Moteur thermique : principe et définition

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Le terme moteur thermique a pris tout son sens depuis l’apparition du moteur électrique. Il est utilisé pour marquer la différence entre ces deux catégories de moteur. Principal équipement de la plupart des véhicules de transport qui existent actuellement, il est alimenté par un carburant. Zoom sur le moteur thermique et sur son principe.

Moteur thermique : définition

Un moteur thermique est un dispositif qui produit de l’énergie motrice mécanique en convertissant la chaleur issue de la combustion d’un carburant. Cela peut être de l’essence, du gazole, de l’hydrogène, du charbon, etc. C’est cette énergie motrice mécanique qui permet à une voiture de rouler, un avion de voler, une tronçonneuse de couper, etc. La plupart des automobiles actuellement dans le commerce fonctionnent au moteur thermique.

Les types de moteurs thermiques

Il existe deux types de moteurs thermiques : à combustion externe et à combustion interne.

Moteur à combustion interne

Un moteur est dit à combustion interne lorsque l’énergie thermique produite par la combustion est transformée en énergie motrice mécanique à l’intérieur du moteur. C’est ce type de moteur qui équipe les automobiles, les camions, les avions et les tondeuses à gazon.

Moteur à combustion externe

Lorsque l’énergie est produite à l’extérieur et transportée par un fluide caloporteur vers le moteur, on parle de combustion externe. En général, il y a une séparation entre le carburant de travail et les matières de combustion. Parmi ces moteurs, il y a le moteur Stirling, les turbines à vapeur, le moteur Ericsson, etc.

Moteur thermique : Principe de fonctionnement

Selon le type de moteur thermique, le principe diffère.

Moteurs à combustion interne

Le moteur à combustion interne fonctionne en cycle de 4 temps. Le piston dans un cylindre crée une baisse de pression favorisant l’aspiration d’air et carburant par la soupape. C’est le temps de l’admission. Le temps de la compression suit : la soupape se referme et le piston redescend comprimant l’air et l’essence dans la chambre de combustion. Le troisième temps est celui combustion-détente. L’étincelle de la bougie d’allumage enflamme le mélange produisant de la chaleur qui dilate le gaz.

Cette dilatation repousse de façon violente le piston vers le bas (le point mort bas). Ce qui initie le mouvement de l’engin. La dernière phase du cycle est le temps d’échappement. Le piston en remontant vers le haut (point mort haut) chasse devant lui les gaz brûlés qui sortent par le collecteur d’échappement. Ce dernier temps correspond à la fin d’un cycle et laisse place au début d’un autre.

Moteurs à combustion externe

Le principe ici varie selon le type de moteur (à vapeur, Stirling, Ericsson, Manson, turbine à vapeur, etc.). Pour le moteur Stirling, il y a également 4 temps. Le temps de chauffage isochore : le gaz (air, hydrogène, etc.) de la chambre chaude est chauffé par une source d’énergie extérieure. Il se dilate vers la chambre froide dont le piston est repoussé. De l’énergie mécanique est ainsi produite et transmise à la roue. C’est la phase de la détente isotherme.

Le temps du refroidissement isochore a lieu quand le gaz est repoussé dans la chambre froide. La diminution de son volume permet au piston froid de retourner dans le sens inverse. Ce qui correspond à la phase de compression isotherme. À partir de là, le cycle recommence.

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