Moteur à plat

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 18 juillet 1895[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.

• Quelques moteurs à plat anciens et historiques
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  Premier Contra-motor Benz & Cie 2-cylindres (1894), musée Mercedes-Benz de Stuttgart.
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  Avion Demoiselle à moteur flat-twin Darracq d'Alberto Santos-Dumont (1907).
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  Blériot XI de Louis Blériot (1909).
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  Moteurs d'avions BMW M2B15 (en), Deutsches Museum de Munich (1920-1923).
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  Sandford cyclecar flat-twin (1922).

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.

• Quelques automobiles à moteur à plat
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  Benz Ideal (1894), première voiture à moteur à plat, musée Louwman.
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  Porsche Type 64 (1938) 4-cylindres de Coccinelle.
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  Coccinelle (1938-2003) et Porsche Type 64 (1938), Porsche Museum.
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  Citroën 2 CV (1948), bicylindre boxer Citroën.
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  Tucker '48 (1948) 6-cylindres d’hélicoptère.
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  Volkswagen Combi (1950) 4-cylindres de Coccinelle.
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  Porsche 911 6-cylindres, depuis 1959, Porsche Museum.
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  Ferrari Berlinetta Boxer, moteur 12-cylindres en V à 180°.
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  Ferrari Testarossa, moteur 12-cylindres en V à 180°.
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  Porsche Boxster 4- ou 6-cylindres (1990).

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.

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  Napier Nomad 12-cylindres de 3 150 ch (1949).
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  Moteur UL260i flat-4.
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  Rotax 912 de Lockwood Aircam (en).
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  Avion MBB 223 Flamingo à moteur flat-6 Porsche PFM 3200.
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  Lycoming-IO390 flat-4 de Piper PA-28.

La conception même du moteur à plat lui confère un avantage indéniable, sur le plan du comportement dynamique du véhicule, face aux moteurs en ligne et aux moteurs en V. Les pistons étant placés horizontalement, le moteur est installé très bas sur le châssis, participant ainsi à abaisser sensiblement le centre de gravité, ce qui améliore la tenue de route théorique. Par cette caractéristique, l'accessibilité mécanique est excellente sur une moto, mais délicate sur une automobile car, à cause de la disposition des conduits d'admission et d'échappement, il y a un risque d'interférence avec les éléments de suspension[2].

Cette motorisation offre par ailleurs un bon équilibre puisque les forces d'inertie d'un piston sont automatiquement équilibrées par celles de l'autre piston (à ceci près que les pistons ne sont pas toujours rigoureusement opposés) ce qui permet aussi d'éliminer presque toute vibration, notamment celles dites « de second ordre »[2].

Les couples d'inertie ne sont pas équilibrés[2], ce qui est surtout sensible lors des changements rapides de régime moteur.

Ces moteurs étant souvent refroidis à l'air, leur refroidissement et leur lubrification demandent plus de soin que sur les moteurs à refroidissement à eau. L'entretien n'est pas facilité en cas de déculassage (nécessité de retirer le moteur) voire pour simplement changer les bougies (si l'on n'utilise pas la clé à bougies adéquate, par exemple clé Facom B14 R2).

• [vidéo] Porsche Rallysport Pure Sound sur YouTube