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LES MODES DE PROPULSION
Peut-on modifier les caractéristiques d’un véhicule terrestre dans l’optique de réduire son impact environnemental ?
Le thermique :
Il existe deux catégories de moteur thermique : le 4 temps et le 2 temps.
Le 4 temps réalise ses quatre étapes en deux tours de vilebrequin. Ces quatre phases sont :
– L’ admission : un mélange d’air et de carburant est vaporisé (essence ou diesel selon les moteurs). La soupape d’admission s’ouvre et le piston descend, en aspirant ce mélange dans le cylindre (pression de -0,1 à -0,3 bar).
– La compression du mélange : la soupape d’admission se ferme, puis le piston remonte, comprimant le mélange dans la chambre de combustion jusqu’à 30 bars, à une température comprise entre 400 et 500°C.
– La combustion : c’est le moment où le piston est au plus haut dans le cylindre; la compression est maximale. La combustion est produite par la bougie d’allumage; connecté à une bobine d’allumage, elle produit une étincelle. Cette étape est seulement présente pour les
moteurs essence, les moteurs diesels fonctionnent par auto-combustion. Le piston est repoussé par les gaz chauds à une pression de 40 à 60 bars, initiant le mouvement rotatif.
– L’ échappement : la soupape d’échappement s’ouvre et le piston remonte, chassant les gaz brûlés dans le collecteur d’échappement.
Le cycle reprend une fois cette dernière étape effectuée.
Le 2 temps, quant à lui, réalise ces phases en seulement un tour de vilebrequin. Le cycle se décompose comme suit :
– 1 : compression, combustion, détente et enfin échappement :
– 2 : admission, aspiration puis compression du mélange.
L’ électrique :
Le moteur électrique fonctionne, comme son nom l’indique avec de l’électricité. Le stockage de l’électricité est possible grâce à des batteries lithium (auparavant au plomb). Les batteries lithium sont constituées d’une solution chimique dans laquelle on soutire des électrons; une fois qu’il n’y a plus d’électrons, la solution devient stable. Pour recharger la batterie, on ré-injecte des électrons à la borne pour déséquilibrer à nouveau la solution et ainsi pouvoir à nouveau tirer de l’électricité. Le moteur électrique reprend la force électromagnétique pour générer un mouvement rotatif. Les scientifiques ont eu l’idée de faire bouger un aimant à proximité d’ une bobine de fil électrique.
Ils se sont aperçus qu’un courant électrique était produit. Le moteur électrique est alors constitué d’une partie mobile, que l’on appelle rotor (contenant les aimants), et d’une partie fixe que l’on appelle stator (bobine de cuivre). Le placement d’un aimant rotatif au milieu d’une bobine de cuivre permet la création d’électricité. Sur les véhicules électriques, le procédé est inversé et c’est la bobine (rotor) qui tourne au milieu d’aimants (stator). Le rotor traverse le champ magnétique créé par les deux pôles des aimants l’entourant. Un courant alternatif traverse la bobine, mise en mouvement par l’attraction des aimants. L’utilisation d’un courant alternatif permet donc à la bobine de passer d’un courant positif à négatif; le stator alterne entre attraction et répulsion. Le rotor pouvant tourner librement, l’axe du moteur est entraîné et met ainsi en mouvement le véhicule. Pour faire varier la vitesse, il faut utiliser un variateur, qui changera la fréquence du courant. Pour reculer il faut inverser cette même fréquence. La pédale d’accélération représente donc le variateur.
Le moteur électrique est intéressant par ses capacités : il peut à la fois créer un mouvement quand il reçoit de l’électricité ou créer de l’électricité si on le met en mouvement. Il peut être installé à la place d’un moteur classique ou être intégré à chacune des 4 roues.
L’ hybride :
Un véhicule hybride est le résultat de l’ union d’un moteur thermique et d’un autre moteur électrique. Les véhicules hybrides n’ont presque peu voire pas besoin d’être rechargé; en effet, le moteur thermique prend le relais en cas de batterie déchargée. Cette dernière se recharge lors des phases de décélération ou de freinage : l’inertie de la voiture inverse le fonctionnement du moteur électrique (vu précédemment). Celui-ci agit alors comme un générateur qui recharge la batterie.
Malgré un surcoût d’environ 5000€ pour un véhicule hybride, la consommation est réduite du fait du couplage avec le moteur électrique :
d’après le constructeur Toyota, une Yaris Hybride consomme environ 5L/100 km contre 6,5L/100 km pour une non-hybride. Cet impact sur la consommation permet ainsi de réduire les rejets de gaz à effet de serre. Il n’y a enfin surtout pas de perte d’énergie lors des freinages et décélérations puisque celle-ci est utilisé dans le rechargement de la batterie.
De nos jours, tous les constructeurs se tournent vers l’hybride, véritable innovation alliant gain de puissance et amoindrissement des rejets de polluants. Chaque catégorie de véhicule est concerné, allant de la Toyota yaris Hybride, jusqu’aux Formule 1, en passant par BMW et sa toute nouvelle i8, dernier véhicule de sport sortit de ses usines.