Moteur à air comprimé

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Aller à : navigation, rechercher
Moteur pneumatique d’une meuleuse d’angle

Un moteur à air comprimé est un moteur tirant sa puissance mécanique de la détente d'air comprimé.

Classement[modifier | modifier le code]

Mouvement linéaire[modifier | modifier le code]

Principe d’un vérin rotatif à double effet.

Ces moteurs pneumatiques sont des vérins pneumatiques ou à tiges. Dans ces derniers, le déplacement linéaire de la tige est obtenu par l’action d’air comprimé sur une face d’un piston, l’autre face du piston étant à une pression inférieure, généralement proche de la pression atmosphérique. Un vérin permet d’exercer une force maximale

F = Δp × S 
Δp étant la différence de pression maximale entre les deux faces du piston, et S sa section.

Les vérins simple effet ne comportent qu’une chambre et le retour du piston à sa position initiale est assuré par un ressort. Les vérins double-effet comportent deux chambres, de part et d’autre du piston, qui sont alimentées en air comprimé ou mises à l’échappement alternativement.

Ces vérins permettent d’obtenir des vitesses de déplacement importantes qui, pour être obtenues nécessitent le dimensionnement correct des valves d’admission et d’échappement et de l’alimentation en air comprimé.

Le déplacement linéaire peut être transformé en une rotation d’angle limité par un dispositif mécanique.

Mouvement de rotation[modifier | modifier le code]

Vérin rotatif sans tige.

Ces moteurs peuvent être de simples vérins permettant d’obtenir directement la rotation d’un axe avec une amplitude limitée ou des appareils assurant la rotation continue d’un axe, pouvant se substituer aux moteurs électriques, particulièrement pour des applications qui nécessitent une grande souplesse de fonctionnement, et notamment un couple élevé à vitesse faible ou nulle.

Ces derniers moteurs peuvent être à turbine ou à pistons.

Applications[modifier | modifier le code]

Véhicules à air comprimé[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Véhicule à air comprimé.
Tramway Mékarski à la gare de l'Est (Paris) vers 1900.

La détente de l'air comprimé a été utilisée très tôt comme énergie de propulsion pour divers véhicules. Si l'air stocké après compression ne contient pas de polluant, et si le moteur n'a pas besoin de lubrifiant, ce type de moteur n'émet en effet ni fumées, ni gaz polluant et est plus silencieux qu’un moteur à explosion.

Les premières applications pratiques de véhicules à moteur à air comprimé remontent au XIXe siècle, à l'époque du développement des chemins de fer où dans certaines situations, comme les réseaux miniers et le creusement des tunnels, il était nécessaire d'éviter les pollutions et les risques d'incendie inhérents à la locomotive à vapeur.
On peut aussi citer les tramways du système Mékarski mis en service en 1879 à Nantes puis en région Parisienne et qui y circulèrent pendant 40 ans.

La mise en œuvre de ce moteur pour l'automobile a fait aussi l'objet de quelques réalisations. Moins polluant, plus durable[1], et surtout moins lourd que le véhicule électrique (à cause des composants des batteries et du poids des accumulateurs au plomb de l'époque), mais souffrant aussi d'une autonomie limitée, le concept semble oublié du monde « écologique » et bénéficie pour l'instant de peu d'attention des pouvoirs publics pour sa promotion et son développement.

Autres applications[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Air comprimé.

L'énergie du marteau-piqueur professionnel est, depuis l'origine, l'air comprimé. Des moteurs à air comprimé sont largement utilisés dans le fonctionnement d'appareils d'ateliers ou de laboratoires : visseuses, perceuses, cloueurs, fraise de dentiste, etc.

La transmission pneumatique de l'information a été utilisée depuis très longtemps, depuis les premiers navires à vapeur, par exemple, jusque dans les ascenseurs, les camions ou les avions. La politique du tout électrique a conduit à l’abandon progressif de ce moyen de transmission au début des années 2000.
La transmission pneumatique de petits objets et de documents a également été largement utilisée depuis 2 siècles et il existe encore de nombreux exemples de tubes pneumatiques[2] dans les banques, les supermarchés, les péages autoroutiers, etc.

L'air comprimé a également été utilisé sur des chaînes de montage de matériels horlogers, avec des cellules logiques pneumatiques ; l'air issu des cellules sert en outre à mettre le tunnel de la chaîne en légère pression, évitant ainsi les dépôts de poussière sur les éléments en cours d'assemblage.

Développement de nouveaux moteurs[modifier | modifier le code]

Les développements récents de moteurs à air comprimé concernent principalement des moteurs devant servir à la propulsion de véhicules à air comprimé.

Deux entreprises ont réalisé de tels développements, l'une coréenne Energine[3], l'autre française MDI[4] dirigée par le motoriste Guy Nègre.
Un nouveau venu, Régis Munoz, vient d'inventer un moteur rotatif qui fonctionne également avec de l'air comprimé. Ce moteur rotatif peut fonctionner en moteur roue comme un moteur électrique.

Les ingénieurs de la première société ont pu réaliser, à partir d'une Daewoo Matiz, un prototype hybride moteur électrique/moteur à air comprimé (PHEV, Pneumatic Hybrid Electric Vehicle). Le moteur à air comprimé sert en fait à entraîner un alternateur qui fournit l'électricité prolongeant l'autonomie du véhicule. L'automobile est fonctionnelle, de nombreux journalistes ont pu l'essayer pour en témoigner. L’aspect négatif restant l'autonomie restreinte par les capacités de stockage des batteries électriques actuelles.

One Flow Air, automobile propulsée par un moteur à air comprimé développé par la société MDI.

Quant à la seconde entreprise, française, sa technologie diffère. Le moteur à air comprimé est le moteur principal, secondé en cas de besoin de puissance supplémentaire par un moto-alternateur[réf. souhaitée]. La mise au point de l'ensemble continue. Les applications possibles sont nombreuses (automobiles, marines, industrielles, etc.).

En 2004 des chercheurs Québécois proposent la Quasiturbine qui s'inspire de la turbine, perfectionne le piston et améliore le moteur rotatif. Un prototype de Go-Kart à air comprimé satisfaisant, bien que peu puissant et toujours d’autonomie limitée, a pu ainsi être présenté en automne 2004 à Montréal, suivi d'un prototype de petit véhicule.

En 2006-2007 un groupe de chercheurs français a tenté de produire des véhicules à air comprimé écologiques, à assistance pneumatique: les "K'Airmobiles". Le projet fut abandonné en 2009, faute de trouver les supports financiers, mais surtout suite aux résultats expérimentaux démontrant la difficulté d'utiliser l'air comprimé dans un système embarqué, du fait de la faible capacité énergétique de l'air comprimé et des importantes pertes thermodynamiques rencontrées lors de son expansion, ne permettant qu'une autonomie inférieure à 10 km dans le meilleur des cas (avec un réservoir A.C. de 300 L à 240 bars).

En 2010, grâce à un groupe d'investisseurs nord américains, les brevets pour le moteur-turbine K'Air ayant finalement pu être enregistrés, le projet a été réinitialisé mais cette fois en vue de la construction d'une unité de production d'énergie verte (éolien + solaire).

Un autre projet d’étude a amené l’Université de Reims à construire l’« Air-Bike[5] ». Bien qu’opérationnel, cet engin présente un sérieux handicap du fait de l'énorme dimension du réservoir et de son autonomie réduite.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Les batteries vieillissent et s'usent.
  2. transport pneumatique, sur le site aerocom-france.com
  3. Energine
  4. MDI
  5. Air-Bike

Annexes[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]