Les moteurs à vapeur

Par la suite, la vapeur conservera un moment la faveur des chercheurs : premiers véhicules fonctionneront avec des moteurs de ce type, comme, par exemple :

- La Perreaux Française en 1868 (ou 1871 ?)

- La Roper Américaine, en 1869

- La Coppeland Américaine de 1884

- la Hildebrand de 1891.

L'utilisation de la vapeur a toujours posé des problèmes d'encombrement tant sur les motos que sur les voitures, raison pour laquelle ce procédé a progressivement été abandonné au profit du pétrole.

Les moteurs à gaz

Par ailleurs, le premier moteur à combustion interne (plus communément et improprement appelé "à explosion") de Etienne Lenoir, breveté en 1860, ne fonctionnait pas avec des dérivés du pétrole mais avec du gaz. Technologie qui sera reprise plus tard, au cours de la seconde guerre mondiale, avec le système à "Gazogéne" qui, globalement, consiste à utiliser le gaz résultant de la combustion du bois. (on a vu plus simple) et plus récemment avec le "GPL", c'est à dire le "Gaz de Pétrole Liquéfié".

Si on n'a pas encore vu de GPL sur une moto, on a cependant vu des gazogènes sur des side-cars et même sur des motos solos (comme sur la Gnôme et Rhône "D5" ci-dessous), malgré l'encombrement non négligeable du dispositif.

Le diesel

Quelques motos ont été équipées de moteurs diesel :

• Récemment, aux Indes, des Royal Enfield ont été équipées de moteurs Diesel pour des raisons économiques.
  La moto ci-dessous, dont la photo m'a été transmise par Georges Largis, n'est pas une de ces motos fabriquées aux Indes mais une réalisation britannique. On notera que son moteur est intégralement englobé dans un capotage  ayant pour but d'atténuer le niveau sonore. Malgré tout, les bruits mécaniques restent bien présents. A défaut d'une vitesse de pointe élevée (90 / 100 km/h au maximum) elle est dotée d'une sobriété qui ferait pâlir un chameau : environ 1,3 litres aux 100 km.

• L'armée américaine, également, a fait modifier des Kawa KLR650 pour les faire rouler au diesel. Couple phénoménal et autonomie inégalée garantis. Pour en savoir plus : http://motorcyclecity.com/Military-bikes/M1030Diesel-Kawasaki.htm
• En remontant plus loin, on trouve une application assez remarquable de ce genre de motorisation avec la Lohmann de 1948 de 18 cm³ (ce n'est pas une erreur de frappe : dix-huit centimètres cubes), avec chambre d'explosion à volume variable, commandée par une poignée tournante à main gauche.

Nuance d'importance qui nous le rendra certainement plus sympathique : Le Lohmann, s'il fonctionne sur le principe du Diesel, ne consomme pas du Gasoil tout bête, mais du kérosène, le même carburant qu'un Boeing 747 !

Un moteur hybride

Il existait alors plusieurs solutions : Se procurer des bons de rationnement, ne pas rouler ou ... être astucieux. Dans le dernier cas de figure, on a évoqué ci-dessus l'utilisation du gazogène. Il a existé une alternative bien moins répandue. Mais aussi astucieuse et à la réalisation incomparablement plus simple :

C'est Stéphane Rabany qui nous fait part de l'existence de cette solution. Il nous dit, en substance :

"J'ai retrouvé en Poitou une moto (100cc 2tps SACHS que les allemands ont abandonnée en partant) que mon oncle faisait fonctionner au Gas-Oil.
Pour cela au démarrage il fallait :
- Purger le carburateur (avec le robinet de purge installé sous le carburateur à cet effet)
- Ouvrir le robinet du petit réservoir d'essence (bidon d'huile de 2 l adapté et placé sous la selle)
- Faire environ 2 à 5 Km pour faire chauffer les ailettes du moteur.
- Fermer le robinet du petit réservoir d'essence
- Ouvrir le robinet du grand réservoir de Gas-Oil
- Repartir dans un nuage de fumée

- Prévoir une brosse métallique ( pour nettoyer la bougie régulièrement) et quelques bougies de remplacement
- Décalaminage du pot à faire régulièrement

Cela marche bien, j'ai fait fonctionner cette moto de cette façon il y a quelques années ...."

(Schéma par Stéphane Rabany)

Le mazout (ou gas-oil, comme vous préférez) ayant un taux de combustion plus faible que l'essence, il a besoin d'une température plus élevée (ou d'un taux de compression plus important, ce qui revient au même) pour s'enflammer. Phénomène plus particulièrement sensible au moment du démarrage. D'où la présence d'une bougie de préchauffage sur les moteurs diesel.

L'idée est ici, en raison de la pénurie d'essence, de faire fonctionner un moteur classique avec du "pétrole lourd". Sa réalisation est simple. Encore fallait il y penser. :
On fait démarrer le moteur avec de l'essence normale, puis, lorsque le moteur est assez chaud - et a fortiori le pétrole, dont le tuyau d'arrivée est entouré autour des ailettes du moteur pour en augmenter la température - on bascule sur l'alimentation en gas-oil. Et ça marche. Pas vite, mais là n'était pas le plus important.

Au fait, les Shadocks, ils pompaient de l'eau, ou du beaujolais ?

La chose n'a par ailleurs rien de révolutionnaire : une machine à vapeur fonctionne bien avec de l'eau !
Le même ingénieur a récemment recentré ses recherches vers un moteur hybride, résultat du croisement improbable entre une pompe à air et un élastique. Genre de reconversion !

Si le moteur fonctionnant à l'eau pure reste illusoire, celle-ci fut utilisée en diverses occasions sur les moteurs à combustion interne.
Certains se rappelleront que, dans les années '80, Ferrari et Renault utilisèrent sur leurs moteurs de F1 turbo-compressés, une injection d'eau additionnée à l'essence sous forme d'émulsion  à hauteur de 10%. Le but était alors de diminuer la température afin d'augmenter la densité de l'air admis.

Bien avant, au début du siècle précédent, alors que le moteur à combustion interne en était à ses balbutiements, certains, comme Clerget et Vernet, utilisèrent également l'eau comme additif à divers carburants. Le principe, d'après le brevet déposé en 1901 (n°308.376) était la "décomposition de l'eau en oxygène et hydrogène avec de l'huile lourde en présence des éléments de fractionnement des combustibles composés". Sur le moteur ci-joint, premier "Diesel" réalisé en France, à triple injection essence / eau / nitrate de méthyle, on pouvait observer un gain substantiel de la puissance par l'injection d'eau sous l'effet de la régulation du pouvoir détonnant des divers carburants.

Vous en apprendrez plus sur le sujet (et sur bien d'autres, tout aussi intéressants), sous la plume de Gérard Hartmann, sur cette page : http://www.hydroretro.net/etudegh

Les moteurs électriques

Pour des raisons d'encombrement et de poids des batteries nécessaires au fonctionnement de ce type de moteur, cette technologie a rapidement été écartée.

Puis, avec le développement des ordinateurs et des téléphones portables, les accumulateurs ont vu leur volume diminuer alors que leur capacité s'accroissait.

On en a alors profité - prônant des principes écologiques - pour remettre le moteur électrique à la mode sur des voitures, des scooters ou des vélos.

Considérant le prix de vente de ces véhicules et leur rayon d'action, généralement limité à 50 kilomètres, leur succès n'est pas encore définitivement établi.

On a pu entendre, au sujet de l'énergie atomique que, si l'on équipait la majeure partie du parc auto et moto français de la sorte, il faudrait, pour les alimenter, construire deux centrales nucléaires.
Je n'ai pas, pour ma part, le moyen de confirmer ou d'infirmer cette théorie, mes compétences en la matière étant bien insuffisantes. Cependant, je crois que l'on peut opposer à cela le fait que l'électricité est difficilement stockable, du moins à grande échelle. Hors, en raison du délai de mise en marche d'une centrale nucléaire, il n'est pas envisageable de les arrêter la nuit, alors que la consommation est extrêmement faible. Si bien que le surcroît d'énergie ainsi produit est simplement perdu. Considérant par ailleurs que les véhicules électriques, comme tout autre véhicule, seront majoritairement utilisés de jour, on peut alors penser que l'énergie ainsi perdue serait alors utilisée à bon escient. Sans nécessiter l'édification de centrales supplémentaires.

La turbine

Les constructeurs automobiles s'y intéressèrent pendant une vingtaine d'années, mais elle ne fut jamais adaptée à la moto, pour des raisons d'encombrement.

L'une des premières voitures à avoir adopté une turbine est française (précédée de peu par l'anglais Rover, en 1950) : La Socema-Grégoire de 1952, dotée d'une turbine Turboméca de 100 chevaux, suffisamment compacte pour être logée dans un coupé aux proportions normales. Elle n'a cependant existé qu'à l'état de prototype.
Son mode de propulsion n'était pas son seul aspect "révolutionnaire", puisque son châssis était monocoque, en aluminium, et ses suspensions à flexibilité variable.

Par la suite, de nombreux constructeurs, parmi les mieux établis, s'intéressèrent à ce mode de propulsion : Général Motors, Fiat, Chrysler, Austin, Renault, Ford.
Chez les constructeurs américains, les voitures ainsi équipées adoptèrent des formes futuristes, censées représenter ce que serait l'automobile de l'an 2000, comme par exemple, la Firebird III de 1958, par Général Motors. (Pour mieux situer les choses, rappelons nous qu'à cette date, la Citroën D.S. venait de voir le jour).

La turbine ne connut d'application pratique que dans le domaine de la compétition : Rover à châssis B.R.M. dans un premier temps (en endurance), puis essentiellement aux U.S.A. : Howmet (toujours en endurance), puis Paxton-Turbocar, qui faillit créer la surprise en restant longtemps en tête des 500 Miles d'Indianapolis à la fin des années '60 et enfin Lotus, pour le compte du pétrolier américain S.T.P., encore en vue d'Indianapolis. La voiture fut ensuite utilisée en Formule 1, mais était tout à fait inadaptée à ce genre d'exercice.

Mais, si elle avait des qualités, la turbine avait également des défauts : En premier lieu, elle n'a aucun frein moteur, ce qui est très troublant pour l'utilisateur standard (par ailleurs, les systèmes de freinage n'étaient pas, à cette époque, aussi performants qu'aujourd'hui), mais surtout, sa consommation en carburant était énorme. A la suite de la deuxième grande crise du pétrole, tous les essais en vue de l'adaptation de la turbine à l'automobile furent abandonnés...

Mais comme toute invention est ressortie - souvent - de ses tiroirs poussiéreux, on en a vu au début de l'année 2000 une application à la moto.
On a toujours pensé qu'il était impossible, à l'exception des dragsters conçus pour rouler uniquement en ligne droite, d'installer un tel propulseur sur une moto capable d'un comportement "normal". Pourtant, une bande de farfelus a conçu une moto autour d'une turbine d'hélicoptère, la Y2K JETCYCLE.
Vous pouvez la voir sur le site :  http://www.motoplanete.com/mtt/Y2K-turbine-sbk.php 
Et elle roule réellement : Moto Journal l'a essayée récemment !

La fusée : Ils ont osé

L'idée, pourtant, n'est pas si nouvelle qu'il y parait : Au début du siècle, le très sérieux constructeur allemand Opel a utilisé des fusées (à poudre, à cette époque) pour propulser une voiture de record. Celle-ci ressemblait d'ailleurs à un obus.

Plus étonnant encore : Ce mode de propulsion a été employé pour propulser un ... vélo. Du moins, le prototype en a existé : Conçu par un certain Pierre Noubel en 1951 et présenté au concours Lépine, la roue arrière du vélo entraînait une pompe injectant le kérosène dans le statoréacteur. C'est probablement l'engin le plus rapide pour aller d'un feu rouge ... directement au cimetière !
Qui relèvera le défi avec son scooter ?

Plus tard, l' "Aeromarine Company" de Vandalia a étudié (conçu ?), à une époque indéterminée, une moto répondant au doux nom de "Simplex - Servi Cycle", mue par un moteur à réaction. L'engin est dans la parfaite continuité du précédent, si l'on en juge par le sérieux de la partie cycle (voir le diamètre du frein avant) par rapport à la puissance supposée du propulseur.
Il ne doit probablement pas y avoir beaucoup de candidats pour la piloter. A moins que. Mc Coy, peut-être ? :-)

Plus récemment, on a pu voir des "farfelus" (courageux !) installer des fusées sur des mobylettes et autres scooters. Du moins, les engins en question en ont l'apparence, mais n'ont plus grand rapport avec la machine d'origine. Ce qui est plus rassurant, c'est que ces derniers ont été conçus comme "engins de salon" ou, au pire, pour des courses en ligne droite.

Le drôle de moteur de Monsieur De Costa.

Pour comprendre le fonctionnement du "De Costa", il faut savoir comment fonctionne un "vertical-twin", dans la plus pure tradition de la mécanique britannique. Un Triumph Bonneville ou un Norton Commando, par exemple.
Ce que je résume grossièrement et schématiquement ci-dessous :

Phase 1	Phase 2
Phase 3	Phase 4

On constate en premier lieu que les deux pistons se déplacent simultanément (d'où l'appellation "parallel-twin") , et non alternativement :
- Phase 1 : Le cylindre de gauche est en début d'échappement, alors que celui de droite est en fin d'admission
- Phase 2 : Le cylindre de gauche est en fin d'échappement, alors que celui de droite est en phase d'allumage.
On inverse ensuite les rôles :
- Phase 3 : Le cylindre de droite est en début d'échappement, alors que celui de gauche est en fin d'admission
- Phase 4 : Le cylindre de droite est en fin d'échappement, alors que celui de gauche est en phase d'allumage.

C'est "simple comme bonjour" et présente l'avantage d'offrir une bonne régularité cyclique, puisqu'on obtient un allumage à chaque tour de moteur. Grand progrès par rapport à un monocylindre qui lui, n'en offre qu'un tous les deux tours ... et qui, lorsqu'un cylindre est déficient, ne fonctionne plus (signé : La Palisse).

Mais il n'y a pas que des avantages : En premier lieu, ce genre de moteur vibre autant, sinon plus, qu'un monocylindre. Par ailleurs, il engendre de fortes contraintes dans le bas moteur puisque, lorsque les deux pistons descendent simultanément ils génèrent une forte pression dans le carter. Pression qui, normalement, est évacuée par un reniflard. Lorsque celui-ci est un tant soit peu bouché, on peut alors observer les fameuses fuites d'huile sans lesquelles une (moto) anglaise n'en serait pas une.

Ce qui amena les japonais - Honda particulièrement, avec la lignée des 305, 450, 350 - à développer des bicylindres 4 temps dont les pistons se déplacent alternativement. Solution résolvant pas mal de problèmes, mais offrant une moins bonne régularité cyclique et une sonorité particulière, puisqu'on obtenait deux explosions en un demi-tour de moteur, puis plus rien pendant un tour et demi.

Monsieur De Costa, lui, au lieu de dénaturer la belle régularité de fonctionnement d'un "vertical-twin", songea à détourner un de ses inconvénients en avantage.

Tout d'abord, Monsieur De Costa a ajouté un transfert sur chaque cylindre, le même que celui que l'on trouve sur un deux temps. Vu tel quel, cela ne représente que peu d'intérêt. Si ce n'est que ces transferts permettent, dans la "phase montante" des cylindres, d'aspirer de l'air frais sous les pistons.
Monsieur De Costa ajoute à ce dispositif une tubulure entre les carters (ceux qui ont une fâcheuse propension, sous une forte pression, à déformer les carters et, par conséquent, à les faire fuir) et les carburateurs. Le but premier n'est pas d'éliminer les fuites, mais de transférer l'air frais emmagasiné dans le carter, et, compressé par la descente des pistons, vers l'admission.
Où l'idée devient excellente, c'est que l'air ainsi propulsé par la descente des pistons dans les carters vers l'admission trouve d'un côté une soupape fermée, et de l'autre une soupape ouverte. Si bien que la totalité de l'air compressé par les deux pistons se trouve dirigé vers une seule chambre de combustion. Si l'on part du principe que l'on est en présence d'un 650 cm3, on aura 650 cm3 d'air propulsés par les 2 pistons en phase descendante vers un seul cylindre de 325 cm3. On obtient donc un compresseur au rapport de 2:1, sans perte mécanique. Le prototype de ce moteur a fonctionné, sans suite industrielle. L'idée, à l'heure où la moindre commande de clignotants, pour des raisons de "marquètinge", devient aussi complexe que le tableau de bord d'un Airbus A-320, était peut être trop simple !

Le moteur B.S.A. Toroïdal

Le moteur tel qu'on le connaît avait une cylindrée totale de 34 cm³. La "tore" était composée d'un cylindre circulaire divisée en deux parties symétriques disposées à 180° dans lesquelles se déplacent deux pistons courbes. Le mouvement étant transmis par un système de bielles et d'engrenages à un axe central co-axial au cylindre.

Il semble bien que ce moteur ait effectivement fonctionné.
D'une part, ce ne pouvait être dans la configuration figurant ci-dessus, puisque ce modèle de carburateur n'existait pas à cette époque.
Par ailleurs, la puissance qu'il développait était tout juste suffisante pour contrer les frictions internes, importantes, liées à sa conception.

Malgré les apparences, le moteur n'était pas aussi complexe qu'il y parait. Ce n'est donc pas pour cette raison que son étude a été abandonnée, mais plutôt en raison des difficultés d'usinage du cylindre et des pistons.

L'histoire étant un éternel recommencement, une société américaine, Rotoblock, a remis cette technique au goût du jour et commercialise (ou tente de commercialiser) des moteurs basés sur ce même principe.
Je vous convie fortement à vous rendre sur leur site http://www.rotoblock.com car le matériel pédagogique mis à la disposition du "visiteur" est impressionnant.
(Merci à Marc Sansfaçon de m'avoir signalé ce site, fort intéressant.)

Le moteur wankel.

C'est dès 1950 que Félix Wankel commença ses essais dans le domaine du moteur à piston rotatif. Ne pouvant en assumer, seul, le développement il vendit vers 1965 ses brevets au constructeur allemand N.S.U. qui après avoir produit quelques prototypes à base mono rotor, lança ensuite la fameuse Ro 80, en 1967. Bien que les qualités de cette voiture aient été unanimement reconnues, sa mévente entraîna la faillite de N.S.U. qui fut alors racheté par le groupe Volkswagen.

Le français Citroën, probablement pour perpétrer son image de constructeur révolutionnaire, construisit également des prototypes à moteur Wankel, vendus à quelques clients privilégiés. Après avoir lancé une présérie de "GS-Birotor", Citroën ne poursuivit pas l'expérience dans le domaine de l'automobile. Ces moteurs équipèrent, par la suite des hélicoptères. Sans plus de succès.

Même le très sérieux Mercedes fabriqua un extraordinaire prototype C-111 à trois rotors qui n'eût aucun débouché. (Le C-111, pas Mercedes).

Seul le japonais Mazda continua suffisamment le développement de ces moteurs pour amener ses voitures, particulièrement le modèle RX-7, en tête de plusieurs championnats américains de voitures dérivées de la série. Par la suite, un de ses prototypes remporta même le classement général des 24 heures du Mans, course peut-être encore plus renommée au Japon qu'en Europe.

Dans le domaine de la moto, les applications furent nombreuses, mais guère plus heureuses : La première moto à moteur rotatif commercialisée est probablement la Zündapp - marque qui s'était cantonnée dans les petites cylindrées - équipée d'un moteur Sachs, mono rotor longitudinal refroidi par air.
A peu près à la même époque fut présentée la Suzuki RE-5, mono rotor à refroidissement liquide. La seule japonaise, mais probablement la plus aboutie des motos à moteurs Wankel. Ses coûts d'étude et de fabrication étaient si élevés et ses ventes furent si faibles que ce modèle faillit bien mettre en péril la santé financière de la marque.
Bien d'autres constructeurs tentèrent l'expérience et la poussèrent plus ou moins loin : Dans les années '70, le géant Honda s'y intéressa en installant un tel moteur dans un modèle 125-K5, mais ne donna aucune suite. Anecdotiquement, le petit constructeur Hollandais Van-Veen, connu essentiellement pour ses 50 cm3 de Grand-Prix, construisit un prototype de moto à moteur Wankel, d'aspect assez moderne, mais dont le châssis n'était ni plus ni moins que celui d'une Guzzi-V7. Bien moins connue est le développement d'une telle solution par le constructeur Est-Allemend "MZ" (document ci-joint, transmis par G.Largis).
Ressorti de ses cendres dans les années '80, Norton opta pour le moteur Wankel, dont il équipa plusieurs modèles. L'un d'eux était destiné à la police, ce qui lui assura une diffusion suffisante et lui permit ensuite de développer un modèle "F1" qui, adapté aux compétitions pour les machines de production, permit de remporter quelques courses. Les mauvaises langues prétendent que la réglementation - anglaise - avait été quelque peu adaptée pour favoriser Norton.

Mais en 1980, tous les autres constructeurs avaient depuis longtemps abandonné le moteur rotatif.

Le moteur à piston rotatif possédait de nombreux avantages, dont celui d'un encombrement faible à cylindrée égale, d'une grande simplicité (théorique) de fabrication, de connaître 3 explosions par tour de piston (au lieu d'une tous les 2 tours pour un quatre temps) c'est à dire qu'on envisageait de pouvoir en obtenir un rendement extraordinaire, et plus encore, il est quasiment insensible aux surrégimes.

Pourquoi, alors, n'a-t-il pas connu plus de succès ?

En premier lieu, parce que les instances sportives, effrayées par ses possibilités, lui attribuèrent une équivalence de cylindrée qui le désavantagea d'emblée par rapport à ses concurrents.

Au début de son développement, les ingénieurs buttèrent sur d'énormes problèmes d'étanchéité des chambres de combustion et de résistance des segments. Certains, d'ailleurs, en arrêtèrent tout développement.

Par ailleurs, le rendement tant espéré ne fut jamais réellement atteint.

Mais le coup de grâce fut donné en raison de la grande consommation de carburant de ce type de moteur, qui ne lui permet quasiment plus, de nos jours, de répondre aux normes antipollution en vigueur.

Pour en savoir plus sur Wankel :  http://www.monito.com/wankel/site-tour.html 

Le "moteur en losange".
Plus fort que Wankel ?

Le principe de la Qasiturbine a été établi après étude des avantages et inconvénients d'une trentaine de moteurs différents. Les conclusions tendaient vers un moteur équipé d'une seule turbine dans un seul plan. Pour cela, il était nécessaire que les éléments soient reliés les uns aux autres dans une configuration similaire à une chaine. Le stator dans lequel tourne cette turbine est un quasi-ovale dont la forme complexe est calculée par ordinateur.

Chaque section du rotor se rapproche et s'éloigne de la surface du stator comprimant et détendant les chambres à la manière des temps d'un moteur à piston alternatif. Mais, alors que ce dernier produit un temps moteur toutes les deux révolutions, la Quasiturbine en produit 4 pour une seule révolution, procurant ainsi une augmentation naturelle du couple moteur.  Par ailleurs, contrairement au moteur "Wankel", le centre du rotor reste toujours fixe.

Vous trouverez tous les renseignements complémentaires au sujet de la Quasiturbine sur le site http://quasiturbine.promci.qc.ca/ ou sa version anglaise http://quasiturbine.promci.qc.ca/ETheoryQTConcept.htm