ARCHITECTURES ET SONS DE MOTEURS

Diversification des architectures moteur

La plupart des architectures moteurs multicylindres ont été expérimentées dès la première partie du 20ème siècle, en privilégiant pour les automobiles un cycle d'explosion régulier et un bon équilibrage naturel, avec un nombre pair de cylindres, dont 4 minimum par rangée si en ligne ou en V (avec un angle d'ouverture de 90° pour un V8 et 60° pour un V12), le 6 cylindres en ligne 4 temps étant un des meilleurs compromis avec une très bonne régularité cyclique et un équilibrage parfait, tout en restant simple avec une culasse unique.

La recherche d'une plus grande compacité (notamment si montage transversal en traction avant), ainsi que l'amélioration des performances ou la règlementation en compétition, ont fait naître d'autres configurations moteur avec :

- un nombre impair de cylindres en ligne qui ne permet pas un équilibrage optimal (3 et 5 en ligne, V6 et V10) 

- sur les moteurs 4 temps avec un nombre pair de cylindres en ligne, un calage de vilebrequin

  ou un angle du V ne permettant pas un cycle d'explosion 4 temps régulier ou un bon équilibrage naturel

  (ex : 4 cylindres en ligne crossplane en moto, tous les V4, V8 à vilebrequin plat, V8 à 60°, 72°, ou 75°,

   V12 à 65°, ...) 

- les moteurs en V à angle réduit et culasse unique (V4 Lancia Fulvia, VR5 et VR6 VW)

  et déclinaisons en W8, W12, W16

 

Pour un fonctionnement suffisamment silencieux, sans vibrations ressenties, et avec une bonne régularité cyclique à bas régimes, la configuration à 3 ou 4 cylindres en ligne 4 temps avec une cylindrée unitaire optimale comprise entre 300 et 500 cm3 et avec si nécessaire un système d'équilibrage (sur la plupart des 3 cylindres, et sur les 4 cylindres de cylindrée supérieure à 2 l, en plus du montage souple sur silent-blocs) tend à couvrir l'essentiel des besoins en automobile hors véhicules de prestige (un 4 cylindres  de 2L peut dépasser les 400 CV ), grâce (ou plutôt à cause !) de l'augmentation de puissance et surtout de couple que permet la suralimentation (et aussi l'hybridation électrique), au détriment de la sonorité qu'offraient les moteurs atmosphériques avec un nombre de cylindres et un régime de puissance plus élevés autorisant des montées en régime et une allonge plus importantes, avec plus de sensations mécaniques  liées également à un système d'admission et d'échappement plus direct.

  

Les motos, dont la cylindrée est réduite et la priorité n'est pas le confort acoustique ou la douceur de fonctionnement à bas régime, peuvent se satisfaire d'un monocylindre, bicylindre, ou V4, avec une régularité cyclique limitée mais offrant plus de compacité et donc de possibilités d'agencement au niveau de la partie cycle, avec un système d'équilibrage pour limiter les vibrations du moteur généralement monté de façon rigide dans le cadre, sauf si le régime maxi est faible (customs), si la cylindrée unitaire est faible, ou si le moteur est équilibré naturellement pour les forces d'inertie de 1er ordre (voir article sur l'équilibrage des moteurs : Notion d'équilibrage des moteurs à pistons).

L'esthétique du moteur associée à l'image de marque est également un paramètre de choix, de même que le caractère et le son du moteur qui peuvent être différents  en fonction du calage du vilebrequin pour une architecture extérieurement identique (par ex bicylindres parallèles 4 temps calés à 360°, 180°, 270°, 285°, 315°, etc...). Les configurations moteur sont donc très variées en moto malgré le nombre limité de cylindres.

Sur les moteurs 4 temps dont la régularité cyclique est limitée (monocylindres, ou bicylindres avec cycle d'explosion irrégulier) soit la cylindrée unitaire est faible (< 250 cm3) et le manque de souplesse à bas régime n'est pas du tout pénalisant car le fonctionnement s'effectue principalement à haut régime, soit la cylindrée unitaire est importante et on peut obtenir malgré tout une bonne souplesse de fonctionnement à bas régime avec une architecture de type longue course, un volant moteur plus lourd, et un diagramme de fonctionnement adapté, mais celà au détriment de la nervosité, des montées en régime, et des performances (moteurs à forte inertie, de conception généralement antérieure aux années 70 ou ceux des customs bicylindres). En revanche s'il s'agit d'un moteur puissant à haut régime et à l'inertie réduite, la souplesse de fonctionnement sera médiocre à bas régime, avec des cognements en dessous de 3000 tr/min, et il faudra donc éviter ce genre de moteur sportif pour une utilisation tranquille si la cylindrée unitaire est très importante, et malgré un couple important dès les bas régimes (par ex KTM 690 et 1290, Ducati 1200 et plus, etc...). Une cylindrée unitaire d'environ 300  à 350 cm3 semble être optimale du point de vue longévité et agrément à tous les régimes, ce qui correspond pour une moto de route polyvalente à un bicylindre d'environ 650 cm3 et 75 ch qui constitue le type de moteur le plus courant. Au delà de cette cylindrée et pour un moteur d'un rendement d'environ 120 ch/l, le trois cylindres en ligne est un excellent compromis, de même que le boxer bicylindre si transmission à cardan, mais ce dernier n'est désormais produit qu' en grosse cylindrée (autour de 1200 cm3) par BMW.

Pour une moto trail et dans le cadre d'une réelle utilisation mixte route et chemin, il faut privilégier, comme sur les tout-terrains de compétition (cross, trial, et enduro), une motorisation monocylindre 2 ou 4 temps pour ce type d'utilisation qui implique des contraintes spécifiques (pneus étroits à profil mixte avec roue avant de 21 pouces, suspension souple et à grand débattement, garde au sol et position de conduite élevée, maniabilité importanteetc...) en totale contradiction avec la puissance, la vitesse de pointe, et le poids démesuré des gros trails multicylindres souvent suréquipés comme une moto de grand tourisme (carénage avec bulle haute, équipements de confort, aides électroniques, voire boîte robotisée, etc...) et qui sont l'équivalent sur 2 roues des "SUV" ou "crossover" automobiles.

 

On dénombre plus d'une centaine d'architectures moteurs distinctes présentées dans ce blog, avec pour les seuls moteurs 4 temps, une cinquantaine de cycles d'explosions différents, donc de sonorités différentes. 

 


28/09/2019