les moteurs, leur fonctionnement et leurs caractéristiques

Axe de recherche : Sciences fondamentales et appliquées dans leurs rapports avec les réalisations techniques.

Piste de travail : La compréhension des phénomènes préalables aux réalisations techniques.

Problématique : Comment fonctionnent les différents moteurs et quelles sont leurs différentes fonctions?

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Introduction

I. Le moteur à combustion interne

II. Le moteur électrique

Conclusion: le moteur hybride

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Introduction : L'histoire du moteur.

L'image ci-dessous est un moteur Diesel en vue longitudinale (avec les parties le composant indiquées).

Du latin motor (signifiant « celui qui remue ») sa fonction est de transformer une énergie non mécanique en une énergie mécanique.

Le mot moteur est un terme vague car il existe différents types de moteurs, dont les fonctionnements varient selon les énergies (éolienne, nucléaire, électrique, mécanique...) qui les alimentent: les moteurs à pressions, (les moulins à vents, les roues à aubes sur cours d'eau); moteurs à poids (étant dépendants de la nature) ne sont guère rentables (en effet si on prend l'exemple du moulin à vent, qui fonctionne en fonction du vent, s'il n'y a pas de vent, le moulin ne se mettra pas en route); les moteurs à élastiques (arc, arbalète, catapulte à torsion, horloge à ressort, baliste); les moteurs chimiques sans combustion, dans lesquels la réaction chimique est exploitée dans le but de produire du travail ou du mouvement (le flagelle, le muscle,...)

Les premiers moteurs indépendants de la nature datent du XIXè siècle lorsque Denis Papin (physicien et mathématicien français) remarqua que la vapeur d'eau chauffée produisait une force. Parmi ses inventions, il y en a une, qu'il a nommée 'Nouvelle machine à élever l'eau par la force du feu' dans laquelle la vapeur produit de la force: dans un cylindre la vapeur surchauffée, grâce aux fers rouges, pousse un flotteur sous lequel se trouve l'eau à pomper, qui est repoussée à travers une cornue, et ainsi une fois que l'eau pompée se trouve en quantité suffisante, l'air emprisonné fait pression et grâce à cela on a la possibilité d'ouvrir un robinet en bas du vase pour laisser l'eau sous pression s'échapper et mettre en mouvement une roue à plusieurs petites ailes. Papin a prévu d'installer la machine en dessous du niveau de l'eau à pomper (la machine est donc apte à être installée à bord d'un bateau).

À cette époque elle révolutionna la locomotion et la propulsion des bateaux, d'où l'invention du bateau à vapeur. Ceux-ci furent les premiers progrès qui menèrent à l'arrivée de nouvelles inventions, techniques, telles que l'arrivée du chemin de fer, la création du moteur à quatre temps (à la fin du dix-neuvième siècle), du moteur à combustion interne...

Illustration, datant de 1705, de la machine en question  :

Il exista aussi d'autres moyens d'utiliser la vapeur. La machine à vapeur dont voici le principe en est un exemple : un tiroir de distribution reçoit et rejette de la vapeur en temps opportun, le piston effectuant un mouvement dans un cylindre engendre, grâce à la bielle et la manivelle, un mouvement rotatif de l'arbre.

Voilà à quoi ressemble la machine à vapeur :

Puis les progrès s'enchaînent : en 1814 Georges Stephenson (ingénieur britannique, inventeur du  chemin de fer moderne) construisit une locomotive traînant une charge de trente Tonnes à la vitesse de six kilomètres par heure. La découverte de l'énergie électrique a joué un rôle primordial dans ces progrès, cela s'explique facilement car elle a permis d'améliorer les techniques de transport d'énergie, la découverte de cette énergie est une des raisons à l'origine de la révolution industrielle.

Suite à cette découverte l'emploi de l'électricité est de plus en plus fréquent. Elle a permis d'augmenter considérablement l'importance de l'énergie hydraulique, actionnant les générateurs. Au fur et à mesure du temps l'énergie électrique remplaça la vapeur, de nos jours les moteurs qui nous entourent sont des moteurs électriques, c'est le type de moteurs le plus utilisé. Cependant, récemment la mise en exploitation des premiers moteurs à énergie nucléaire a bouleversé les techniques employées auparavant et a permis de réaliser d'énormes progrès.

Lorsqu'on parle de moteur il y a deux notions fondamentales qui doivent être prises en considération : la puissance (exprimée en watts elle est caractérisée par la vitesse de production et du travail fourni par la machine, ex: un moteur dont la puissance est égale à 1 watt fourni un travail de 1 joule par seconde), et son rendement.

L'unité watt est une unité plutôt faible, en général la puissance d'un moteur (électrique, à vapeur, hydraulique, thermodynamique, à air comprimé...) est exprimée en kilowatts. En aviation on se sert de la notion de puissance massique désignant le rapport de la puissance de la machine à son poids.

Les moteurs de voiture ont bien évolué ces dernières années. En étudiant les moteurs les plus fréquemment utilisés de nos jours, c'est à dire les trois types de moteurs que l'on retrouve dans les voitures actuelles, nous chercherons à identifier leurs fonctionnements, et leurs caractéristiques ainsi que les différences et similitudes des moteurs pour essayer de savoir si leurs fonctions varient selon leur nature.

I. Le moteur à combustion interne

                        1. Histoire du moteur à combustion interne

Le premier moteur à combustion interne fut élaboré en 1860 selon le brevet d'Étienne Lenoir,  dans lequel il décrivait un moteur fonctionnant avec un mélange de gaz éclairant et d'air. Lenoir était un ingénieur mécanicien d'origine belge, né le 18 Janvier 1822 et mort le 4 Août 1900. Il fut  également créateur du moteur à quatre temps en 1883, cette même année, une de ses automobiles avec moteur à gaz a parcouru neuf kilomètres de Paris à Joinville-le-Pont en trois heures.  

Physicien et ingénieur en thermodynamique, Beau de Rochas, qui est également la première personne à avoir poser le premier câble télégraphique sous-marin en collaboration avec l’ingénieur Philippe Breton, théorise en 1862 la thermodynamique des moteurs à quatre temps dans une cinquantaine de pages, publiées le 16 Janvier 1892, qui regroupent toutes ses connaissances scientifiques à propos du moteur à quatre temps. Toutefois ce moteur ne verra le jour qu'en 1872 grâce à Nikolaus Otto (né le 14 Juin 1832 et mort le 28 Janvier 1891 inventeur industriel germain et créateur de Deutz AG alias IVECO depuis 1975 soit un constructeur de véhicules industrielles tels que les camions, mais aussi constructeur de multinationales dont le siège social se trouve à Turin en Italie ; Nikolaus est aussi le père de Gustave Otto : co-fondateur de BMW avec Karl Rapp en 1917). En effet, en 1864 il réalise le premier moteur à allumage commandé en se basant sur le cycle thermodynamique de Beau de Rochas.

Suite aux nombreux essais et expériences tentées partout dans le monde ce sera également Nikolaus Otto qui réalisera en 1877 le premier moteur à quatre temps. Au commencement des premiers moteurs à allumage commandé, leur puissance ne pouvait être régulée que grâce à la variation de l'avance à l'allumage (commandé par le conducteur). Relativement efficace ce dispositif présente totuefois des inconvénients: il atteint ses limites à cause du phénomène de cliquetis et consomme trop de carburant (même si la puissance demandée au moteur est faible). Finalement ce problème sera résolu: le système de régulation sera remplacé par un réglage du débit du mélange combustible/comburant tout en conservant la variation de l'avance à allumage.

Le vingtième est un siècle important pour ce type moteur car il y connaîtra de nombreux changements:

- En 1896 un nouveau type de moteur à allumage est réalisé par un ingénieur allemand, Karl Benz (25 Novembre 1844 – 4 Avril 1929, il est de même le fondateur de la marque Mercedes-Benz, qui se nommait autrefois Benz et Cie), il s'agit du moteur Boxer/moteur à plat (qui sera rendu populaire par la marque Volkswagen après avoir construit la fameuse Coccinelle en 1938). La particularité de ce moteur est qu'il à deux cylindres opposés permettant ainsi de diminuer fortement le centre de gravité.

Exemple de moteur à plat (le moteur à plat ci-dessous a quatre cylindres) :

- En 1900 c'est le début des moteurs où les cylindres sont positionnés en V (on en trouvait dans les voitures de courses.

- En 1927 Felix Wankel dessine le principe de son moteur (le moteur Wankel) alors qu'il n'est pas encore construit.

- En 1960 c'est l'apparition de l'injection directe qui remplace le carburateur, car ce procédé est plus efficace et moins polluant.

- En 1970 le dispositif d'allumage change : on y place un transistor à la place du rupteur.

- En 1980 l'allumage devient totalement électronique.

Le moteur à allumage commandé est majoritairement utilisé pour la propulsion des véhicules de transport (avions, voitures, motocyclette, camions, bateaux,...).

Ces moteurs ont besoin d'une étincelle (une source d'énergie externe) afin de provoquer la combustion du mélange du carburant et du comburant. Ils concernent tous les moteurs qui utilisent de l'essence, de l'alcool, le gaz (les GPL,...), le supercarburant sans plomb 95/98 (SP95/98),... comme carburant.

Rappelons que ces moteurs sont constituées d'un à plusieurs cylindres (dans chacun desquels, s'il y en a plusieurs,  se trouve un piston coulissant en un mouvement alternatif rectiligne transformé en rotation via une bielle qui relie le piston au vilebrequin, un ensemble de manivelles sur un axe) permettant de renfermer les combustions.

                        2.   Fonctionnement des moteurs automobiles les plus courants de nos jours

Aujourd'hui les moteurs automobiles les plus couramment usés de nos jours sont : les moteurs à explosion ou moteurs fournissant un couple sur un arbre, (moteurs à combustion, moteurs Diesel, moteurs à allumage commandé, les MPRBC : Machines à Pistons Rotatifs à Battements Contrôlés, ...) ces genres de moteurs sont utilisées dans le domaine de l'automobile ; et les moteurs à réaction dont il en existe deux types : les aérobies et les anaérobies ces types de moteurs sont utilisés dans le domaine de l'aéronautique.

a) Les moteurs alternatifs :

L'image ci-dessous représente un moteur alternatif à explosion à quatre cylindres. Les parties qui le composent sont indiquées :

Les moteurs alternatifs font partie de la famille des moteurs à explosion ou à carburation: les gaz présents dans ces moteurs brûlent à une vitesse de front de flamme inférieure à celle d'une explosion, l'énergie thermique du processus devient de l'énergie mécanique et les produits de la combustion remplissent le rôle moteur.

Il est constitué de plusieurs cylindres, qui varient selon le véhicule : d'un à deux cylindres, pour les véhicules à deux roues, par exemple le moteur de la moto KTM Duke ABS 2013 est mono-cylindrique ; de deux à seize cylindres, pour tout véhicule automobile, ainsi le moteur W16 de la fameuse Bugatti Veyron 16.4 est composée de seize cylindres. Ces cylindres sont fermés au niveau de la partie supérieure et à l'intérieur se trouve un piston qui ne touche pas la partie supérieure du cylindre. Il reste donc un espace appelé chambre d'explosion qui comporte deux ouvertures : l'une pour la soupape d'aspiration du mélange air/combustible s'effectuant dans le carburateur (puis pulvérisant l'essence et le mélange selon les proportions voulues avec l'air atmosphérique) et l'autre pour la valve d'échappement des gaz usés, comme le montre l'image ci-dessous:

À noter que le carburateur peut-être remplacé par des dispositifs d'injection (les injecteurs), un pour chaque cylindre et actionnés par une pompe. C'est le cas pour le moteur Diesel : le carburant est pulvérisé et « injecté » dans la chambre à explosion. C'est aussi dans cette chambre que débouchent les électrodes de la bougie : lorsque l'étincelle jaillit elle provoque l'explosion du mélange ; les gaz produits appuient sur la tête du piston, une bielle transmet l'effort à une manivelle de l'arbre moteur, qui ainsi effectue des rotations. Un mouvement rectiligne alternatif devient un mouvement rotatif continu comme représenté ci-dessous:

On remarque, sur l'image, que l'injecteur est équipé d'un calculateur électronique qui a pour fonction d'améliorer le rendement moteur, c'est-à-dire le ratio puissance mécanique restituée par rapport au pouvoir calorifique, puissance thermique, rapporté par le carburant.  Le rendement moteur d'un moteur à allumage commandé est de 35% et celui du moteur Diesel est à 45% sachant que le rendement moteur maximal est à plus de 50% ; on peut donc conclure que le moteur Diesel et le moteur à allumage commandé sont des moteurs à bon rendement. Le calculateur électronique permet aussi de réduire les pertes, qu'elles soient énergétiques ou non.

De nos jours les injecteurs sont privilégiés au carburateur car en plus d'avoir la possibilité d'avoir un meilleur rendement ils peuvent aussi permettre de diminuer le taux de pollution de la voiture et  améliorer ses performances.

Le moteur à allumage commandé,  plus communément appelé moteur à essence (en raison du carburant utilisé mais aussi du fait que l'alimentation des mélanges homogènes d'air et de vapeur de carburant est primordial pour un allumage optimal, ainsi l'usage d'un carburant de bonne volatilité est inévitable comme les essences de pétrole par exemple) est un groupe de moteurs faisant parti de la famille des moteurs à combustion interne. Ce genre de moteurs peut être à quatre ou à deux temps.

                                 * Le moteur à quatre temps.

Le moteur à quatre temps fonctionne selon le cycle de Beau de Rochas ,c'est-à-dire en quatre phases aussi appelés temps, d'où l'autre nom de ce cycle soit cycle à quatre temps, voilà pourquoi lorsqu'on parle de moteur à allumage commandé, on parle plus exactement du moteur à quatre temps. 
Voici les quatre étapes de son fonctionnement:

Dans un premier temps vient l'admission : alors que la soupape d'échappement est fermée sa « camarade », la soupape d'admission, est ouverte ; le piston est à son point le plus élevé, le point mort haut, il descend (c'est l'admission) et un mélange d'air et de carburant est aspiré dans un cylindre par le biais de la soupape d'admission.

Dans un second temps, c'est la compression : les deux soupapes sont fermées, le piston revient à son point mort haut afin de compresser le mélange air/carburant dans la chambre d'explosion, de sorte que la pression atteint le nombre de trente bars et d'une température approchant les trois-cent, voire quatre-cent degrés.

Puis vient la combustion (ou l'explosion)-détente : grâce à la bougie d'allumage le mélange en question s'enflamme ou explose, en notant que les deux soupapes sont toujours fermées, (cela dépend de la vitesse du front de flamme) lorsque le piston atteint le point mort haut, ainsi la combustion (ou l'explosion) force le piston à rejoindre son point mort bas (dû au fait que le mélange a été compressé à haute température, la haute température vient de la bougie allumage qui, connectée à un générateur d'électricité haute tension, créant une étincelle qui provoque la combustion ou l'explosion du mélange), c'est donc la détente. Il faut savoir que cette étape (mouvement) est la seule qui fournit de l'énergie directement utilisable.

Enfin l'Échappement est le dernier temps: la soupape d'échappement s'ouvre afin de laisser partir les gaz brûlés dans le collecteur d'échappement poussés par le piston qui revient à son point de départ (le point mort haut), par conséquent on revient à l'étape numéro un c'est-à-dire l'admission.

Voici l'explication en image :

Le moteur à quatre temps se compose de trois parties :

- les organes fixes contenant le bloc moteur (c'est en quelque sorte le châssis du moteur, il comporte les cylindres), la culasse (servant de couvercle pour les cylindres elle comprend les chambres de combustion, les bougies, les injecteurs et les deux soupapes), le carter inférieur (c'est une réserve pour l'huile de graissage il intervient aussi dans le refroidissement de celui-ci) et les joints (souvent en groupe, le principal joint est le joint de culasse).

- les organes mobiles qui comprennent le piston, le vilebrequin (qui reçoit l'effort transmis par la bielle et produit ainsi un mouvement circulaire au moteur), le volant moteur (qui a pour but de régulariser le mouvement de rotation), la bielle (faisant le lien entre le piston et le vilebrequin, elle convertit la pression du piston en force sur le vilebrequin) et la distribution (gérant l'ouverture et la fermeture des soupapes).

- les organes annexes, c'est-à-dire le système d'allumage (provoquant la combustion des gaz admis par étincelle), les systèmes de carburation et d'alimentation (assurant le stockage, l'approvisionnement mais aussi la préparation du mélange air-essence), le circuit de graissage (participant également au refroidissement du moteur il a aussi pour fonction d'assurer la lubrification des pièces en mouvement), les collecteurs (ils permettent l'admission et l'échappement, grâce au fait qu'il permettent de même l'entrée et la sortie des gaz) et les circuits de démarrage et de charge (ayant deux fonctions : la première est celle de faire démarrer le moteur et la deuxième est celle de faire recharger la batterie).

Parmi ces moteurs il en existe avec des soupapes (il y en a deux : la soupape d'admission et la soupape d'échappement) et d'autres sans ces soupapes (remplacées par des chemises mobiles, louvoyantes, reprenant le principe des lumières).

À noter également que le mélange air (comburant) - essence (carburant) s'effectue majoritairement en dehors de la chambre à combustion, d'ailleurs ce mélange combustible ne s'enflamme pas automatiquement, mais sous l'effet d'une étincelle créée par la bougie d'allumage (dispositif électrique se situant dans les moteur à allumage commandée permettant l'inflammation du mélange gazeux dans la chambre à combustion) une fois que l'air-carburant est aspiré lors de l'admission et comprimé sous une pression (la compression) d'une dizaine d'atmosphère (unité de pression souvent notée: atm). Les conditions sont telles que la flamme se propage à une vitesse quasi-instantanée, provoquant une brutale augmentation de la pression (d'une pression de l'ordre de plusieurs centaines d'atmosphères présentes sur le piston), pouvant être assimilée à une explosion, d'où la seconde appellation du moteur à allumage commandé : moteur à explosion.

Il existe deux modes de réalisation du mélange (dans le moteur à essence) : la carburation, si le mélange se fait dans la tubulure d'admission, et l'injection, si le mélange est indirect.

Un autre type de moteur à allumage commandé dont le fonctionnement est un peu près similaire au cycle de Beau de Rochas est le moteur à deux temps.

                                     * Le moteur à deux temps.

Ci-dessous il s'agit d'un dessin d'une vue en coupe d'un moteur à deux temps.

Ce moteur a été conçu par Étienne Lenoir en 1859 puis amélioré en 1878 par Dugald Clerk (ingénieur anglais né le 31 Mars 1854 et mort le 12 Novembre 1932) puis finalement modifiée et réalisé par un autre ingénieur anglais : Joseph Day (1855-1946) en 1889.

Dans ces moteurs les pistons se déplacent dans les cylindres. Comme le piston se déplace il passe entre deux lumières (l'équivalent des deux soupapes dans le moteur à quatre temps, elles sont reliées entre elles par canaux de transfert) , une autre placée entre le bas du carter et le haut du cylindre permet l'évacuation des gaz brûlés et le refroidissement du cylindre grâce à l'arrivé de gaz frais.

Il existe donc trois types de lumières :

- La lumière d'admission qui est un conduit où les gaz frais seront admis, grâce à la dépression du piston (générée suite à sa montée). Les gaz en question entrent dans la chambre sous le piston.

- La lumière de transfert est un conduit dans lequel les gaz frais seront poussés par le dessus du piston, en rejoignant son PMB, ce dernier crée une pression dans le carter et en même temps bouche la lumière d'admission.

- La lumière d'échappement : conduit par lequel les gaz brûlés seront expulsés, lorsque le piston se trouve au PMH en redescendant il ouvre le conduit en question.

Parce que ce moteur à une plus grande puissance par unité de poids, il est préféré pour la propulsion des véhicules à deux roues et des embarcations légères. À noter aussi que : le moteur en question est 1.7 fois plus puissant que le moteur à quatre temps et son rendement est deux fois plus élevé que celui du moteur à quatre temps.

Son fonctionnement est assez similaire à celui du moteur à quatre temps mis à part le fait que chaque temps correspond à un mouvement du piston.

Voici l'explication :

1) Le piston monte afin de comprimer le mélange se situant dans la culasse provoquant une dépression (dans le carter), le piston dégage alors la lumière d'admission, permettant au mélange air-essence de s'introduire à l'intérieur du moteur.

2) Au niveau de la culasse la bougie produit une étincelle, par conséquent le gaz s'enflamme (ou explose) poussant le piston au PMB (Point Mort Bas), qui dégage la lumière d'échappement. Les gaz d'échappement sont poussés par le mélange frais, arrivant par la lumière de transfert puis découvert par la lumière d'échappement. Le mélange en question arrive aussi vite qu'il se trouve au dessus du piston et qu'il soit comprimé a cause du fait que le piston rejoint le PMB (étape du balayage), se situant au-dessus du piston lorsque celui-ci revient à son PMH (Point Mort Haut). Par conséquent sont réalisées à la fois : la détente et l'échappement, ainsi le cycle recommence. Néanmoins le fait que la détente et l'échappement soient réalisés les deux à la fois ne rend pas le transfert optimal.

En image, ci-dessous, l'explication du cycle du moteur à deux temps :

Le cycle que nous avons vu n'est plus utilisé de nos jours, en effet, car il s'agit du cycle du moteur à deux temps avec piston à jupe : c'est-à-dire les lumières s'ouvrent et ferment en fonction du mouvement du piston. Ce sont les moteurs à deux temps à admission par rotatifs (ou distributeur rotatif) qui sont les plus utilisés.

Voici, ci-dessous, ce qu'est un disque rotatif.

À savoir que le moteur à deux temps était, de même, utilisé pour les véhicules automobiles (à quatre roues) pendant la période de la guerre froide (par exemple une entreprise polonaise, la FSO, produisait, de 1957 à 1983, une voiture à deux temps : la FSO Syrena), pour les tronçonneuses, les souffleurs de feuilles, les kartings et les scooters disposant eux tous d'un système d'embrayage.

Ci-dessus, il s'agit d'une autre voiture, dont le moteur est à deux temps, se nommant la Saab 96.

                                                   * Le moteur Diesel

Résultat de quatre ans de travail (1893-1897) de la part d'un ingénieur allemand Rudolf Diesel, le moteur Diesel est un moteur alternatif membre de la famille des moteurs à combustions internes toutefois il ne fait pas partie de la famille des moteurs à allumage commandé car dans ce moteur il n'y a pas de bougie, donc l'allumage est automatique.

Voici une photo de Rudolf Diesel :

Peu coûteux et d'un rendement idéal, il était donc utilisé principalement pour les locomotives, les bateaux, les camions, les tracteurs, les groupes électrogènes, les machines de travaux publics ou encore automobiles... ; c'était aussi à l'époque de son invention le premier moteur à combustible lourd cela signifie que ce moteur utilise des carburants tels que le gazole, le fioul (le plus utilisé dans ce type moteur car il est moins onéreux et présente une plus petite viscosité, permettant à une plus simple pulvérisation), le mazout... alors qu'à la base le carburant utilisé était du charbon pulvérisé, le problème c'est que ce carburant laissait trop de résidus de sorte qu'on le remplaça par les carburants que nous avons cités précédemment. Pourtant cela n'empêche pas que d'autres carburants comme l'huile végétale (l'huile de colza, de tournesol,...) ou minérale (huiles issues d'un mélange de la distillation de certains combustibles fossiles) soient employés.

Intéressé par ce moteur la marine de guerre fut le première à être intéressée. Puis ce fut au tour des ingénieurs et architectes à s'y intéresser.

En 1912, un navire marchand d'origine danoise, le Selandia fut le premier (parmi les autres navires marchands) à être équipé d'un moteur Diesel alors qu'en fait les premières machines marines à être équipées du moteur en question sont les sous-marins de sorte qu'en 1901 Maxime Laubeuf (23 Novembre 1864 – 23 Décembre 1939) fait munir son sous-marin (L’aigrette) du moteur Diesel. Les moteurs employés jusqu'alors, comme les moteurs à essence, n'étaient par assez performants, les moteurs à vapeur étaient trop polluants (émission excessive de fumée)...

Pendant la période de l'entre des deux guerres le Diesel connaît une grande progression même si le moteur à vapeur reste dominant.

Dans la seconde moitié du vingtième siècle le moteur Diesel est utilisé dans tous les moyens de transports maritimes si bien qu'il devient au vingt-et-unième siècle un standard de motorisation. Il faut attendre 1920 pour que les moteurs Diesel soient mis au service de véhicules terrestres (en notant que ce sont les marques Benz et Daimler ,actuellement connues sous le nom de Mercedes-Benz, qui utiliseront en premier ce moteur). Tout d'abord utilisé pour les moyens de transports lourds (telles que les camions,...) il trouvera, par la suite, une place dans la motorisation des véhicules automobiles, même si le moteur à allumage commandé reste majoritairement utilisé dans ce type de véhicules.

Néanmoins le moteur Diesel est très peu utilisé sur les véhicules à roues et sur les avions, hormis les avions Clerget, qui se distinguent par rapport aux autres avions du fait de leur rapport poids-puissance identique à celui-ci d'un moteur à allumage commandé.

Dans les années 1980 c'est le début de l'utilisation des moteurs Diesel sur des avions à poids légers : par exemple le Cessna L19 est muni d'un moteur Diesel Renault 25 (voiture innové et produit dans la période de 1984 à 1992) ( en photo ci-dessous)

Ci-dessous, un schéma montre à quoi ressemble le moteur en question (les parties qui le composent sont indiquées) :

Dans les années 1980 ce moteur est à son apogée, après avoir été amélioré à de nombreuses reprises grâce à l'invention de la pompe à injection (dispositif permettant la mise en pression, le dosage et la distribution du combustible vers les injecteurs, il en existe deux types : la pompe à injection en ligne et la pompe à injection rotatif) de la part d'un ingénieur français (Lucien-Eugène Inchauspé, 1867-1930), l'apparition de la suralimentation par turbocompresseur,...

Sachant que le moteur Diesel peut être à deux ou quatre temps, il existe aussi deux types de moteurs Diesel : celui à injection directe (la chambre de combustion est directement débouché par l'injecteur à trous, ainsi : la pression de l'injection est très élevé et le départ à froid se fait plus facilement. Cependant il existe, pour le moteur Diesel, une autre solution pour faciliter le démarrage à froid : faire usage des bougies de préchauffage, ayant pour fonction de faire chauffer, en un temps limité, la chambre à combustion).

Le moteur Diesel se distingue du moteur à allumage commandé du fait que l'allumage du combustible qui, finement pulvérisé dans le cylindre, se produit automatiquement et petit à petit : car cela est dû à la haute température (fruit de l'étape de la compression).

Son fonctionnement est identique, que ce soit pour le moteur à deux temps ou le moteur à quatre temps, mis à part quelques différences. Dans le cas du moteur à deux temps l'admission est réalisée par les lumières et l'échappement est majoritairement effectué par une ou plusieurs soupapes, son alimentation est assurée par un ou des compresseurs, quelquefois soutenus par le ou les turbocompresseurs. Pour celui du moteur à quatre temps c'est la même chose mis à part le fait qu'il n'y a pas de bougie d'allumage et que pour l'étape de la combustion-détente qui devient, pour le moteur Diesel, l'injection-combustion (ou explosion)-détente. Voici le principe de cette étape : le carburant est introduit (grâce à l'injecteur) juste avant le PMH, celui-ci se mêlant à l'air comprimé avant de revenir ensuite à l'étape de la combustion-détente (le mélange explose poussant ainsi le piston vers le PMB).

Voici le fonctionnement en image :

On remarque que dans l'image ci-dessus le moteur Diesel, contrairement au moteur à deux temps, ne possède pas des lumières mais des soupapes, comme pour le moteur à quatre temps.

Il existe trois types de moteur Diesel : le moteur lent dont la vitesse de rotation est inférieure à 200 tours par minute (soit environ 6,67 radian par seconde), le moteur semi-rapide dont la vitesse de rotation est comprise entre 400 et 1000 tours par minute (ou 13,3 à 33,3 radian par seconde) et le moteur rapide dont la vitesse de rotation est supérieure à 1000 tours par minute. Sachant que plus le moteur est gros plus la course du piston (le fait que le piston atteint son PMB et son PMH) est grande donc le moteur est plus lent.

Ainsi on conclut que le moteur lent est plus gros que le moteur semi-rapide qui est plus gros que le moteur rapide. Ce qui n'empêche pas que le moteur en question soit utilisé lors des compétitions telles que  les vingt-quatre heures du Mans (d'ailleurs, lors de cette compétition, la marque de voiture allemande Audi a gagné à cinq reprises la compétition en question grâce à une voiture équipé d'un turbo Diesel à injection directe), les douze heures de Sebring, Petit le Mans (où la Peugeot 908, également équipé d'un moteur Diesel à douze cylindres, ayant terminé deuxième lors des vingt-quatre heures du Mans, a remporté les deux éditions).

Exprimée en mètre par secondes et déterminée par la vitesse de déplacement du piston, la limite maximale du régime de rotation d'un moteur est fixée par des constructeurs motoristes (qui suivent l'utilisation du moteur et la fiabilité demandée) , en différentes plages

(il faut savoir aussi que les limites en question indiquent la durée de vie et la puissance, en chevaux, du moteur) : les moteurs fixes dont la limite est comprise entre six et huit mètres par seconde, les moteurs pour poids lourds dont la limite se trouve entre huit à neuf mètres par seconde, les moteurs automobiles dont la limite varie entre douze et treize mètres par seconde et enfin pour les moteurs de compétition la limite est supérieure à quinze mètres par seconde.

b) Les moteurs rotatifs

Dans cette partie nous nous appuierons principalement sur l'étude du moteur Wankel.

                                   * Présentation globale

Le moteur rotatif, faisant partie des moteurs à combustion interne, se distingue parmi les autres moteurs du fait que le vilebrequin reste fixe.

Les premiers d'entre d'eux apparurent vers la fin du dix-neuvième siècle (apparition du moteur rotatif trio-cylindrique dans un quadricycle en 1894, et à cinq cylindres en 1897 par Félix Millet, l'un des premiers constructeurs de motocyclette, sur sa motocyclette, un tricycle dont il installe le moteur en question sur la roue arrière. Ce moteur fut très courant dans les années 1910 dans le domaine de l'aviation, en raison de son rapport puissance/poids.

Autrefois utilsés pendant la Seconde Guerre Mondiale ils pouvaient comporter de cinq à onze cylindres. Le plus célèbre constructeur de moteurs d'avions rotatifs se nommait Gnome et Rhône, une entreprise qui deviendra en 2005 l'entreprise Safran après être devenu Snecma après la Seconde Guerre Mondiale puis avoir fusionné avec Sagem (autre constructeur d'avions mais aussi de téléphones et modems) jusqu'à la fin du vingtième siècle. Cependant, de nos jours, on retrouve les moteurs rotatifs, alors que la majorité d'entre eux n'étaient plus utilisés, après la première Guerre Mondiale: le moteur Wankel, le moteur Quasi-turbine,...

L'image ci-dessus nous montre à quoi ressemble un moteur Quasi-turbine (qui fait parti des moteurs rotatifs) :

                             * Le moteur Wankel

Présentation :

Après s'être inspiré de la pompe à palette (pompe à rotation composée de plusieurs « lames », c'est-à-dire les palettes, coulissant de manière radiale et assurent le transfert du fluide pompé), des moteurs rotatifs,... et après de nombreuses configurations le moteur Wankel sera mis au point, en 1959, par la NSU (dont son nom complet et NSU Motorenwerke AG, il s'agit d'une entreprise allemande créée en 1873 mais aussi d'une marque de véhicules : à deux roues et automobile ; malheureusement celle-ci fera faillite dans les années 70 et s'unira avec Audi pour la cause) et par Felix Wankel (ingénieur allemand en mécanique automobile né le 13 Août 1902 et mort le 9 Octobre 1988, il est intéressé dans le domaine le dessin industriel et le fonctionnement des machines).

Ce moteur n'était pas très populaire à l'époque (plus exactement à la fin du dix-neuvième siècle : à partir des années 60) son concept était bien attractif.

Il a fait faire beaucoup de progrès aux supertankers (ou les pétroliers), ayant mis au point des huiles spécifiées dans la lubrification. Ainsi des marques comme Peugeot ou Citroën s'intéressent à ce genre de moteur.

Le moteur en question est très peu présent parmi les véhicules à deux roues, il en est de même pour tous les véhicules à quatre roues

Ci-dessous, Felix Wankel et son invention :

La place du moteur Wankel parmi les moteurs :

Le moteur en question fait partie des moteurs à combustion interne à allumage commandé, en effet, car la combustion se produit grâce aux bougies d'allumage.

À l'inverse des moteurs à piston à mouvement linéaire (c'est-à-dire les moteurs : Diesel, à deux ou quatre temps, à allumage commandé,...) le moteur Wankel n'use pas du principe du système bielle-manivelle.

En fait le moteur Wankel est un moteur à cylindre rotatif dont le mécanisme à volume peut varier (grâce au piston-cylindre), il en est de même pour les moteurs alternatifs, sauf que la conception en est différente.

La raison pour laquelle le moteur en question ne figure pas parmi les moteurs alternatifs est quece moteur ne comporte aucun élément permettant de le classer dans la catégorie des moteurs alternatifs (du fait aussi que dans ce moteur on ne parle pas de cylindre ou de piston mais de rotor).

Ci-dessus le moteur Wankel (dont les pièces le composant sont indiquées ci-dessous, dans la légende, ceci facilitera le compréhension de l'explication de son fonctionnement) :

Voici la légende : 
1) Le conduit d'admission

2) Le conduit d'échappement

3) Le trochoïde (ou le stator)

4) Les chambres

5) Le pignon

6) Le rotor

7) La couronne

8) L’excentricité du vilebrequin

9) La bougie d'allumage

On remarque que dans l'image ci-dessus il y a trois chambres, cela s'explique, car l'espace entre le rotor et le stator sont les endroits où s'effectuent les différentes étapes du cycle de Beau de Rochas (c'est-à-dire l'admission, la combustion, l'échappement...).

Son fonctionnement :

Tout comme le moteur à allumage commandé ou encore le moteur Diesel, le moteur Wankel fonctionne selon le cycle de Beau de Rochas à quelques différences près.

Pour commencer il y a le fait qu'il y a des rotors et non pas des pistons, qu'il y a deux bougies d'allumages à place d'en avoir une seule, qu'à la place d'avoir des soupapes il a des lumières, le rotor (ou le piston pour les moteurs alternatifs), prenant la forme d'un triangle équilatéral dont les côtés sont courbés, tourne dans le stator.

Comme le rotor effectue des mouvement de rotation, les trois faces curvilignes s'éloignent et se rapprochent du carter, y laissant ainsi trois espaces où ces derniers, rappelons, sont nommés chambres, ils ont eux trois fonctions différentes et qui changeront de rôle puisque le rotor (ou le piston rotatif) tourne.

À l'intérieur du rotor il y a un trou, où la surface de celui-ci est denté, laissant la place à un vilebrequin (en sachant que le vilebrequin est fixe, ce qui prouve que le moteur Wankel est un moteur rotatif, en effet, car rappelons que les moteurs rotatifs se distinguent des moteurs alternatifs du fait que le vilebrequin reste fixe), ainsi le fait que le pignon et le vilebrequin soient dentés permettent au rotor de tourner sans problème (sans effort).

Voici le fonctionnement en image ci-dessous :

Autres informations :

Le moteur Wankel, lors de ses débuts, était principalement utilisé pour les véhicules (plus exactement les motos) : plus précisément la période en question va de 1974 à 1994, à noter aussi que les constructeurs sont des marques telles que Suzuki, Hercules (une marques de moto allemande) ou encore Norton (une marque de moto Britannique, à ne pas confondre avec l'antivirus Norton qui est d'origine américaine)

Ci-dessous une moto sportive de la marque Norton se nommant Norton F1 dont sa particularité est qu'il fonctionne grâce au moteur Wankel :

On trouve aussi le moteur Wankel : dans les voiliers (dont le constructeur se nomme la CNSO), dans les avions (le premier d'entre eux était d'originaire des États-Unis avec comme nom Q-Star où la marque de son constructeur avait pour nom Lockheed) le Diamond DA20 par exemple, voire même dans les voitures de course (la Mazda, une marque de voiture japonaise qui s'est tant obstiné au moteur en question depuis 1964, RX-8 ou même la version 787B qui est l'une des versions les plus connues car il s'agit de la première, et la dernière voiture de course, fonctionnant grâce au moteur en question, parvenant à remporter les 24 Heures du Mans; ici le fait que la voiture en question soit la dernière à pouvoir remporter les 24 Heures du Mans est qu'après avoir remporté la compétition, de manière écrasante face aux autres, toute voiture fonctionnant grâce au moteur Wankel sera illégale).

Étonnent il existe plusieurs types de moteur Wankel :

- Le moteur Wankel classique : c'est uniquement du moteur Wankel, rien de plus.

- Le moteur Wankel à Hydrogène : À hydrogène, car ainsi le volume d'air entrant est plus important et les perturbations provoquées par l'admission unifieront l'air et l'hydrogène, d'ailleurs la température de la chambre à combustion diminuerait tout comme la propension naturelle, du coup cela polluerait moins. La voiture la plus connue possédant ce même mode de fonctionnement est la Mazda RX-8 Hydrogène RE, très peu polluante car le résultat de la combustion de cette voiture est de l'eau (en fait elle émet de l'eau).

La voici ci-dessus

- Le moteur Wankel du modèle Diesel : principalement utilisée pour les véhicules militaires ayant fait son apparition dans les années 60 elle fascina, dans le même période, les ingénieurs britanniques. C'est pour cela que la marque britannique Rolls-Royce s'est intéressé à ce moteur à partir de 1965. L'idée serait de faire fonctionner le moteur en question grâce au gazole (plus exactement le moteur fonctionnant avec non pas un seul gazole mais avec plusieurs, l'un des carburants du moteur Diesel), cela rendrait le moteur plus silencieux, plus léger et moins consommateur.

                                3. Différences et similitudes entre ces moteurs

a) Différences et Similitudes entre les moteurs étudiés

Ces quatre moteurs ont des points communs : d'une ce sont des moteurs à combustion interne, de deux la combustion de ces moteurs se fait grâce aux bougies d'allumage (mis à part pour le moteur Diesel).

                  * Le moteur à quatre temps :

L'huile et l'essence ne sont pas en contact. L'huile est en-dessous du piston, tandis que l'air et l'essence se situent au-dessus. Le piston fait faire deux tour au vilebrequin (720°) pour accomplir un cycle complet.

Dans les moteurs fonctionnant selon le cycle de Beau de Rochas se produit la déflagration, si une détonation à lieu il s'agirait soit : d'un défaut de fonctionnement ou d'un moteur Diesel.

                    *  Le moteur à deux temps :

Ce moteur est facilement reconnaissable grâce au fait que l'échappement et le carburateur sont sur le cylindre et non pas sur la culasse.

Le moteur en question est le seul moteur mis à emploi au service des véhicules à deux roues (comme les motos, les scooters...).

Tout comme pour le moteur Wankel peu de pièces sont en mouvement

Une autre chose qui différencie le moteur à deux temps du moteur à quatre temps : le fait que chaque temps moteur, du moteur à deux temps, correspond à une rotation du vilebrequin.

Le moteur à deux temps possède deux particularités : il n'a pas de soupape et il use de la face inférieure du piston et le faible volume carter comme pompe.

Pour le moteur à deux temps : L'huile, l'air et l'essence sont mélangé. Le piston fait un seul tour vilebrequin (360°) pour accomplir un cycle complet. Un moteur deux temps se fatigue plus facilement.

Dans le fonctionnement du moteur à deux temps on retrouve, cependant, les quatre mêmes étapes (c'est-à-dire l'admission, la compression, la combustion-détente ou l'explosion et l'échappement).

Contrairement au moteur à quatre temps les gaz ne passent pas par des soupapes mais par des lumières.

Le système d'injection y est direct, le moteur en question fait un bruit plus aigu que celui du modèle à quatre temps.

                       * Le moteur Wankel :

Parmi les moteurs principalement étudiées le moteur Wankel est le seul moteur rotatif qui en plus de cela fonctionne, tout comme les moteurs à essence mis à part le moteur à deux temps, selon le cycle de Beau de Rochas.

Le vilebrequin de ce moteur y est fixe (ce qui fait de ce moteur un moteur rotatif).

Pour le moteur Wankel : les cycles, dans se succèdent (en fait puisqu'il y a trois chambres, dans chacune d'entre elles se produit un événement différent du cycle de Rochas : dans la première chambre, la chambre d'échappement, l'admission à lieu en même temps que dans la deuxième chambre, la chambre à combustion où, comme son nom l'indique ,se passe la combustion et enfin dans la dernière chambre, la chambre d'échappement, c'est le phénomène de l'échappement).

Tout comme le moteur à deux temps le moteur Wankel ne possède pas des soupapes mais des lumières.

Parce que la température des gaz d'échappement est trop forte le moteur Wankel à une consommation élevée.

                            * Le moteur Diesel :

Le moteur Diesel est l'unique moteur dont son fonctionnement se repose sur l'inflammation spontané du carburant utilisée (gazole, fioul...). Il est aussi unique du fait qu'il existe des moteurs Diesel à deux ou quatre temps.

Certes le fonctionnement du moteur Diesel est identique au moteur à quatre temps mais le déroulement est différent, comparée à celui-ci (plus exactement au cycle de Beau de Rochas où l'allumage comme nous l'avons dit s'effectue automatiquement).

Lors de l'admission le cylindre se remplit au maximum d'air, il y n'a donc pas de contrôle du volume d'air entrant.

Néanmoins le moteur Diesel est plus lourd que le moteur à quatre temps.

b)  Avantages et Inconvénients

                           * Le moteur à quatre temps :

Avec le moteur Diesel ce sont les moteurs les plus fréquemment présents dans les véhicules automobiles.

D'un rendement plus élevé que le moteur à deux temps il est, en revanche, moins puissant que le moteur à deux temps.

Il est plus léger et plus silencieux que le moteur Diesel. Pourtant son rendement est plus faible que celui du moteur Diesel (30 à 35% contre 40 à 45% pour le Diesel).

Cependant ce moteur est plus faible que le moteur à deux temps voilà pourquoi ce moteur se généralise à plus de 95% sur les motos de nos jours.

                       * Le moteur à deux temps :

C'est un moteur simple (c'est-à-dire que peu de pièces sont en mouvement ce qui facilite les choses, en plus puisque le moteur en question comprend moins de pièces la réparation y est moins coûteuse et moins longue). Il est 1,7 fois plus puissant que le moteur à quatre temps cependant son rendement est inférieure à celui du moteur à quatre temps c'est la raison pour laquelle on trouve principalement ces moteurs dans les motos de course à haut niveau.

Toutefois le moteur à deux temps pollue plus que celui à quatre temps d'ailleurs en parlant de pollution le moteur en question émet de l'huile dans l'atmosphère. Le piston s'use plus rapidement que celui du moteur à quatre temps.

La petite distance entre la charge fraîche et les gaz brûlées induit à une perte d'hydrocarbures non usées. En cas de température hivernal le démarrage du moteur en question peut être très difficile, cela s'explique, car lorsque qu'il fait froid le carburant à du mal à s'évaporer.

Ce moteur et le moteur Diesel présentent un défaut commun : le frein moteur est faible.

                         * Le moteur Diesel :

Parmi les moteurs à essence étudiées le moteur en question c'est le moteur qui possède le rendement le plus élevé parmi les autres moteurs étudiées, sachant qu'on peut augmenter le rendement en installant des turbo-compresseurs, des compresseurs, des échangeurs, des bougies de préchauffages ou encore des dispositifs d'injection directe.

Le moteur peut user tout carburant d'origine naturelle sans que cela puisse nuire à l'air ou à la santé des autres par exemple il peut brûler l'huile végétale (l'huile de colza, de tournesol, d'arachide...).

Malgré ces avantages plutôt intéressants de la part de ce moteur nombreux ont été les débat, les politiques, les polémiques, les règles, les lois... qui ont été mis en œuvre à cause des particules que rejette ce gaz (des gaz pouvant êtres cancérigènes comme le formaldéhyde ou le benzopyrènes,...) de ce qu'il émet (le CO2, les gaz à effet de serre,...) des odeurs...

                                * Le moteur Wankel :

Dû au fait que le moteur Wankel n'use pas le principe du système bielle-manivelle, ainsi, il n'y a pas de mouvement alternatif et donc il y a moins de : transformations de mouvement, de bruit, de vibrations, de frottements et de pièces.

Le rendement du moteur en question (le moteur Wankel) est meilleur qu'un moteur alternatif (car l'énergie n'est pas nécessaire pour la vaincre la force d'inertie des pistons).

Puisque que le moteur en question n'use pas du principe du système bielle-manivelle il n'y a pas de mouvement alternatif donc il y a moins : de bruit, de frottements et de vibrations.

Tout comme le moteur à deux temps le moteur Wankel ne comporte pas énormément de pièces ainsi le moteur est moins encombrant et c'est pour cela que l'écoulement des gaz s'effectue de manière permanente.

L'un des plus gros défaut du moteur Wankel est que comme l'étanchéité des segments d'arête se situent en haut des sommes du rotor alors cela rend difficile la production en série du moteur en question. Ce moteur consomme un cinquième de plus qu'un moteur à piston alternatif. Il (le moteur Wankel) présente un petite faiblesse à propos du frein moteur

II) Le moteur électrique              

                       1. Le moteur électrique, une découverte récente? 

Tout le monde pense que les moteurs électriques sont récents et nouveaux de par leur mise en avant au court du siècle pour mettre en valeur les voitures dites écologiques. cependant, l’utilité de ces moteurs fut comprise dès le XIXeme siècle, cette maitrise fut fondamentale pour la révolution industrielle. 

En 1821 un chimiste découvrit le phénomène de l'électromagnétisme qui se nommé Danois Osred, puis un anglais du nom de Michael Faraday fût le premier appareil électriques produisant de l'électricité en continu grâce a son mouvement circulaire, mais ce n'est quand 1887 que le brevet du moteur électrique fut déposé. Mais le premier moteur électrique découvert a ce jour fut celui de Peter Barlow son invention provient de son nom "La roue de Barow",

La roue de Barlow est un simple disque métalliques découper en forme d'étoile dont les extrémités plongeaient dans le mercure ce qui favoriser le passage du courant électrique:

Puis en 1832 Willian Strugeon inventa le premier accumulateur qui aujourd'hui ferais plus penser a une batterie, le premier moteur électrique fais a des fin commerciales fut construit par Thimas Dapenport mais se ne fut pas un grand succès de par le prix des batteries à l'époque. En 1969 le belge Zénobe Gramme imagine un collecteur, qui rendrais possible la fabrications de génératrice a courant continue, après quelque années eb 1871 la première machine industriel est née quis se nomma "Machine de Gramme" d'ou le nom de son concepteur.

Aujourd'hui les moteurs électriques servent plutôt à la technologie de pointe ou aux appareils ménagers, même si la voiture électrique commence à vraiment faire parler d'elle.

                        2. Le fonctionnement du moteur électrique:

 Une puissance éléctrique qui se nomme puissance absorbée passe par un moteur puis qui ressort en une autre puissance comme la puissance mécanique par exemple dite puissance utile. Dans ce type de moteur il y a des pertes d'énergie qui se traduisent de la manière suivant:

"Pertes = puissance absorbée – puissance utile".

Cette vidéo montre comment un moteur électrique fonctionne  et est plus simple à comprendre que des termes spécifiques liés à la mécanique.
  cliquer ici pour voir la vidéo 

             a. le moteur à courant continu

Le moteur à courant continu fut inventé par un chimiste danois Osred. Son avantage est que le réglages de sa vitesse devient plus simple, il peut être alimenté en permanence ou par le biais de contacts entre un balai et un collecteur.

Schéma d'un moteur à courant continu dit universel

Le moteur à courant continu (piles ou batteries) est plutôt utilisé pour les appareils électroportatifs sans fil comme "les Mp4" par exemple. Toutefois, ce moteur est de moins en moins utilisé au profit du moteur asynchrone. 
 

                b. le moteur asynchrone

Celui-ci est composé de trois électroaimants alimentés par une sources d'énergie triphasée, dans ce moteur la vitesse de rotation du champs du stator sera toujours plus grande que celle au niveau du rotor. Ce moteur asynchrone a été créé par trois inventeurs: Nikola Tesla, Galileo et enfin Doliwa-Dobrowolski,

Schéma du moteur asynchrone triphasé:

Le moteur asynchrome est plus fait pour l'industrie ou pour les grandes machines, tels que les nettoyeurs haute pression.

                 c. le moteur pas-à-pas

Il y a encore une autre catégorie dite du moteur pas-à-pas, qui est plus qualifiée pour la précision, son principe est qu'il est alimenté successivement pas les électroaimants et permettent de par la présence de dents une multitude de possitions.

Schéma du moteur électrique pas-à-pas :

Et enfin, le moteur pas-à-pas quand a lui est plus fait pour la précision c'est pour cela qu'on le retrouve dans les imprimantes ou lecteurs Dvd.

                                 3. moteur électrique et voiture

La première voiture électrique est apparue dans les rues en 1880, en 1899 elle a pu dépasser les 100Km/h ce qui fut un exploit et une grande avancée dans le monde de l'automobile. Elle était appelée  "la jamais contente".

Vers 1900, les voitures électriques progressent malgré la montée des moteurs à combustion ou vapeur, des voitures électriques sont vendues un peu partout dans Paris ou d'autres grandes villes, mais cela ne fut que de courte durée car après 1930 nous pouvons constater une baisse considérable des ventes de voitures électriques. Tout cela bien sûr à cause des moteurs à combustion ou à vapeur. Le problème principal était que les voitures électriques avaient une autonomie d'environ 80Km ce qui ne suffisait plus. De nos jours, après des années de travail des ingénieurs, les voiture électriques peuvent aller toujours plus loin avec plus d'autonomie, les points des moteurs ont baissé aussi d’une façon telle que cela correspond à un baisse d'environ quatre fois le point de la batterie en environ un siècle.

Conclusion : Le moteur Hybride

Qu'est-ce qu'un moteur Hybride? 
Il s’agit d’un moteur usant plusieurs sources d’énergie, en général les sources d’énergies usées sont l’énergie électrique et électrochimique.

C’est aussi un assemblage entre un moteur thermique est un moteur électrique.

Ci-dessous le moteur en question.

Chaque partie indiquée ci-dessus a une fonction particulière: 

- La batterie : C’est là où les sources d’énergies y sont stockées.

- Le générateur a peu près la même fonction que l’alternateur, c’est-à-dire qu’il transforme n’importe quelle source d’énergie en énergie électrique.

- Le convertisseur : de type asynchrone (dont la vitesse dépend de la charge et non pas de la fréquence) à courant alternatif. Comme son nom l’indique elle convertit l’énergie thermique en énergie électrique.

- Le train planétaire : le train planétaire est un dispositif de transmission mécanique ayant la particularité d’avoir deux degrès de liberté. Ce dispositif à aussi pour fonction de réduire la vitesse (tout comme les réducteurs de vitesse).

Le fonctionnement :

Une voiture équipée d’un moteur hybride fonctionne soit grâce au moteur thermique ou encore grâce au moteur électrique voire même grâce aux deux moteurs à la fois.

Lors du démarrage le moteur électrique intervient, il fait avancer le véhicule jusqu’a une vitesse de 30km/h au dessus de cette vitesse le moteur thermique s’active. Pour les grandes accélérations les deux moteurs en question s’activent afin que leurs puissances atteignent le même niveau que le moteur classique.

Le moteur électrique se recharge lorsque le véhicule, qui le contient, ralentit ou freine.

http://www.youtube.com/watch?v=a8lSlCvGVv4

(Video télécharger sur clef USB)

Lexique :

A :

Arbre (mécanique) : Pièce mécanique ayant pour fonction de transférer une force sous la forme d'une rotation sur un axe (ou sous la forme d'un couple). On nomme cette pièce arbre car sa forme est cylindrique.

Voilà à quoi ressemble un arbre :

B :

Baliste : Ou arbalète à tour il s'agit d'une arme mécanique ancêtre des autres armes telles que : l'arbalète, le lance-pierre (la fronde), la catapulte ; l'arme en question date de l'antiquité (plus exactement de la grèce antique) une arbalète géante lançant des pierres à la palce des flèches.

Voici ci-dessous le baliste :

Bielle : Pièce muni de deux articulations, situées à chaque extrémité de la pièce qui ont pour fonction de transmettre une force. Cette pièce est présente dans tous les moteurs à combustion interne sauf dans le moteur Wankel.

La bielle :

Bougie (mécanique) : Appareil électrique présent dans les moteurs telles que les moteurs à deux temps, à quatre temps, du modèle de Rudolf Diesel ou encore de Felix Wankel (en fait dans les moteurs à allumage commandé sauf pour le moteur ou l'allumage y est spontané) ayant pour fonction de faire provoquer la combustion dans le moteur.

Voici la bougie d'allumage :

C :

Carburant : Combustible usée dans les moteurs à explosion ayant pour but alimenter le moteur en question. Dans le moteur il passe sous la forme d'énergie chimique en énergie mécanique. Le carburant est le résultat d'un mélange de combustible et de comburant. Exemples de carburants : le gazole, le GPL, le kérosène ou encore le fioul sont des exemples de carburants.

Carburateur : Tout comme la bougie d'allumage il est présent dans dans tous les moteurs à combustion hormis dans le moteur Diesel. Ce dispositif ayant pour but de préparer air-essence afin que le rapport de ce dernier soit optimal pour mieux le brûler dans la chambre à combustion, est aussi l'ancêtre de l'injection électronique

Voici un schéma nous montrant à quoi ressemble le carburateur :

Carburation : Mélange pouvant être brûlé ,du carburant et du comburant, résultant de la phase de compression (après que les deux gaz soient mélangés).

Cliquetis : Bruit métallique, provenant du moteur, à l'origine d'un défaut lors de la combustion.

Comburant : Faisant partie du triangle du feu il s'agit d'un des facteurs de la combustion, dans le moteur (pour que la combustion s'effectue le comburant, qui est majoritairement le dioxygène ou tout élément ou corps chimique fortement , se combine avec le combustible).

Combustion : Réaction chimique (ou plus exactement exothermique car elle dégage de la chaleur) provoquée par grâce au combustible et au comburant et avec la présence d'une énergie d'activation. Une combustion a lieu si on a uniquement les trois éléments du triangle du feu : c'est-à-dire le comburant (par exemple l'eau oxygénée), le combustible (un morceau de bois), et l'énergie activation (une étincelle). Chez le moteur (ou dans le cycle à quatre temps de Beau de Rochas) la combustion est un des quatre temps du cycle en question : après que le mélange air-essence se retrouve enfermé dans le cylindre (car les soupapes d'admission et d'échappement sont fermées) le piston rejoint son PMH afin de compresser le mélange puis la bougie d'allumage s'active en créant une étincelle qui fait brûler le gaz ainsi se provoque le phénomène de combustion.

Combustible : Faisant partie du triangle du feu, il peut s'unir avec le comburant et avec la présence d'énergie (c'est-à-dire l'énergie d'activation) cela provoque la fameuse réaction chimique : combustion. Lorsque qu'on parle du combustible on parle souvent d'une substance ou d'une matière : le carburant et le bois sont des combustibles. D'ailleurs il existe plusieurs types de combustibles : le combustible fossile (le pétrole par exemple) et le biocombustible (la canne à sucre) font partie des nombreux types de combustibles existants.

Voici le schéma du triangle du feu (dont nous avons parlé) :

Couple (mécanique) : Faisant partie d'une des trois notions fondamentales (avec la puissance : en chevaux (CV), en horsepower (HP) ou encore en watts W ; et le régime exprimé en radian par seconde rad/s ou en tours par minute tr/min) exprimé en Newton mètre (N.m) ou en mètre kilogramme (m.kg) il s'agit de l'effort de rotation exercé sur un axe, chez la voiture il s'agit de la quantité de poussée donnée, par le moteur, aux roues motrices.

Cylindre (mécanique) : Pièce, se trouvant dans le moteur à explosion, où le piston monte et descend afin de rejoindre son PMB ou son PMH. Dans le moteur à question le nombre de cylindre peut varier de un à seize cylindres (le nombre de cylindre dépend du type de véhicule et de sa puissance). D'ailleurs il existe plusieurs forme architectures de moteurs cylindrées (en V, en étoile,...).

Voici des cylindres (placés sous forme normale ou en ligne) :

Et voici des cylindres en étoile :

D :

Déflagration : Phénomène assimilable à une explosion, la déflagration une combustion rapide d'un corps suivi de flammes et projectiles incandescents. Elle est à l'origine à un mélange entre le combustible et le comburant créant un passage rapide d'un front de flamme.

Détonation : La détonation est un bruit qui ressemble à l'explosion, en effet, car il s'agit d'une onde, venant d'une combustion, dont la vitesse est supérieure à celle du son (cela explique pourquoi lorsque qu'un avion dépasse la vitesse du son on entend une sorte d'explosion après que avion passe d'où le cône du Mach).

Voici un schéma explicatif du cône de Mach :

F :

Front de flamme : Zone exigu où une forte augmentation de la température du mélange gazeux (entre combustible et comburant) et une transformation en produits des substances initiales se déroulent en même temps. Cette zone est aussi l'endroit où se déroule la combustion.

G :

GPL : En français elle a pour pour signification Gaz de Pétrole Liquéfié, dans les pays francophones GPL s’écrit LPG. Le GPL est un mélange d'hydrocarbures légers (dont le butane et le propane, majoritairement) et est obtenu par extraction de gaz naturel ou par raffinage. C'est un carburant « propre » car, comparé aux autres carburants, il pollue moins (ses émissions sont moindres et moins toxiques).

J :

Joule : Unité, dérivée, de travail et de mesure d'énergie un joule équivaut à un : Newton mètre, Watts secondes et kilogrammes mètres au carré par secondes au carré (l'unité qui a été à la base dérivée pour donner des Joules). Le Joule vient du physicien britannique James Prescott Joule.

K :

Kilowatt : L'équivalent de mille watts c'est une unité d'énergie designant une puissance électrique.

M :

Mono-cylindrique : Le terme mono-cylindrique désigne, principalement, un moteur composée d'un seul cylindre. On retrouve des moteurs mono-cylindriques dans les moteurs de moto (ou dans les moteurs à deux temps).

Motocyclette : souvent appelé par son diminutif moto il a été appelé ainsi par Eugène et Michel Werner à partir de 1897 (à cette époque le nom motocyclette qualifiait l'ensemble des véhicules ayant deux roues motorisées). La motocyclette à été inventée par Louis-Guillaume Perreaux (inventeur ou plus exactement ingénieur mécanicien, né le 18 Février 1816 et mort le 5 Avril 1889, il publia deux tomes se nommant Lois de l'univers) où le premier brevet à été déposé en 1868 puis modifiée jusqu'en 1885. La première motocyclette fonctionnait avec de la vapeur.

L'image en bas est la premier motocyclette crée par un ingénieur allemand (Wilhem Werner) :

Q :

Quasiturbine : Moteur rotatif à combustion sous forme ovale ayant une propriété particulière qui est de ne pas avoir de vilebrequin. Le moteur en question a été inventé par la famille québecoise de Saint-Hillaire (en notant que ce moteur a été officiellement breveté en 1996). Son fonctionnement est similaire au moteur Wankel , en effet, car elle à quatre faces tournant et laissant quatre espaces nommées chambre, ces quatres chambres fonctionnent selon le cycle de Beau de Rochas (en fait elles changent en même temps de rôle, car les quatre phénomènes du cycle de Beau de Rochas ont lieu et se succèdent à la fois).

Ci-dessous une image montrant le fonctionnement du moteur Quasiturbine :

À savoir que intake veut dire admission et exhaust signifie échappement.

R :

Rotor : Pièce d'un moteur (de tout type de moteur) mobile. Chez les moteurs à combustion il s'agit d'une pièce, comme son préfixe l'indique, Rota-tive fixée sur un stator qui, comme son préfixe l'indoque également, est sta-ble et interagit avec le rotor. Le mot rotor est polysémique en effet car il peut désigner : un arbre située à l'un interieur d'un stator auquel se fixe aubes ou aillettes ; par exemple. Chez le moteur rotatif il est fixé sur un stator (vilebrequin) et est composé de plusieurs : pistons, bielles et carters tournant autour du vilebrequin.

En bas il s'agit du rotor :

S :

Soupape : Orifice(s) dans lequelle(s) entrent et sortent l'air, les gaz et les mélanges : il en existe deux types : la soupape d'admission (permettant l'alimentation en air-essence du cylindre par le collecteur d'admission/tubulure d'admission) et la soupape d'échappement (qui permet la sortie des gaz brûlés vers l'échappement).

Voilà ci-dessous un schéma montrant à quoi ressemble des soupapes :

Supercarburant : Carburant de haute qualité (car le taux d'octane est supérieure à un carburant normal) utilisées pour les moteurs à combustion interne à allumage commandé (donc le moteur diesel est exclu), le supercarburant est l'union de plusieurs hydrocarbures auxquels d'autres produits ont étés ajoutées.

Suralimentation : Procédé électromécanique visant à augmenter le rendement d'un moteur à combustion interne sans que la vitesse du moteur augmente.

T :

Tricycle : Ce mot désigne d'une part un véhicule (principalement les deux roues) possédant trois roues et d'autre part il désigne un cycle en trois phases.

Turbocompresseur : Dispositif crée par un ingénieur suisse (Alfred Büchi 11 Juillet 1879 – 27 Octobre 1959 il a déposé le brevet du système en question en 1905 mais un autre brevet a été déposé auparavant par le créateur de la marque automobile Renault, Louis Renault, 12 Février 1877 – 24 Octobre 1944, dans ce brevet Louis Renault parle du principe du dispositif en question fonctionnant grâce à un ventilateur et/ou un compresseur) faisant partie d'un des trois principaux systèmes de suralimentation. Le turbocompresseur est utilisé dans les moteurs thermiques, sa fonction est d'augmenter la puissance du moteur. Le turbocompresseur contient une turbine d'entrée et une turbine de sortie. Comme son nom l'indique le turbocompresseur est composé d'une turbine (d'où son préfixe turbo) et d'un compresseur (d'où son suffixe compresseur).

V :

Vilebrequin : Dispositif ou arbre mécanique présent dans les équipements industriels mais aussi dans les moteurs à explosions. La fonction de ce dispositif est de : transmettre la puissance de chaque piston dans un mouvement rotatif (sous forme de couple) en fait il transforme le mouvement alternatif des pistons en un mouvement rotatif.

Ci-dessous il s'agit d'un vilebrequin de scooter :

Viscosité : La viscosité c'est la propriété d'un fluides capable de résister (plus ou moins) à l'écoulement uniforme (sans turbulence). Cette propriété peut être aussi désigné comme une mesure du frottement du fluide. Plus la viscosité est élevé plus le frottement du liquide est élevé. Il existe deux types de viscosité : la viscosité dynamique (exprimé en pascal seconde) et la viscosité cinématique (exprimé en mètres carré par secondes).

W :

Watt : Inventé par James Watt (19 Janvier 1776 – 25 Août 1819, James Watt était un ingénieur écossais étant l'origine du développement de la machine à vapeur) le Watt désigne la puissance effective courant électrique, mais elle désigne aussi le flux thermique, le flux électrique...Un watt équivaut à un joule par seconde mais également à un Newton mètre par seconde ce qui est équivalent à un kilogramme mètre au carré par seconde au cube (l'unité dont elle a été dérivée).