En 1860, le premier moteur à allumage commandé opérationnel par bougie d’allumage est créé : il s’agit d’un moteur à deux temps utilisant du gaz de houille comme carburant. Ce dernier a été inventé par Étienne Lenoir (un inventeur belge, de son nom complet Jean-Joseph Étienne Lenoir) et est l’ancêtre des moteurs que nous utilisons (notamment) aujourd’hui dans nos véhicules. Dans cet article, nous mettons en lumière les origines du moteur à explosion.

En réalité, il faut savoir qu’un tel mécanisme avait déjà été mis au point, dès 1690, par le physicien Denis Rapin, qui a utilisé la vapeur au sein d’une chaudière extérieure au moteur. Malheureusement, ce système était instable et donc inutilisable. Par la suite, il a été indispensable de décomposer le moteur en plusieurs éléments séparés, mais cela entraînait une perte de chaleur, et donc, une diminution du rendement…

Le fonctionnement du moteur à simple effet et à deux temps, surnommé « moteur dilaté par la combustion du gaz de l’éclairage enflammé par l’électricité » par Étienne Lenoir, lorsqu’il déposa son brevet pour sa création, le 24 janvier 1860, peut se résumer ainsi :

Dans un premier temps, le piston s’éloigne du fond du cylindre, aspire le mélange de gaz d’éclairage (à l’origine, il désigne le gaz de houille, car il était destiné à l’éclairage : le terme gaz d’éclairage renvoie à la technique permettant d’éclairer à partir d’un gaz) et d’air ; vers le milieu de sa course, l’ouverture d’aspiration est fermée, une étincelle éclate au fond du cylindre et produit l’explosion ; la fin de la course est motrice du fait de la détente des gaz brûlés. Puis, dans un second temps, le piston, en revenant en arrière par l’effet d’une bielle (soit une pièce dotée de deux articulations, une à chaque extrémité, dans le but de transmettre une forme, un mouvement, ou une position), chasse dehors les gaz de combustion par une soupape d’échappement commandée mécaniquement par le moteur.

Il faut savoir que ce moteur est littéralement l’ancêtre de ceux qui se trouvent aujourd’hui dans la plupart des véhicules que nous utilisons.

Les moteurs basiques (à 2 temps et à 4 temps)

Il existe deux types de moteurs à explosion : le moteur 2 temps et le moteur 4 temps. Voici leurs particularités.

Le moteur à 2 temps : il s’appelle ainsi car il réalise un aller-retour, ce qui donne deux mouvements. Dans ce moteur, le piston fait accomplir un seul tour au vilebrequin pour effectuer un cycle complet. Il n’y a ni distribution, ni soupapes, ni arbres à cames et très peu de pièces en mouvement. Le bruit est plus aigu que celui d’un moteur à 4 temps.

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Étienne Lenoir fabrique le premier moteur à combustible interne, ou moteur à explosion (2 temps) exploitant le principe de combustible alimenté par une source d’énergie. Crédits : bukk/CC BY-SA 3.0/Wikimédia Commons

Le moteur à 4 temps : comme pour le moteur 2 temps, le 4 temps porte ce nom car il effectue deux aller-retour pour un cycle complet, ce qui équivaut à quatre mouvements. Dans ce moteur, le piston fait accomplir deux tours au vilebrequin pour effectuer un cycle complet. L’essence et l’huile ne sont pas en contact. Sur le moteur à 4 temps, les soupapes s’ouvrent chacune leur tour (à l’admission et à l’échappement) grâce à l’arbre à cames situé dans le haut du moteur.

Pour résumer, voici donc les différences majeures entre le moteur à 2 temps et le moteur à 4 temps : dans le moteur 2 temps, l’essence, l’huile et l’air sont mélangés. Le moteur est plus nerveux mais s’use aussi plus rapidement, tandis que dans le moteur à 4 temps, l’essence, l’huile et l’air ne sont pas en contact. L’essence et l’air se situent au-dessus du piston, tandis que l’huile reste sous ce dernier.

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À gauche, le schéma du moteur à gaz de Lenoir, qui est un moteur à deux temps. À droite, Jean-Joseph Étienne Lenoir. Crédits : Domaine public

L’ère du moteur à explosion

Après l’invention du moteur à explosion en 1860 par Étienne Lenoir, qui était initialement alimenté au gaz d’éclairage, Lenoir a mis au point un carburateur permettant de remplacer le gaz par du pétrole.

Sur le même thème : Des chercheurs développent le tout premier moteur à détonation rotative fonctionnel

Puis, au cours des décennies suivantes, les premiers moteurs à quatre temps ont été mis au point par deux ingénieurs allemands : Gottlieb Daimler (1872) et Carl Benz (1882). Puis c’est en 1889 que René Panhard (ingénieur en mécanique français, cofondateur du constructeur automobile Panhard) et Émile Levassor (ingénieur français) installent le moteur à quatre temps de Daimler sur une voiture à quatre places.

moteur deux temps

Animation du fonctionnement d’un moteur à deux temps. Crédits : A. Schierwagen

Deux ans plus tard, en 1891, Panhard et Levassor commercialisent la première voiture dotée d’un moteur à explosion (un modèle équipé du moteur Benz). Au cours de cette même année, Michelin dépose le brevet du pneu démontable. Puis, en 1897, l’ingénieur allemand Rudolf Diesel met au point le type de moteur qui porte son nom.

En 1903, la France est le pays leader dans cette industrie naissante : plus de 30’000 voitures sont produites (soit, à l’époque, plus de 48% de la production mondiale !), et les États-Unis produisent alors environ 11’000 véhicules.

moteur 4 temps

Moteur à quatre temps : l’essence, mélangée à de l’air, fait son entrée. La vapeur d’essence et l’air sont compressés par le piston. La bougie émet une étincelle, puis la combustion (explosion) produit une forte poussée qui entraîne le piston vers le bas. Sortie des résidus de combustion vers le silencieux. Crédits : Zephyris

La fiabilité des moteurs devient un enjeu majeur, et les ingénieurs travailleront d’arrache-pied pour améliorer les moteurs, également dans le domaine de la puissance de ces derniers. Bien entendu, il va de soi que dans un premier temps, le moteur de Lenoir ne disposait pas d’une cylindrée importante, mais de multiples évolutions ont permis au moteur à explosion d’être amélioré et d’avoir un fonctionnement plus stable. À noter également que la cylindrée exprime le volume déplacé pour chaque cycle d’un moteur : elle est fonction du diamètre d’un cylindre, de leur nombre et de la distance parcourue par le piston.

Aujourd’hui, ce type de moteur est principalement utilisé pour la propulsion de véhicules de transport (tels que les avions, les voitures, les motos, les camions ou encore les bateaux), mais pas seulement ! Les moteurs à explosion sont également employés dans de nombreux outils mobiles (tels que les tronçonneuses et les tondeuses à gazon), ainsi que pour un certain nombre d’installations fixes (groupes électrogènes, pompes, etc.).

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