Présentation
Auteur(s)
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Georges DESCOMBES : Maître de conférences au Conservatoire National des Arts et Métiers - Chercheur au CNAM et au Laboratoire de Mécanique Physique de l’Université Pierre-et-Marie-Curie Paris 6
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Jean-Louis MAGNET : Attaché à la direction technique SEMT PIELSTICK - Professeur associé au Conservatoire National des Arts et Métiers (CNAM)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Une brève analyse rétrospective de l’histoire des moteurs à pistons montre que les développements empiriques qui ont marqué la naissance des moteurs ont donné lieu à de remarquables réalisations et les concepts scientifiques élaborés dans la même période par les savants A. Beau de Rochas (1815-1893) et R. Diesel (1858-1913) sont toujours de pleine actualité à l’aube de l’an 2000.
Le moteur à combustion interne constitue depuis l’époque de la révolution industrielle un domaine privilégié de réflexion de la part de nombreux inventeurs passionnés et l’expérience montre que cette effervescence ne se dément pas au cours du temps. Ainsi, des idées originales de substitution à la cinématique usuelle de transformation du mouvement par bielle-manivelle sont-elles régulièrement proposées. Certains concepts, imaginés dès les années 1900, émergent de nouveau en cette fin de siècle et la meilleure maîtrise des technologies peut constituer une aide à la réactivation de certains d’entre eux. On constate néanmoins qu’ils conduisent le plus souvent à des réalisations de technologie complexe dont le niveau de fiabilité se révèle contrasté.
Le moteur à pistons rotatifs Wankel constitue en revanche un exemple célèbre de réalisation innovante qui a atteint le stade de développement industriel bien qu’il n’ait pas connu le succès commercial escompté.
On observe également que le concept ancien de moteur à gaz chaud à combustion externe qui ne donne actuellement lieu qu’à des applications marginales mériterait vraisemblablement une attention plus soutenue sur le marché alternatif des machines thermiques hybrides.
La solide expérience engrangée depuis plus d’un siècle par le moteur conventionnel constitue néanmoins un handicap majeur pour toute machine thermique novatrice, concurrente ou non. Les investissements lourds qui sont attachés à la production de masse d’un moteur imposent en effet à tout concept novateur de faire la preuve de sa supériorité intrinsèque en terme de performances énergétiques, mécaniques et économiques pour être susceptible d’ébranler la suprématie du moteur conventionnel à pistons.
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- Version courante de nov. 2024 par Georges DESCOMBES
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Moteur alternatif à combustion interne1. Généralités
1.1 Définition
Un moteur volumétrique à combustion interne transforme l’énergie libérée par la combustion en énergie mécanique sur son arbre récepteur. De manière usuelle, le comburant est prélevé à l’atmosphère ambiante, subit une succession de transformations au sein du capsulisme, puis est expulsé de nouveau à l’ambiance. L’introduction appropriée d’un carburant liquide ou gazeux au sein de l’air comburant se traduit par la combustion du mélange réactif air-combustible selon le cycle thermodynamique mixte à volume et à pression constante au sein même du capsulisme. La transformation du mouvement rectiligne alternatif du piston en mouvement circulaire du vilebrequin est réalisée par l’intermédiaire de la cinématique usuelle bielle-manivelle.
Un moteur conventionnel à pistons est ainsi un moteur aérobie, alternatif et à combustion interne au sein duquel la combustion d’un mélange réactif air combustible, liquide ou gazeux, se traduit par la production d’une énergie mécanique récupérée sur le vilebrequin. C’est le cas représentatif du moteur thermique à pistons utilisé dans les deux domaines applicatifs de prédilection des moteurs de propulsion d’une part et des moteurs stationnaires d’autre part (tableau 1). Les moteurs qui ne répondent pas aux critères de sélection précités sont alors explicitement identifiés sous l’appellation moteurs non conventionnels et ils font l’objet de cet article.
HAUT DE PAGE1.2 Schéma de classification
Conformément à l’article introductif aux moteurs thermiques [36] Introduction aux moteurs alternatifs, le schéma de classification est ordonnancé selon le mode de conversion d’énergie qui conduit à aborder successivement, d’une part, les moteurs à combustion interne et, d’autre part, à combustion externe, en distinguant, au sein de ces deux classes, les moteurs alternatifs et les moteurs rotatifs.
Une sélection complémentaire hiérarchise au sein de chacune de ces classes les moteurs à pistons en fonction de leurs particularités cinématiques et énergétiques.
Ces deux critères peuvent influencer de manière...
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