Moteur à combustion interne V6 d'automobile.

Moteur électrique asynchrone.

Un moteur est une machine^[1] convertissant^[2] une énergie quelconque en énergie mécanique^[3] de rotation.

Le moteur appartient à la famille des actionneurs, ce qui veut dire qu'il génère un mouvement.

On parle de moteur lorsque la course n’est pas limitée^[4] (on parle de vérin lorsque la course de l‘actionneur est limitée).

Historique

Les moteurs les plus anciens utilisent les forces naturelles, sans ajout de techniques ou presque : des moteurs utilisant une pression (voile, moulin à vent) ; des moteurs à élastique (arc, arbalète, catapulte à torsion, horloge à ressort) ; des moteurs utilisant la gravité (roue à aubes sur cours d'eau ou sur réserve d'eau, clepsydre, catapulte à contrepoids, tournebroche à poids, horloge à poids).

Le premier moteur vraiment indépendant de la nature, adaptable en situation, est la machine à vapeur. Ce moteur repose sur une chaudière produisant de la vapeur d'eau grâce à une source de chaleur, généralement une combustion. La vapeur comprimée est utilisée, lors de sa détente, pour mouvoir un piston dans un cylindre. Ce mouvement de translation est alors transformé en rotation par un système bielle-manivelle. La rotation de l'arbre, stabilisée par un volant d'inertie, régulateur de la vitesse de rotation, entraîne enfin une machine ou des roues, via un mécanisme de transmission.

À la fin du XIX^e siècle, le moteur à combustion interne, qui produit directement l'énergie lors de la combustion rapide d'un mélange carburant/comburant, est développé et adapté aux premières automobiles. Ce moteur est, comme la machine à vapeur, équipé de bielles et pistons, avec comme exception le moteur Wankel qui lui n'a pas de bielles, mais des pistons rotatifs. Toutefois la production d'énergie se fait à l'endroit même de la production de travail d’où l'appellation de moteur à combustion interne. Depuis, il poursuit ses progrès en matière de rendement et d'adaptation aux exigences des normes antipollution.

Au milieu du XX^e siècle, devant le besoin croissant de puissance pour propulser les avions militaires, les moteurs à réaction furent activement développés, en particulier, pendant la Seconde Guerre mondiale en parallèle avec les moteurs-fusées pour les missiles. Comme ces deux familles de moteurs ont des rapports poids / puissance (ou puissance massique) sans équivalent, malgré des rendements plutôt faibles, au XXI^e siècle, ils sont toujours développés activement pour mouvoir avions et fusées.

Transmission et stockage

Il faut distinguer les moteurs, des organes de stockage ainsi que des systèmes ou organes de transmission.

Classification

Moteur à combustion

Schéma animé du fonctionnement d'un moteur à quatre temps.

Moteur à combustion comprenant :

• Combustion aérobie par utilisation de l'oxygène de l'air :
  • moteur à combustion interne, moteur à explosion, moteur à allumage commandé, etc.
  • turboréacteur, statoréacteur, pulsoréacteur et moteur à ondes de détonation pulsées.
• Combustion anaérobie (utilisation d'un comburant embarqué) :
  • moteur-fusée.

Moteur à champ

Moteur à gravité

Moulin à aubes de Fougères

Systèmes assimilés :

• roue à aubes sur cours d'eau ou sur réserve d'eau ;
• clepsydre ;
• catapulte à contrepoids ; tournebroche et horloge à poids ;
• moteur d'entraînement de lentille de phare ;
• planeur, montgolfière ;
• bathyscaphe: poussée d'Archimède.

Moteur électromagnétique

• moteur rotatif ;
• moteur linéaire ;
• électroaimant ;
• moteur ionique ;
• accélérateur MHD.

Moteur à élastique

Moteur à élastique solide

Schéma d'une baliste romaine dans le dictionnaire Larousse (1912).

On parle d'élastique ou de ressort :

• arc ;
• arbalète ;
• baliste ;
• moteur à élastique de modèle réduit ou de jouet ;
• ressort de montre, de chronomètre ou de métronome mécanique ;
• horloge à balancier.

Moteur à fluide élastique

Un fluide compressible joue le rôle d'un élastique. Le stockage d'air comprimé est exactement équivalent à un élastique gazeux. Certains moteurs pneumatiques pourraient aussi être classés ici.

Moteur à pression

Ce moteur utilise comme source de mouvement la différence de pression entre deux sources :

• machine à vapeur
  • turbine à vapeur
  • moteur pop-pop
• moteur à air chaud
  • moteur Ericsson
  • moteur Stirling

Moteur à liquide

Du fait de l'incompressibilité des liquides utilisés, on peut penser qu'un moteur à liquide est plutôt un organe de transmission qu'un moteur, car il n'ajoute pas de puissance. Dans un système hydraulique, le seul moteur qui fournit l'énergie au système est appelé la pompe hydraulique.

• pompe hydraulique ;
• moteur hydraulique ;
• vérin hydraulique.

Moteur à air comprimé

Moulin à vent à Romanèche-Thorins.

Un moteur à air comprimé est un composant d'un système pneumatique. On injecte de l'air préalablement comprimé dans une sorte de turbine, qui entraîne l'axe moteur. Le déplacement est obtenu par le changement de pression d'un gaz. Il existe plusieurs méthodes pour changer la pression d'un gaz, souvent utilisées en combinaison :

• mécanique : un compresseur permet d'augmenter la pression d'un fluide,
• thermique : Le moteur à combustion utilise la variation très rapide de température d'un mélange inflammable qui a pour effet de créer une variation très rapide de pression.
• chimique : la réaction exothermique d'un produit explosif crée une augmentation très rapide de la pression^{[alpha 1]}.

Mise en mouvement d'un solide :

• turbine ;
• moulin à vent ou éolienne ;
• Moteur à air comprimé ;
• vérin pneumatique ;

Mise en mouvement d'un liquide :

• baromètre ;
• pompe à liquide.

Mise en mouvement du gaz :

• pompe à gaz ;
• propulsion à réaction.
• Combustion aérobie par utilisation de l'oxygène de l'air:
  • moteur à combustion interne, Moteur à explosion, Moteur à allumage commandé, etc.
  • turboréacteur, statoréacteur, pulsoréacteur et moteur à ondes de détonation pulsées.
• Combustion anaérobie (utilisation d'un comburant embarqué) :
  • moteur-fusée.

Notes et références

Annexes