Moteur alternatif à combustion interne : définition, classification et principe de fonctionnement

2024 Auteur: Erin Ralphs | [email protected]. Dernière modifié: 2024-02-19 16:06

Depuis plus de cent ans dans le monde, le moteur principal de tous les véhicules à roues est un moteur à combustion interne à piston. Apparu au début du XXe siècle et remplaçant la machine à vapeur, le moteur à combustion interne reste au XXIe siècle le type de moteur le plus rentable en termes d'économie et d'efficacité. Examinons de plus près comment fonctionne ce type de moteur à combustion interne, comment il fonctionne, découvrez quels sont les autres moteurs à pistons.

Définition, fonctionnalités ICE

Dans le processus de développement de la science et de la technologie, la conception des moteurs à combustion interne a été constamment améliorée. Les moteurs ont réussi à prouver leur efficacité. C'est ainsi que sont apparus les moteurs à combustion interne à piston et, en tant que sous-espèce, les moteurs à carburateur et à injection. On distingue les moteurs diesel, les pistons rotatifs et les turbines à gaz.

Essence ICE

Le moteur à piston traditionnel est équipé d'une chambre de combustion interne. C'est le cylindre à l'intérieur du bloc moteur. Lorsque le carburant brûle, de l'énergie est libérée, qui est ensuite convertie en mouvement mécanique du vilebrequin. En raison du mouvement de translation des pistons, qui agissent sur le système de bielles et le vilebrequin, le volant est entraîné en rotation. Vous pouvez en savoir plus sur la conception dans le moteur à combustion interne à piston GOST correspondant.

Le moteur à combustion interne à carburateur est différent en ce que le mélange de travail de carburant et d'air est préparé dans un appareil spécial - un carburateur. Le mélange est injecté dans les cylindres par le vide. Il est ensuite allumé par la bougie d'allumage.

Injection ICE a un design plus moderne. Ici, au lieu du dispositif mécanique traditionnel, le système d'alimentation a des buses électroniques. Ils sont chargés d'injecter des quantités précises de carburant directement dans les cylindres du moteur.

Diesel ICE

Le moteur à combustion interne à piston diesel présente certaines différences structurelles et fondamentales par rapport aux moteurs à combustion interne à essence.

Si une étincelle d'une bougie est utilisée pour l'allumage dans une unité à essence, alors un principe différent fonctionne dans les moteurs diesel et il n'y a pas de bougies sauf la lueur. Le carburant diesel pénètre dans les cylindres par les injecteurs, se mélange à l'air, puis l'ensemble du mélange est comprimé, à la suite de quoi il chauffe jusqu'à la température de combustion.

Piston de rotor

Moteur à piston rotatif indispensablediffère de l'ICE traditionnel. Les gaz agissent sur des pièces et des éléments spéciaux. Ainsi, sous l'influence des gaz, le rotor mobile se déplace dans une chambre spéciale en forme de huit. La chambre remplit les fonctions de pistons, de distribution et de vilebrequin. L'appareil photo a la forme d'un huit.

Unités combinées

Dans les moteurs à combustion interne à turbine à gaz, l'énergie thermique est convertie en énergie mécanique grâce à la rotation d'un rotor spécial avec des pales spéciales. Ce rotor entraîne l'arbre de la turbine.

Les moteurs à pistons spéciaux et les moteurs à combustion interne combinés (et il s'agit de moteurs à turbine à gaz et de moteurs rotatifs) peuvent être inscrits en toute sécurité dans le livre rouge. Aujourd'hui, seul le japonais Mazda fabrique un moteur à piston rotatif. Crysler a déjà produit une série expérimentale de moteurs à combustion interne à turbine à gaz, mais c'était dans les années 60 et aucun des constructeurs automobiles n'est revenu sur cette question à ce jour.

En Union soviétique, des moteurs à combustion interne à turbine à gaz ont été installés sur des réservoirs et des navires de débarquement, mais même là, il a ensuite été décidé d'abandonner les unités de cette conception.

Appareil ICE

Le moteur est un mécanisme unique. Il se compose d'un bloc-cylindres, de pièces de mécanisme de manivelle, d'un mécanisme de distribution, de systèmes d'injection et d'échappement.

La chambre de combustion est située à l'intérieur du bloc-cylindres, où le mélange air-carburant est directement enflammé et les produits de combustion actionnent les pistons. Au moyen d'une manivellemécanisme, l'énergie de la combustion du carburant est transférée au vilebrequin. Le mécanisme de synchronisation est nécessaire pour assurer l'ouverture et la fermeture en temps opportun des soupapes d'admission et d'échappement.

Principe de fonctionnement

Lorsque le moteur est démarré, un mélange de carburant et d'air est injecté dans les cylindres par la soupape d'admission et allumé par une étincelle sur la bougie générée par le système d'allumage. Lors de la combustion, des gaz se forment. En cas de dilatation thermique, la surpression provoque le déplacement du piston, entraînant ainsi la rotation du vilebrequin.

Le fonctionnement des moteurs à pistons est cyclique. Dans le cycle d'un moteur à combustion interne à piston, il peut y avoir de deux à quatre cycles. Les cycles pendant le fonctionnement du moteur se répètent plusieurs centaines de fois en une minute. Ainsi, le vilebrequin peut tourner en continu.

ICE à deux temps

Lorsque le moteur démarre, le piston est entraîné par la rotation du vilebrequin. Lorsque le piston atteint le point mort bas et commence à remonter, le cylindre est alimenté en mélange air-carburant.

Lors de la montée, le piston commencera à comprimer le mélange. Lorsque le piston atteint sa position haute, une étincelle est générée. Le mélange air-carburant s'enflammera. En se dilatant, les gaz poussent le piston vers le bas.

À ce moment, la soupape d'échappement s'ouvre, à travers laquelle les produits de combustion peuvent sortir de la chambre. Puis atteignant à nouveau le point mort bas, le piston entamera son parcours vers le PMH. Tous ces processus se déroulent en un tour de vilebrequin.

Quandle piston commencera un nouveau mouvement, la soupape d'admission s'ouvrira et une nouvelle portion du mélange air-carburant remplacera les gaz d'échappement. L'ensemble du processus recommencera. Un moteur à combustion interne à pistons à deux temps effectue moins de mouvements qu'un moteur à quatre temps. Réduction des pertes de friction mais génération de plus de chaleur.

Le mécanisme de distribution de gaz est remplacé par un piston. Lorsque le piston se déplace, les orifices d'admission et d'échappement du bloc-cylindres s'ouvrent et se ferment. Par rapport à une unité motrice à quatre temps, l'échange de gaz dans un moteur à deux temps est un inconvénient majeur. L'efficacité et la puissance sont perdues lorsque les gaz d'échappement sont libérés.

Malgré cet inconvénient des moteurs à combustion interne à pistons à deux temps, ils sont utilisés dans les cyclomoteurs, les scooters, comme moteurs hors-bord, dans les tronçonneuses.

Moteur à combustion interne à quatre temps

L'ICE à quatre temps n'a pas les inconvénients d'un moteur à deux temps. Ces moteurs sont installés sur la plupart des voitures et autres équipements. L'admission et l'échappement des gaz d'échappement sont un processus distinct et ne sont pas combinés à la compression, bien que le moteur à combustion interne à piston fonctionne à partir de l'allumage du mélange. Le fonctionnement du moteur est synchronisé par le mécanisme de distribution de gaz - les soupapes s'ouvrent et se ferment de manière synchrone avec la vitesse du vilebrequin. L'admission du mélange de carburant n'est effectuée qu'après la sortie complète des gaz d'échappement.

Avantages des moteurs à combustion interne

Ça vaut la peine de commencer avec les moteurs les plus populaires - en ligneunités à quatre cylindres. Parmi les avantages, citons la compacité, la légèreté, une culasse, une grande facilité d'entretien.

Parmi tous les types de moteurs à combustion interne, on peut également distinguer les moteurs boxer. Ils ne sont pas très populaires en raison de leur conception plus complexe. Ils sont principalement utilisés dans les voitures de course. Parmi les avantages - excellent équilibrage primaire et secondaire, et donc le travail doux. Il y a moins de contraintes sur le vilebrequin. En conséquence, il y a peu de perte de puissance. Le moteur a un centre de gravité bas et la voiture se comporte mieux.

Les moteurs six cylindres en ligne sont parfaitement équilibrés et l'unité elle-même fonctionne très bien. Malgré le grand nombre de cylindres, le coût de production n'est pas très élevé. Vous pouvez également mettre en évidence la maintenabilité.

Inconvénients des moteurs à combustion interne

Le principal inconvénient des moteurs alternatifs à combustion interne n'est toujours pas la toxicité et le bruit, mais une faible efficacité. Dans un moteur à combustion interne, seulement 20 % de l'énergie est consacrée au travail mécanique proprement dit. Tout le reste est dépensé pour le chauffage et d'autres processus. Les moteurs libèrent également des substances nocives dans l'atmosphère, telles que les oxydes d'azote, le monoxyde de carbone et divers aldéhydes.