La plupart des conducteurs supposent que le moteur à combustion interne est le seul moyen de déplacer un véhicule. La chaleur et le refroidissement se produisent à l’intérieur du bloc-cylindres. Ça marche. C’est omniprésent. Mais il existe une voie alternative. Le moteur à combustion externe déplace le chauffage et le refroidissement en dehors de la structure de puissance principale. Cela ressemble à un pas en arrière. Ce n’est pas le cas. C’est effectivement assez efficace.
Deux types distincts ont propulsé les automobiles : la machine à vapeur et le moteur Stirling. Les deux offrent des avantages spécifiques que l’ingénierie moderne commence seulement maintenant à exploiter pleinement.
La vitesse oubliée de la machine à vapeur
Les machines à vapeur ont démarré dans les machines lourdes. Les trains. Matériel agricole. Ils ont fait leurs preuves sous des charges massives. Cette preuve était suffisante pour les amener sur les routes.
Une fois qu’une machine à vapeur atteint sa pleine température, la pression reste constante. Pas de chasse au matériel. Aucune transmission complexe n’est nécessaire. La voiture bouge.
Prenez le Stanley Rocket. En 1906, elle atteignait 127 milles à l’heure. Cela représente 204,4 kilomètres par heure. Ce record de vitesse a duré des décennies. Les voitures à vapeur n’ont pas disparu du jour au lendemain. Pendant des années, elles ont rivalisé avec les premières voitures à essence. Pourquoi? Parce que démarrer un premier moteur à combustion interne était dangereux. Il fallait le manivelle. Cela pourrait reculer et vous casser le bras. Les démarreurs électriques n’avaient pas encore été inventés. Les machines à vapeur viennent de démarrer.
Mais la commodité a gagné. À l’époque où Ford a lancé le modèle T, les composants électriques rendaient les voitures à essence plus faciles à utiliser. Le coût a tué le marché de la vapeur. Les voitures à vapeur populaires coûtent environ six fois plus cher qu’une Ford produite en série. Ils s’éteignirent lentement. Maintenant, ce sont des curiosités. Jay Leno les collectionne. Les exemples vintage survivent parce qu’ils sont fiables.
Mais les chercheurs s’y intéressent encore. L’efficacité de la machine à vapeur, combinée à la technologie moderne, laisse présager un retour potentiel.
Moteur Stirling : la chaleur de l’extérieur
Le moteur Stirling a été développé par un inventeur écossais au début des années 1800. Il alimentait également les premières automobiles. Sa popularité s’est rapidement effondrée. Les matériaux disponibles ne pouvaient alors pas résister à la chaleur extrême nécessaire à son fonctionnement. Les moteurs ont fondu ou sont tombés en panne.
Le moteur Stirling utilise des pistons comme une machine à vapeur. Mais la source de chaleur est externe. Aujourd’hui, nous disposons de matériaux plus solides. Nous avons une meilleure métallurgie. Le Stirling a un nouveau potentiel.
Il peut fonctionner avec n’importe quel type de carburant. Cette flexibilité a inspiré les constructeurs automobiles de Détroit. Ils ont expérimenté le Stirling dans les années 1970. Ils ont vu la polyvalence. Ils ont vu l’efficacité théorique.
Plus récemment, en 2012, une voiture propulsée par Stirling a participé au Shell Eco-marathon Europe. Il s’agissait d’un concours de véhicules expérimentaux à carburant alternatif. La voiture ne répondait pas aux qualifications du concours. Il ne pouvait pas courir. Il n’a pas réussi à se qualifier.
Mais il a réussi à inciter les gens à considérer à nouveau le moteur Stirling. Les matériaux sont meilleurs maintenant. Les dessins sont plus nets. L’intérêt est de retour.
Beaucoup plus d’informations
L’efficacité de la machine à vapeur, combinée à la technologie moderne, offre à la vapeur un grand potentiel de retour.
Le retour en arrière n’est pas une question de nostalgie. Il s’agit de thermodynamique. Les moteurs à combustion interne perdent de la chaleur. Les moteurs à combustion externe peuvent en capter davantage. Ils fonctionnent selon des principes différents. Ils n’ont pas besoin des soupapes complexes d’un moteur à essence. Ils n’ont pas besoin de pièces alternatives à grande vitesse qui provoquent l’usure.
Le moteur Stirling est silencieux. Cela fonctionne bien. Il n’explose pas à l’intérieur du cylindre. Il chauffe un gaz extérieurement. Le gaz se dilate. Cela pousse le piston. C’est propre. C’est efficace. C’est juste difficile de faire assez petit pour une voiture. Les premières tentatives ont échoué en raison de limites matérielles. Nous avons dépassé ces limites.
Le record de vitesse du Stanley Rocket datant de 1906 nous rappelle que les énergies alternatives ne sont pas nouvelles. Il a simplement été mis de côté. Le coût des voitures à vapeur était la cause la plus meurtrière au début du 20e siècle. Aujourd’hui, les coûts de fabrication sont différents. Les chaînes d’approvisionnement sont différentes. Les obstacles sont techniques et pas seulement financiers.
Les expériences menées à Détroit dans les années 1970 ont montré cette intention. L’inscription au Shell Eco-marathon 2012 a montré cette tentative. Le résultat fut un échec sur le papier, mais un succès sur le plan de la prise de conscience. La conversation a repris.
Les chercheurs modernes pensent que la combustion externe offre une voie viable pour la conception automobile future. Pas nécessairement pour les records de vitesse. Mais pour l’efficacité. Pour la flexibilité du carburant. Pour un autre type de conduite.
Le moteur à combustion interne a remporté la course il y a un siècle. Cela ne veut pas dire que c’est le seul moyen. Cela signifie simplement que c’était le moyen le plus pratique à l’époque. Changements de commodité. L’efficacité compte désormais davantage. Le moteur à combustion externe est toujours là. En attendant le bon moment.
