Moteur

Définition

Moteur à combustion d'une voiture de sport Mercedes V6

Un moteur est une machine qui transforme une certaine forme d'énergie (électrique, thermique, chimique, etc.) en une énergie mécanique. Cette énergie mécanique est capable de mettre en mouvement un objet, par exemple, faire avancer un véhicule.

Histoire

- En 1769 ,Joseph CUGNOT réalise le fardier, qui est le premier véhicule à moteur à vapeur .

- En 1804, l'anglais Richard Trevithick construit la première locomotive à vapeur.

- En 1843,Robert Stirling créa un moteur sans chaudière soumise à de trop fortes pressions, qui est le moteur stirling.

(Plus d'informations plus bas)

- En 1858 : Jean Joseph LENOIR invente un nouveau type de moteur qu'il construit en 1859. Il porte sur un "système de moteur à air dilaté par la combustion de gaz qui est enflammé par l'électricité".

- De 1893 à 1897 ,Rudolf DIESEL met au point une nouvelle sorte de moteur qui porte d’ailleurs son nom aujourd'hui.Le moteur diesel est un moteur de combustion interne.

- De 1913 à 1926,Marcel Leyat crée l'hélica , une voiture à hélice, qui ne fut pas très connu car il n'eut pas de descendant.

- Dans les années 1930, Franck Whittle fut le premier à mettre au point le moteur à réaction .

Types de moteurs

Il existe différents types de moteurs :

- Le moteur à combustion ou moteur thermique, c'est un moteur qui permet de faire  un travail grâce à une combustion (brûlage quelque chose).

Le moteur thermique est le plus utilisé jusque dans les années 1950 .

Il y a 2 types de moteur à combustion : interne et externe.

• Interne:

Un moteur à combustion interne est une engin thermique dans laquelle l'énergie thermique crée par la combustion est transformée en énergie mécanique directement dans le moteur.

Ex : Les moteurs à explosion

Les moteurs à explosion sont des moteurs à combustion interne et sont notamment utilisés pour propulser les voitures et d'autres véhicules. Le nombre de pistons change en fonction de la voiture achetée. L'essence est injectée dans le piston, y compris l'air, et une bougie enflamme le mélange et propulse la voiture.  Le quatre cylindres en ligne est le plus utilisé des moteurs à explosion. Il y a ensuite le V8, qui comprend 8 cylindres en V. Le V6 qui comprend 6 cylindres en V. Le V12 qui comprend 12 cylindres en V...

> Voir l'article détaillé : Moteur à explosion

Le cycle de fonctionnement se décompose en quatre temps :

Pour simplifier les choses,l'énergie thermique (=l'essence) est transformée en énergie mécanique (=elle fait avancer un véhicule).

Ils étaient avant utilisés dans le domaine de l'aviation.

Il existe également 2 types de moteurs à combustion interne : les moteurs fournissant un couple sur un arbre(mécanique) et les moteurs à réaction.

Un arbre est une pièce mécanique qui transmet une puissance sous forme d'un couple et d'un mouvement de rotation. Un couple est une rotation par rapport à un axe et les deux forces sont égales et opposées. 

Ex : Moteurs à réaction

Un moteur à réaction est donc un moteur à combustion interne ,sans hélices ,destiné à la propulsion de véhicule. Le principe de base repose sur la projection d'un fluide (gaz ou liquide) vers l'arrière, et par réaction, il transmet une poussée au véhicule, de force égale et de direction opposée, vers l'avant.

Ce type de moteur se trouve dans les domaines  aéronautiques et spatiaux, ainsi que dans le domaine de la propulsion marine.En bref,les avions, les fusées et les sous-marins.

Son fonctionnement :

De grandes quantités d'air sont aspirées par un compresseur qui va progressivement augmenter sa pression, l'air comprimé est ensuite envoyé dans des chambres de combustion où il est mélangé à du kérosène (=carburant) ce qui va constituer un mélange explosif.

Ce mélange, après sa combustion, produit une grande quantité de gaz chauds, qui sont violemment éjectés à l'arrière, qui vont à leur tour entraîner une turbine qui va elle-même entraîner le compresseur : c'est un cycle.

Vidéo explicatif du moteur à réaction

: https://www.youtube.com/watch?v=j1qagMAgsKc

• Externe

Le moteur à énergie externe ou moteur à combustion externe est une machine thermique où l'énergie est fournie par deux sources de température contraire (une chaude et une froide) et est convertie en énergie mécanique . Aucune combustion n'a lieu à l'intérieur de la machine . Le chauffage peut fonctionner aussi sans combustion (avec du soleil, moteur thermique ou centrale nucléaire.)

Un zoom sur le moteur stirling

Le moteur Stirling est un moteur à énergie externe.

Son histoire :

Le Pasteur Robert Stirling est né le 25 octobre 1790, à Gloag dans le comté de Perthshire en Écosse. Il est mort le 6 juin 1878 à Galston, ville située à 30 km environ au sud de Glasgow.

Il poursuivit de brillantes études à l'université d’Édimbourg de 1805 à 1808. Ensuite, il se tourna vers des études de théologie à l'université de Glasgow pour devenir pasteur.

Le moteur stirling fut crée par Robert Stirling qui décida de construire un moteur sans chaudière, car à l’époque les accidents avec les machines à vapeur étaient fréquents. Il s’est avéré que son moteur était moins dangereux et surtout plus performant que les moteurs de l’époque.C'est sans doute cette raison là qui l'a poussé à l'inventer.

Composition :

Ce moteur est constitué d'un cylindre renfermant du gaz et d'un piston récupérant l'énergie mécanique, Il fonctionne grâce à deux sources : une chaude et une froide. Robert Stirling eut également l'idée d'un régénérateur de chaleur permettant d'améliorer le rendement global de l'installation. Il appelait cet appareil un "économiseur".

Pour son fonctionnement,le fluide principal est soumis à un cycle de 4 étapes :

1 – Chauffage

2 – Détente (Pression)

3 – Refroidissement

4 - Compression

1- Le brûleur (la source chaude) produit de l'énergie thermique. On s'imagine donc que la pression et la température du gaz augmentent durant cette étape.

2 - Le volume augmente alors que la pression diminue. C'est pendant cette transformation qu'une nouvelle énergie est produite:l'énergie thermique.

3 - L'eau éjectée (la source froide) récupère de l'énergie thermique. La température et la pression diminuent pendant cette phase.

4 - La pression du gaz augmente au fur et à mesure que son volume diminue. On doit fournir de l'énergie mécanique au gaz pendant cette période.