Moteur à Combustion Interne

moteur à combustion interne

1 PRÉSENTATION

moteur à combustion interne, dispositif qui fournit de l'énergie mécanique par transformation de l'énergie calorifique, libérée par calcination d'un combustible.

Il existe quatre types principaux de moteurs à combustion interne : le moteur à allumage commandé, ou moteur à explosion, le moteur Diesel, le moteur à piston rotatif et la turbine à gaz. De nombreux types de moteurs utilisent le principe de la propulsion à réaction, Voir Fusée. Le moteur à allumage commandé, inventé par le technicien allemand Nikolaus August Otto, est le moteur classique à essence, utilisé pour la propulsion des automobiles et des avions ; le moteur Diesel, conçu par Rudolf Christian Karl Diesel, fonctionne suivant un principe différent et utilise du gazole ou de l'huile lourde comme carburant. Ce moteur est utilisé dans les générateurs électriques, la propulsion des navires, des camions et des bus, ainsi que dans certaines automobiles. Le moteur à allumage commandé et le moteur Diesel existent en deux temps ou quatre temps.

2 CONSTITUTION DES MOTEURS

Dans l'ensemble, les constituants des moteurs à allumage commandé sont semblables à ceux des moteurs Diesel. La chambre de combustion est constituée d'un cylindre, en général immobile, fermé à l'une de ses extrémités et dans lequel un piston coulisse. Le mouvement de va-et-vient du piston modifie le volume de la chambre située entre la face interne du piston et l'extrémité fermée du cylindre. La face externe du piston est couplée à un vilebrequin par une bielle.

Moteur Morris de 1925

Ce moteur à combustion interne est muni de pistons en aluminium et de quatre cylindres. Les soupapes s'ouvrent à l'aide de poussoirs, commandés par un arbre à came, et se ferment grâce à des ressorts.

Dorling Kindersley

Le vilebrequin transforme le mouvement alternatif du piston en un mouvement rotatif. Dans les moteurs multicylindres, le vilebrequin possède une partie coudée, le maneton, associée à chaque bielle. Ainsi, la force de chaque cylindre s'applique sur le vilebrequin au moment approprié de sa rotation. Les vilebrequins sont munis de lourds volants et de contrepoids qui minimisent l'irrégularité du mouvement de l'arbre. Un moteur peut contenir jusqu'à 28 cylindres.

3 ALIMENTATION

Dans un moteur à combustion interne, le système d'alimentation en carburant est constitué d'un réservoir, d'une pompe et d'un appareil à vaporiser ou à atomiser le carburant liquide. Dans les moteurs à allumage commandé, cet appareil est un carburateur. Dans la plupart des moteurs multicylindres, le carburant vaporisé est amené jusqu'aux cylindres par un tuyau ramifié, le conduit d'admission. Dans de nombreux moteurs, un tuyau similaire évacue les gaz produits par la combustion, vers l'extérieur. Le carburant est admis dans chaque cylindre et les gaz d'échappement sont évacués par des soupapes à clapet ou des lumières actionnées mécaniquement. Les soupapes sont maintenues fermées par des ressorts. Elles sont ouvertes au moment approprié du cycle moteur par les cames d'un arbre entraîné en rotation par le vilebrequin. À partir des années 1980, des systèmes à injection plus perfectionnés, également utilisés dans les moteurs Diesel, ont largement supplanté les dispositifs traditionnels d'alimentation en mélange d'air et de carburant ; ces systèmes contrôlés électroniquement réduisent la consommation en carburant et la pollution.

4 ALLUMAGE

Tous les moteurs sont munis d'un dispositif pour enflammer le carburant dans les cylindres. Par exemple, le système d'allumage des moteurs à allumage commandé, possède une source électrique à basse tension et de courant continu, connecté au circuit primaire d'un transformateur appelé bobine d'allumage. Le courant est interrompu plusieurs fois par seconde par un interrupteur automatique, la minuterie. Les impulsions de courant dans le circuit primaire induisent un courant pulsé à haute tension dans le circuit secondaire. Ce courant à haute tension est transporté vers chaque cylindre par un commutateur rotatif, le distributeur. Le dispositif d'allumage est la bougie, fixée sur la partie supérieure, ou culasse, de chaque cylindre. La bougie est essentiellement constituée de deux électrodes entre lesquelles le passage du courant à haute tension produit un arc électrique, fournissant ainsi l'étincelle qui enflamme le mélange combustible dans le cylindre.

5 REFROIDISSEMENT

En raison de la chaleur dégagée par la combustion, tous les moteurs sont équipés d'un système de refroidissement. Certains moteurs d'avions, d'automobiles et de bateaux sont refroidis par l'air. Dans ce système, la surface extérieure du cylindre est divisée en une série d'ailettes de refroidissement ayant une importante surface métallique, ce qui permet de diffuser la chaleur du cylindre. D'autres moteurs sont refroidis par l'eau, et leurs cylindres sont enfermés dans une chemise externe remplie d'eau. Dans les automobiles, une pompe fait circuler l'eau dans la chemise. Le refroidissement est assuré par le passage de l'eau dans les tubulures d'un radiateur. Les moteurs marins sont équipés d'un système de refroidissement à l'eau de mer.

6 DÉMARRAGE

Contrairement aux machines à vapeur et aux turbines à gaz, les moteurs à combustion interne ne développent pas de couple de torsion au démarrage. Ainsi, le cycle moteur est initialisé par un système qui fait tourner le vilebrequin. Les moteurs d'automobiles s'enclenchent au moyen d'un moteur électrique, ou démarreur, qui est couplé au vilebrequin par un embrayage qui se débraye automatiquement au lancement du moteur. Les petits moteurs sont parfois lancés manuellement en tournant une manivelle couplée au vilebrequin ou en tirant une cordelette enroulée autour du volant. Les méthodes de lancement des gros moteurs vont du démarreur à inertie, qui se compose d'un volant mis en mouvement à la main ou au moyen d'un moteur électrique jusqu'à ce que son énergie cinétique soit suffisante pour faire tourner le vilebrequin, au démarreur à explosion, qui utilise l'explosion d'une cartouche à blanc pour lancer une turbine couplée au moteur. L'inertie et les

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