Moteur à plat

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Pour un article plus général, voir Architecture des moteurs à pistons.

Moteur flat-twin boxer.
Deux types de moteurs à plat : moteur boxer (en haut) et moteur en V à 180° (en bas).
Vue coupée de moteur 6-cylindres à plat boxer Porsche.
Moteur 4-cylindres à plat « boxer ».

Un moteur à plat (en anglais : « flat ») est un moteur à pistons dans lequel les cylindres et pistons (de deux à seize cylindres) sont sur un même plan (généralement horizontal) et disposés de part et d'autre du vilebrequin. Il existe deux types de moteurs à plat : les moteur boxer et moteur en V à 180°.

Ce moteur est inventé et breveté en 1896 par l'ingénieur allemand Carl Benz, et repris entre autres par les frères Dodge pour motoriser la Ford A (1903), par Citroën pour la 2 CV et d'autres voitures, et en 1938 par Ferdinand Porsche (PDG fondateur de Daimler-Mercedes-Benz, Porsche et Volkswagen) pour ses mythiques Coccinelle 4-cylindres, Porsche 356 4-cylindres et Porsche 911 6-cylindres. Il est également utilisé dans le monde de la moto (par exemple la BMW R 32 et ses successeurs), de l'aviation légère, et des voitures de sport telles que les Ferrari Berlinetta Boxer et Ferrari Testarossa à moteur 12-cylindres en V à 180° des années 1970-1980.

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)[1]. 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[2],[3].

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 Daimler de 1887) d'autres inventeurs déposent des brevets pour des variantes de cette invention révolutionnaire[1], dont De Dion-Bouton qui dépose un brevet de prototype de « moteur à cylindres opposés » le [4], Armand Peugeot avec son moteur horizontal Peugeot de 1896 (2-cylindres en ligne horizontal), et Henry Ford aux États-Unis avec le bicylindre en ligne horizontal de sa Ford Quadricycle de 1896.

XXe siècle[modifier | modifier le code]

Moteur flat-twin boxer.

En France, Gnome et Rhône propose un bicylindre à plat culbuté (technique encore très peu employée dans le civil) sur sa moto ABC en 1919, d'autres suivront dans les années 1930 : 500 V2 (à soupapes latérales), 500 CV2 (culbuté), 750 X (culbuté) ainsi que les militaires 750 XA (culbuté) et enfin 800 AX2 (à soupapes latérales).

En 1938-39 en France, Citroën étudie pour la TPV qui deviendra la 2 CV en 1939, un flat-twin maison, tout d'abord à refroidissement liquide pour plus de 200 2cv de présérie de 1939 (jamais commercialisées du fait de la guerre), puis un moteur simplifié à refroidissement par air qui sera commercialisé de 1948 à 1990. Évoluant au fil du temps, il sera monté aussi sur les Ami 6, Dyane, Méhari, Ami 8, LN et pour son ultime évolution en 652 cm3 sur LNA et Visa. Après le rachat de Panhard, un 4-cylindres à plat Citroën sera développé pour la Citroën GS puis GSA, il équipera également la Ami super et l'Axel.

Panhard avait fait du bicylindre à plat une de ces spécificités : DB coach, Panhard Dyna X, Dyna Z, PL 17, 24, CD, Junior, et le déclina sur des engins de combat en 12-cylindres (flat-12) EBR et AML.

Moteur 6-cylindres vertical de rotor d'hélicoptère Franklin O-335 (en), et de Tucker '48.

BMW s'est fait spécialiste du bicylindre à plat sur ses motos depuis le début des années 1920.

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 refroidi par air, à la demande du chancelier du Reich Adolf Hitler, produite après guerre à plus de vingt millions d’exemplaires. Ce moteur anime également des Buggy, Volkswagen Combi, Volkswagen SP, Volkswagen Karmann Ghia, Type 3 et Type 4. À noter que la Coccinelle est quasiment la copie conforme de la Tatra 570 de 1933[5].

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-cylindres de 1939, Porsche 356 4-cylindres de 1948, Porsche 912 4-cylindres, Porsche 911 6-cylindres de 1959 Porsche 914 4- et 6-cylindres, Porsche Boxster de 1996, Lykan HyperSport, et nombreuses variantes. Ils sont également utilisés en compétition en 6-, 12- voire 16-cylindres, pour motoriser, entre autres, des Porsche 360 Cisitalia 12-cylindres 1947, Porsche 917 12- et 16-cylindres de 1970, et Porsche 962 6-cylindres de 1984.

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

Depuis la fin des années 1950 et jusqu'à aujourd'hui, presque tous les moteurs du constructeur japonais Subaru sont de type boxer.

Aviation légère[modifier | modifier le code]

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Beaucoup d'avions légers sont équipés de moteurs à plat refroidis par air (le vent apparent généré par l'hélice), car cette disposition bénéficie d'un faible maître couple frontal qui est favorable en termes de traînée aérodynamique : on peut citer les moteurs Textron-Lycoming (quatre et six cylindres à plat) qui furent également installés sur l'automobile Tucker, le moteur Renault SMA 4-cylindres à plat Diesel, les moteurs Rotax très appréciés sur les ULM....et même le moteur de la Coccinelle VW qui fut installé dans les avions légers dus à l'ingénieur constructeur Fournier.

Quelques modèles et constructeurs[modifier | modifier le code]

Les moteurs à plat motorisent de nombreuses motos dont les Honda Gold Wing (4- et 6-cylindres), Ratier, CEMEC, certaines BMW (ex. : R 12, R 32, R 42, R 47, R 75/5, R 1200 R, certaines GS), Chang-Jiang, Douglas, Magnat-Debon (avec un vilebrequin transversal, entouré d'un cylindre devant et l'autre derrière), et les BFG 1300 et MF 650 à moteurs d'origine Citroën à quatre et deux cylindres.

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.

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

Il existe deux types de moteur à plat : les moteurs en V à 180° (avec ses variantes : moteur avec cylindres en H par exemple), et les « boxer », qui se distinguent par le mouvements des pistons qui ressemblent à ceux des poings d'un boxeur[6] : 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 un moteur en V à 180° les pistons sont légèrement désynchronisés mais se déplacent ensemble vers la gauche ou vers la droite[7]. Les deux types existent en nombre pair quelconque de cylindres.

  • Différence entre moteur boxer et en V à 180°
  • Moteur flat-twin boxer.

    Moteur flat-twin boxer.

  • Moteur boxer (en haut) et en V à 180°(en bas).

    Moteur boxer (en haut) et en V à 180°(en bas).

  • En V à 180° (à gauche), boxer (à droite).

    En V à 180° (à gauche), boxer (à droite).

  • Moteur avec cylindres en H.

    Moteur avec cylindres en H.

Les Porsche 911, Subaru Impreza[8], Alfasud, Citroën GS et GSA, et Citroën 2 CV[9] sont des véhicules à moteur à plat boxer. La Ferrari Berlinetta Boxer est un véhicule à moteur Ferrari 12 cylindres à plat, en V à 180°, et non un boxer, contrairement à ce que son nom semble indiquer[10].

Technique[modifier | modifier le code]

Ces moteurs sont trop peu différents des moteurs en ligne ou en V pour qu'un de ces types prennent clairement l'avantage sur les autres. Dès quatre cylindres, tous ces types sont presque équivalent en terme d'équilibrage[2],[11]. Les moteurs à plat existent en diesel[12], et, plus rarement, en version à deux temps[13],[14].

En terme de volume, la forme plate de ces moteurs permet, plus facilement que la forme des moteurs en ligne ou en V, d'abaisser le centre de gravité, ce qui favorise une bonne tenue de route.

Les cylindres dépassent du volume général, ce qui a deux conséquences. D'une part, il est aisé de les refroidir par air, ce qui donne un moteur plus simple ; cependant cette technique a aussi des limitations, et lorsque le choix du refroidissement à eau est fait, cet avantage disparait. D'autre part, sur une moto les têtes de cylindres et leurs éléments (bougies, soupapes et mécanique associée, admission et échappement, etc.) sont facilement accessibles, ce qui facilite l'entretien ; sur une voiture, c'est l'inverse (les têtes de cylindres sont plus facilement accessibles avec un moteur en V ou ligne), et dans certains cas le moteur à plat devra même être déposé pour certaines opérations simples.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. ↑ a et b « Le brebet Benz de 1988 » [PDF], UNESCO.
  2. ↑ a et b « Le moteur boxer », Motorlegend, (consulté le ).
  3. ↑ « Karl Benz - Fondateur de Mercedes », RSI Auto (consulté le ).
  4. ↑ (it) Federico Robutti, L'importanza dei brevetti De Dion nella storia dell'automobile, Quattroruote, .
  5. ↑ « Insolite. La Coccinelle de Volkswagen était-elle vraiment allemande ? », sur www.leprogres.fr (consulté le )
  6. ↑ « Le moteur boxer », Motorlegend.com, (consulté le ).
  7. ↑ (de) « Geschichte des Boxermotors », Boxermotor.com (consulté le ).
  8. ↑ « Subaru Boxer & Boxer Diesel », Subaru.fr.
  9. ↑ « Boxermotor - 2 CV », Boxermotor.com.
  10. ↑ Selon Mauro Forghieri, « BB » signifie en fait Berlinetta Bialbero (double arbre à cames), l'erreur provenant d'une mauvaise interprétation de BB en Berlinetta Boxer par des journalistes de l'époque et perdurant encore aujourd'hui malgré ses objections. ref : Davide Cironi, « Forghieri Racconta: 12 domande imperdibili - Intervista di Davide Cironi (SUBS) » [vidéo], sur YouTube, (consulté le ).
  11. ↑ « Les moteurs à plat », Méca Rétro (consulté le ).
  12. ↑ « The New Subaru EE20 Boxer Turbo Diesel, In Detail », Jalopnik, (consulté le )
  13. ↑ https://uasweekly.com/2020/03/04/sky-power-introduces-the-smallest-2-stroke-boxer-engine-sp-56/
  14. ↑ O.S. Engines (en) GT120T (boxer 2 temps 120 cc)

Annexes[modifier | modifier le code]

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