Architecture des moteurs à pistons - Définition

Introduction

L'architecture des moteurs à piston définit, entre autres, la position des cylindres. Il peut s'agir de moteurs à explosion, de moteurs hydrauliques, ou de systèmes pneumatiques.

Illustration d'un moteur en L et de deux moteurs en V, avec différents degrés d'ouverture.

Architectures « classiques »

Cylindres en ligne

Les cylindres sont placés les uns à côté des autres. Dans l'industrie automobile, les moteurs de petite cylindrée sont souvent des moteurs avec cylindres en ligne. Depuis plus de 30 ans, les moteurs à 4 cylindres en lignes sont devenus la norme dans l'industrie automobile. Ces moteurs sont réputés pour leur douceur de fonctionnement.

Cylindres en V

Les cylindres sont alignés en deux rangs décalés d'un certain angle (15 à 135°), ce qui raccourcit considérablement le moteur par rapport à une architecture en ligne. La majorité des moteurs à 6 cylindres et plus, produits en 2005, étaient en V. Une nouvelle technologie consiste en la désactivation d'une rangée de cylindres : celle-ci est mise hors service lorsque le véhicule n'a pas besoin de toute la puissance.

Un moteur en V peut être plus ou moins droit ou couché. Lorsque l'angle est de 90° et qu'un des deux cylindres est à l'horizontale, on parle volontiers de « cylindres en L », sans que le moteur soit vraiment différent d'un moteur en V.

Exemples : Ducati 90° axe transversal, Moto Guzzi 90° axe longitudinal à air, Voxan 72° axe transversal, refroidi par eau, Harley-Davidson et Buell 45° axe transversal refroidi par air.

Cylindres en W

Ils peuvent être :

• À trois cylindres : chaque cylindre est décalé par rapport à l'autre d'un certain angle. Par exemple : angle du 1^er par rapport au 2^e : 15° ; angle du 3^e par rapport au 1^er : 30°. Synonyme : moteur en éventail.

• En V : les cylindres des deux lignes sont eux-mêmes disposés en quinconce, permettant de diminuer un peu la longueur du bloc. Exemples : W12, comme le Napier Lion de Napier & Son et le Lorraine 12 E par Lorraine-Dietrich (France, 1924) qui équipait le Potez 25 ou l'Oiseau blanc ; Bugatti Veyron 16.4 et son W16

Cylindres en H

Le moteur en H est tout simplement la superposition de deux moteurs à plat avec leurs carters d'huile mis en commun avec deux villebrequins.

Exemple : moteur Napier Sabre II 24 cylindres, équipant notamment le Hawker Tempest et développant une puissance de 2 130 chevaux.

Cylindres en étoile

Les cylindres sont répartis radialement autour du vilebrequin. Utilisé pour des moteurs d'avions et certains moteurs de motos (Megola, etc.).

Ces moteurs peuvent être rotatifs, l'ensemble des cylindres constitue alors le volant d'inertie.

Cylindres opposés horizontalement ou à plats

Les cylindres sont opposés à plat. Parfois appelés « Boxer », ces moteurs permettent d'abaisser le centre de gravité des voitures. Les pistons se déplaçant dans un même plan horizontal mais dans des directions opposées, les forces d'inertie du premier et du second ordre sont équilibrées. Par contre dans un bicylindre boxer, les couples d'inertie du premier et du second ordre ne sont pas équilibrés en raison du fait que les cylindres opposés ne sont pas dans le même plan transversal. Dans le cas d'un 4-cylindres, tant les forces que les couples d'inertie du premier ordre sont équilibrés.

Exemples : Citroën 2 CV (et dérivés), Citroën GS, « Coccinelle » et Combi Volkswagen, Porsche 911 et son « Flat-six », Subaru Impreza, Alfa Romeo (de l'Alfasud à l'Alfa 146), motos BMW et Honda Gold Wing, la plupart des moteurs d'avions légers en 4 et 6 cylindres...

Cylindres en éventail

Les cylindres sont étalés dans un plan. Louis Blériot a traversé la Manche avec un avion muni d'un trois-cylindres en éventail fabriqué par Alessandro Anzani.

Moteur en carré

Il s'agit de moteurs à plusieurs vilebrequins parallèles.

Avantages :

• Moins de longueur
• Possibilité de monter des distributeurs rotatifs sur tous les cylindres (moteurs 2-temps)