Moteur atmosphérique

Un moteur atmosphérique est un moteur à combustion interne qui remplit ses cylindres d'air en n'utilisant rien d'autre que la pression atmosphérique. Lorsque chaque piston descend lors de sa course d'admission, il crée une dépression partielle, et l'air environnant, à environ un bar au niveau de la mer, s'engouffre pour combler le vide. Aucun turbocompresseur ni compresseur ne force d'air supplémentaire dans le moteur, raison pour laquelle on dit aussi de ces moteurs qu'ils sont dépourvus de suralimentation.

Comme la quantité d'air — et donc de carburant — qui peut être logée dans chaque cylindre est limitée par la pression atmosphérique et par la cylindrée, un moteur atmosphérique produit en général moins de puissance, à cylindrée égale, qu'un moteur suralimenté comparable. Les ingénieurs parlent ici de rendement volumétrique, et les architectures atmosphériques sont optimisées pour le maximiser grâce à des conduits d'admission soigneusement dessinés, à la distribution et au balayage des gaz d'échappement, parfois épaulés par des systèmes de distribution et d'admission variables qui élargissent la plage de régime exploitable.

Le charme durable de ces moteurs tient au caractère de leur livraison de puissance. Sans turbocompresseur devant d'abord monter en régime avant de fournir de la pression, la réponse à l'accélérateur est immédiate et le lien entre la pédale et la puissance reste linéaire et prévisible. La puissance s'élève généralement de concert avec le régime, ce qui invite à pousser le moteur dans les tours ; les moteurs atmosphériques à haut régime sont d'ailleurs prisés pour leur vivacité et leur sonorité caractéristique. Cette transparence les rend faciles à doser, ce qui explique en partie leur popularité persistante dans les applications sportives et axées sur le plaisir de conduire.

Historiquement, le moteur atmosphérique a constitué le standard des voitures à essence durant la majeure partie du XXe siècle, la suralimentation restant cantonnée pour l'essentiel aux Diesel, aux modèles sportifs et à l'aéronautique. Cette situation a nettement évolué. Le durcissement des règles de consommation et d'émissions a favorisé le downsizing, par lequel un petit moteur turbocompressé remplace un atmosphérique plus gros, en délivrant une puissance comparable à partir d'une cylindrée moindre tout en consommant moins en conduite souple. En conséquence, les moteurs atmosphériques à essence ont été progressivement supplantés sur les voitures grand public.

Il existe des compromis concrets qui méritent d'être soulignés. Les moteurs atmosphériques sont en général plus simples et comportent moins d'organes soumis à de fortes contraintes thermiques que les turbocompressés, ce qui peut favoriser la fiabilité et réduire la complexité, mais ils paient ce choix par un déficit de couple à bas régime et peinent à égaler la souplesse de la poussée à mi-régime d'un turbo. Ils perdent aussi sensiblement de la puissance en altitude, où l'air raréfié réduit la masse d'oxygène aspirée, un effet que la suralimentation peut largement compenser.

Le terme se comprend au mieux par opposition au turbocompresseur et au compresseur, qui existent précisément pour franchir les limites de respiration de l'admission atmosphérique, et au regard de la cylindrée, puisque, pour un moteur atmosphérique, celle-ci constitue le principal levier pour gagner en puissance.