Le moteur est l’élément central d’une automobile, sans lequel celle-ci ne pourrait être définie comme telle. Mieux encore : le moteur devient parfois partie intégrante d’un modèle bien précis, contribuant à le rendre unique et à le différencier des autres. Chaque constructeur dispose d’une certaine liberté quant à la disposition des cylindres, et le choix de l’une d’entre elles est dicté par les objectifs de performance, les contraintes de conception et les attentes de la clientèle. Le cylindre est l’organe du moteur le long duquel le piston se déplace pendant son fonctionnement. De manière générale, les moteurs comptent plus d’un cylindre et leur disposition peut être classée de la façon suivante :
- Disposition des cylindres en ligne
- Disposition des cylindres en V
- Disposition Boxer
Disposition des cylindres en ligne :
Dans ce cas, les cylindres sont disposés en parallèle, l’un à côté de l’autre. C’est la disposition adoptée sur les voitures de série, grâce à la nécessité de concevoir et de fabriquer un nombre limité de composants, ce qui permet de contenir le coût de chaque moteur. C’est aussi la disposition qui n’exige pas (sauf dans le cas du quatre cylindres) l’adoption d’arbres d’équilibrage, c’est-à-dire la réduction des vibrations susceptibles d’altérer le fonctionnement régulier du moteur. Les vibrations sont engendrées par la poussée inertielle du piston, qui se transmet au vilebrequin et, par conséquent, au reste du moteur. S’il est vrai que la disposition en ligne garantit presque toujours un équilibrage sans l’aide d’arbres de compensation, il est également vrai que cette condition n’est atteinte qu’avec un nombre élevé de cylindres. La disposition en ligne impose donc l’adoption de vilebrequins longs, d’où la nécessité de disposer d’un vaste espace dans le compartiment moteur. La hauteur du moteur peut elle aussi réclamer de la place, selon les dimensions du piston, de la bielle et du vilebrequin. Parfois cette hauteur est si importante que l’inclinaison du moteur permet de contenir l’espace nécessaire. Sur les photos, le quatre cylindres en ligne de la Mazda MX-5 ND (cliquez ici pour l’article complet) :
Disposition des cylindres en V :
Lorsque l’on entend parler de moteurs à cylindres disposés en V, il est naturel de penser à des voitures à vocation sportive, comme le V6 Busso d’Alfa Romeo ou le V8 DFV de Cosworth. C’est en effet l’architecture en V qui permet d’employer un plus grand nombre de cylindres qu’un moteur en ligne, à encombrement égal. Plus le nombre de cylindres est élevé, plus la puissance délivrée est importante. Ce n’est pas tout : la hauteur du moteur diminue et, avec elle, le centre de gravité (pour de plus amples informations sur le centre de masse cliquez ici) du moteur, ce qui contribue à abaisser le centre de gravité du véhicule. Le roulis se réduit et la voiture gagne en maniabilité en courbe. Attention toutefois : incliner les cylindres permet de réduire la hauteur du moteur, mais augmente aussi l’espace latéral requis dans le compartiment moteur, ce qui peut contraindre à adopter des suspensions de type MacPherson, connues pour leur caractère économique, mais aussi pour faire varier excessivement l’assiette de la voiture en courbe. De plus, construire un moteur en V revient à augmenter le nombre de composants nécessaires (deux culasses au lieu d’une, quatre arbres à cames au lieu de deux) ainsi que la complexité des conduits d’admission et d’échappement, avec les hausses de coûts et de poids qui en découlent. Pour l’équilibrage, le recours à des arbres de compensation sera presque toujours indispensable, sauf dans le cas d’un encombrant douze cylindres. Ci-dessous, le six cylindres en V du Porsche Cayenne Diesel (cliquez ici pour l’article complet)
Disposition des cylindres Boxer :
Commençons par une précision importante : le moteur Boxer est très souvent confondu avec le moteur à plat, en raison de leur ressemblance apparente. Dans les deux cas, en effet, bielles et pistons sont disposés horizontalement. La différence se situe à l’intérieur : sur les moteurs boxer, les bielles sont montées séparément sur leur propre maneton ; sur les moteurs à plat, elles sont montées par paires sur le même maneton. Cela influe sur l’équilibrage du moteur car, sur le moteur Boxer, le mouvement opposé des pistons réduit déjà en soi les vibrations. Le moteur à plat doit être considéré comme un moteur en V à 180°, dans lequel le mouvement unidirectionnel des cylindres opposés engendre de fortes vibrations, raison pour laquelle il convient d’adopter des arbres de compensation. (Sur le dessin, à gauche le moteur V180, à droite le Boxer)
Grâce à son architecture à la hauteur plus réduite encore, le centre de gravité s’abaisse davantage que sur un moteur en V, mais l’encombrement latéral augmente encore. La maniabilité s’améliore plus nettement, mais l’adoption d’une suspension MacPherson devient de plus en plus obligée. Ce moteur conserve le même degré de complexité que celui observé sur les moteurs en V : davantage de culasses, davantage d’arbres à cames, des conduits d’admission et d’échappement plus complexes que sur un moteur en ligne. Ce qui se traduit là encore par des moteurs coûteux et lourds. Ci-dessous, le quatre cylindres Boxer de la Toyota GT86 (cliquez ici pour l’article complet) :
Testo: Riccardo Casini
Foto: © Car-Shooters, Disegno: Frank Lente via Wiki Commons