Une chambre de combustion est la zone dans un moteur où le carburant est brûlé. Dans un moteur à combustion interne, le carburant est brûlé dans l’espace situé directement au-dessus de ses pistons. Les moteurs à combustion interne sont largement utilisés dans les petits véhicules mobiles. Dans le moteur à combustion externe, le carburant est brûlé dans un espace physiquement séparé des parois de ses cylindres. Les moteurs à combustion externe étaient largement utilisés au XIXe siècle pour propulser les grands bateaux à vapeur et les trains.
La chambre de combustion d’un moteur à combustion interne est délimitée en partie par la surface d’un piston. Lorsque le carburant est enflammé dans cette chambre de combustion, les gaz chauds peuvent agir directement sur le piston pour le pousser vers le bas. Comme la pression du gaz est élevée, il se dilate rapidement pour suivre le piston et continuer à pousser dessus. Au moment où la pression du gaz est à nouveau basse, le gaz a poussé le piston vers sa position inférieure. Un vilebrequin connecté aux pistons tournera lorsque les pistons oscilleront.
Une application répandue du moteur à combustion interne est la puissance pour les véhicules mobiles, tels que les automobiles, les bateaux et les avions à hélice. La chaleur dans une chambre de combustion interne est créée à l’intérieur du moteur lui-même, elle peut donc agir rapidement sur les pistons du moteur. Cette efficacité relative permet aux moteurs à combustion interne d’être plus petits et plus légers que leurs homologues à combustion externe. Pour cette raison, les moteurs à combustion interne sont largement utilisés pour des applications mobiles avec des besoins en puissance relativement faibles.
La machine à vapeur, quant à elle, est un moteur à combustion externe. Cela signifie que la chambre de combustion est située à l’extérieur des cylindres. Les moteurs à combustion externe nécessitent un transfert de chaleur à travers les parois solides du moteur. Le transfert de chaleur à travers un objet solide immobile est appelé conduction. La conduction peut être un processus lent lorsque les différences de température sont faibles, de sorte que les moteurs à vapeur utilisent généralement de grandes chambres de combustion qui produisent beaucoup de chaleur.
Dans la machine à vapeur, le charbon est brûlé dans une chambre de combustion appelée foyer pour produire de la chaleur. La chaleur s’écoule à travers les parois d’un autre récipient rempli d’eau appelé chaudière. Lorsque l’eau bout, de la vapeur à haute pression est temporairement dirigée dans un ou plusieurs cylindres pour agir sur un piston. Le mouvement linéaire du piston est converti en mouvement circulaire d’un vilebrequin pour entraîner le moteur.
Les moteurs à combustion interne et externe sont des formes du moteur alternatif. Ces moteurs convertissent finalement l’énergie chimique en travail mécanique, la chaleur étant la forme d’énergie intermédiaire. Même dans des conditions idéales, ils ne peuvent pas convertir 100 % de l’énergie chimique stockée en travail mécanique car une partie de la chaleur s’échappera toujours du système.