Moteur

MoteurTerminologieetHistoire

Un moteur ou un moteur est une machine conçue pour convertir une forme d' énergie en énergie mécanique . [1] [2] Les moteurs thermiques convertissent la chaleur en travail via divers processus thermodynamiques. Le moteur à combustion interne est peut-être l'exemple le plus courant d'un moteur thermique, dans lequel la chaleur de la combustion d'un carburant provoque une pressurisation rapide des produits de combustion gazeux dans la chambre de combustion, les amenant à se dilater et à entraîner un piston , qui fait tourner un vilebrequin. . Moteurs électriquesconvertir l' énergie électrique en mécanique mouvement, des moteurs pneumatiques utilisent l' air comprimé , et des moteurs d'horlogerie dans les jouets d'enroulement utilisent l' énergie élastique . Dans les systèmes biologiques, les moteurs moléculaires , comme les myosines dans les muscles , utilisent l'énergie chimique pour créer des forces et finalement un mouvement.

Animation montrant les quatre étapes du quatre temps du cycle de moteur à combustion à essence:
  1. Induction (le carburant entre)
  2. Compression
  3. Allumage (le carburant est brûlé)
  4. Émissions (échappement)

Le mot moteur dérive du vieux français engin , du latin ingenium - la racine du mot ingénieux . Les armes de guerre préindustrielles, telles que les catapultes , les trébuchets et les béliers , étaient appelées engins de siège , et la connaissance de leur construction était souvent traitée comme un secret militaire. Le mot gin , comme dans le coton gin , est l'abréviation de moteur . La plupart des dispositifs mécaniques inventés pendant la révolution industrielle ont été décrits comme des moteurs - la machine à vapeur en est un exemple notable. Cependant, les moteurs à vapeur d'origine, tels que ceux de Thomas Savery , n'étaient pas des moteurs mécaniques mais des pompes. De cette manière, un camion de pompiers dans sa forme originale était simplement une pompe à eau, le moteur étant transporté au feu par des chevaux. [3]

Dans l'usage moderne, le terme moteur décrit généralement des dispositifs, comme les moteurs à vapeur et les moteurs à combustion interne, qui brûlent ou consomment du carburant pour effectuer un travail mécanique en exerçant un couple ou une force linéaire (généralement sous la forme d'une poussée ). Les dispositifs convertissant l'énergie thermique en mouvement sont communément appelés simplement moteurs . [4] Des exemples de moteurs qui exercent un couple comprennent les moteurs à essence et diesel d'automobile familiers, ainsi que les turbomoteurs . Des exemples de moteurs qui produisent de la poussée comprennent les turbosoufflantes et les fusées .

Lorsque le moteur à combustion interne a été inventé, le terme moteur a été initialement utilisé pour le distinguer de la machine à vapeur, largement utilisée à l'époque, alimentant des locomotives et d'autres véhicules tels que des rouleaux à vapeur . Le terme moteur dérive du verbe latin moto qui signifie mettre en mouvement ou maintenir le mouvement. Ainsi, un moteur est un dispositif qui transmet un mouvement.

Le moteur et le moteur sont interchangeables en anglais standard. [5] Dans certains jargons techniques, les deux mots ont des significations différentes, dans lesquelles le moteur est un appareil qui brûle ou consomme du carburant d'une autre manière, en modifiant sa composition chimique, et un moteur est un appareil entraîné par l' électricité , l' air ou la pression hydraulique , qui ne modifie pas la composition chimique de sa source d'énergie. [6] [7] Cependant, la fusée utilise le terme moteur de fusée , même si elles consomment du carburant.

Un moteur thermique peut également servir de moteur principal - un composant qui transforme l'écoulement ou les changements de pression d'un fluide en énergie mécanique . [8] Une automobile propulsée par un moteur à combustion interne peut utiliser divers moteurs et pompes, mais en fin de compte, tous ces dispositifs tirent leur puissance du moteur. Une autre façon de voir les choses est qu'un moteur reçoit de l'énergie d'une source externe, puis la convertit en énergie mécanique, tandis qu'un moteur crée de l'énergie à partir de la pression (dérivée directement de la force explosive de la combustion ou d'une autre réaction chimique , ou secondairement du action d'une telle force sur d'autres substances telles que l'air, l'eau ou la vapeur). [9]

Antiquité

Les machines simples , telles que le club et l' aviron (exemples du levier ), sont préhistoriques . Plus moteurs complexes en utilisant la puissance humaine , puissance animale , l' énergie hydraulique , l' énergie éolienne et même à la date de la vapeur à l' antiquité. La puissance humaine était concentrée par l'utilisation de moteurs simples, tels que le cabestan , le guindeau ou le tapis roulant , et avec des cordes , des poulies et des dispositifs de blocage et d'attirail ; cette puissance était transmise habituellement avec les forces multipliées et la vitesse réduite . Ceux-ci étaient utilisés dans les grues et à bord des navires dans la Grèce antique , ainsi que dans les mines , les pompes à eau et les engins de siège dans la Rome antique . Les écrivains de cette époque, y compris Vitruve , Frontin et Pline l'Ancien , traitent ces moteurs comme banals, de sorte que leur invention est peut-être plus ancienne. Au 1er siècle après JC, les bovins et les chevaux étaient utilisés dans les moulins , conduisant des machines similaires à celles alimentées par les humains dans les temps anciens.

Selon Strabon , un moulin à eau a été construit à Kaberia du royaume de Mithridates au 1er siècle avant JC. L'utilisation de roues à eau dans les moulins s'est répandue dans tout l' Empire romain au cours des prochains siècles. Certains étaient assez complexes, avec des aqueducs , des barrages et des écluses pour maintenir et canaliser l'eau, ainsi que des systèmes d' engrenages ou des roues dentées en bois et en métal pour réguler la vitesse de rotation. De petits appareils plus sophistiqués, tels que le mécanisme d'Antikythera, utilisaient des trains complexes d'engrenages et de cadrans pour agir comme des calendriers ou prédire des événements astronomiques. Dans un poème d' Ausonius au 4ème siècle après JC, il mentionne une scie à pierre alimentée par l'eau. Hero of Alexandria est crédité de nombreuses machines à vent et à vapeur au 1er siècle après JC, y compris l' Aeolipile et le distributeur automatique , souvent ces machines étaient associées au culte, telles que des autels animés et des portes de temple automatisées.

Médiéval

Les ingénieurs musulmans médiévaux utilisaient des engrenages dans les moulins et les machines à eau, et utilisaient les barrages comme source d'énergie hydraulique pour fournir de l'énergie supplémentaire aux moulins à eau et aux machines à eau. [10] Dans le monde islamique médiéval , de telles avancées ont permis de mécaniser de nombreuses tâches industrielles précédemment effectuées par le travail manuel .

En 1206, al-Jazari a utilisé un système de bielle - manivelle pour deux de ses machines à eau. Un dispositif de turbine à vapeur rudimentaire a été décrit par Taqi al-Din [11] en 1551 et par Giovanni Branca [12] en 1629. [13]

Au 13ème siècle, le moteur à fusée solide a été inventé en Chine. Poussé par la poudre à canon, cette forme la plus simple de moteur à combustion interne était incapable de fournir une puissance soutenue, mais était utile pour propulser des armes à grande vitesse vers les ennemis au combat et pour les feux d' artifice . Après l'invention, cette innovation s'est répandue dans toute l'Europe.

Révolution industrielle

Moteur Boulton & Watt de 1788

La machine à vapeur Watt était le premier type de machine à vapeur à utiliser de la vapeur à une pression juste au-dessus de la pression atmosphérique pour entraîner le piston aidé par un vide partiel. L'amélioration de la conception de la machine à vapeur Newcomen 1712 , la machine à vapeur Watt, développée sporadiquement de 1763 à 1775, a été une grande étape dans le développement de la machine à vapeur. Offrant une augmentation spectaculaire de la consommation de carburant , la conception de James Watt est devenue synonyme de moteurs à vapeur, en grande partie grâce à son partenaire commercial, Matthew Boulton . Il a permis le développement rapide d'usines semi-automatisées efficaces à une échelle auparavant inimaginable dans des endroits où l'énergie hydraulique n'était pas disponible. Le développement ultérieur a conduit à des locomotives à vapeur et à une grande expansion du transport ferroviaire .

Quant aux moteurs à piston à combustion interne, ils ont été testés en France en 1807 par de Rivaz et indépendamment, par les frères Niépce . Ils ont été théoriquement avancés par Carnot en 1824. [la citation nécessaire ] En 1853–57 Eugenio Barsanti et Felice Matteucci ont inventé et breveté un moteur utilisant le principe de piston libre qui était probablement le premier moteur à 4 temps. [14]

L'invention d'un moteur à combustion interne qui connut plus tard un succès commercial fut réalisée en 1860 par Etienne Lenoir . [15]

En 1877, le cycle Otto était capable de donner un rapport puissance / poids beaucoup plus élevé que les moteurs à vapeur et fonctionnait beaucoup mieux pour de nombreuses applications de transport telles que les voitures et les avions.

Un moteur à combustion interne V6 d'une Mercedes-Benz

Automobiles

La première automobile à succès commercial, créée par Karl Benz , a ajouté à l'intérêt pour les moteurs légers et puissants. Le moteur à combustion interne à essence léger, fonctionnant sur un cycle Otto à quatre temps, a été le plus efficace pour les automobiles légères, tandis que le moteur diesel plus efficace est utilisé pour les camions et les bus. Cependant, ces dernières années, les moteurs turbo diesel sont devenus de plus en plus populaires, en particulier en dehors des États-Unis, même pour les voitures assez petites.

Pistons opposés horizontalement

En 1896, Karl Benz a obtenu un brevet pour sa conception du premier moteur à pistons opposés horizontalement. Sa conception a créé un moteur dans lequel les pistons correspondants se déplacent dans des cylindres horizontaux et atteignent le point mort haut simultanément, s'équilibrant ainsi automatiquement par rapport à leur impulsion individuelle. Les moteurs de cette conception sont souvent appelés moteurs plats en raison de leur forme et de leur profil plus bas. Ils ont été utilisés dans la Volkswagen Beetle , la Citroën 2CV , certaines voitures Porsche et Subaru, de nombreuses motos BMW et Honda et des moteurs d'avion à hélices .

Avancement

La poursuite de l'utilisation du moteur à combustion interne pour les automobiles est en partie due à l'amélioration des systèmes de contrôle du moteur (ordinateurs de bord assurant les processus de gestion du moteur et injection de carburant à commande électronique). L'admission d'air forcée par suralimentation et suralimentation a augmenté la puissance et l'efficacité du moteur. Des changements similaires ont été appliqués aux petits moteurs diesel, leur donnant presque les mêmes caractéristiques de puissance que les moteurs à essence. Cela est particulièrement évident avec la popularité des petites voitures à moteur diesel en Europe. Les plus gros moteurs diesel sont encore souvent utilisés dans les camions et les machines lourdes, bien qu'ils nécessitent un usinage spécial qui n'est pas disponible dans la plupart des usines. Les moteurs diesel produisent moins d' hydrocarbures et de CO
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émissions, mais plus de particules et de NO X pollution, que les moteurs à essence. [16] Les moteurs diesel sont également 40% plus économes en carburant que les moteurs à essence comparables. [16]

Augmentation de la puissance

Dans la première moitié du 20e siècle, une tendance à l'augmentation de la puissance du moteur s'est produite, en particulier dans les modèles américains. [ clarification nécessaire ] Les modifications de conception ont incorporé toutes les méthodes connues d'augmentation de la capacité du moteur, y compris l'augmentation de la pression dans les cylindres pour améliorer l'efficacité, l'augmentation de la taille du moteur et l'augmentation de la vitesse à laquelle le moteur produit du travail. Les forces et les pressions plus élevées créées par ces changements ont créé des problèmes de vibration et de taille du moteur, ce qui a conduit à des moteurs plus rigides et plus compacts avec des dispositions en V et des cylindres opposés remplaçant des dispositions plus longues en ligne droite.

Efficacité de la combustion

L'efficacité de combustion optimale dans les véhicules de tourisme est atteinte avec une température du liquide de refroidissement d'environ 110 ° C (230 ° F). [17]

Configuration du moteur

Le développement antérieur des moteurs automobiles a produit une gamme de moteurs beaucoup plus large que ce qui est couramment utilisé aujourd'hui. Les moteurs ont varié de conceptions de 1 à 16 cylindres avec des différences correspondantes dans la taille globale, le poids, la cylindrée du moteur et les alésages des cylindres . Quatre cylindres et des puissances de 19 à 120 ch (14 à 90 kW) ont été suivis dans la plupart des modèles. Plusieurs modèles à trois cylindres et à deux temps ont été construits alors que la plupart des moteurs avaient des cylindres droits ou en ligne. Il y avait plusieurs modèles de type V et des marques à deux et quatre cylindres opposés horizontalement. Les arbres à cames en tête étaient fréquemment utilisés. Les plus petits moteurs étaient généralement refroidis par air et situés à l'arrière du véhicule; les taux de compression étaient relativement faibles. Les années 1970 et 1980 ont vu un intérêt accru pour une meilleure économie de carburant , ce qui a entraîné le retour à des configurations plus petites de V-6 et de quatre cylindres, avec jusqu'à cinq soupapes par cylindre pour améliorer l'efficacité. La Bugatti Veyron 16.4 fonctionne avec un moteur W16 , ce qui signifie que deux configurations de cylindres V8 sont positionnées l'une à côté de l'autre pour créer la forme en W partageant le même vilebrequin.

Le plus gros moteur à combustion interne jamais construit est le Wärtsilä-Sulzer RTA96-C , un moteur diesel turbocompressé à 14 cylindres à 2 temps conçu pour propulser l' Emma Mærsk , le plus grand porte-conteneurs du monde lors de son lancement en 2006. Ce moteur a une masse de 2 300 tonnes et, lorsqu'il fonctionne à 102 tr / min (1,7 Hz), produit plus de 80 MW et peut consommer jusqu'à 250 tonnes de carburant par jour.

Un moteur peut être classé dans une catégorie selon deux critères: la forme d'énergie qu'il accepte pour créer un mouvement et le type de mouvement qu'il produit.

Moteur thermique

Moteur à combustion

Les moteurs à combustion sont des moteurs thermiques entraînés par la chaleur d'un processus de combustion .

Moteur à combustion interne

Un moteur à combustion interne de trois chevaux fonctionnant au gaz de houille

Le moteur à combustion interne est un moteur dans lequel la combustion d'un carburant (généralement un carburant fossile ) se produit avec un comburant (généralement de l'air) dans une chambre de combustion . Dans un moteur à combustion interne, la détente des gaz à haute température et haute pression , qui sont produits par la combustion, applique directement une force aux composants du moteur, tels que les pistons ou les aubes de turbine ou une buse , et en le déplaçant sur une distance , génère un travail mécanique . [18] [19] [20] [21]

Moteur à combustion externe

Un moteur à combustion externe ( moteur EC) est un moteur thermique dans lequel un fluide de travail interne est chauffé par combustion d'une source externe, à travers la paroi du moteur ou un échangeur de chaleur . Le fluide alors, en se dilatant et en agissant sur le mécanisme du moteur produit un mouvement et un travail utilisable . [22] Le fluide est ensuite refroidi, comprimé et réutilisé (cycle fermé), ou (moins fréquemment) déversé, et le fluide froid est aspiré (moteur pneumatique à cycle ouvert).

« Combustion » se réfère à la combustion de carburant avec un comburant , pour fournir la chaleur. Les moteurs de configuration et de fonctionnement similaires (voire identiques) peuvent utiliser un apport de chaleur provenant d'autres sources telles que des réactions nucléaires, solaires, géothermiques ou exothermiques n'impliquant pas de combustion; mais ne sont alors pas strictement classés comme moteurs à combustion externe, mais comme moteurs thermiques externes.

Le fluide de travail peut être un gaz comme dans un moteur Stirling , ou de la vapeur comme dans un moteur à vapeur ou un liquide organique tel que le n-pentane dans un cycle de Rankine organique . Le fluide peut être de n'importe quelle composition; le gaz est de loin le plus courant, bien que même un liquide monophasé soit parfois utilisé. Dans le cas de la machine à vapeur, le fluide change de phase entre le liquide et le gaz.

Moteurs à combustion à air respirable

Les moteurs à combustion respirant l'air sont des moteurs à combustion qui utilisent l' oxygène de l'air atmosphérique pour oxyder («brûler») le carburant, plutôt que de transporter un comburant , comme dans une fusée . Théoriquement, cela devrait se traduire par une meilleure impulsion spécifique que pour les moteurs-fusées.

Un flux d'air continu circule dans le moteur respiratoire. Cet air est comprimé, mélangé avec du carburant, enflammé et expulsé comme gaz d'échappement .

Exemples

Les moteurs respiratoires typiques comprennent:

  • Moteur à pistons
  • Machine à vapeur
  • Turbine à gaz
  • Moteur à réaction Airbreathing
  • Moteur turbo-hélice
  • Moteur à détonation par impulsions
  • Jet d'impulsion
  • Statoréacteur
  • Scramjet
  • Moteur à cycle d'air liquide / Moteurs de réaction SABRE .

Effets environnementaux

Le fonctionnement des moteurs a généralement un impact négatif sur la qualité de l'air et les niveaux sonores ambiants . L'accent a été mis de plus en plus sur les caractéristiques de production de pollution des systèmes d'alimentation automobiles. Cela a créé un nouvel intérêt pour les sources d'énergie alternatives et les améliorations des moteurs à combustion interne. Bien que quelques véhicules électriques à batterie de production limitée aient fait leur apparition, ils ne se sont pas avérés compétitifs en raison des coûts et des caractéristiques de fonctionnement. [la citation nécessaire ] Au 21ème siècle, le moteur diesel a augmenté en popularité auprès des propriétaires d'automobiles. Cependant, le moteur à essence et le moteur diesel, avec leurs nouveaux dispositifs de contrôle des émissions pour améliorer les performances d'émission, n'ont pas encore été sérieusement remis en question. [la citation nécessaire ] Un certain nombre de fabricants ont introduit des moteurs hybrides, impliquant principalement un petit moteur à essence couplé à un moteur électrique et avec une grande banque de batteries, ceux-ci commencent à devenir une option populaire en raison de leur conscience de l'environnement.

Qualité de l'air

Les gaz d'échappement d'un moteur à allumage commandé sont constitués des éléments suivants: azote 70 à 75% (en volume), vapeur d'eau 10 à 12%, dioxyde de carbone 10 à 13,5%, hydrogène 0,5 à 2%, oxygène 0,2 à 2%, monoxyde de carbone : 0,1 à 6%, hydrocarbures imbrûlés et produits d' oxydation partielle (par exemple aldéhydes ) 0,5 à 1%, monoxyde d'azote 0,01 à 0,4%, protoxyde d'azote <100 ppm, dioxyde de soufre 15 à 60 ppm, traces d'autres composés tels que les additifs pour carburants et lubrifiants, également halogènes et composés métalliques, et autres particules. [23] Le monoxyde de carbone est hautement toxique et peut provoquer un empoisonnement au monoxyde de carbone , il est donc important d'éviter toute accumulation de gaz dans un espace confiné. Les convertisseurs catalytiques peuvent réduire les émissions toxiques, mais pas les éliminer complètement. En outre, les émissions de gaz à effet de serre résultant de l'utilisation généralisée des moteurs dans le monde industrialisé moderne , principalement du dioxyde de carbone , contribuent à l' effet de serre mondial - une préoccupation majeure concernant le réchauffement climatique .

Moteurs thermiques sans combustion

Certains moteurs convertissent la chaleur des processus non combustibles en travail mécanique, par exemple une centrale nucléaire utilise la chaleur de la réaction nucléaire pour produire de la vapeur et entraîner un moteur à vapeur, ou une turbine à gaz dans un moteur-fusée peut être entraînée en décomposant du peroxyde d'hydrogène . Outre la source d'énergie différente, le moteur est souvent conçu de la même manière qu'un moteur à combustion interne ou externe.

Un autre groupe de moteurs non combustibles comprend les moteurs thermiques thermoacoustiques (parfois appelés «moteurs TA») qui sont des dispositifs thermoacoustiques qui utilisent des ondes sonores de haute amplitude pour pomper de la chaleur d'un endroit à un autre, ou inversement utilisent une différence de chaleur pour induire des ondes sonores de haute amplitude. . En général, les moteurs thermoacoustiques peuvent être divisés en dispositifs à ondes stationnaires et à ondes progressives. [24]

Les moteurs Stirling peuvent être une autre forme de moteur thermique non comburant. Ils utilisent le cycle thermodynamique de Stirling pour convertir la chaleur en travail. Un exemple est le moteur Stirling de type alpha, dans lequel le gaz circule, via un récupérateur , entre un cylindre chaud et un cylindre froid, qui sont fixés à des pistons alternatifs déphasés de 90 °. Le gaz reçoit de la chaleur au cylindre chaud et se dilate, entraînant le piston qui fait tourner le vilebrequin . Après avoir été dilaté et traversé le récupérateur, le gaz rejette de la chaleur au niveau du cylindre froid et la chute de pression qui en résulte entraîne sa compression par l'autre piston (de déplacement), qui le repousse vers le cylindre chaud. [25]

Moteur chimiquement non thermique

Les moteurs non thermiques sont généralement alimentés par une réaction chimique, mais ne sont pas des moteurs thermiques. Les exemples comprennent:

  • Moteur moléculaire - moteurs trouvés dans les êtres vivants
  • Moteur moléculaire synthétique .

Moteur électrique

Un moteur électrique utilise l'énergie électrique pour produire de l'énergie mécanique , généralement par l'interaction de champs magnétiques et de conducteurs porteurs de courant . Le processus inverse, produisant de l'énergie électrique à partir d'énergie mécanique, est accompli par un générateur ou une dynamo . Les moteurs de traction utilisés sur les véhicules effectuent souvent les deux tâches. Les moteurs électriques peuvent être utilisés comme générateurs et vice versa, bien que ce ne soit pas toujours pratique. Les moteurs électriques sont omniprésents et se trouvent dans des applications aussi diverses que les ventilateurs industriels, les ventilateurs et les pompes, les machines-outils, les appareils ménagers, les outils électriques et les lecteurs de disque . Ils peuvent être alimentés en courant continu (par exemple un appareil portable alimenté par batterie ou un véhicule automobile), ou en courant alternatif provenant d'un réseau de distribution électrique central. Les plus petits moteurs peuvent être trouvés dans les montres-bracelets électriques. Les moteurs de taille moyenne aux dimensions et caractéristiques hautement standardisées fournissent une puissance mécanique pratique pour les utilisations industrielles. Les plus gros moteurs électriques sont utilisés pour la propulsion de grands navires et à des fins telles que les compresseurs de pipeline, avec des puissances en milliers de kilowatts . Les moteurs électriques peuvent être classés en fonction de la source d'énergie électrique, de leur construction interne et de leur application.

Moteur électrique

Le principe physique de la production d'une force mécanique par les interactions d'un courant électrique et d'un champ magnétique était connu dès 1821. Des moteurs électriques d'efficacité croissante ont été construits tout au long du XIXe siècle, mais l'exploitation commerciale des moteurs électriques à grande échelle exigeait une efficacité générateurs électriques et réseaux de distribution électrique.

Pour réduire la consommation d'énergie électrique des moteurs et leur empreinte carbone associée , diverses autorités réglementaires de nombreux pays ont introduit et mis en œuvre une législation pour encourager la fabrication et l'utilisation de moteurs électriques à plus haut rendement. Un moteur bien conçu peut convertir plus de 90% de son énergie d'entrée en puissance utile pendant des décennies. [26] Lorsque l'efficacité d'un moteur est augmentée ne serait-ce que de quelques points de pourcentage, les économies, en kilowattheures (et donc en coût), sont énormes. L'efficacité de l' énergie électrique d'un industriel typique moteur à induction peut être améliorée par: 1) réduire les pertes électriques dans le stator enroulements (par exemple, en augmentant la surface de section transversale du conducteur , ce qui améliore l' enroulement de la technique, et en utilisant des matériaux avec une plus grande électrique conductivités , comme le cuivre ), 2) réduire les pertes électriques dans la bobine du rotor ou le moulage (par exemple, en utilisant des matériaux avec des conductivités électriques plus élevées, comme le cuivre), 3) réduire les pertes magnétiques en utilisant un acier magnétique de meilleure qualité , 4) améliorer l' aérodynamique des moteurs pour réduire les pertes de vent mécaniques, 5) améliorer les roulements pour réduire les pertes par frottement , et 6) minimiser les tolérances de fabrication . Pour plus d'informations sur ce sujet, voir Efficacité Premium .)

Par convention, le moteur électrique fait référence à une locomotive électrique de chemin de fer , plutôt qu'à un moteur électrique.

Moteur à propulsion physique

Certains moteurs sont alimentés par une énergie potentielle ou cinétique, par exemple certains funiculaires , avions gravitaires et convoyeurs à téléphérique ont utilisé l'énergie de l'eau en mouvement ou des roches, et certaines horloges ont un poids qui tombe sous l'effet de la gravité. D'autres formes d'énergie potentielle comprennent les gaz comprimés (tels que les moteurs pneumatiques ), les ressorts ( moteurs d'horlogerie ) et les bandes élastiques .

Les moteurs de siège militaires historiques comprenaient de grandes catapultes , des trébuchets et (dans une certaine mesure) des béliers de combat étaient alimentés par une énergie potentielle.

Moteur pneumatique

Un moteur pneumatique est une machine qui convertit l'énergie potentielle sous forme d' air comprimé en travail mécanique . Les moteurs pneumatiques convertissent généralement l'air comprimé en travail mécanique par un mouvement linéaire ou rotatif. Le mouvement linéaire peut provenir d'un actionneur à membrane ou à piston, tandis que le mouvement rotatif est fourni soit par un moteur pneumatique à palettes, soit par un moteur pneumatique à piston. Les moteurs pneumatiques ont rencontré un grand succès dans l'industrie des outils portatifs et des efforts continus sont faits pour étendre leur utilisation à l'industrie du transport. Cependant, les moteurs pneumatiques doivent surmonter les lacunes d'efficacité avant d'être considérés comme une option viable dans l'industrie du transport.

Moteur hydraulique

Un moteur hydraulique tire sa puissance d'un liquide sous pression . Ce type de moteur est utilisé pour déplacer de lourdes charges et entraîner des machines. [27]

Les éléments suivants sont utilisés pour évaluer les performances d'un moteur.

La vitesse

La vitesse fait référence à la rotation du vilebrequin dans les moteurs à pistons et à la vitesse des rotors de compresseur / turbine et des rotors de moteur électrique. Il est mesuré en tours par minute (tr / min).

Poussée

La poussée est la force exercée sur un moteur d'avion ou son hélice après avoir accéléré l'air qui le traverse.

Couple

Le couple est un moment de rotation sur un arbre et est calculé en multipliant la force causant le moment par sa distance de l'arbre.

Pouvoir

La puissance est la mesure de la rapidité avec laquelle le travail est effectué.

Efficacité

L'efficacité est une mesure de la quantité de carburant gaspillée pour produire de l'électricité.

Niveaux sonores

Le bruit du véhicule provient principalement du moteur à basse vitesse du véhicule et des pneus et de l'air passant devant le véhicule à des vitesses plus élevées. [28] Les moteurs électriques sont plus silencieux que les moteurs à combustion interne. Les moteurs produisant de la poussée, tels que les turbosoufflantes, les turboréacteurs et les fusées, émettent le plus de bruit en raison de la manière dont leurs flux d'échappement à haute vitesse et générateurs de poussée interagissent avec l'air stationnaire environnant. La technologie de réduction du bruit comprend des silencieux d' admission et d' échappement (silencieux) sur les moteurs à essence et diesel et des chemises d'atténuation du bruit dans les entrées des turbosoufflantes.

Les types de moteurs particulièrement notables comprennent:

  • Moteur d'avion
  • Moteur automobile
  • Moteur modèle
  • Moteur de moto
  • Moteurs de propulsion marins tels que les moteurs hors-bord
  • Moteur non routier est le terme utilisé pour définir les moteurs qui ne sont pas utilisés par les véhicules sur les routes.
  • Moteur de locomotive ferroviaire
  • Moteurs de propulsion d' engins spatiaux tels que le moteur Rocket
  • Moteur de traction

  • Moteur d'avion
  • Remplacement du moteur automobile
  • Moteur électrique
  • Refroidissement du moteur
  • Echange de moteur
  • Moteur à essence
  • Moteur HCCI
  • Moteur Hesselman
  • Moteur à bulbe chaud
  • Moteur IRIS
  • Micromoteur
    • Flagella - moteur biologique utilisé par certains micro-organismes
    • Nanomoteur
    • Moteur moléculaire
    • Moteur moléculaire synthétique
    • Moteur quantique adiabatique
  • Multifuel
  • Moteur de réaction
  • Moteur à semi-conducteurs
  • Chronologie de la technologie des moteurs thermiques
  • Chronologie de la technologie des moteurs et des moteurs

Citations

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Sources

  • JG Landels, Ingénierie dans le monde antique , ISBN  0-520-04127-5

  • Moteur (technologie) à l' Encyclopædia Britannica
  • Brevet américain 194,047
  • Animations détaillées du moteur
  • Moteur 4 temps en état de marche - Animation
  • Illustrations animées de divers moteurs
  • 5 façons de repenser le moteur à combustion interne
  • Article sur les petits moteurs SI.
  • Article sur les moteurs diesel compacts.
  • Classification détaillée du moteur