Moteur - Définition

Moteur à combustion interne V6 d'automobile

Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique, électrique, thermique par exemple) en une énergie mécanique ou travail.^{[réf. nécessaire]}

Historique

Les générations d'humains qui nous ont précédé inventèrent, en observant la nature, les premiers moteurs utilisant l'énergie potentielle de l'eau entraînant les roues à aubes ou l'énergie cinétique du vent entraînant les hélices des moulins.

Le premier moteur vraiment indépendant de la nature, adaptable en situation, est 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 de translation est transformé en rotation par un jeu de bielles, couple qui entraîne un volant d'inertie, puis une machine, un mécanisme quelconque, ou des roues.

Au XIX^e 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, sauf que la production de chaleur se fait au même endroit que la production de travail (moteur à combustion interne), en d'autre termes, la combustion produit directement un travail ..

Devant le besoin croissant 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 des rapports poids/puissance ou une puissance massique sans équivalent, malgré des rendements plutôt faibles, ils sont toujours développés activement pour mouvoir avions et fusées.

Fonctionnement

Représentation symbolique d'un moteur dans un circuit électrique

C'est une machine transformatrice d'énergie calorifique à une énergie mécanique, la majorité des moteurs fournissent l'énergie par la rotation d'un axe. De ce fait, ils fournissent un travail sous forme de couple. La vitesse de rotation des moteurs 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 existe une gamme quasiment infinie du point de vue des performances.

Classification

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) :
  • Horloge à poids;
  • Moteur d'entraînement de lentille de phare.

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 :

• Poulie;
• Cabestan;
• Moufle;
• Trébuchets.

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).

• flagelle et Cil vibratile
• muscle
• moteur moléculaire

Moteur électrique

• Moteur rotatif
• Moteur ionique
• Moteur linéaire
• Électroaimant

Moteurs à pression

Ces moteurs utilisent comme source de mouvement la différence de pression entre deux sources.

Isotherme

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 ou des ventilateurs.

• Rotatif :
  • Turbine ;
  • Moulin à vent ;
  • Éolienne ;
  • Moteur à air comprimé ;
  • Moteur hydraulique.
• Linéaire :
  • Vérin pneumatique ;
  • Vérin hydraulique.

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 :

• Moteur à combustion externe : ce type de moteur peut utiliser toute source de chaleur , pas seulement celle issue d'une combustion :
  • Machine à vapeur
  • moteur à air chaud
    • moteur Ericsson
    • moteur Stirling
• Moteur à combustion interne :
  • Moteur à explosion
  • Propulsion à réaction
    • Aérobies (utilisation de l'oxygène de l'air)
      • turboréacteur
      • statoréacteur
      • pulsoréacteur et moteur à ondes de détonation pulsées
    • Anaérobies (utilisation d'un comburant embarqué)
      • moteur-fusée