Différences entre un moteur électrique et un moteur thermique

Quelles sont les différences fondamentales entre un moteur thermique et un moteur électrique ? Car si le connaisseur trouve la question assez simple, la plupart des novices se poseront probablement des questions à ce sujet... Cependant, on ne se limitera pas à juste regarder le moteur, mais on étudiera aussi rapidement la transmission pour mieux en comprendre la philosophie. ces deux types de technologies.

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Concepts de base

Tout d'abord, je tiens à rappeler que les valeurs de puissance et de couple moteur ne sont, au final, que des données parcellaires. En effet, pour dire que deux moteurs d'une capacité de 200 ch. et 400 Nm de couple sont identiques, en fait pas vrai… 200 ch et 400 Nm ne sont que la puissance maximale offerte par ces deux moteurs, et non les données complètes. Afin de comparer ces deux moteurs dans le détail, il faut comparer les courbes puissance/couple de chacun. Car même si ces moteurs ont les mêmes caractéristiques, à savoir les mêmes pics de puissance et de couple, ils auront des courbes de rotation différentes. Ainsi la courbe de couple de l'un des deux moteurs sera en moyenne plus élevée que l'autre et donc il sera légèrement plus performant malgré le fait qu'ils paraissent identiques sur le papier... le moteur diesel est globalement plus impressionnant que le moteur essence de la même puissance, même si j'avoue que l'exemple donné ici n'est pas parfait (le couple maximum sera forcément très différent, même si la puissance des deux moteurs est la même).

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Composants et fonctionnement des moteurs électriques et thermiques

Moteur électrique

Commençons par le plus simple, le moteur électrique fonctionne grâce à la force électromagnétique, à savoir la "force des aimants" pour ceux qui ne comprennent pas bien le concept. En fait, vous avez déjà pu expérimenter le fait que l'amour peut créer une force sur un autre aimant lorsqu'ils sont connectés ensemble, et en effet, le moteur électrique utilise ce dernier pour se déplacer.

Bien que le principe reste le même, il existe trois types de moteurs électriques : un moteur à courant continu, un moteur à courant alternatif synchrone (un rotor qui tourne à la même vitesse que le courant fourni aux bobines), et un moteur à courant alternatif asynchrone (un rotor qui tourne légèrement plus lentement courant envoyé). Ainsi, il existe aussi des moteurs brushed et brushless, selon que le rotor induit du jus (si je déplace un aimant à côté, même sans contact, le jus apparaît dans la matière) ou est transmis (auquel cas je dois injecter physiquement le jus dans la bobine et je crée donc un connecteur qui permet au rotor de se déplacer : une brosse qui frotte et laisse passer le jus comme un train est reliée aux câbles électriques par le haut à l'aide de leviers appelés pantographe).

Ainsi, un moteur électrique est constitué d'un très petit nombre de pièces : un « rotor tournant » qui tourne dans un stator. L'un induit une force électromagnétique lorsqu'un courant lui est dirigé, et l'autre réagit à cette force et commence donc à tourner. Si je n'injecte pas plus de courant, la force magnétique ne disparaîtra plus et donc rien d'autre ne bougera.

Enfin, il est alimenté en électricité, en courant alternatif (le jus va et vient) ou en continu (plutôt en courant alternatif dans la plupart des cas). Et si un moteur électrique peut développer 600 ch, par exemple, il peut développer 400 ch. seulement s'il ne reçoit pas assez d'énergie... Une batterie trop faible peut par exemple restreindre le fonctionnement du moteur et celui-ci risque de ne pas fonctionner. capable de développer toute sa puissance.

Voir aussi : comment fonctionne un moteur de voiture électrique

Moteur thermique

Un moteur thermique utilise des réactions thermodynamiques. Fondamentalement, il utilise l'expansion de gaz chauffés (on pourrait même dire inflammables) pour faire tourner des pièces mécaniques. Le mélange de carburant et de comburant est piégé dans la chambre, tout brûle, et cela provoque une très forte expansion et donc beaucoup de pression (même principe pour les pétards le 14 juillet). Cette expansion sert à faire tourner le vilebrequin en scellant les cylindres (compression).

Voir aussi : travail d'un moteur thermique

Transmission moteur électrique VS moteur thermique

Comme vous le savez sans doute, les moteurs électriques peuvent fonctionner à des vitesses très élevées. Ainsi, cette caractéristique a convaincu les ingénieurs d'abandonner la boîte de vitesses (il y a encore une réduction, ou plutôt une réduction, et donc un rapport), ce qui au passage réduit le coût et la complexité de la voiture (et donc la fiabilité). A noter cependant que les suivants devraient apporter un second rapport pour des raisons d'efficacité et de chauffe du moteur, cela s'applique également au Taycan.

Par conséquent, il y a un gain important ici car le moteur thermique va perdre du temps à changer de vitesse avec en prime un couple réduit.

Ainsi, en reprise, c'est aussi un avantage, car on est toujours en mode électrique sur un bon bilan, puisqu'il n'y en a qu'un. Sur une machine thermique, il faudra trouver la mécanique la plus adaptée et laisser la boîte de vitesses le faire automatiquement (kick down pour améliorer les performances), et cela fait perdre du temps.

Pour résumer, on peut dire que le moteur électrique a une seule courbe puissance/couple à l'accélération, tandis que le moteur thermique en aura plusieurs (selon le nombre de rapports), sautant de l'un à l'autre grâce à la boîte de vitesses.

Puissance moteur électrique VS moteur thermique

Les appareils thermiques et électriques diffèrent non seulement grandement dans la transmission, mais n'ont pas non plus les mêmes méthodes de transmission de puissance et de couple.

Le moteur électrique a une plage beaucoup plus large car il peut prendre des vitesses très élevées tout en maintenant un couple et une puissance très élevés. Ainsi, sa courbe de couple commence par le haut et ne descend que vers le bas. La courbe de puissance monte très rapidement puis diminue progressivement au fur et à mesure que vous montez jusqu'au point.

COURBE THERMIQUE MOTEUR

Voici la courbe d'un moteur thermique classique. Habituellement, le plus de couple et de puissance se situe vers le milieu de la plage de régime (ils sont interdépendants, voir le lien au début de l'article). Sur un moteur turbocompressé, cela se produit vers le milieu, et sur un moteur atmosphérique, vers le haut du tachymètre.

COURBE DE MOTEUR ÉLECTRIQUE

Un moteur thermique a une toute autre courbe, avec un maximum de couple et de puissance développé dans une petite partie de la plage de régime. Nous aurons donc une boîte de vitesses pour utiliser ce pic de puissance/couple tout au long de la phase de montée en puissance. La vitesse de rotation (vitesse maximale) est limitée par le fait que l'on a affaire à des pièces métalliques en mouvement assez lourdes et vouloir la fréquence moteur trop élevée met en danger les pièces qui peuvent alors tourner (plus la vitesse augmente les frottements) et donc la chaleur que peuvent faire les pièces "plus doux" en raison d'une légère "fusion"). Nous avons donc un switch essence (limite d'allumage) et une fréquence d'injection limitée sur les diesels.

En gros, un moteur thermique a une vitesse de pointe inférieure à 8000 16 tr/min, alors qu'un moteur électrique peut facilement atteindre XNUMX tr/min avec de bons niveaux de couple et de puissance sur toute cette plage. Le moteur thermique n'a une puissance et un couple élevés que dans une petite plage de régime moteur.

Une dernière différence : si l'on arrive au bout des courbes électriques, on s'aperçoit qu'elles tombent brutalement. Cette limite est liée à la fréquence alternative associée au nombre de pôles du moteur. Cela signifie que lorsque vous atteignez la vitesse maximale, vous ne pourrez pas la dépasser, car le moteur crée une résistance. Si nous dépassons cette vitesse, nous aurons un frein moteur puissant qui vous gênera.