Les chaînes de traction automobile sont de plus en plus complexes afin de répondre aux exigences de réduction des émissions polluantes tout en garantissant un bon niveau de performance. La modélisation intervient désormais lors des différentes phases du développement des moteurs et se substitue avantageusement aux essais onéreux. Il est donc indispensable de disposer de modèles fiables et de méthodologies de calibration associées robustes. Les nombreuses interactions entre les transferts thermiques, la suralimentation et le rendement volumétrique impactent sensiblement lefonctionnement des moteurs à allumage commandé. Dans cette thèse, des campagnes expérimentales ont été menées pour caractériser les phénomènes thermiques sur différents bancs d’essais (turbocompresseur, moteur et véhicule) sur des points stabilisés ou en phase transitoire. En s’appuyant sur ces essais, plusieurs méthodologies permettant une meilleure prise en compte des transferts thermiques ont été développées. Ainsi, une méthode de correction des cartographies de performances des turbocompresseurs a été proposée en utilisant des corrélations semi-empiriques de transferts de chaleur. Une procédure de calibration d’un modèle moteur complet a également été développée en mettant en oeuvre un processus d’optimisation génétique. Les méthodologies développées ont été appliquées à différentsmoteurs avec succès démontrant ainsi leur transposabilité. La précision du modèle moteur obtenu a finalement permis de reproduire fidèlement l’impact des conditions thermiques de la ligne d’air et des stratégies de contrôle du moteur lorsde phases transitoires.