Moteur
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Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (chimique, électrique, thermique par exemple) en une énergie mécanique ou travail.[réf. nécessaire]
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[modifier] Historique
Les générations suivantes inventèrent en observant la nature, Les premiers moteurs utilisant l'énergie potentielle de l'eau ou l'énergie cinétique du vent entraînant les roues à aubes ou les hélices des moulins.
Un des premiers moteurs vraiment indépendant de la nature, adaptable en situation, fut la machine à vapeur. Ce moteur est basé sur une chaudière produisant de la vapeur d'eau, vapeur qui est utilisée pour mouvoir un piston dans un cylindre, ce mouvement est transformé en rotation par un jeu de bielles, couple entraînant un volant d'inertie, puis une machine,un mécanisme quelconque, ou des roues.
Au XIXe siècle le moteur à explosion, qui utilise la chaleur dégagée par combustion d'un carburant, fut développé et adapté aux premières automobiles ainsi qu'aux premiers avions. Depuis, il poursuit ses progrès en terme de rendement et d'adaptation aux normes antipollution. Ce moteur est, lui aussi, équipé de bielles et pistons, mais la production de chaleur se fait au même endroit que la production de travail.
Devant le besoin de toujours plus de puissance pour propulser les avions militaires, les moteurs à réaction furent activement développés pendant la Seconde Guerre mondiale en parallèle avec les moteurs fusée pour les missiles. Comme ces derniers ont un rapport poids/puissance ou une puissance massique sans équivalent, malgré des rendements plutôt faibles, ils sont toujours développés activement pour mouvoir avions et fusées.
[modifier] Fonctionnement
La majorité des moteurs restituent l'énergie par un mouvement de rotation. De ce fait, ils fournissent un travail sous forme de couple. La vitesse de rotation est souvent exprimée en tours par minute (tr/min).
Toutefois les vérins et autres actionneurs linéaires fournissent une force associée au mouvement de translation entretenu. Contrairement aux moteurs rotatifs, les moteurs linéaires n'autorisent le mouvement de translation que sur une course limitée par leur géométrie.
De nos jours, le cas le plus courant d'un moteur rotatif pur est celui du moteur électrique. Il en existe une gamme quasiment infinie du point de vue des performances.
[modifier] Classification
[modifier] Moteur à inertie
Une multitude de systèmes transformant un mouvement mécanique en un autre ont vu le jour, pensés et testés par les inventeurs et ingénieurs.
- Les moteurs à ressort ou à élastique, éventuellement régulés par : un système de ressort et de Roue à rochet (montre), ou par un balancier (pendule).
- Moteur à élastique de modèle réduit ou de jouet;
- Ressort de montre ou chronomètre mécanique;
- Horloge à balancier;
- La chute d'un poids dans un champ de gravité (pendule) :
Tous ces systèmes peuvent être considérés comme des moteurs à inertie.
En revanche les dispositifs suivants ne sont que des organes de transmission de force :
[modifier] Moteur chimique sans combustion
Dans ces moteurs, une réaction chimique est exploitée directement pour produire du travail ou du mouvement ; la chaleur est un sous-produit (utile ou nuisible, selon le cas).
[modifier] Moteur électrique
[modifier] Moteurs à pression
Ces moteurs utilisent comme source de mouvement la différence de pression entre deux sources. Les moteurs isothermes transforment une puissance hydraulique (pression * débit) en puissance mécanique (force * vitesse). Le cycle du fluide se fait théoriquement à température constante; à l'inverse; ce sont alors des pompes et des ventilateurs.
- Rotatif :
- Turbine;
- Moulin à vent;
- Éolienne;
- Moteur pneumatique à palettes;
- Moteur hydraulique
- Linéaire :
- Vérin pneumatique;
- Vérin hydraulique.
[modifier] Moteur thermique
La pression haute peut être obtenue par chauffage (production de chaleur par combustion d'un carburant, l'ensemble pouvant alors constituer une machine à combustion externe ou interne :
- Combustion externe (nota : ce type de moteur peut utiliser toute source de chaleur, et pas seulement issu d'une combustion) :
- Combustion interne :
- Moteur à explosion;
- Propulsion à réaction
- Aérobies (utilisation de l'oxygène de l'air)
- Anaérobies (comburant embarqué)
[modifier] Moteur hybride
Ces moteurs combinent une source d'énergie thermique avec une source d'énergie électrique. Le principe global et très simplifié de ce type de moteur consiste à faire recharger une batterie par un "groupe électrogène" fonctionnant à l'aide d'un moteur thermique optimisé en consommation tandis que la batterie sert à récupérer l'énergie de freinage et permet des démarrages efficaces.
Trois architectures d'hybridation sont possibles :
- en série (le moteur thermique recharge la batterie sans fournir directement de couple à l'essieu),
- en parallèle (le moteur thermique fournit sa puissance à l'essieu via une transmission classique),
- à dérivation de puissance (le moteur thermique fournit de la puissance à l'essieu et recharge la batterie).
Les moteurs hybrides sont caractérisées par une bonne efficacité énergétique et permettent régulièrement une consommation aux 100 km urbains inférieurs à 5 litres pour une puissance embarquée de l'ordre de 50 kW dans un véhicule urbain moyen, de type Toyota Prius.
[modifier] Voir aussi
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