Moteurs à combustion interne : fonctionnement et rendement

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Comment fonctionne le moteur à explosion ?

Un moteur à combustion interne est défini comme toute machine motrice capable de convertir un carburant en travail mécanique par l’intermédiaire d’un vilebrequin.

Le moteur à combustion interne convertit l’énergie chimique d’un mélange air-carburant tel que l’essence, le diesel, la paraffine, le GPL, le méthane ou les biocarburants en énergie mécanique via le système de transmission.

Qu’est-ce qu’un moteur à combustion interne ?

Le moteur à combustion interne est communément abrégé en MCI. Techniquement, il s’agit d’un moteur endo-thermique. Pour fonctionner, il a besoin d’un carburant, qui peut être de différents types. Dans le monde des moteurs, les carburants les plus courants sont l’essence, le GPL et le méthane. Les avions, par contre, ont absolument besoin de paraffine. Aujourd’hui, cependant, l’utilisation des biocarburants est de plus en plus courante.

La protection de notre environnement devient une question très sensible, à laquelle on accorde de plus en plus d’attention.

Comment refroidir un moteur à combustion interne ?

Après près de 40 ans d’expérimentation, ce n’est qu’à l’aube du 20e siècle que des embrayages capables de déplacer un véhicule terrestre à partir de l’arrêt ont été employés. Le fait de pouvoir conduire un moteur à combustion interne sans avoir à le pousser a donné un élan au développement de la voiture qui n’a jamais cessé depuis.

combustion à moteur

Il existe aujourd’hui une très large gamme de moteurs à combustion interne, notamment les moteurs volumétriques, les moteurs alternatifs, les moteurs rotatifs et les moteurs continus. Sans parler des turbines à gaz, des moteurs à réaction ou même des endoréacteurs, plus connus sous le nom de moteurs de fusée. Le moteur à combustion interne le plus célèbre est, sans aucun doute, le moteur à explosion.

Aujourd’hui, la majeure partie de l’énergie contenue dans le carburant, soit environ 70 à 80 %, est convertie en chaleur, et des systèmes de refroidissement sont utilisés pour dissiper cette chaleur. Le refroidissement est indispensable, d’abord pour éviter que le moteur ne surchauffe, transférant cette chaleur à l’air. Un moteur froid s’use également moins, est plus efficace et pollue moins.

Les voitures ont normalement un circuit séparé dans le radiateur pour refroidir le fluide. L’huile est pompée de la transmission à travers un second échangeur de chaleur. Un rôle important est joué par la vanne thermostatique, qui est un dispositif sensible à la température. Il est capable de s’ouvrir progressivement jusqu’à ce que le fluide ait atteint la bonne température pour le système et puisse passer complètement.

Le thermostat sert donc à faire en sorte que le moteur chauffe rapidement, mais lorsqu’il atteint une certaine température, il est capable de la maintenir constante, en l’empêchant de dépasser la limite maximale. Le thermostat agit donc en régulant la quantité d’eau qui passe dans le radiateur. Le processus de base est essentiellement mécanique, mais il faut aussi un élément électrique, qui entraîne le ventilateur de refroidissement.

Rendement des moteurs à combustion interne

L’énergie produite par la combustion, c’est-à-dire celle des gaz de combustion, est supérieure à l’énergie initiale de l’air et du combustible. Cela explique la température et la pression élevées qui sont converties en travail mécanique par le moteur. Dans les moteurs dits alternatifs, la pression des gaz de combustion pousse les pistons à l’intérieur des cylindres.

Une fois cette énergie récupérée, les gaz de combustion sont éliminés en passant par une soupape d’échappement. Ce processus peut varier d’un modèle à l’autre, mais le plus souvent, les gaz d’échappement sont évacués après leur passage dans la turbine à gaz. La turbine à gaz est chargée de récupérer une certaine quantité d’énergie pour comprimer l’air de combustion.

La phase se termine par le retour du piston dans sa position initiale. Ce dernier moment du processus est appelé en termes techniques « position de point mort haut ».

Cependant, comme nous l’avons mentionné précédemment, toute la chaleur qui n’a pas été convertie en travail doit encore être exposée par le moteur à travers un système de refroidissement. Tous les moteurs à combustion interne doivent absolument être équipés de systèmes de refroidissement par air ou par liquide appropriés.