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 externe3. Moteur rotatif à combustion interne
3.1 Moteur tournant
Le moteur Millet est probablement le premier moteur tournant conçu dès 1887 et il comporte cinq cylindres disposés en étoile en rotation autour du vilebrequin fixe. Il est muni d’une distribution par tiroir tournant, alimenté à l’essence et à allumage par bougies. Il équipe le tricycle de Millet dont un exemplaire est déposé au Musée des arts et métiers du CNAM.
Dans le domaine aéronautique, les moteurs dénommés rotatifs constituent une classe célèbre de moteurs d’avions, construits, en particulier, avant la première guerre mondiale. Les frères Séguin réalisent, dès 1907, un moteur original qui se caractérise par la rotation de l’ensemble carter cylindres et de son hélice autour du vilebrequin fixe (figure 45). Ce concept améliore de manière significative le refroidissement délicat des moteurs par suite de la faible vitesse de vol des avions de l’époque. De plus, l’effet associé de volant contribue à mieux équilibrer les masses en mouvement.
L’admission du combustible est obtenue de manière originale par la rotation des cylindres qui produit un effet centrifuge et permet l’aspiration des gaz en provenance du carburateur et les refoule vers les cylindres au travers du piston qui comporte en son centre une soupape automatique (figure 46).
Le moteur rotatif 7 cylindres Oméga de 50 ch est réalisé à plusieurs milliers d’exemplaires entre 1911 et 1916, tandis que la société Gnôme et Rhône produit pour sa part la majorité des moteurs rotatifs qui équipent les avions français du début de la première guerre mondiale.
Le moteur birotatif Burlat [12] dont le principe repose sur le théorème de cinématique de La Hire présente la particularité d’avoir un vilebrequin lui-même tournant dans le même sens et à vitesse double de celle des cylindres (figure 47).
Le moteur birotatif Mawen possède quant à lui des cylindres disposés en étoile et refroidis par air qui tournent à vitesse réduite en sens inverse de celui de la rotation du vilebrequin et à l’intérieur d’une couronne fixe (figure 48). Les cylindres communiquent avec la face intérieure de cette couronne par une courte tubulure munie de segments que la force centrifuge et des ressorts appliquent de manière...
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