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Moteur
Moteur à combustion interne V6 d'automobile
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 (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) potentielle de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) entraînant les roues à aubes ou l'énergie cinétique (L'énergie cinétique (aussi appelée dans les anciens écrits vis viva, ou force vive) est l’énergie que possède un corps du fait de son mouvement. L’énergie cinétique d’un corps est...) du vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus ont lieu sur Neptune et sur Saturne. Il est essentiel à tous les...) entraînant les hélices des moulins.

Le premier moteur (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique, électrique, thermique par exemple) en une énergie mécanique ou travail.[réf. nécessaire]) vraiment indépendant de la nature, adaptable en situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un espace par rapport à son environnement proche ou non. Il inscrit un lieu dans un cadre plus général afin...), est la machine à vapeur (La machine à vapeur est une invention,dont les évolutions les plus significatives datent du XVIIIe siècle. C'est un moteur thermique à combustion externe, il...). Ce moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif qui déplace de la matière en apportant de la puissance. Il effectue ce travail...) est basé sur une chaudière (Une chaudière est un appareil (voire une installation industrielle, selon sa puissance), permettant de transférer en continu de l'énergie thermique à un fluide caloporteur (le plus...) produisant de la vapeur () d'eau, vapeur qui est utilisée pour mouvoir un piston dans un cylindre (Un cylindre est une surface dans l'espace définie par une droite (d), appelée génératrice, passant par un point variable décrivant une courbe plane fermée (c), appelée courbe directrice et gardant une direction fixe. On parle aussi...). Ce mouvement de translation est transformé en rotation par un jeu de bielles, couple qui entraîne un volant d'inertie (L'inertie d'un corps découle de la nécessité d'exercer une force sur celui-ci pour modifier sa vitesse (vectorielle). Ainsi, un corps immobile ou en mouvement rectiligne uniforme (se déplaçant sur une droite à vitesse constante)...), puis une machine, un mécanisme quelconque, ou des roues.

Au XIXe siècle le moteur à explosion (Le moteur à explosion est un type de moteur à combustion interne, il est principalement utilisé pour la propulsion des véhicules de transport (avion à hélice, automobile, moto, camion, bateau), ainsi que...), qui utilise la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) dégagée par combustion (La combustion est une réaction chimique exothermique (c’est-à-dire accompagnée d’une production d'énergie sous forme de chaleur ).) d'un carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique.), 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 (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins primaires, les besoins secondaires et les...) croissant de puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) pour propulser les avions militaires, les moteurs à réaction furent activement développés pendant la Seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une...) Guerre mondiale en parallèle avec les moteurs fusée (Fusée peut faire référence à :) pour les missiles. Comme ces derniers ont des rapports poids/puissance ou une puissance massique (La puissance massique est le ratio d'une puissance (en W) par une masse (en kg). La puissance massique s'exprime donc dans le système international en W/kg ; elle traduit la capacité d'un...) 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
Représentation symbolique d'un moteur dans un circuit électrique (Un circuit électrique est un ensemble simple ou complexe de conducteurs et de composants électriques ou électroniques parcouru par un courant électrique.)

C'est une machine transformatrice d'énergie calorifique à une énergie mécanique (L'énergie mécanique est une quantité utilisée en mécanique classique pour désigner l'énergie d'un système emmagasinée sous forme d'énergie cinétique et d'énergie potentielle mécanique. C'est une quantité conservée en l'absence de frottement...), 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 (On distingue :) de rotation des moteurs est souvent exprimée en tours par minute ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte originale, au crayon, levée...) (tr/min).

Toutefois les vérins et autres actionneurs linéaires fournissent une force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale »...) associée au mouvement de translation entretenu. Contrairement aux moteurs rotatifs, les moteurs linéaires n'autorisent le mouvement de translation que sur une course (Course : Ce mot a plusieurs sens, ayant tous un rapport avec le mouvement.) limitée par leur géométrie (La géométrie est la partie des mathématiques qui étudie les figures de l'espace de dimension 3 (géométrie euclidienne) et, depuis le XVIIIe siècle, les figures...).

De nos jours, le cas le plus courant d'un moteur rotatif (Un moteur rotatif est un moteur à explosion tournant autour de son vilebrequin qui reste fixe. Ce type de moteur a eu son heure de gloire au début de l'aviation (de 1910 à 1920 environ) quand...) pur est celui du moteur électrique, il existe une gamme quasiment infinie du point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) des performances.

Classification

Moteur à inertie

Une multitude de systèmes transformant un mouvement mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission, pistons, ...), bref, de tout ce qui...) en un autre ont vu le jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le...), 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 (Une roue à rochet est un dispositif anti-retour limitant un mécanisme rotatif à tourner dans un seul sens. Cette roue est munie sur tout son pourtour d'encoches provoquant dans le sens voulu le soulèvement d'un...) (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 (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre. Elle est égale...) dans un champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) (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 (Les muscles sont une forme contractile des tissus des animaux. Ils forment l'un des quatre types majeurs de tissus, les autres étant le tissu épithélial, le tissu conjonctif, le...)
  • moteur moléculaire

Moteur électrique

  • Moteur rotatif
  • Moteur ionique (Un moteur à ions est un moteur qui produit sa force de propulsion en projetant des ions à très haute vitesse.)
  • Moteur linéaire
  • Électroaimant (Un électro-aimant est un organe électrotechnique produisant un champ électromagnétique lorsqu'il est alimenté en électricité. Il est constitué d'un bobinage et souvent d'une pièce en matériau ferromagnétique doux appelé circuit magnétique....)

Moteurs à pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.)

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

Isotherme

Les moteurs isothermes transforment une puissance hydraulique (L'hydraulique désigne la branche de la physique qui étudie les liquides. En tant que telle, les champs d'investigation qu'elle propose regroupent plusieurs domaines :) (pression * débit) en puissance mécanique (force * vitesse). Le cycle du fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette appellation les gaz qui sont l'exemple des fluides compressibles, et les liquides, qui sont des fluides peu compressibles. Dans certaines conditions...) se fait théoriquement à température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud,...) constante, à l'inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est un...), ce sont alors des pompes ou des ventilateurs.

  • Rotatif :
    • Turbine ;
    • Moulin (Un moulin est une machine à moudre les grains de céréale en farine et, par analogie, une machine à broyer, piler, pulvériser diverses substances et à extraire certains produits (huile, pommes, poudre, épices,...) à vent ;
    • Éolienne ;
    • Moteur à air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est...) comprimé ;
    • Moteur hydraulique.
  • Linéaire :
    • Vérin (Un vérin est un tube cylindrique (le cylindre) dans lequel une pièce mobile (le piston) sépare le volume du cylindre en deux chambres isolées l'une de...) pneumatique ;
    • Vérin hydraulique.

Moteur thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des...)

La pression haute peut être obtenue par chauffage (Le chauffage est l'action de transmettre de l'énergie thermique à un objet, un matériau.) (production de chaleur par combustion d'un carburant, l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un...) 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 (Le Moteur Stirling est un moteur à combustion externe, le fluide principal est un gaz à une modeste pression et est soumis à 4 cycles : chauffage, détente, refroidissement puis compression. On l'appelait au début moteur à air chaud [1].)
  • Moteur à combustion interne :
    • Moteur à explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un volume plus grand, généralement sous forme de gaz....)
    • Propulsion à réaction (La propulsion à réaction est une technique permettant de faire avancer un véhicule. Elle est basée sur le principe d'action-réaction de Newton. La force...)
      • Aérobies (utilisation de l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) de l'air)
        • turboréacteur (Le turboréacteur est une turbomachine produisant une poussée par réaction.)
        • statoréacteur (Le statoréacteur (en anglais ramjet) est le plus simple des moteurs à réaction, il ne comporte aucune pièce mobile (stato pour statique). Il fut inventé par René Lorin en 1912.)
        • pulsoréacteur (Le pulsoréacteur est un moteur à réaction cyclique, breveté indépendamment en Allemagne et en France en 1930, et développé spécialement pour la bombe volante allemande V1 durant la...) et moteur à ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de...) de détonation pulsées
      • Anaérobies (utilisation d'un comburant (Un comburant est un corps chimique qui a pour propriété de permettre la combustion d'un combustible. Le principal comburant est le dioxygène.) embarqué)
        • moteur-fusée (Les moteurs-fusées sont des moteurs à réaction utilisés sur les fusées, dont certains sont prévus pour fonctionner aussi bien dans, que hors de l'atmosphère terrestre....)
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