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    <title>Moteur à explosion</title>
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        <ip>208.78.54.236</ip>
      </contributor>
      <comment>/* Avantages */ activation du mot vilebrequin</comment>
      <text xml:space="preserve">Le '''moteur à explosion''' est un [[moteur à combustion interne]], principalement utilisé pour la propulsion des véhicules de [[transport]] ([[avion]] à [[hélice]], [[automobile]], [[Motocyclette|moto]], [[camion]], [[bateau]]), pour une multitude d'outils mobiles ([[tronçonneuse]], [[tondeuse à gazon]]) ainsi que pour des installations fixes ([[groupe électrogène]], [[pompe]]).

Le terme « moteur à explosion », consacré par l'usage est impropre, car il ne rend pas compte de tous les [[phénomène]]s se produisant dans ces moteurs, pour lesquels la dénomination « moteur à combustion interne » est plus adéquate.

Une [[détonation]], forme particulière d'''explosion'' (vitesse du front de flamme supérieur au km/s), a parfois lieu, mais c'est un défaut de fonctionnement, (sauf lors du démarrage de la combustion des moteurs Diesel). Normalement c'est une [[déflagration]] qui se produit au sein de ces moteurs. Les [[moteur à allumage commandé|moteurs à allumage commandé]] se différencient aussi des [[moteur Diesel|moteurs Diesel]], en nécessitant, une étincelle pour le déclenchement de la [[combustion]] du mélange [[carburant]] / [[air]]. &lt;!--Nous emploierons ''Diesel'' en préservant la majuscule initiale du nom propre donc plutôt que ''diesel''--&gt;

== Moteur quatre temps à allumage commandé==
{{Article détaillé|Moteur à allumage commandé}}
Tous les moteurs utilisant comme carburant de l'[[Essence (hydrocarbure)|essence]], ou de l'[[Alcool (chimie)|alcool]], voire un [[gaz]] ([[Gaz de pétrole liquéfié|GPL]]) ou autre, dont le déclenchement de la combustion est dépendant d'une source d'énergie externe (bougie, trembleur...)
&lt;!-- [[Image:Compression cycle 4 temps.jpg|thumbnail|moteur quatre temps essence]] --&gt;

===Constitution===
Ces moteurs transforment l'énergie potentielle chimique stockée dans un [[carburant]] en [[Travail d'une force|travail]] ([[énergie mécanique]]) grâce à des [[combustion]]s très rapides, d'où le terme d'''explosions''. Ils sont constitués d'un ou plusieurs [[cylindre]]s confinant les combustions. Dans chaque cylindre, un [[piston]] coulisse en un mouvement rectiligne alternatif. Mouvement transformé en rotation, par l'intermédiaire d'une [[bielle (mécanique)|bielle]] reliant le piston au [[vilebrequin (moteur)|vilebrequin]] (assemblage de [[manivelle]]s sur un [[Axe (mécanique)|axe]]). Chaque cylindre est fermé par une [[Culasse de moteur|culasse]] munie d'au moins deux [[soupape]]s. L'une d'elle permet l'alimentation en mélange air/essence du cylindre par le [[Collecteur d'admission]], et l'autre l'évacuation des gaz brulés vers l' [[wikt:collecteur d'échappement|échappement]].

A noter qu'il a existé des moteurs sans soupapes, celles-ci étant remplacées par des chemises mobiles dites &quot;louvoyantes&quot; découvrant des lumières.Ce principe a été utilisé avec succès (excellente fiabilité, très bon rendement, silence de fonctionnement) sur les moteurs d'avion Bristol qui furent construits sous license par la SNECMA jusque dans les années 70 pour l'équipement des avions de transport militaire Noratlas.
Ce principe étant par conception (inerties) limité à des régimes de fonctionnements ne dépassant pas les 4000tr/min, et augmentant la consommation d'huile, n'a pas été développé d'avantage.

===Fonctionnement===
[[Image:4-Stroke-Engine.gif|thumb|right|Cycle quatre temps à allumage commandé]]
Son ''cycle'' (de fonctionnement) se décompose analytiquement en quatre ''temps'' (ou phases). Le mouvement du piston est initié par la combustion (augmentation rapide du volume des gaz) d'un mélange de [[carburant]] et d'[[air]] ([[comburant]]) qui a lieu durant le ''temps moteur''. C'est le seul temps produisant de l'énergie, les trois autres ''temps'' en consomment mais le rendent possible. 

Le piston se déplace pendant le démarrage grâce à une source d'énergie externe (souvent un [[démarreur]] ou lanceur : un [[moteur électrique]] est couplé temporairement au vilebrequin) jusqu'à ce qu'au moins un temps moteur produise une force capable d'assurer les trois autres temps avant le prochain temps moteur. Le moteur fonctionne, dès lors, seul et produit un [[couple]] sur son arbre de sortie.

Voici une description des cycles successifs d'un moteur à quatre temps :
# '''admission''' d'un mélange air et de carburant vaporisé, présent dans le conduit d'admission, mélange préparé par divers composants ([[carburateur]] ou système d'injection indirecte)&amp;nbsp;: ouverture de la soupape d'admission et descente du piston, ce dernier ''aspire'' ainsi ce mélange dans le cylindre à une pression de '''-0,1 à -0,3&amp;nbsp;bar''' ;
# '''[[compression]]''' du mélange : fermeture de la soupape d'admission, puis remontée du piston qui comprime le mélange jusqu'à '''12 à 18&amp;nbsp;bars et 400 à 500&amp;nbsp;°C''' dans la chambre de combustion ;
# '''[[combustion]], [[Détente (thermodynamique)|détente]]''' : aux environs du [[point mort haut]]), moment où le piston atteint son point culminant et, ou la compression est au maximum, la [[bougie d'allumage]], (connectée à un générateur d'[[électricité]] [[haute tension]]), produit une étincelle ; la combustion rapide qui s'ensuit constitue le temps moteur, les gaz chauds à une '''pression moyenne de 40 bars''' repoussent le piston, initiant le mouvement ;
# '''échappement''' : ouverture de la soupape d'échappement et remontée du piston qui chasse les gaz brûlés détendus dans le collecteur d'échappement, laissant la place à une nouvelle ''charge'' de mélange. 

#Un nouveau cycle commence en '''1'''.

{{Article détaillé|cycle de Beau de Rochas}}

== Moteur Diesel quatre temps ==
{{Article détaillé|Moteur Diesel}}

Comme le moteur thermique à allumage commandé, le moteur Diesel est constitué de pistons coulissants dans des cylindres, fermés par une culasse reliant les cylindres aux collecteurs d'admission et d'échappement, culasse équipée de soupapes commandées par un ou plusieurs arbre à cames.

Le fonctionnement repose sur l'auto-inflammation du [[gazole]], fioul lourd ou encore huile végétale brute dans de l'air comprimé à plus de 1:20 du volume du cylindre (environ 35 [[bar (unité)|bar]]), dont la température est portée de 600 °C à 1500 °C environ. Sitôt le carburant injecté (pulvérisé) dans l'air comprimé, celui-ci s'enflamme presque instantanément, sans qu'il ne soit nécessaire de recourir à un allumage commandé par bougie. En brûlant, le mélange augmente fortement la température et la pression dans le cylindre (60 à 100 bars), repoussant le piston qui fournit un travail sur une [[bielle (mécanique)|bielle]], laquelle entraîne la rotation du [[vilebrequin (moteur)|vilebrequin]] (ou arbre manivelle faisant office d'axe moteur).(voir [[système bielle-manivelle]])

Le ''cycle Diesel'' à quatre temps comporte :
# '''admission''' d'air par l'ouverture de la [[soupape]] d'admission et la descente du [[piston]] ;
# '''compression''' de l'air par remontée du piston, la soupape d'admission étant fermée ;
# '''[[injecteur|injection]] - combustion - détente''' : peu avant le [[point mort haut]], on introduit, par un [[injecteur]] haute pression le [[carburant]] pour former un mélange instable avec l'[[oxygène]] de l'air comprimé . La combustion rapide qui s'ensuit constitue le temps moteur, les gaz chauds en expansion rapide repoussent le piston, libérant une partie de leur énergie. Celle-ci peut être mesurée par la [[courbe de puissance moteur]] ;
# '''échappement''' des gaz brûlés par l'ouverture de la soupape d'échappement, poussés par la remontée du piston.

Les seules bougies présentes sur un moteur diesel, sont les bougies de &quot;préchauffage&quot; qui, comme leur nom l'indique, préchauffent les chambres de combustion (ou les préchambres suivant le type de diesel) afin d'obtenir, lorsque le moteur est froid, une température suffisante pour l'auto-inflammation du carburant.

== Moteur deux temps ==
=== Historique ===
Le premier moteur à deux temps fut imaginé et réalisé par [[Jean-Joseph Étienne Lenoir]] en [[1860]]. Il fonctionne selon le cycle de Lenoir.
* Dans sa version économique dotée d'un simple carburateur, son rendement est plus faible et il est plus polluant, mais d’une puissance et d'un couple nettement plus élevés (60 à 70&amp;nbsp;%) qu'un moteur à quatre temps de la même cylindrée au même régime ; il est demeuré longtemps et reste encore le moteur exclusif et performant des cyclomoteurs et de quelques motos sportives répliques de motos de compétition en GP et tout-terrain.
* Depuis 1990, on s’intéresse de nouveau au moteurs à deux temps pour l'automobile mais en injection directe pneumatique Orbital, une solution de plus en plus utilisée de nos jours sur les 2 roues de petite cylindrée et qui répond aux normes de pollution Euro 3.

=== Technique ===
[[Image:Two-Stroke Engine.gif|right|thumb|Fonctionnement du cycle 2 temps]]
Les moteurs « deux temps » respectent le [[cycle de Beau de Rochas]] en utilisant les deux côtés du piston : la partie supérieure pour les phases de compression et de combustion et la partie inférieure pour assurer le transfert des gaz d'admission (et par voie de conséquence, d'échappement). Ils épargnent ainsi les mouvements (donc latences, frottements…) de deux cycles non producteurs d'énergie et produisent davantage de couple et de puissance.

=== Avantages ===
Les moteurs « deux temps » permettent de bénéficier théoriquement du double de travail par cycle (un temps moteur par tour de [[Vilebrequin (moteur)|vilebrequin]], au lieu d'un temps moteur pour deux tours de vilebrequin pour le moteur quatre temps). Cependant l'étanchéité demeure difficile à assurer et certains effets de l'emplacement de canaux de transfert de gaz (admission et échappement) limitent le gain pratique à 70&amp;nbsp;% du [[travail d'une force|travail]].

Les principaux avantages de ces moteurs sont :
* une combustion à chaque tour moteur, et donc une puissance spécifique (puissance/cylindrée) très élevée possible:donc une [[puissance massique]] très élevée.
* une simplicité de construction (peu de pièces en mouvement)
* un graissage des éléments en rotation quelque soit l'inclinaison du moteur plus d'info [http://www.motoculture-jardin.com/moteur-thermique.html]

=== Inconvénients ===
Les principaux inconvénients des moteurs deux temps sont :
* une plus forte consommation spécifique, due a la partie de gaz imbrulés qui sont rejettés hors du moteur durant la phase de transfert. Pour y remédier en partie, une [[injection directe]] permet de faire pénétrer une dose précise de carburant, dans la chambre de combustion transferts fermés. 
* une courbe de puissance moins étalée que celle d'un 4 temps, qui rend la conduite un peu moins agréable.
* une usure plus rapide due aux lumières des canaux de transferts qui torturent les segments à leur passage&amp;nbsp;: ils y subissent des contraintes différentes et importantes, usant le cylindre anormalement dans ces zones) ;
* le 'graissage' pose problème (surtout au niveau des segments et du bas moteur) car l'huile diluée dans l'essence pour assurer la lubrification ne privilégie pas spécialement ces zones ; de plus, elle brûle mal donc produit des composés imbrûlés, qui ont tendance à se déposer au lieu d'être évacués par l'échappement;
* faible [[frein moteur]].

Pour ces différentes raisons, les moteurs deux temps économiques à [[carburateur]]s sont en voie de disparition, car ils polluent beaucoup plus que des moteurs quatre temps équivalents ([[tondeuse à gazon|tondeuses à gazon]], [[tronçonneuse]]s, [[vélomoteur]]s, moteurs [[hors-bord]], petits groupes électrogènes, [[motoculteur]]s, véhicules de [[modélisme]]…).

Les émissions de polluantes des moteurs 2 temps et le nombre élevé de ces moteurs rendent nécessaire l'application de [[norme]]s de fonctionnement, induisant la réduction de cette [[pollution]].

=== Diesels deux temps ===
Toutefois, les moteurs deux temps présentent encore un fort potentiel dans des secteurs spécifiques, par exemple celui des très grandes puissances ([[propulsion marine]] ou [[production électrique]]) où des diesels deux temps dits «&amp;nbsp;moteurs lents&amp;nbsp;» délivrent plus de 95&amp;nbsp;000 chevaux avec un rendement de 50&amp;nbsp;%.

Ce sont des moteurs comptant cinq à quatorze cylindres en ligne dont le diamètre des pistons atteint 1 mètre et la course 2,50 mètres&lt;ref&gt;[http://www.wartsila.com/Wartsila/global/docs/en/ship_power/products/2str/figures_96c.pdf moteur Wartsila] {{pdf}}&lt;/ref&gt;. La vitesse de rotation de leur arbre est d'environ 105&amp;nbsp;tours/minute. Leurs principales qualités sont la fiabilité et la faible consommation. Par contre leur volume (ils occupent trois étages de la plupart des [[navire]]s équipés) est toutefois une tare pour d'autres applications : leurs homologues, en puissance, quatre temps ne font pas vraiment mieux.

Certains moteurs d'avion utilisent également ce principe, assez ancien, puisque déjà utilisé par les moteurs [[Clerget]] des années 1930. Aujourd'hui le plus connu est le moteur Wilksch, un tricylindre 2 temps de 120 ch suralimenté par compresseur. Il existe aussi en 2 et 4 cylindres, ainsi que le prometteur prototype en cours de certification du moteur en étoile [[Zoche]] (300 ch).

L'avantage dans ce cas du moteur diesel 2 temps est un rapport poids/puissance équivalent à un 4 temps essence, mais avec un meilleur rendement et l'utilisation d'un carburant trois fois moins cher : le [[Kérosène]], au lieu de la coûteuse et polluante essence d'aviation au [[plomb]] .

{{Article détaillé|cycle à deux temps}}

==Architectures alternatives==
Les défauts du moteur à combustion interne classique sont: son médiocre rendement, ses vibrations et la difficulté de réduire son niveau de pollution. De nombreuses architectures alternatives sont nées au cours de l'histoire, beaucoup sont restées à l'état de dessins ou de maquettes, certaines ont données des prototypes fonctionnels, et quelques rares architectures ont eu droit à la production industrielle.

La plus connue, utilisée notamment dans les [[automobile]]s, est celle du [[moteur à piston rotatif]], le [[moteur Wankel]], utilisé par Citroën et NSU, puis perfectionné par Mazda.

Pour l'instant, aucune autre solution ne semble pouvoir détrôner le moteur à pistons avec son [[vilebrequin]] et ses [[soupape]]s...

{{Article détaillé|Architecture alternative des moteurs à explosion}}

== Caractérisation ==
La '''[[cylindrée]]''' d'un moteur est le volume total (tous cylindres) déplacé durant un cycle. Elle est calculée à partir du diamètre d'un cylindre (l''''alésage'''), de la distance parcourue par un piston (la '''course''') et, du nombre de cylindres.

La '''[[Puissance (physique)|puissance]]''' développée, souvent exprimée par une [[courbe de puissance moteur]], doit être mesurée selon certaines [[norme]]s définissant en particulier les accessoires mis en œuvre et les conditions de température et de pression. Elle est toujours supérieure à la puissance réellement disponible aux roues pour un véhicule du fait des pertes dans la transmission. L'unité légale utilisée est le [[Watt|kW]] mais souvent accolé au [[Cheval-vapeur|cheval-vapeur (ch)]] (1 cheval-vapeur = 736 watts).

Le '''[[Couple (mécanique)|couple]]''' maximal exercé sur l'axe. L'unité légale utilisée est le [[kN*m]] mais le [[kg*m]] reste courant. La puissance est le produit du couple par la vitesse de rotation (attention, pour obtenir des [[watt]]s, il faut multiplier des [[Newton (unité)|N]]*[[mètre|m]] par la vitesse en [[radian]]s par [[Seconde (temps)|seconde]]&amp;nbsp;!).

La '''vitesse maximale de rotation''' généralement exprimée en tours par minute.
 
La ''puissance spécifique'' exprime la puissance produite en fonction de la cylindrée (volume de gaz contenus après le cycle d'admission). Elle est souvent exprimée en la rapportant au [[litre]] de cylindrée. Un moteur de 500&amp;nbsp;cm³ développant 33&amp;nbsp;ch présente ainsi un ''rendement de puissance'' de 66&amp;nbsp;ch au litre tandis qu'un 3&amp;nbsp;000&amp;nbsp;cm³ développant 120&amp;nbsp;ch n'en offre que 40. L'augmentation de la puissance spécifique est d'autant plus aisée que la cylindrée unitaire diminue (donc que le nombre de cylindres augmente) puisque la puissance augmente avec le régime. Or, un moteur de forte cylindrée unitaire fonctionnant rapidement développe des [[moment (mécanique)|moments]] mettant l'ensemble, en particulier le piston, à rude épreuve et, donc menace sa fiabilité.

La ''[[puissance massique]]'' est un rapport entre la puissance développée et la [[masse]] du moteur. Dans le cas d'un moteur à poste fixe, elle n'exprime le plus souvent rien d'utile, mais les constructeurs d'[[aéronef]]s lui accordent par contre une grande importance.

Le ''[[taux de compression]]'' d'un moteur exprime le rapport entre le volume laissé dans l'un de ses cylindres au point mort bas et au point mort haut. Plus il est élevé plus le mélange est comprimé donc plus l'explosion sera forte, donc difficile à gérer (choc mécanique, température…) mais plus le rendement du moteur sera élevé : voir [[Cycle de Beau de Rochas#Étude thermodynamique|l'étude thermodynamique]].

La ''[[pression moyenne indiquée]]'' représente la qualité de la [[combustion]] et l'étanchéité du moteur.

La ''[[pression moyenne effective]]'' est une image de la puissance spécifique. C'est le produit de la [[pression moyenne indicative|pmi]] et du [[rendement]]

== Refroidissement ==
Les combustions répétées surchauffent les pièces en contact (piston, cylindre, soupape) et se diffusent sur l'ensemble des pièces mécaniques du moteur. Il faut donc les refroidir sous peine de destruction. Pour un bon fonctionnement, les moteurs à explosion ont besoin d’une température régulière et adaptée.

=== Refroidissement à air ===
[[Image:Volkswagen motor cut 1945.JPG|right|thumb|Moteur de la [[Volkswagen Coccinelle|Coccinelle]] ]]
En [[1875]] le français [[Alexis de Bischop]] utilise l'air pour le refroidissement. Son moteur sans compression préalable, de type mixte, comportait un cylindre entouré d'ailettes métalliques augmentant ainsi la surface en contact avec l'air.

Ce type de refroidissement est surtout utilisé pour les moteurs équipant les [[vélomoteur]]s et [[motocyclette]]s de faible cylindrée, mais aussi sur des [[automobile]]s, comme certaines [[Porsche]], [[Citroën GS et GSA|GS]], la [[Citroën 2CV|2CV]] ou la [[Volkswagen Coccinelle|Coccinelle]]. Le refroidissement par air est aussi majoritaire pour les moteurs à pistons équipant les avions.

Le refroidissement à air a longtemps été la référence pour les moteurs de motocyclette (même s'il a toujours existé des moteurs de motocyclette à refroidissement liquide), mais les problèmes entraînés par le haut rendement de ces moteurs (casses, usure prématurée) ont conduit à la quasi généralisation du refroidissement liquide, malgré les avantages spécifiques pour la motocyclette du refroidissement à air (encombrement, poids, simplicité, prix).

Il peut être optimisé par l'utilisation d'un [[ventilateur]], dont la présence ne révèle toutefois pas toujours un refroidissement à air, car il dissipe parfois la chaleur du radiateur d'un système de refroidissement liquide.

=== Refroidissement liquide ===
[[Image:Automobile radiator.jpg|right|thumb|Radiateur moderne, en aluminium]]
C'est l'anglais [[Samuel Brown]] qui inventa le refroidissement du moteur par de l'eau afin d'améliorer les performances du refroidissement. Dans son moteur, l'eau entraînée par une pompe circule autour des cylindres entourés d'une chemise, l'eau est refroidie par contact direct avec l'air ambiant. Plus tard, on ajouta à l'eau différents [[adjuvant]]s qui devint alors le [[liquide de refroidissement]].
* Le [[radiateur]] fut inventé en [[1897]] par l'ingénieur allemand [[Wilhelm Maybach]]. Après de nombreux tâtonnements, il mit au point le radiateur dit « [[nid d'abeille]] » qui permet le refroidissement très efficace d'un  liquide. Il est composé d'un faisceau de conduits courts et étroits entre lesquels circule l'air. L'air peut être accéléré par un ventilateur placé devant ou derrière lui. Ce radiateur est situé dans un circuit fermé ou semi-fermé emplit d'un liquide (à base d'eau) assurant le refroidissement du moteur.
* Dans les moteurs les plus anciens, la circulation d'eau est assurée par [[thermosiphon]] : l'eau chauffée par le moteur monte vers le radiateur, placé en hauteur. Une fois refroidie, elle redescend vers le moteur. Dans les moteurs modernes, on utilise une [[pompe]] à eau.
* Un contrôle permanent de la température vise à maintenir l'eau et l'huile dans des conditions permettant une lubrification optimale.
* Idéalement, la température du liquide de refroidissement est d'environ 75°-95°Celsius, déterminée par plusieurs facteurs tels que [[tolérance]]s d'usinage et résistance au frottement des pièces mécaniques, [[lubrifiant]]s utilisés.
* La régulation de cette température est généralement obtenue par une [[vanne]] [[thermostatique]] [[calorstat]] située dans le circuit de refroidissement, associée à un ou plusieurs ventilateurs asservi par une [[sonde]] [[thermocontact]] à la température du liquide dans le radiateur.

* Dans les moteurs marins, le radiateur est remplacé par un ''échangeur'' de température. ''L'eau de mer'' assurant le refroidissement du circuit ''d'eau douce'' du moteur.

* Le '''radiateur à buses''' de [[Hugo Junkers]]
Le dispositif de radiateur à buses (en allemand : ''Düsenkühler'') est un [[échangeur de chaleur]] dans lequel l'[[air]] en se réchauffant génère une certaine [[poussée]]. Cet effet est créé par l'introduction de l'air dans le refroidisseur au travers de fentes minces orientées dans le sens du déplacement du véhicule où il se dilate en se réchauffant et sort par une [[Buse (tuyau)|buse]] dans le sens inverse au déplacement. Le système ne génère aucune poussée lorsque le véhicule est immobilisé. Ce principe de refroidissement a été mis en œuvre sur les [[avion]]s à [[moteur]] refroidi par eau. &lt;br&gt;
Le brevet de ce dispositif a été déposé en 1915 par [[Hugo Junkers]].

===Refroidissement par huile===
Tout les moteurs à combustion interne utilisent déjà un liquide pour la lubrification des pièces en mouvement, l'[[huile]] qui circule, propulsée par une [[pompe]], il suffit donc de faire circuler ce liquide dans les zones les plus chaudes et, surtout, d'en assurer le refroidissement correct.

Tous utilisent plus ou moins le refroidissement par huile : carter d'huile bas moteur ventilé, parfois muni d'ailettes, un petit [[radiateur]] d'huile. 

Ou d'une manière plus déterminante. Exemple: certaines motos à 4 cylindres de marque [[Suzuki]] utilisent un refroidissement mixte ''air-huile'', avec un gros radiateur d'huile.

'''Avantages''' : les canalisations, pompe, radiateur indépendant et liquide, spécifiques au refroidissement deviennent inutiles. Cela permet un net gain de poids et une plus grande simplicité de conception. 

'''Inconvénients''' : l'huile transporte moins bien la chaleur que l'eau et les spécificités de ces huiles les rendent plus coûteuses pour l'utilisateur. De plus, le graissage du moteur est moins performant (à isopérimètre) car il y a des pertes de charges dues à la circulation dans le radiateur d'huile.

==[[Architecture des moteurs à explosion]]==
[[Image:Umlaufmotor1.jpg|right|thumb|Moteur en double étoile à 14 cylindres]]
Voir les articles détaillés:
*[[Moteur avec cylindres en ligne|Cylindres en ligne]]
*[[Moteur avec cylindres en V|Cylindres en V]]
*[[Moteur avec cylindres en W|Cylindres en W]]
*[[Moteur avec cylindres opposés horizontalement|Cylindres opposés horizontalement (Boxer) (flat)]]
*[[Moteur avec cylindres en H|Cylindres en H]]
*[[Moteur avec cylindres en étoile|Cylindres en étoile]]
*Moteurs complexes (moteurs en carré, etc.)

==[[Maintenance]]==
Les moteurs à explosion exigent une maintenance régulière de leurs différents organes.
Le tout est établie au moment de la conception par les constructeurs eux mêmes.

{{Article détaillé|Maintenance des moteurs à explosion}}

== Historique ==
=== Monocylindre ===
Le premier brevet concernant un moteur à [[explosion]] a été déposé par le Suisse [[François Isaac de Rivaz]] le 30 janvier [[1807]]. Le premier moteur à deux temps fut imaginé et réalisé par [[Jean-Joseph Étienne Lenoir]] en [[1860]]. Il fonctionne selon le cycle de Lenoir.

Vers 1862, les Allemands Otto et Langen, constatant le faible rendement du moteur à deux temps de [[Jean-Joseph Étienne Lenoir|Lenoir]] (1860), entreprirent une série d'améliorations : la plus décisive consista à synchroniser les mouvements dans la phase de compression. Ce moteur n'avait pourtant que peu à voir avec les moteurs actuels ; c'était en effet un '''moteur atmosphérique''', c'est-à-dire que le piston, propulsé par l'explosion du gaz, n'était en prise et n'exerçait un travail moteur sur l'arbre qu'au début de la phase d'échappement, l'appel d'air rappelant le piston vers sa position de compression.

L'entreprise ''Motorenfabrik Otto &amp; Cie'' fondée à [[Cologne]] en 1864 donna naissance en 1876 à la ''Deutz AG'' (qui existe toujours). Otto développa cette même année un moteur à combustion à quatre temps qu'il fit breveter en Allemagne. Toutefois, par suite d'un droit d'antériorité invoqué devant les tribunaux par [[Alphonse Eugène Beau|Beau de Rochas]], ce brevet fut annulé en 1886. Gottlieb Daimler et Carl Benz (1886), puis indépendamment, Siegfried Marcus à Vienne à partir de 1889, construisirent alors leurs premiers tracteurs en exploitant le moteur Otto.

=== Quatre cylindres ===
[[Image:L-Motorwagen3.png|right|thumb|Schéma d'un moteur 4 cylindres vers 1900]]
[[Panhard]] et [[Émile Levassor|Levassor]], dès [[1896]], engagent un « quatre [[Moteur avec cylindres en ligne|cylindres en ligne]] » sur l'épreuve [[Paris]]-[[Marseille]]-Paris. Deux ans plus tard, les multicylindres (à quatre cylindres) gagnent les grosses voitures et, progressivement, se généralisent à l'ensemble de la gamme, devenant, en quelque sorte, l'archétype mondial pour les voitures courantes de moyennes et basses gammes.

Une première variante, le quatre [[Moteur avec cylindres en V|cylindres en V]], fait son apparition en course à la charnière des deux siècles, sur des modèles [[Mors (automobile)|Mors]] et [[Clément Ader|Ader]]. Quelques années plus tard, cette solution séduit [[Peugeot]] et [[Ariès (automobiles)|Ariès]] pour leurs modèles courants d'avant [[1914]]. Beaucoup plus tard, à partir de [[1962]], [[Ford]] en fera une large utilisation, mais aussi [[Matra (aéronautique)|Matra]] et [[Saab|SAAB]].

Deuxième variante, le quatre cylindres (en ligne) couché, que l'on trouve en compétition chez [[Amédée Bollée]] (1898/99) (premier moteur à quatre cylindre monobloc (les autre moteurs quatre cylindres à l'époque étaient des bicylindres ou des monocylindres accouplés)) et chez [[Wolseley]] et [[Winton]] ([[1903]]). On l'a trouvée sur les motocyclettes BMW série K et sur les Peugeot 104 - 205, mais aussi sur les véhicules utilitaires ou monospace optant pour la solution « moteur sous le plancher ».

Troisième variante, le quatre [[Moteur avec cylindres opposés horizontalement|cylindres à plat ''boxer'']]. C'est un quatre [[Moteur avec cylindres en V|cylindres en V]] ouvert à 180°. Emblématique, dans sa version refroidissement à air, des « coccinelles » de [[Volkswagen]]. Cette architecture a le grand avantage de faire bénéficier le véhicule qu'il motorise d'un centre de gravité assez bas. Une version musclée et turbocompressée équipe actuellement les [[Subaru]] ''Impreza'' qui sont de redoutables concurrentes du championnat du monde des [[Rallye automobile|rallyes]] [[Championnat du monde des rallyes|WRC]].

[[Image:Mercedes V6 DTM Rennmotor 1996.jpg|right|thumb|Moteur V6 moderne (Mercedes)]]
Mais la course — où l'on recherche la vitesse — est exigeante en matière de puissance, surtout quand il s'agit de courses de côte. D'où la tentation d'augmenter le nombre de cylindres. 

La marque néerlandaise [[Spyker]] avait présenté un modèle 6 cylindres en 1903&lt;ref&gt;Source : ''Autos, Encyclopédie complète 1885 à nos jours'' Editions de la Courtille,  page 579 : « la première voiture 6 cyl. fabriquée dans le monde »&lt;/ref&gt;. Un modèle [[Chadwick]] aux [[États-Unis]] franchit le pas en [[1907]] pour la course de côte de Fairmont. L'année suivante, cette fois en Europe, [[Rolls-Royce]] fait de même pour la course [[Londres]]-[[Édimbourg]], en faisant appel à des six cylindres. La transposition aux modèles courants est quasi-immédiate pour les voitures de sport et de luxe. En Europe, c'est le cas pour [[Delaunay-Belleville]], [[Napier]], [[Mercedes-Benz|Mercedes]], aux États-Unis pour [[Marmon]]. Plus tard, à partir de [[1927]], on trouvera des six cylindres (presque toujours en ligne) sur un grand nombre de modèles non sportifs, même pour des cylindrées modestes. L'atout principal de cette solution étant la souplesse de fonctionnement du moteur.

Dans le monde de la motocyclette, le 6 cylindres restera rare. On le trouve en compétition, en particulier chez Honda dans les années 1960 (moteur en ligne) ou chez Laverda en endurance (moteur en V). Les moteurs de  plus de 4 cylindres seront interdits en compétition. Sur les véhicules de tourisme, on trouvera essentiellement la Honda 1000 CBX (moteur à 24 soupapes refroidi par air) la Kawasaki Z 1300 (moteur à 12 soupapes refroidi par eau) et, plus marginalement, chez Benelli avec une 750, puis une 900. En 2006, Honda propose toujours à son catalogue un modèle 6 cylindres à plat, la [[Honda GL|GoldWing]].

=== Huit cylindres et plus ===
[[Image:Volkswagen W16.jpg|thumb|Moteur W16 de la [[Bugatti 16.4 Veyron|Bugatti Veyron]]]]
Une nouvelle étape est franchie quand on passe au « huit cylindres ». Ader (France) ouvre la voie en [[1903]] pour le Paris-[[Madrid]], avec une unité à [[Moteur V8|huit cylindres en V]]. La même année, apparaissent, toujours pour la compétition, des huit cylindres en ligne.

Les moteurs d'avion des années 1930 et 1940 répondent à la demande sans cesse croissante de puissance. Les moteurs courants sont des [[V12]] ou des moteurs en étoile de une à quatre rangées de 7 à 9 cylindres, soit 28 cylindres à la fin de la guerre pour les Whright développant 3&amp;nbsp;500 ch, remplacés par les réacteurs. 

Les [[États-Unis|américains]], amateurs de grandes automobiles et sans souci du prix de l'essence, démocratisèrent les gros V8 au couple très élevé et aux vitesses de rotation assez lentes.

Les constructeurs des monoplaces de [[Formule 1]] utilisèrent pendant longtemps des V8 de 3 litres de cylindrée, dont le fameux ''Ford Cosworth''. Dans les années [[1990]], c'est la structure [[V10]] qui aura la faveur des motoristes de F1. Même l'[[Scuderia Ferrari|écurie Ferrari]], très attachée aux 12 cylindres en V, se pliera aux lois de cette formule. Depuis l'année [[2004]] les instances sportives ([[Fédération internationale de l'automobile|FIA]]) ont imposé un retour au V8 avec des contraintes de fiabilité plus importantes que par le passé. 

En [[2006]], les structures en V de 10 ou 12 cylindres et [[W16]] sont réservées aux véhicules à tendance sportive.

== Avantages ==
* Les [[machine à vapeur|moteurs à vapeur]] sont puissants, mais terriblement lourds et encombrants. De plus, ils nécessitent une longue phase de chauffage. En revanche, ils permettent un démarrage très efficace, grâce à la pression de vapeur accumulée&amp;nbsp;;
* Les [[moteur électrique|moteurs électriques]] bénéficient d'un excellent rendement, mais utilisent une source d'énergie dont on maîtrise assez mal le stockage ou la production embarquée: les [[batterie d'accumulateurs|batteries]] d'accumulateur restent lourdes, encombrantes et, surtout, longues à recharger ;
* Les moteurs à explosion sont assez légers et petits, compensant un [[Couple (mécanique)|couple]] un peu faible par une vitesse de rotation élevée. Leur source d'énergie est peu encombrante et rapidement renouvelable, ce qui en fait des moteurs tout à fait indiqués pour équiper de petits véhicules roulants, mais aussi volants. Il n'est plus nécessaire de traîner sa tonne de charbon en plus d'une citerne d'eau pour espérer avancer à une vitesse raisonnable ;
* La facilité d'utilisation et de maintenance de ce type de moteur explique également son succès. Aussi, ces moteurs ne sont pas délicats et fonctionnent sans problème avec divers carburants, sans qu'il soit nécessaire de procéder à des modifications importantes. L'essence peut être remplacée par de l'[[Éthanol|alcool]] ou du [[gaz]] et le [[gazole]] par des [[huile]]s végétales, ce qui, soyons optimistes, pourrait nous permettre de conserver nos véhicules personnels après l'épuisement des réserves pétrolières. Le [[Brésil]] a développé à large échelle les véhicules à alcool dans les années 70 et 80 avant de la négliger, puis de la relancer au début du XXI{{e}} siècle, avec la vogue des véhicules ''flex-fuel'' (bi-carburation).

== Inconvénients ==
Mais, comme toutes choses sur cette terre, les moteurs à explosion n'ont pas que des avantages.

* Ils ne sont vraiment efficaces qu'à assez basse altitude, là où la teneur en oxygène de l'air est forte&amp;nbsp;: les moteurs à explosion ont permis l'envol des avions, mais ils les limitent également dans leur évolution. On peut compenser partiellement cet inconvénient par l'utilisation de [[Compresseur mécanique|compresseur]]s ou [[turbocompresseur]]s.
* Ces moteurs sont inutilisables dans des milieux ne contenant pas de [[dioxygène]] ([[sous-marin|sous-marins]], véhicules extra-terrestres).
* La combustion entraîne le rejet de gaz potentiellement [[pollution|polluant]]s. Ils sont, de ce fait, malgré des aménagements spécifiques, désignés comme une des principales sources de pollution des [[ville]]s.
* Le [[rendement]] du moteur à explosion est plutôt mauvais comparativement au [[moteur électrique]].
* Les moteurs à explosion, utilisent généralement un [[Énergie fossile|carburant d'origine fossile]], ils ont donc besoin d'une source d'énergie qui n'est pas renouvelable. L'utilisateur d'un moteur à explosion dépend de la fourniture de carburant notamment de son prix.
* Le moteur à explosion réclame un entretien régulier ([[wikt:vidange|vidange]] huile et eau, changement des [[Filtre (physique)|filtre]]s air et carburant, réglages) , si on souhaite avoir un [[rendement]] correct et une [[durée de vie]] normale.

== Améliorations ==
=== Modification du mélange gazeux ===
Parmi toutes les modifications améliorant le fonctionnement, on peut citer l'ajout d'eau ou de vapeur d'eau dans le mélange gazeux. Voir pour cela deux liens : [[Moteur à eau]], (en particulier la partie [[Moteur à eau#L'eau comme additif dans le carburant|Moteur à eau : L'eau comme additif dans le carburant]]), et l'article dédié [[Injection d'eau dans les moteurs]]

===Taux de compression variable===
Appelé moteur '''VCR''' (Variable Compression Ratio).

Meilleure est la compression du mélange air/carburant, meilleur est le rendement. Cependant, trop compressé, le mélange s'auto-enflamme, ce qui entraîne un phénomène de cliquetis. Une solution à ce problème consisterait à varier dynamiquement le volume de la chambre de combustion. En effet, en ville par exemple, le moteur fonctionne souvent au ralenti, très loin de sa charge optimale et, donc avec un mauvais rendement, que l'on peut constater par une consommation élevée. D'où l'intérêt d'adapter le volume de la chambre de combustion entre faible charge et de fortes sollicitations.

Déjà en [[1928]], [[Louis Damblanc]] dépose un brevet pour moteur à compression variable. Après [[Volkswagen]] en [[1987]], c'est [[Saab]] qui dépose en [[1990]] son brevet et teste son moteur sur 100&amp;nbsp;000&amp;nbsp;km, avant de l'abandonner pour bruit et vibrations excessives. 

L'idée de '''MCE-5''', fondé par [[Vianney Rabhi]]  est de faire varier le volume de la chambre de combustion en faisant varier la hauteur du [[piston]] dans l'axe du cylindre grâce à une roue dentée et une crémaillère, avec un calcul électronique de la position optimale.  Le VCR est particulièrement intéressant couplé avec un [[turbocompresseur]], ce moteur imposant un faible taux de compression sur un moteur classique, alors qu'avec le VCR le taux de compression restera optimal. Parmi ses avantages, le VCR accepte plusieurs types de carburant (gaz…) et les gaz d'échappement étant plus chauds, le [[pot catalytique]] monte plus vite en température. 

Il reste néanmoins à régler des problèmes de poids, de tenue mécanique et des questions de coûts industriels. Mais son industrialisation à l'horizon 2015-2020 reste très possible, surtout en cas de forte hausse du prix des carburants. Une adaptation du VCR est possible, mais semble peu pertinente en termes économiques.

== Notes et références ==
&lt;references/&gt;

== Bibliographie ==
* [[Rudolf Diesel]], ''Die Entstehung des Dieselmotors. Erstmaliges Faksimile der Erstausgabe von 1913 mit einer technik-historischen Einführung.'', Steiger Verlag, Moers, 1984. ISBN 3921564700
* Max J. Rauck, ''50 Jahre Dieselmotor: zur Sonderschau im Deutschen Museum'', Leibniz-Verlag, München, 1949. ISBN B0000BMMSD

== Voir aussi==
* [[Types de moteurs]]
* [[Architecture des moteurs à explosion]]
* [[Essence (hydrocarbure)]]
* [[Cycle de Beau de Rochas]]

== Liens externes==
* {{fr}} [http://fr.video.yahoo.com/video/play?vid=637700 Vidéo explicative sur le moteur à explosion]
* {{fr}} [http://perso.club-internet.fr/pboursin/pdgmoteu.htm Histoire du moteur à explosion]
* {{en}} [http://www.mce-5.com Moteur MCE-5]
* {{fr}} [http://www.econologie.com/articles.php?lng=fr&amp;pg=88 Pour le carburateur à vide]
* {{fr}} [http://www.mobcustom.com/229-fonctionnement-moteur-2-temps Article illustré sur le fonctionnement du moteur 2 temps]
* {{fr}} [http://www.aigs.be/motorium/combustion.htm Article complémentaire sur le moteur à explosion]
* {{fr}} [http://www.bancmoteur.com Site offrant une explication ludique des notions de puissance et de couple moteur]

'''Évolutions du moteur 2-Temps :'''
* {{fr}} [http://www.motoservices.com/technique_moto/moteur_2_temps.htm ''Le 2 temps ? C'est l'avenir!''] - Motoservice
* {{en}} [http://www.orbeng.com/orbital/directinjection/motorcycle2s.htm ''2 Stroke Motorcycle Direct Injection''] - Orbital Corp.


{{Portail énergie}}

[[Catégorie:Moteur à explosion|*]]
[[Catégorie:Propulsion des aéronefs]]
[[Catégorie:Composant de motocyclette]]

[[de:Verbrennungsmotor]]
[[en:Reciprocating engine]]
[[es:Motor alternativo]]
[[ja:レシプロエンジン]]
[[pl:Silnik tłokowy]]
[[sv:Kolvmotor]]
[[tr:2 Zamanlı motor]]
[[zh:往复式发动机]]</text>
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