The four-stroke (Otto cycle) engine

Par Lucía Cárdenas

Chaque voiture à essence de la planète fonctionne sur le cycle de Nikolaus Otto. Né le 10 juin 1832 à Holzhausen an der Haide, dans le duché de Nassau, Otto est un commis voyageur en épicerie sans formation d'ingénieur — et une fascination dévorante pour les moteurs à gaz d'Étienne Lenoir, bruyants, gaspilleurs, à peine meilleurs que la vapeur. Otto est convaincu qu'il faut comprimer le mélange air-carburant avant l'allumage pour en tirer une vraie puissance. Personne n'y était parvenu.

Avec le soutien de l'industriel Eugen Langen, Otto fonde en 1864 à Cologne la N.A. Otto & Cie — la société qui deviendra Deutz, première fabrique de moteurs du monde. Leur moteur « atmosphérique » de 1867 remporte la médaille d'or à l'Exposition universelle de Paris, et l'argent afflue. Puis, en mai 1876, après des années d'expériences secrètes, l'équipe d'Otto réussit la percée : un cycle à quatre temps — admission, compression, détente, échappement — tournant rond sur un moteur d'essai. Le temps de compression est la clé. Le rendement bondit, et le moteur devient assez petit et léger pour qu'on rêve de véhicules.

Le brevet allemand DRP 532 de 1877 fait la fortune d'Otto — jusqu'en 1886, où les tribunaux le révoquent après que des rivaux eurent prouvé que l'ingénieur français Beau de Rochas avait décrit le principe du quatre-temps dans une obscure brochure de 1862. Otto perd le monopole mais garde la gloire : les moteurs Deutz sont alors partout, et ses anciens employés Gottlieb Daimler et Wilhelm Maybach portent déjà le cycle vers l'ère automobile.

Otto meurt à Cologne le 26 janvier 1891. Il n'a jamais construit de voiture lui-même. Il a construit quelque chose de plus grand : le battement thermodynamique — admission, compression, explosion, échappement — au cœur de chaque moteur à pistons depuis, de la Ford T à la tondeuse, un cycle si fondamental que les ingénieurs le nomment encore d'après le commis voyageur de Holzhausen.

Le départ improbable d'Otto a façonné sa méthode. Contraint de quitter l'école tôt, il travaille comme commis d'épicerie puis commis voyageur — des métiers qui lui apprennent ce que les clients paieraient, un talent plus rare que la thermodynamique. Ses premières expériences de moteur, en 1861, partent du moteur à gaz de Lenoir ; en 1864, il a convaincu l'industriel Eugen Langen de le soutenir, et leur atelier de Cologne devient l'école des moteurs du monde. Le moteur atmosphérique de 1867 — une machine bizarre et grinçante dont le piston, projeté vers le haut par une explosion, fournissait du travail en redescendant — est un triomphe commercial : quelque 50 000 exemplaires vendus, et la médaille d'or de Paris rend Otto célèbre. La percée du quatre-temps en 1876 est le fruit de ce succès : des années d'expérimentation financée et systématique.

Impact sur la civilisation

Le cycle d'Otto est le rythme mécanique le plus reproduit de l'histoire. Plus d'un milliard de moteurs le suivent aujourd'hui — dans les voitures, les motos, les bateaux, les groupes électrogènes, les pompes et les avions. En rendant la combustion interne assez efficace pour être portable, le cycle d'Otto a été la condition nécessaire de tout ce que Daimler, Benz et les frères Wright ont construit : pas de quatre-temps, pas d'ère automobile, pas d'aviation motorisée telle que nous la connaissons. Il a remodelé les villes (la voiture), les campagnes (le tracteur et la pompe) et la guerre (le char, l'avion de chasse). Alors même que les moteurs électriques montent en puissance, le cycle esquissé par Otto dans un atelier de Cologne en 1876 a propulsé le siècle le plus transformateur de la mobilité humaine — et conduit encore un milliard de personnes au travail chaque matin.

Le cycle d'Otto a aussi volé : le moteur des frères Wright, en 1903, était un quatre-temps, et chaque moteur d'avion à pistons depuis suit le rythme d'Otto.