Moteur à plat

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Article général Pour un article plus général, voir Architecture des moteurs à pistons.
Moteur à plat Flat-twin Boxer
Moteur à plat Boxer (en haut)
Moteur à plat en V à 180°(en bas)
Moteur 4 cylindres à plat Boxer

Un moteur à plat (flat, en anglais) (Boxer, ou en V à 180°) est un moteur à pistons dans lequel les cylindres et pistons sont sur un même plan généralement horizontal, normalement en nombre pair, disposés de part et d'autre opposés du vilebrequin. « boxer » fait référence aux mouvements des pistons, semblables à celui d'un boxeur[1].

Ce moteur est inventé et breveté en 1896 par l'ingénieur allemand Carl Benz, et repris entre autres en 1938 par Ferdinand Porsche (PDG fondateur de Daimler-Mercedes-Benz, Porsche et Volkswagen) pour ses mythiques Volkswagen Coccinelle 4 cyl, Porsche 356 4 cyl, et Porsche 911 6 cyl (flat-6)... Il est également utilisé dans le monde de la moto, de l'aviation légère, et des voitures de sport telles que les Ferrari 365 GT4 BB, 512 BB, et Testarossa à moteur boxer 12 cylindres « à plat / en V à 180° » de Ferrari Berlinetta Boxer des années 1970-années 1980...

Histoire et application[modifier | modifier le code]

XIXe siècle[modifier | modifier le code]

En 1885 l'inventeur allemand Carl Benz (PDG fondateur de Benz & Cie) conçoit et développe ses premiers Tricycle Benz 1 à moteur deux temps monocylindre horizontal (première voiture à moteur à essence de série de l'histoire de l'automobile, avec les véhicules à moteur Daimler Type P V2 de Daimler, qui révolutionne le monde d'alors)[2]. Son second moteur Kontra-Motor (moteur contre) 2 cylindres à plat (développé avec August Horch) motorise ses Benz Ideal de 1894, et modèles suivants jusqu'aux premiers 4 cylindres en ligne du début des années 1900[3],[4]...

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Anecdote historique de dépôt de brevet de propriété industrielle : lorsque Carl Benz dépose en 1894 son brevet de moteur bicylindre « à plat » (variante du brevet de moteur Daimler Type P V2 de Daimler de 1887) d'autres inventeurs déposent des brevets pour des variantes de cette invention révolutionnaire[2], dont De Dion-Bouton qui dépose un brevet de prototype de moteur à cylindres opposés le 18 juillet 1895[5], Armand Peugeot avec son moteur horizontal Peugeot de 1896 (2 cylindres en ligne horizontaux), et Henry Ford aux États-Unis avec le 2 cylindres en ligne horizontal de sa Ford Quadricycle de 1896...

XXe siècle[modifier | modifier le code]

Moteur bicylindre Boxer flat-twin
Porsche 911 à 6 cylindres à plat Flat-6, depuis 1959, Porsche Museum.
Moteur 12 cylindres à plat (en V à 180°) de Ferrari Testarossa

À partir de 1938 l'inventeur allemand Ferdinand Porsche (PDG fondateur de Daimler-Mercedes-Benz, Porsche, et Volkswagen) conçoit et commercialise sa mythique Volkswagen Coccinelle (voiture du peuple en allemand) à moteur 4 cylindres à plat Benz refroidis par air, à la demande du chancelier du Reich Adolf Hitler, à plus de 20 millions d’exemplaires. Ce moteur motorise également des Buggy, Volkswagen Combi, Volkswagen SP, Volkswagen Karmann Ghia, Type 3 et Type 4, ainsi que la plupart des modèles du constructeur Tatra à partir de 1923, avec un refroidissement à air...

Dans les années 1930 en France, Citroën s'associe avec Panhard pour concevoir des Flat-twin, moteur boxer bicylindre Citroën, et moteur boxer série G Citroën, pour motoriser entre autres leurs Citroën 2 CV (2 cyl flat-twin, « capable de transporter un panier d'œufs sur tous les chemins »), Ami 6, 8 et Super, Méhari, GS et GSA (4 cyl), LN et LNA, Visa, Axel, DB coach, Panhard Dyna X, Dyna Z, PL 17, 24, CD, Junior, et char de combat 12 cyl (flat-12) EBR et AML...

À partir de 1939 Ferdinand Porsche et son fils Ferry Porsche motorisent leurs voitures de sport Porsche avec leurs célèbres moteurs 4, puis 6 cylindres à plat (Porsche Type 64 4 cyl de 1939, Porsche 356 4 cyl de 1948, Porsche 911 6 cyl de 1959, Porsche Boxster de 1996, Lykan HyperSport, et nombreuses variantes... Ils sont également utilisés en compétition en 6, 12, et 16 cylindres, pour motoriser entre autres des Porsche 360 Cisitalia 12 cyl 1947, Porsche 917 12 et 16 cyl de 1970, et Porsche 962 6 cyl de 1984...

Entre les années 1960 et années 1980 Ferrari développe ses célèbres moteurs boxer 12 cylindres à plat pour ses Ferrari 312 T, Ferrari Pinin, Ferrari 312 B, et Ferrari Berlinetta Boxer, Ferrari 365 GT4 BB, Ferrari 512 BB, et Ferrari Testarossa...

Quelques modèles et constructeurs[modifier | modifier le code]

Les moteurs à plat motorisent de nombreuses motos dont les Honda Gold Wing (4 et 6 cyl), Ratier, CEMEC, BMW Motorrad (BMW R 12, BMW R 32, BMW R 42, BMW R 47, BMW R 75/5, BMW R 1200 R, BMW GS...), Chang-Jiang, Douglas, Harley-Davidson, Indian, Magnat-Debon (avec un vilebrequin transversal, entouré d'un cylindre devant et l'autre derrière)...

En aéronautique ils motorisent de très nombreux avions légers : Demoiselle (avion), Blériot XI, Lycoming Engines, Continental Motors, Rotax, Hiller UH-12 Raven, Cessna (Cessna O-2, Cessna 152, Cessna 170, Cessna 172, Cessna 182, Cessna 340...), Mudry Cap 10, Mudry CAP 230, Extra 300...

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Moteurs à plat Boxer, et en V à 180°[modifier | modifier le code]

Le moteur dit « boxer » est un sous-genre de moteur à plat. La principale particularité du moteur boxer par rapport aux autres moteurs à plat est que, lorsqu'un piston se dirige vers la droite, son opposé direct se déplace vers la gauche de façon synchronisée (comme sur l'animation), alors que dans le cas d'un moteur non-boxer, lorsqu'un piston se dirige vers la droite, son opposé direct se dirige également vers la droite de façon synchronisée. Le terme « boxer » est donc indépendant du nombre de cylindres[6].

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Les Porsche 911, Subaru Impreza[7], Alfasud, Citroën GS et GSA, et Citroën 2 CV[8] sont des véhicules à moteur à plat boxer tandis que, contrairement à ce que son nom semble indiquer, la Ferrari Berlinetta Boxer est un véhicule à moteur 12 cylindres à plat non-boxer, aussi appelé « moteur V12 à 180° ».

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Technique[modifier | modifier le code]

Ses moteurs refroidis par air sont populaires et reconnus pour leurs simplicité, petites tailles, et centres de gravité très bas. Lorsque le nombre de cylindres est élevé, peu de différences subsistent entre l'équilibrage d'un moteur en ligne, en V ou à plat[3],[9].

Avantages[modifier | modifier le code]

La conception même du moteur à plat lui confère un avantage indéniable, sur le plan du comportement dynamique du véhicule, face aux moteur en ligne et aux moteurs en V. Les pistons étant placés horizontalement, le moteur est installé très bas sur le châssis, participant ainsi à abaisser sensiblement le centre de gravité, ce qui améliore la tenue de route théorique. Par cette caractéristique, l'accessibilité mécanique est excellente sur une moto, mais délicate sur une automobile car, à cause de la disposition des conduits d'admission et d'échappement, il y a un risque d'interférence avec les éléments de suspension[3].

Cette motorisation offre par ailleurs un bon équilibre puisque les forces d'inertie d'un piston sont automatiquement équilibrées par celles de l'autre piston (à ceci près que les pistons ne sont pas rigoureusement opposés) ce qui permet aussi d'éliminer presque toute vibration, notamment celles dites « de second ordre »[3].

Inconvénients[modifier | modifier le code]

Les couples d'inertie ne sont pas équilibrés[3], ce qui est surtout sensible lors des changements rapides de régime moteur.

Ces moteurs étant souvent refroidis à l'air, leur refroidissement et leur lubrification demandent plus de soin que sur les moteurs à refroidissement à eau. L'entretien n'est pas facilité en cas de déculassage (nécessité de retirer le moteur) voire pour simplement changer les bougies.

Quelques moteurs à plats[modifier | modifier le code]

Quelques variantes[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Le moteur boxer, sur motorlegend.com du 1 août 2005, consulté le 9 décembre 2017
  2. a et b « Le brebet Benz de 1988 » [PDF], sur le site de l'UNESCO
  3. a, b, c, d et e « Le moteur boxer », sur Motorlegend, (consulté le 3 août 2009)
  4. « Karl Benz - Fondateur de Mercedes », sur RSI Auto (consulté le 3 août 2009)
  5. (it) Federico Robutti, L'importanza dei brevetti De Dion nella storia dell'automobile, Quattroruote, .
  6. (de) « Geschichte des Boxermotors », sur boxermotor.com (consulté le 19 octobre 2017).
  7. « Subaru Boxer & Boxer Diesel », sur subaru.fr.
  8. « Boxermotor - 2 CV », sur boxermotor.com.
  9. « Les moteurs à plat », sur Méca Rétro (consulté le 4 août 2009).

Annexes[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

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Lien externe[modifier | modifier le code]