Introduction
Le moteur à explosion est l'une des inventions les plus déterminantes de l'ère industrielle. Contrairement à la machine à vapeur (moteur à combustion externe), il brûle son carburant directement à l'intérieur des cylindres, ce qui le rend plus compact, plus efficace et a permis la naissance de l'automobile, de l'aviation légère et de nombreuses machines mobiles.
Contexte
Au milieu du XIXe siècle, la machine à vapeur domine mais présente des limites : elle est encombrante, lourde, nécessite une chaudière et un temps de chauffe important. La recherche d'un moteur plus léger, à démarrage rapide et au rendement supérieur est active. Les travaux sur les gaz inflammables et les cycles thermodynamiques (Sadi Carnot) ouvrent la voie.
Inventeur
L'ingénieur belge naturalisé français, Jean-Joseph Étienne Lenoir, est crédité de la création du premier moteur à combustion interne commercialisable en 1860. Son moteur, fonctionnant au gaz d'éclairage, était à deux temps et à allumage électrique. Bien que peu efficace (rendement d'environ 4%), il fut le premier à être produit en série (environ 500 exemplaires) pour actionner des machines fixes. Les véritables percées en termes d'efficacité viendront ensuite avec Nikolaus Otto (moteur à 4 temps, 1876) et Rudolf Diesel (moteur à allumage par compression, 1897).
Fonctionnement
Le principe repose sur le cycle à quatre temps (admission, compression, combustion/détente, échappement), théorisé par Alphonse Beau de Rochas et réalisé par Otto. 1) Admission : La soupape d'admission s'ouvre, le piston descend, aspirant un mélange air-carburant. 2) Compression : Les soupapes sont fermées, le piston remonte, comprimant le mélange. 3) Combustion/Détente : Une étincelle (bougie) enflamme le mélange. L'explosion repousse violemment le piston vers le bas, produisant le travail utile. 4) Échappement : La soupape d'échappement s'ouvre, le piston remonte et chasse les gaz brûlés. Ce cycle se répète. Les moteurs Diesel diffèrent par l'injection de carburant dans de l'air fortement comprimé et chaud, provoquant une auto-inflammation.
Evolution
Depuis Lenoir et Otto, l'évolution a été constante : adoption de l'essence et du gasoil, invention du carburateur et de l'injection, suralimentation (turbo), allumage électronique, systèmes antipollution (catalyseur, filtre à particules). Les matériaux se sont améliorés (alliages légers), les puissances et les rendements ont explosé. Les moteurs rotatifs (Wankel) et les moteurs à deux temps ont connu des applications niche. Aujourd'hui, l'évolution tend vers l'hybridation et l'optimisation extrême pour réduire la consommation et les émissions.
Impact
L'impact sociétal est colossal. Le moteur à explosion a rendu possible l'automobile individuelle, transformant radicalement les modes de vie, la géographie urbaine (banlieues, autoroutes), le commerce et le tourisme. Il est à la base de l'aviation des frères Wright, des motocyclettes, des petits bateaux et de la mécanisation agricole (tracteurs). Il a généré des industries géantes (pétrole, construction automobile), créé des millions d'emplois et façonné la culture moderne. Son héritage est cependant ambivalent, étant la source majeure de pollution atmosphérique (gaz à effet de serre, particules) et de dépendance aux énergies fossiles, ce qui motive aujourd'hui sa transition vers des carburants synthétiques ou son remplacement par des motorisations électriques.
