Architecture des moteurs à pistons - Définition et Explications

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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 (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique,...) 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 (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un...), les moteurs de petite cylindrée (La cylindrée est le volume balayé par le déplacement d'une pièce mobile dans une chambre...) sont souvent des moteurs avec cylindres en ligne. Depuis plus de 30 ans, les moteurs à 4 cylindres en lignes sont devenus la norme (Une norme, du latin norma (« équerre, règle ») désigne un...) 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 (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts...) (15 à 135°), ce qui raccourcit considérablement le moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif...) par rapport à une architecture (Architectures est une série documentaire proposée par Frédéric Campain et Richard Copans,...) en ligne. La majorité des moteurs à 6 cylindres et plus, produits en 2005, étaient en V. Une nouvelle technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) consiste en la désactivation d'une rangée de cylindres : celle-ci est mise hors service lorsque le véhicule (Un véhicule est un engin mobile, qui permet de déplacer des personnes ou des charges d'un...) n'a pas besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est...) de toute la puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :).

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 (Ducati Motor Holding est un constructeur italien de moto basé à Bologne.) 90° axe transversal, Moto Guzzi 90° axe longitudinal à air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et...), Voxan 72° axe transversal, refroidi par eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...), Harley-Davidson (Harley-Davidson est un fabricant de motocyclettes basé à Milwaukee (Wisconsin),...) et Buell 45° axe transversal refroidi par air.

Cylindres en W

Ils peuvent être :

  • À trois cylindres : chaque cylindre (Un cylindre est une surface dans l'espace définie par une droite (d), appelée...) est décalé par rapport à l'autre d'un certain angle. Par exemple : angle du 1er par rapport au 2e : 15° ; angle du 3e par rapport au 1er : 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 (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus...) du bloc. Exemples : W12, comme le Napier Lion (Le lion (Panthera leo) est un mammifère carnivore de la famille des félidés du genre...) de Napier & Son et le Lorraine 12 E par Lorraine-Dietrich (France, 1924) qui équipait le Potez 25 (Le Potez 25 qui était un développement du Potez 24 fit son premier vol en 1924. Ce biplan fut...) ou l'Oiseau blanc (Le blanc est la couleur d'un corps chauffé à environ 5 000 °C (voir...) ; Bugatti Veyron (La Veyron 16.4 est un modèle automobile de voiture de sport du constructeur automobile alsacien...) 16.4 et son W16

Cylindres en H

Le moteur en H est tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) simplement la superposition (En mécanique quantique, le principe de superposition stipule qu'un même état quantique peut...) de deux moteurs à plat avec leurs carters d'huile (L'huile est un terme générique désignant des matières grasses qui sont à...) mis en commun avec deux villebrequins.

Exemple : moteur Napier Sabre II 24 cylindres, équipant notamment le Hawker Tempest (Nouvelle conception de chez Hawker (après le fameux Hurricane puis le Typhoon), grand frère du...) et développant une puissance de 2 130 chevaux.

Cylindres en étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une...)

Les cylindres sont répartis radialement autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) du vilebrequin. Utilisé pour des moteurs d'avions et certains moteurs de motos (Megola, etc.).

Ces moteurs peuvent être rotatifs, l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) des cylindres constitue alors le volant d'inertie (L'inertie d'un corps découle de la nécessité d'exercer une force sur celui-ci pour modifier sa...).

Cylindres opposés horizontalement ou à plats

Les cylindres sont opposés à plat. Parfois appelés « Boxer », ces moteurs permettent d'abaisser le centre de gravité (Le centre de gravité est le point d'application de la résultante des forces de...) des voitures (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un...). Les pistons se déplaçant dans un même plan horizontal (Horizontal est une orientation parallèle à l'horizon, et perpendiculaire à la...) 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 (Citroën est un constructeur automobile français fondé en 1919 par André Citroën.) 2 CV (et dérivés), Citroën GS, « Coccinelle » et Combi Volkswagen (Volkswagen est une marque automobile allemande appartenant au groupe Volkswagen AG. L'actuel...), Porsche 911 (Les Porsche 911 sont des voitures sportives fabriquées par la firme allemande Porsche.) et son « Flat-six », Subaru Impreza (L'Impreza est un modèle automobile compact du constructeur japonais Subaru, apparu en 1992....), Alfa Romeo (Alfa Romeo est une marque automobile italienne fondée à Milan le 24 juin 1910, propriété de...) (de l'Alfasud à l'Alfa (L'alfa (de l'arabe halfa) ou sparte est une plante herbacée vivace de la famille des...) 146), motos BMW (Bayerische Motoren Werke AG Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft.ogg  ou BMW (en...) 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 (Louis Blériot (1er juillet 1872 à Cambrai - 2 août 1936 à...) a traversé la Manche avec un avion (Un avion, selon la définition officielle de l'Organisation de l'aviation civile internationale...) muni d'un trois-cylindres en éventail fabriqué par Alessandro Anzani.

Moteur en carré (Un carré est un polygone régulier à quatre côtés. Cela signifie que ses...)

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)
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