Quand on parle de moteur thermique, on entend parfois l’expression "masses mobiles". Mais de quoi s’agit-il concrètement ? Ce terme désigne tout simplement l’ensemble des pièces internes du moteur qui sont en mouvement lorsqu’il fonctionne. Et pas n’importe quel mouvement : ce sont des pièces assez lourdes, qui montent, descendent, tournent à très haute vitesse, et qui doivent être parfaitement équilibrées pour éviter les vibrations.
Ces masses ont un impact direct sur le rendement, la réactivité, la consommation… et même sur l’agrément de conduite. Plus elles sont légères, plus le moteur peut monter vite dans les tours, avec moins d’efforts.
C’est l’axe principal du moteur situé en bas du bloc dans le bas moteur et il transforme le mouvement vertical des pistons en rotation. Il existe plusieurs types de vilebrequins.
Les pistons
Ce sont les pièces qui coulissent dans les cylindres. Ils montent et descendent à grande vitesse à chaque explosion. Ils supportent la pression de combustion (avec les segments), la chaleur, et leur poids joue un rôle important dans l’inertie du moteur.
Les bielles
Elles font la liaison entre les pistons et le vilebrequin. Elles transmettent la poussée créée par l’explosion dans les cylindres en convertissant le mouvement vertical en mouvement circulaire.
Les soupapes
Situées en haut du moteur (culasse), les soupapes s’ouvrent et se ferment pour laisser entrer le mélange air/carburant et évacuer les gaz d'échappement. Ce sont les portes qui permettent aux cylindre de communiquer sur l'extérieur, à savoir admettre de l'air ou "recracher" les gaz.
Arbre à cames
Ils commandent l’ouverture et la fermeture des soupapes. Ils tournent en synchronisation avec le vilebrequin (via la courroie ou la chaîne de distribution). Leur poids et leur inertie influencent aussi la réactivité du moteur.
Les linguets, culbuteurs et poussoirs hydrauliques
Ces pièces assurent la transmission du mouvement entre l’arbre à cames et les soupapes. Elles bougent à chaque cycle moteur. Sur certains moteurs modernes, ces éléments sont optimisés pour réduire les frottements et les pertes mécaniques.
Fixé à l’arrière du vilebrequin, le volant d'inertie stabilise le régime moteur et stocke de l’énergie pour lisser les à-coups entre chaque "explosion" (combustion pour les puristes à cheval sur la rigueur, et vous avez raison), et c'est pour ça qu'il est rendu volontairement lourd.
Variables liées aux masses mobiles
Plus les masses mobiles sont légères et bien équilibrées (cf acyclisme moteur) plus le moteur est vif et tourne rond. C’est pour ça que certains moteurs sportifs utilisent des bielles et pistons en titane ou en aluminium forgé ou encore des volants moteurs allégés. À l’inverse, un moteur avec de grosses masses mobiles sera plus doux, mais plus lent à monter dans les tours. Les moteurs essence ont des masses mobiles bien plus légères par rapport aux diesels.
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