Comment nos voitures « gaspillent » les deux tiers de leur carburant?
Est-ce que nos voitures sur Casablanca consomment beaucoup?
Alors que les prix du carburant montent en flèche à l’approche des vacances, il est logique de se poser cette question . Même si la majorité des pays ont décidé d’interdire la production de voitures à moteur thermique à partir de 2035, la plupart des voitures sur Casablanca circulantes et sur Terre en général utilisent des moteurs thermiques, ceux qui fonctionnent à l’essence ou au gazole.
Ces moteurs ont pour fonction de convertir l’énergie thermique générée par la transformation du carburant en énergie mécanique qui sera utilisée pour entraîner le véhicule. Environ 40 à 50 % de l’énergie fournie par le combustible est convertie en énergie mécanique et le reste est dissipé sous forme de chaleur. L’énergie mécanique n’est pas totalement restituée aux roues du véhicule, près de 30% est perdue à cause des frottements.
Au final, l’énergie utilisée pour déplacer réellement le véhicule ne représente que 32 % de l’énergie totale que le carburant fournie. D’où viennent ces pertes ? Est-ce qu’on peut les réduire? Quels bénéfices peut-on attendre de la consommation automobile ?
- Fonctionnement du moteur thermique
Un moteur thermique est composé d’une chambre de combustion dans laquelle le carburant est brûlé avec de l’air. Cela provoque une augmentation du volume de gaz dans la chambre de combustion, ce qui pousse le piston vers le bas. Ce dernier est relié à la bielle, elle-même reliée au vilebrequin, qui transforme le mouvement vertical du piston en rotation. Cette rotation est transmise aux roues du véhicule par l’intermédiaire d’une transmission mécanique, notamment la boîte de vitesses.
Les vannes s’ouvrent et se ferment pour laisser entrer l’air et le carburant et cela permet de sortir les gaz brûlés par l’échappement. Seule une partie (40% à 50%) de l’énergie thermique de combustion est convertie en énergie mécanique. Le reste de l’énergie est perdu et expulsé par l’échappement chaud de l’échappement et le radiateur qui refroidit le moteur. Une combustion améliorée associée à un système de récupération d’énergie peut augmenter le pourcentage de conversion d’énergie et réduire la consommation de carburant de plus de 30 %.
- perte de charge
Il est utile maintenant de définir ce qu’est le frottement. Lorsque deux objets sont en contact, les forces de frottement présentes dans la zone de contact entre les deux objets vont empêcher le glissement d’un objet par rapport à l’autre.
Par exemple, le frottement entre nos chaussures et le sol nous permet de nous déplacer sans glisser. Si le frottement est trop faible, comme lorsque le sol est glacé, nos chaussures glisseront facilement contre le sol, ce qui rendra très difficile le déplacement en marchant.
D’autre part, on peut choisir d’utiliser un patin à faible frottement avec le sol pour permettre le déplacement par glissement. Lorsque vous faites glisser (ou frottez) deux objets l’un sur l’autre, une traînée est créée en raison du frottement. Cela provoque une perte d’énergie sous forme de chaleur, qui peut être ressentie, par exemple, lorsque nous nous frottons les mains. C’est exactement ce qui se passera entre le moteur et les pièces mobiles de la transmission mécanique, et nous évaluerons l’impact.
La tribologie est la science qui traite des problèmes de contact et de friction et comment les contrôler. Des études tribologiques récentes ont permis d’estimer les pertes par frottement dans les moteurs thermiques et les roues motrices. L’image ci-dessus montre en jaune la zone de contact dans le moteur où se produisent les pertes par frottement.
Les pertes les plus importantes se produisent autour du piston (environ 45 % de perte), au niveau de la liaison entre la bielle, le vilebrequin et le bloc moteur (environ 30 % de perte) et autour des soupapes et de leur système d’actionnement (environ 10 % de perte).
Les 10% restant correspondent à la perte des accessoires moteur. L’énergie mécanique sortant du moteur est à nouveau réduite par les pertes dans la transmission mécanique, notamment dues aux frottements dans les engrenages de la boîte de vitesses.
