klaxon.

Illustration des angles de vision des rétroviseurs

Les rétroviseurs sont des accessoires indispensables à la conduite d'une automobile. Ils sont constitués d'un miroir orientable permettant au conducteur de connaître les éléments extérieurs situés autour de son véhicule. Généralement placé en haut du pare-brise et en position médiane face au conducteur, le rétroviseur intérieur permet au conducteur de visualiser ce qui se passe derrière son véhicule. Ce rétroviseur comporte deux positions : une pour le jour et une pour la nuit. Dans ce dernier cas, un second miroir placé derrière un miroir sans tain permet de limiter l'éblouissement par les véhicules poursuivants. Les rétroviseurs extérieurs, placés sur les ailes de l'automobile, permettent quant à eux de voir ce qui se passe en arrière et sur les flancs du véhicule.

Les essuie-glaces, appelés aussi essuie-vitres, sont constitués d'une raclette en caoutchouc, fixée au bout d'un bras. L'autre extrémité de ce bras est solidaire de l'axe d'un moteur électrique commandé par un interrupteur depuis l'habitacle. Le bras, grâce à un ressort, plaque la raclette sur la vitre avec une certaine pression et permet ainsi, grâce au mouvement de va-et-vient imprimé par le moteur, d'essuyer le pare-brise. Cet accessoire est présent en nombre variable, suivant la taille du pare-brise et la conception des bras. On en trouve très fréquemment à la vitre arrière, généralement une seule raclette. Présent nécessairement à l'avant, ils sont obligatoirement associés à un système de lave-glace. Une pompe électrique puise de l'eau additionnée ou non d'un détergent dans un réservoir. Le liquide sous pression est acheminé par un tube à des gicleurs qui le pulvérisent sur la surface à nettoyer.

Sécurité passive[modifier | modifier le code]

Articles détaillés : Sécurité passive et airbag.
Les « airbags rideaux » évitent que les passagers ne laissent échapper un membre à l'extérieur du véhicule.

Le rôle de la « sécurité passive » est de réduire les conséquences d'un accident lorsque celui-ci n'a pu être évité. Les véhicules modernes sont ainsi conçus de façon à ce qu'un choc soit amorti par la déformation des zones périphériques (capot moteur, coffre, flancs), pour préserver l'intégrité de l'habitacle qui lui bénéficie d'une structure renforcée. Au niveau de la structure, des pièces sont dimensionnées pour se déformer. En cas de choc frontal, les efforts vont passer par les longerons d'une part, les côtés de caisse et le plancher. Pour un choc latéral, les voies d'effort sont le pied milieu, le plancher et le pavillon. Dans tous les cas, on essaie de faire passer le choc par les « trois voies d'efforts ».

Le coussin gonflable de sécurité fait également partie de la sécurité passive. Il se déclenche à partir d'un certain taux de décélération et d'une certaine vitesse initiale, afin de limiter le choc subi par les occupants du véhicule, en le répartissant sur une plus grande période de temps (la puissance du choc étant fonction de la différence de vitesse et du temps nécessaire pour changer de vitesse). Il peut sauver la vie jusqu'à environ 50 km/h au moment de l'impact sur un obstacle fixe[réf. nécessaire].

L’appui-tête est aussi très important mais malheureusement souvent négligé. Il doit être réglé de sorte que la partie supérieure de l'appui-tête soit au niveau du sommet de la tête. Ceci évite le fameux « coup du lapin ». Lors d'un choc venant de l'arrière, le corps continue vers l'avant et la tête bascule en arrière ce qui peut provoquer une lésion des cervicales et de la moelle. Dans le meilleur des cas, les conséquences sont une douleur ou une fracture stable. Dans le pire des cas, la tétraplégie, un arrêt respiratoire ou des troubles du cœur.

Enfin, la ceinture de sécurité permet de maintenir l'occupant d'un véhicule en mouvement sur son siège lors d'un choc. Elle évite son éjection hors du véhicule ou sa projection contre une partie de l'habitacle (tableau de bord, pare-brise, ...). Équipée d'un prétensionneur et d'un limiteur d'effort, elle permet comme les coussins gonflables de sécurité de minimiser la puissance du choc, en transférant l'énergie cinétique sur le bassin, les côtes et le sternum. À noter néanmoins que les ceintures, lors d'un choc, peuvent écraser les viscères si elles ne sont pas bien utilisées. Il faut impérativement que la ceinture passe sur la clavicule, le sternum et sur les crêtes iliaques du bassin.

Confort automobile[modifier | modifier le code]

Les principaux éléments de confort sont :

  • chauffage et climatisation manuelle ou automatique ;
  • lève vitre (électrique ou manuel) ;
  • coffre à bagages ;
  • éclairage intérieur ;
  • miroirs de courtoisie ;
  • autoradio : diffusant de la musique ou des programmes d'informations, désormais un véritable ensemble haute fidélité ;
  • toit ouvrant ;
  • allume-cigare ;
  • régulateur de vitesse ;
  • sellerie automobile en cuir, réglable électriquement, parfois chauffante et ventilée ;

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Bertrand Theys, « Les moteurs thermiques », sur Programme de recherche et d'innovation dans les transports terrestres,‎ mai 2008 (consulté le 3 novembre 2009)
  2. a et b « Le Moteur à explosion », sur Automobile Sportive (consulté le 3 novembre 2009)
  3. Renaud Gicquel, « Thermoptim - Moteur à essence » (consulté le 4 juin 2009), p. 7 [PDF]
  4. Renaud Gicquel, « Thermoptim - Moteur Diesel » (consulté le 4 juin 2009), p. 8 [PDF]
  5. (en) « Where does the energy go ? », sur Fuel Economy.gov (consulté le 3 novembre 2009)
  6. a et b « Les propulsions électriques », sur Optimisation des Systèmes Énergétiques (consulté le 3 novembre 2009)
  7. Jean-Paul Caron, « Modélisation des machines électriques par le calcul analytique des champs » (consulté le 3 novembre 2009) [PDF]
  8. « Fonctionnement d’une voiture électrique », sur Auto-electrique.org (consulté le 1er novembre 2009)
  9. Christian Bissieres, « Conversion électromécanique » (consulté le 3 novembre 2009) [PDF]
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