Que s'est-il passé avant le moteur de Benz ?

La Patent-Motorwagen de Karl Benz de 1886 est entrée dans l'histoire comme la naissance de l'automobile ; mais le chemin menant à ce moteur légendaire est toute une histoire de persévérance et d'expérimentations. Sans le véhicule à hydrogène de de Rivaz en 1806, la montée de la côte par Samuel Brown en 1826, l'Hippomobile de Lenoir et le cycle à quatre temps d'Otto, le moteur à essence de Benz n'aurait jamais existé. Voici l'histoire de cette chaîne du début à la fin.

Comment est née l'idée de pousser le piston par explosion ?

Les machines à vapeur étaient partout au début du XIXe siècle : elles faisaient fonctionner les usines, les navires, et même les premiers véhicules routiers. Mais il y avait un problème - la chaudière à vapeur était lourde et mettait des heures à chauffer. Et si le carburant brûlait non pas à l'extérieur dans la chaudière, mais à l'intérieur du cylindre ? L'idée du moteur à combustion interne est née précisément de cette question. Autrement dit, porter le feu au moteur lui-même, c'était comme placer le réchaud sous la marmite plutôt que de mettre la marmite sur le réchaud.

Le premier à réaliser sérieusement cette idée fut l'officier d'artillerie François Isaac de Rivaz. Pour quelqu'un issu du monde des armes et de la poudre, il n'était pas difficile de penser qu'une explosion pouvait pousser un piston ; c'était déjà ainsi que fonctionnait le canon. Le moteur sur lequel il travaillait depuis 1804 fut monté sur un véhicule en 1807, et le premier véhicule à moteur à combustion interne de l'histoire parcourut une courte distance.

L'hydrogène dans un ballon, l'allumage par pile Volta

Le moteur de de Rivaz contenait des concepts incroyablement modernes vu d'aujourd'hui : l'hydrogène comme carburant, une étincelle électrique pour l'allumage. Le mélange hydrogène-oxygène était stocké dans un ballon, la pile Volta produisait l'étincelle, et le piston jaillissait vers le haut. La suite était mécaniquement laborieuse : il fallait ouvrir et fermer les soupapes à la main, il n'y avait pas de mécanisme de synchronisation. Le piston descendu faisait tourner les roues au moyen d'un système de treuil à pales.

Ce inventeur suisse d'origine française a obtenu le 30 janvier 1807 à Paris son brevet numéro 731 et l'a également enregistré dans le canton du Valais. Comme un ingénieur obsessionnel, il a continué à développer et produisit en 1813 une machine gigantesque : d'une longueur de six mètres, avec des roues de deux mètres de diamètre, pesant environ une tonne . À Vevey, il parcourut 26 mètres sur une route à pente de 9 % avec une charge de 300 kilogrammes et quatre passagers - la vitesse était de 3 km/h . Il n'avançait que de 4 à 6 mètres à chaque course ; impossible de ne pas dire que je irais plus vite en marchant.

Pire encore, personne ne le prenait au sérieux. Les milieux scientifiques de l'époque soutenaient que le moteur à combustion interne ne pourrait jamais dépasser la machine à vapeur. L'histoire devait montrer qui avait raison, mais il faudrait un demi-siècle pour cela. Une note : la même année, en 1807, les frères Niépce firent breveter le Pyreolophore, capable de propulser un bateau grâce à un jet d'eau - et l'on discute encore aujourd'hui de quel design fut réellement le premier.

Samuel Brown et l'obstination face à la pente : le moteur à gaz de 1826

L'étape suivante vint d'Angleterre. L'ingénieur Samuel Brown déposa un brevet pour un moteur à combustion interne le 4 décembre 1823. Son approche différait de celle de Rivaz : il adapta une ancienne machine à vapeur de Newcomen pour brûler du gaz. Son moteur fonctionnait à l'hydrogène et utilisait des chambres de combustion séparées ; il s'agissait en fait, d'une certaine manière, d'un design de type gaz-vide reposant sur le vide.

La démonstration de Brown fut l'un des coups marketing les plus audacieux de l'histoire du moteur. Le 27 mai 1826, il monta le moteur sur un chariot et gravit la pente de Shooter's Hill à Londres. Bien que cela paraisse aujourd'hui comparable à photographier une voiture et s'arrêter au sommet, il s'agissait alors d'une performance sans aucun équivalent. Néanmoins, le véhicule de Brown n'est pas considéré comme une automobile pratique - c'était une démonstration, une tentative de preuve. Mais la preuve était faite : lorsque la combustion a lieu à l'intérieur du cylindre, le véhicule peut réellement se déplacer.

Étienne Lenoir : le premier succès commercial et le Hippomobile

À partir de là, les choses deviennent sérieuses. L'ingénieur belgo-français Étienne Lenoir créa, avec le moteur qu'il développa entre 1858 et 1860, le premier moteur à combustion interne à connaître un succès commercial. Il s'agissait d'un moteur à gaz à deux temps, sans compression et à allumage par bougie, et l'année 1860 fut celle où le moteur de Lenoir fut désigné comme le premier moteur à combustion interne. À Paris, il existait une véritable demande pour ces moteurs ; environ 143 moteurs furent vendus jusqu'en 1865, et certains calculs portent le chiffre total, moteurs non destinés aux véhicules inclus, à 350-400 - la différence tenant à ce qui est compté : moteurs de véhicules ou tous les moteurs à gaz de Lenoir.

Mais ce qui inscrivit Lenoir dans l'histoire fut moins le moteur que le véhicule qui l'embarquait. En 1863, il présenta le Hippomobile : un véhicule à trois roues transportant son propre moteur. Son moteur était monocylindre, 2543 cc de cylindrée et n'affichait que 1,5 hp de puissance. Dans la première version, le carburant était de l'hydrogène produit par électrolyse de l'eau ; on passa ensuite à un carburant dérivé du pétrole et on ajouta un carburateur rudimentaire. Il est même considéré par certains, de manière discutable certes, comme la première automobile. Entre-temps, le changement de carburant constitue une ironie intéressante : l'idée du premier véhicule à hydrogène remonte à 1806, Lenoir revint ensuite au carburant à essence et, aujourd'hui, les moteurs à hydrogène sont à nouveau d'actualité - l'histoire trace parfois un cercle complet.

Le problème, lui, était évident dès le départ : le moteur de Lenoir était inefficace. Faute de compression, la majeure partie du carburant était gaspillée, avec un taux de gaspillage proche de cinquante pour cent. Pensons-y ainsi : l'idée de l'allumage interne était juste, mais il fallait comprimer le mélange avant l'allumage - sinon, l'explosion restait faible. Celui qui allait franchir ce seuil avait déjà commencé à travailler de l'autre côté, à Cologne.

Otto et Langen : la révolution de l'efficacité et le cycle à quatre temps

En 1864, Nicolaus Otto et Eugen Langen fondèrent à Cologne N. A. Otto & Co., la première entreprise de moteurs à combustion interne au monde. Trois ans plus tard, en 1867, ils présentèrent leur moteur atmosphérique à piston libre. Le principe de fonctionnement de ce moteur était plutôt astucieux : la combustion projetait le piston vers le haut, puis le piston, en redescendant sous l'effet du vide, produisait un travail. Il remporta le grand prix de l'Exposition universelle de 1867 à Paris et obtint le titre de moteur à gaz le plus efficace jamais conçu à ce jour. Ce fut aussi le premier moteur à entrer avec succès en production de série - l'une de ses versions d'environ 0,5 ch fonctionne encore aujourd'hui, ce qui constitue en soi une proue d'ingénierie.

Mais Otto avait en tête une idée encore plus grande. Il avait construit son premier moteur en 1861 et, vers la fin de cette même année, était parvenu au concept du cycle à quatre temps. En 1876, il réalisa enfin le premier moteur à combustion interne à compression du carburant - le cycle d'Otto, qui porte encore son nom aujourd'hui. Quelle est la différence ? Compresser le mélange multiplie la puissance de l'explosion. Pour faire simple : c'est comme gonfler un ballon à bloc avant de le faire éclater, au lieu de le gonfler légèrement. Lors des premiers essais, le moteur tomba en panne au bout de quelques minutes et le partenariat Otto-Langen se dissolut, mais l'idée avait fait ses preuves. Les anciens modèles sans compression furent rapidement abandonnés ; le problème d'inefficacité qui persistait depuis Lenoir était résolu.

Delamare-Deboutteville : les premières tentatives passées à quatre roues

Après 1876, il fallait monter correctement ce moteur dans un véhicule. Le Français Édouard Delamare-Deboutteville, en étudiant les travaux de Lenoir et d'Otto, construisit son premier moteur à combustion interne à quatre temps en 1881. En 1883, avec Léon Malandin, il développa un moteur à combustion basé sur le moteur à quatre temps d'Otto et conçut la même année un véhicule à essence équipé d'un moteur à combustion interne.

Les choses ne se déroulèrent pas toujours sans accroc : lors du premier essai, la voiture se brisa en deux - oui, littéralement. Mais en France, ce duo est aujourd'hui considéré comme l'inventeur du premier automobile à quatre roues. Cela montre à quel point les débats sur la primauté sont subtils : il y a une grande différence entre un nom et un brevet d'une part, et voir le jour puis devenir utilisable d'autre part.

Le dernier pas de Benz jusqu'au brevet : 1886

L'histoire de Karl Benz commence en réalité sept ans avant 1886. Son premier moteur à essence fixe était un moteur monocylindre à deux temps, qui fonctionna pour la première fois le soir du Nouvel An 1879 quant à la naissance de l'idée d'utiliser l'essence, l'histoire est tellement banale qu'elle est parfaite : en nettoyant ses gants, Benz vit une coupelle de benzène s'enflammer au contact d'une étincelle et pensa que ce liquide volatil pourrait être utilisé comme carburant. Un accident de cuisine, voilà donc ce qui trouva le carburant qui allait lancer l'ère de l'automobile.

Pour la Benz Patent-Motorwagen une demande de brevet fut déposée pour un véhicule à moteur à gaz le 29 janvier 1886 Le moteur à essence monocylindre à quatre temps produit environ 0,55 kW (0,75 ch), avec une vitesse maximale de 16 km/h était. Les chiffres sont révolutionnaires comparés aux 3 km/s de Rivaz, mais décevants selon les standards actuels; la question n'était pas la vitesse, mais la combinaison. Un châssis léger, un moteur puissant mais compact et un carburant à base de pétrole - et l'équilibrage de la puissance du moteur avec le volant. Tout cela réuni a donné naissance à la première automobile utilisable. La plupart des historiens considèrent ce brevet comme la naissance de l'automobile. Peu après, Gottlieb Daimler est entré en scène; beaucoup le considèrent comme le premier à avoir créé un moteur à combustion interne pratique et, en 1889, il a fait un pas de plus en inventant le moteur à quatre temps V à deux cylindres.

Que Voyons-Nous à l'Échelle de Toute la Chaîne?

Chaque nom portait un maillon: de Rivaz a introduit le feu dans le cylindre, Brown a prouvé que le mouvement était possible, Lenoir a démontré un moteur vendable, Otto a résolu l'efficacité, Delamare-Deboutteville est passé aux quatre roues, Benz a tout réuni dans un seul véhicule. Chacun aurait échoué sans les autres - même si l'histoire du brevet porte le nom d'un seul inventeur, ce moteur était en réalité le fruit de quatre-vingts ans d'efforts collectifs.

C'est pourquoi, la prochaine fois que vous tournerez la clé de votre voiture et entendrez le moteur démarrer, prenez une seconde pour réfléchir: ce son est le dernier maillon d'une très longue histoire commencée en 1807 avec un ballon d'hydrogène. Quelle étape de cette chaîne trouvez-vous la plus audacieuse? Mon préférée est celle de Benz qui a tiré l'idée du carburant à essence d'un accident avec un bol de benzène - mais le véhicule à hydrogène de Rivaz, qui n'a reçu aucune considération sérieuse, ne mérite pas non plus d'être injustement ignoré.

Sources

• Moteur de Rivaz
• Samuel Brown (ingénieur)
• Samuel Brown (de Brompton)
• First Auto | The Engines of Our Ingenuity - Université de Houston
• Hippomobile
• Étienne Lenoir
• Naissance d'une idée : Étienne Lenoir et le moteur à combustion interne
• Moteur Otto
• Moteur atmosphérique Otto-Langen
• Otto (1832) - Energy Kids
• Les précurseurs de l'automobile
• Delamare-Deboutteville
• Benz Patent Motor Car
• Réplique de la Benz Patent Motorwagen de 1886
• Benz Patent-Motorwagen
• L'histoire de l'automobile - Moteurs à essence