Pourquoi le six cylindres en ligne connaît-il un nouveau regain ?

Architecture de moteur à six cylindres en ligne, dans laquelle les six cylindres sont alignés en une seule rangée sur un unique vilebrequin, et qui porte l'une des histoires à la fois les plus anciennes et les plus récentes de l'histoire automobile. Disposition qui fut au début du vingtième siècle l'unité de mesure du prestige, elle fut oubliée pendant des décennies avec l'essor de la traction avant et du V6 ; mais à partir des années 2010, grâce au turbo et à son équilibre naturel, elle est revenue sur les chaînes de production. Cet article raconte non pas la mort du six cylindres en ligne, mais le fait qu'il n'a jamais cessé d'exister en tant qu'ingénierie.

Le principe des quatre temps : Une lignée qui s'étend d'Otto au six cylindres en ligne

L'histoire du six cylindres en ligne ne peut être pensée séparément de celle du moteur monocylindre. Nikolaus Otto construisit son premier moteur à essence en 1861 ; et la demande de brevet pour le concept de cycle à quatre temps remonte à 1862. Otto, qui fonda en 1864 avec Eugen Langen la première usine de moteurs au monde, remporta une médaille d'or pour son design lors d'une exposition universelle en 1867. La véritable percée survint en 1876 : le cycle à quatre temps à compression, à combustible gazeux. Ce cycle, composé des temps d'admission, de compression, de puissance et d'échappement, permit pour la première fois une combustion efficace du carburant et est aujourd'hui connu sous le nom de cycle d'Otto.

À mesure que le nombre de cylindres augmentait, les ingénieurs furent confrontés à une nouvelle question : comment disposer les cylindres ? Une rangée droite était la réponse la plus simple. Des cylindres s'étendant des deux côtés d'un unique vilebrequin pouvaient être résolus avec une seule culasse et un seul collecteur d'échappement. La disposition en V, en regroupant les cylindres sur deux rangées inclinées, raccourcissait le moteur mais exigeait une culasse séparée pour chaque rangée, un collecteur distinct et des solutions d'équilibrage supplémentaires. La tension entre ces deux approches a déterminé le débat sur l'architecture des moteurs pendant les quatre-vingts années suivantes.

L'ère du prestige : Quand le six cylindres en ligne devint une disposition institutionnelle

Le six cylindres en ligne fut une solution institutionnalisée, présente à une époque sur la vitrine de presque tous les constructeurs. Sa douceur de fonctionnement dans les berlines aux longs capots et les voitures de sport, sa transmission directe de la puissance et sa simplicité mécanique en firent le choix naturel du segment supérieur. Mercedes-Benz fut pendant des décennies connue pour ses moteurs six cylindres en ligne dans ses modèles de luxe et de performance. Avec la 2000 GT produite entre 1967 et 1970, Toyota démontra ce que l'ingénierie japonaise pouvait accomplir avec le six cylindres en ligne.

La relation de BMW avec le six cylindres en ligne mérite un chapitre à part. La marque a lancé son premier modèle de série à six cylindres sur les routes avec la 303 présentée en 1933 ; la famille M30 arrivée à la fin des années 1960 a constitué pendant des années l'épine dorsale de la gamme de moteurs de l'entreprise. Le sommet fut le six en ligne de 3,5 litres au code M88 : utilisé d'abord dans la voiture de sport M1, puis dans les premières M5 et M6, ce moteur est considéré comme l'un des plus respectés à toutes les échelles. Des modèles allant de l' M3 E36 à la Série 7 E38 prouvent que la recette du six en ligne classique de BMW n'a presque pas changé depuis environ six décennies.

Le déclin : Pourquoi le V6 et le V8 ont-ils gagné ?

Le déclin du six en ligne n'avait pas une seule raison technique ; il avait une seule contrainte géométrique : la longueur. Aligner six cylindres en une seule rangée transforme le moteur en un problème d'encombrement sérieux sur les deux axes dans les véhicules à moteur avant. Dans les configurations où la traction s'est généralisée et où le moteur est monté transversalement, cette longueur est devenue ingérable en pratique. Le V6, en regroupant les cylindres sur deux rangées courtes, faisait tenir le même nombre de cylindres dans un espace bien plus compact.

Le tableau commercial s'est rapidement adapté à cette réalité. Il y a environ 20 à 30 ans, une large gamme de produits, y compris des modèles légendaires à propulsion comme le Land Cruiser, est passée du six en ligne au V6 ou directement au V8. De longues années s'étaient aussi écoulées depuis que la Rocket V8 à compression élevée d'Oldsmobile avait effacé le six en ligne du marché. Les données de marché de 2010 montraient que même les ventes de V6 dans les berlines commençaient à baisser, et que les SUV compacts et intermédiaires se tournaient vers les moteurs quatre cylindres ; en apparence, il ne restait plus de place pour le six en ligne.

Pourtant, la justification technique de ce déclin tenait à l'encombrement, non à la thermodynamique. La place gagnée par le V6 était généralement l'exigence de la chaîne de production et du châssis. Le moteur lui-même n'a jamais été mis en difficulté ; il n'a simplement pas trouvé de place.

Pourquoi le six en ligne est-il parfaitement équilibré ?

La caractéristique signature du six en ligne commence par une bonne compréhension du concept d'équilibrage. Dans les moteurs, les vibrations sont étudiées en deux catégories : les forces du premier ordre, les oscillations principales nées du mouvement vertical des pistons ; les forces du second ordre, quant à elles, sont les oscillations nées des différences de vitesse internes au mouvement des pistons et qui se répètent tous les deux tours du vilebrequin. Dans le six en ligne, les six pistons se positionnent sur les manetons du vilebrequin espacés de 120 degrés de telle sorte que le mouvement du piston à l'avant du moteur soit reflété à l'identique par un piston à l'arrière. Les forces primaires s'annulent mutuellement ; les forces secondaires de la même manière.

Le résultat pratique en est considérable. Le besoin en contrepoids lourds, en arbres d'équilibrage ou en amortisseurs de vibrations est réduit au minimum. Un moteur naturellement équilibré n'exige pas de bloc renforcé ni de lourds supports de paliers pour étouffer les vibrations ; cela contribue à la fois à la durabilité et à la réduction du poids. Le V6, lui, a typiquement besoin de mécanismes d'équilibrage supplémentaires pour fonctionner en douceur ; Bien que certaines configurations V6 à 60 degrés soient naturellement équilibrées, cela ne vaut pas pour tous les V6.

Outre l'équilibre, la simplicité est également l'atout majeur du six en ligne :

• une seule culasse et un seul collecteur d'échappement ; un V6 en exige deux de chacun.
• un six en ligne DOHC ne fonctionne qu'avec deux longs arbres à cames ; un V6 exige deux fois plus de petits arbres à cames.
• Le nombre total de pièces de la distribution est réduit de moitié par rapport à un V6.
• Plus de paliers principaux que de cylindres confère une continuité au vilebrequin sur toute sa longueur.

Un bilan d'ingénierie honnête doit toutefois noter une contrainte : la longueur. Hormis la longueur, il est difficile de trouver des défauts au six en ligne ; un V6 à vilebrequin court peut être plus rigide mécaniquement. Mais si cette longueur était un destin dans les années 1990, elle ne l'est plus dans la conception des châssis modernes.

Le retour à l'ère du turbo : la longueur n'est plus un problème

Deux évolutions techniques ont été déterminantes dans la résurrection du six en ligne. La première est la maturité de la turbocompression. Le turbo ne produit pas de force qui pousse et tire le moteur ; il ne fait que faire tourner les arbres qui transmettent la puissance. Par conséquent, le six en ligne turbo offre un caractère élevé et doux dans la transmission du couple. La deuxième est l'ergonomie du compartiment moteur des châssis modernes : installer un six en ligne turbo dans un véhicule est plus facile que d'y loger un V8, et sa production est plus simple. Sur les plates-formes à moteur avant et propulsion, le six en ligne remplace le V8 de manière pratiquement plus efficace.

Les chiffres concrétisent ce retour. La famille Hurricane de Stellantis a remplacé le Hemi V8 par un six en ligne biturbo de 3.0 litres : environ 400 ch en sortie standard, plus de 500 ch en sortie haute ; certaines applications proposent des versions atteignant 550 ch. Le moteur a été construit selon la logique d'un seul admission et d'un seul collecteur d'échappement - la continuation directe de l'avantage de simplicité classique du six en ligne à l'ère du turbo. Mazda installe un six en ligne turbo de 3.3 litres dans son CX-90 à trois rangées de sièges. La B58 et la S58 de BMW, le six en ligne M256 de Mercedes-Benz et le Hurricane de Stellantis montrent ensemble que les six en ligne produits aujourd'hui redéfinissent la performance. Dans le segment des SUV, la douceur de fonctionnement du six en ligne est également perçue comme un avantage de confort par rapport à la configuration en V.

Moteurs légendaires et avis contraires

Le statut légendaire du six en ligne ne se résume pas à BMW. Le six en ligne 2JZ de Toyota reste un point de référence dans la culture du tuning ; même aujourd'hui, on recourt encore à la comparaison avec le 2JZ moderne pour commercialiser un six en ligne turbo contemporain. La présence d'exemplaires de 3 000 hp issus du six en ligne RB26 de Nissan est la preuve mesurable de la charge que la structure du bloc peut supporter. Le fait qu'une marque comme Alvis ait remis en production son six en ligne classique vieux de 90 ans avec une culasse en aluminium confirme par ailleurs la valeur historique de cette architecture.

Malgré ce constat, le débat n'est pas totalement clos. L'équilibre parfait du six en ligne est décrit, dans certaines interprétations d'ingénierie, comme étant à un cheveu de la perfection en raison du mouvement des pistons à des vitesses différentes dans la moitié supérieure de la course ; le consensus général considère toutefois que la neutralisation des forces de premier et deuxième ordre est suffisante. L'idée que l'architecture boxer est supérieure en termes d'équilibre circule également. Du côté de la fiabilité, les problèmes rencontrés sur les premiers six en ligne turbocompressés de BMW ont généré des retours d'utilisateurs contraires selon lesquels les moteurs quatre cylindres turbo seraient plus sans souci. Ce sont des avertissements précieux montrant que l'ingénierie ne permet aucune généralisation du type « aucune architecture n'est absolue » ; mais ils n'ont pas suffi à changer la direction du marché.

Pourquoi le six en ligne connaît-il un retour en grâce ? Conclusion

L'histoire du six en ligne n'est pas une histoire de retour, mais une histoire de report. Le moteur n'a jamais faibli ; ce sont simplement les conditions du châssis et du marché qui ne l'accueillaient plus. À l'époque de l'essor de la traction avant et des compartiments moteur compacts, sa longueur était perçue comme un défaut ; le turbocompresseur, les systèmes auxiliaires assistés électriquement et l'architecture moderne des plateformes ont rendu cette longueur gérable. En contrepartie, les constructeurs ont récupéré, à un coût quasi nul, un pack composé d'une seule culasse, d'un seul collecteur, d'un équilibre naturel et d'un long vilebrequin transmettant un couple souple, que leurs concurrents ont dû résoudre avec des arbres d'équilibrage. Le six en ligne n'est pas mort ; il a attendu, et l'ingénierie a appris à l'accueillir à nouveau.

Sources

• Return of the inline-six: Why the classic engine layout is making a comeback
• Nikolaus Otto | Britannica
• Straight-six engine
• Why the inline-six is making a comeback - Hagerty
• Why Inline-Six Engines Are Timeless - Road & Track
• Why Every Automaker Is Quietly Bringing Back The Inline-Six - CarBuzz
• V6 Vs Straight-Six: The Pros And Cons Of Each Engine - Car Throttle
• 4 Car Brands Bringing Back The Inline-6 Engine - SlashGear
• Dodge SIXPACK - Dodge official
• Why Inline-Six Engines Are Making A Comeback In Modern SUVs - TopSpeed
• The Smallest Inline-Six Engines Ever Designed - Pedal Commander
• What Makes BMW's Inline-6 Engine So Legendary? - Clutch Masters
• More Automakers Are Making New Inline-Sixes - Jalopnik