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Automobile

Auto, voiture ou Automobile, ces noms désigne un véhicule routier comportant plus de deux roues, mû par un moteur : telle est sa définition aujourd’hui. Mais quelle sera celle de demain ?

Histoire de l’automobile

L’histoire de l’automobile remonte à l’invention du moteur à quatre temps, en 1876, mais auparavant, les tentatives pour construire un véhicule motorisé avaient été nombreuses. En 1807, le Suisse Isaac de Rivaz fait breveter son idée d’un véhicule motorisé.

En 1840, en Angleterre, il est question d’un omnibus à vapeur. Mais, dans ces deux cas, l’état de la technique et les conditions routières ne permettent pas la concrétisation des projets.

En 1860, Etienne Lenoir a plus de succès avec son moteur à deux temps, qui utilise le gaz d’éclairage comme combustible. C’est le premier moteur à combustion interne utilisé dans l’industrie.

En 1876, Nikolaus Otto présente son premier modèle de moteur à quatre temps. En 1883 sont produits les premiers moteurs rapides à combustion interne.

En 1886, Carl Friedrich Benz met au point un tricycle à moteur, que son épouse, Bertha Benz, adopte pour ses déplacements et contribue à populariser, si bien que ce véhicule est resté dans l’histoire comme la première automobile. Le premier moteur à essence à quatre cylindres en ligne est mis au point par Wilhelm Maybach en 1890 et, à partir de 1891, les premières automobiles à essence de série sont commercialisées.

En 1894, Benz lance la Velo, et en 1895 apparaissent les premiers omnibus motorisés. Dans les années 20, le permis de conduire est introduit en France. C’est également à cette époque que, aux Etats-Unis, Henry Ford révolutionne l’automobile et la production industrielle : il fait construire sa « Ford T« , surnommée « Tin Lizzy », sur des chaînes de montage. Cette nouvelle technique de fabrication réduit considérablement les coûts de production de la Ford T, la mettant à la portée de toutes les bourses.

ford-T
ford-T

Mais en Europe, ce n’est qu’après la Seconde Guerre mondiale que l’automobile parvient définitivement à s’imposer comme moyen de transport de masse. Auparavant, elle restait un produit de luxe.

Même si les détails techniques se sont modifiés et qu’il existe désormais dans cette branche une multitude de spécialisations, le concept d’automobile n’a pas changé depuis son apparition à la fin du siècle dernier. Bien sûr, les progrès techniques ont été nombreux depuis lors : freins hydrauliques, suspensions à ressorts, amortisseurs hydrauliques, boîte automatique, carrosserie à structure autoporteuse, habitacle renforcé avec zone de déformation, module d’injection électronique, direction assistée, airbags, climatisation. La liste est presque infinie.

Cependant, le concept n’a pas connu de bouleversement comme, par exemple, l’aviation, où l’on a radicalement changé de mode de propulsion en passant du moteur à piston au moteur à réaction.

Moteur-Essence
Moteur-Essence

Structure d’une automobile

Une automobile se compose de différents modules, que nous allons passer en revue.

Moteur

La plupart des automobiles sont équipées de moteurs à essence ou de moteurs Diesel. Les deux types de moteurs, essence ou Diesel, sont à quatre temps, le plus souvent à quatre cylindres. Les moteurs à six, huit ou douze cylindres équipent en général des véhicules coûteux et ne sont pas très répandus.

Dans le moteur à essence, au premier temps, la soupape d’admission s’ouvre et le mélange essence-air est aspiré dans le cylindre. Au deuxième temps, le piston remonte et comprime le mélange, qui est enflammé dans le troisième temps par la bougie d’allumage. La combustion (explosion) repousse le piston vers le bas, provoquant un mouvement transmis à l’arbre moteur par l’intermédiaire du vilebrequin et de la bielle (temps moteur). Dans le dernier temps, la soupape d’échappement s’ouvre, le piston remonte et chasse les gaz d’échappement.

Le fonctionnement du moteur Diesel est différent. Tout d’abord, de l’air pur est aspiré à l’intérieur du cylindre, puis comprimé dans le deuxième temps, mais beaucoup plus que dans le moteur à essence. La compression provoque une hausse de la température jusqu’à environ 900 °C. Le carburant (gasoil) est alors injecté dans l’air chaud comprimé, et s’enflamme de lui-même. Le temps moteur et le temps d’échappement sont identiques à ceux d’un moteur à essence.

Dans les automobiles modernes, la synchronisation du moteur et la préparation du mélange sont contrôlées par un système électronique, qui détermine par exemple le temps d’allumage avec une précision maximale, ou encore adapte la composition du mélange aux différentes conditions de route. Ces techniques visent à améliorer les performances du moteur en réduisant sa consommation.

La Transmission

Le fonctionnement des moteurs à explosion exige toujours un régime élevé, c’est pourquoi une transmission est nécessaire entre le moteur et les roues motrices pour réguler le régime.

Sur les automobiles à traction avant, la boîte de vitesses est située directement sous le moteur, qui est généralement monté à l’avant du véhicule. Les arbres d’entraînement qui transmettent la puissance du moteur aux roues sont disposés de part et d’autre de la boîte de vitesse. Sur les automobiles à propulsion, la boîte de vitesse est placée sous le plancher du véhicule, derrière le moteur. La force motrice est transmise par un arbre articulé à un différentiel, puis à un arbre d’entraînement et aux roues arrières.

En Europe, la plupart des véhicules sont équipés de boîtes manuelles à cinq vitesses. Un embrayage est interposé entre le moteur et l’arbre d’entraînement pour les désolidariser pendant le changement de vitesse. Sur une boîte automatique, il n’y a pas d’embrayage, et la transmission de la force motrice passe par un convertisseur de régime. L’inconvénient est une importante perte d’énergie, qui explique la consommation élevée des véhicules automatiques.

carrosserie
carrosserie

Carrosserie et habitacle d’une voiture

Aujourd’hui, toutes les voitures sont équipées d’une carrosserie autoporteuse, c’est-à-dire qu’il n’y a pas de séparation entre le châssis et la structure. Pour assurer une sécurité maximale en cas d’accident, la carrosserie est conçue de façon à absorber l’énergie d’un choc par déformation.

Ces déformations se produisent dans les parties avant et arrière du véhicule, assurant la stabilité de l’habitacle et la sécurité des passagers. Des structures renforcées sont montées au niveau des portes, pour protéger les passagers contre les chocs latéraux. Le comportement d’un véhicule en cas d’accident est contrôlé avant le lancement en série par des simulations sur ordinateur et des crashtests.

Les Airbags
Les Airbags

L’airbag

D’autres équipements assurent la sécurité passive : airbags, ceintures de sécurité et appuie-tête veillent à ce que les passagers aient une position stable dans l’habitacle et ne soient pas bringuebalés en cas de choc, ce qui augmenterait les risques de blessures. Les ceintures sont généralement auto-blocantes, pour que le passager ne soit pas projeté vers l’avant. Il existe des colonnes de direction télescopiques, qui ne pénètrent pas dans l’habitacle et réduisent encore les risques.

La corrosion est longtemps restée le principal problème concernant la carrosserie. Des procédés de fabrication consistant à galvaniser l’ensemble de la carrosserie et à traiter tous les points de corrosions potentiels avec substances anticorrosives ont offert la possibilité d’allonger considérablement la durée de vie des carrosseries.

voiture-electrique
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Automobile et Châssis

Le châssis se compose de quatre roues montées sur les fusées d’essieu, ajustées à la carrosserie au moyen de la suspension et des amortisseurs. Dans la mise au point d’un châssis, il faut tenir compte de la motorisation du véhicule, de son poids, ainsi que de toutes les situations de conduite envisageables, si bien que ce domaine de la conception constitue une spécialisation. Grâce à l’informatisation, qui permet de simuler toutes les situations de conduite, la sécurité routière a considérablement progressé au cours des vingt dernières années.

De plus, des dispositifs électroniques sont venus renforcer la stabilité et la sécurité : en premier lieu l’ABS, le système anti-blocage des freins, qui, comme son nom l’indique, empêche les roues de se bloquer en cas de freinage brutal, en réduisant la pression dans les freins par un dispositif électronique. Dans certains systèmes, la rigidité des amortisseurs est contrôlée par un dispositif hydraulique, de manière à équilibrer le véhicule en cas, par exemple, d’abaissement de l’arrière du fait du chargement. Un système de gestion électronique de la motricité empêche les roues motrices de tourner dans le vide. Un système électronique reconnaît un freinage complet dès le début de l’action et anticipe sur celui-ci, réduisant le temps de freinage de quelques dixièmes de secondes.

 

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