Pourquoi les moteurs à cinq soupapes par cylindre ont-ils disparu ?

Ces moteurs ont des avantages, mais aussi, quelques inconvénients. Après leur boom dans les années 90, ils ont disparu.

26 Décembre 2020 à 10:00

Par: Alessandro Paiola

Si vous ouvrez le capot d'une Audi TT de première génération, vous trouverez le mot "5V" écrit sur le cache moteur (sauf pour les moteurs 3,2 litres). Cela ne signifie pas qu'il y a 5 cylindres en V (cette architecture existait pourtant bien au sein du groupe VW), mais que le moteur en question a 5 soupapes par cylindre.

Dans les années 90, de nombreux moteurs ont évolué en obtenant 4 soupapes à double arbre à cames. Quelques constructeurs ont même pensé à mettre 5 soupapes par cylindre pour que les moteurs respirent mieux. Parmi eux, il y a Audi avec le 1,8 litre de la TT et de l'A3 (sans oublier le V6 de 2,7 litres), mais aussi, quelques prestigieux constructeurs comme Ferrari avec la F355 (le dernier chiffre indiquait justement la présence de 5 soupapes), la Ferrari 360, la Ferrari F50 et même Bugatti avec l'EB110. Dans cet article, nous allons lister les avantages et inconvénients et surtout, de comprendre pourquoi cette solution a disparu.

Plus de puissance à haut régime

En regardant les modèles que nous venons de mentionner, on pense immédiatement que l'utilisation de 5 soupapes par cylindre pourrait d'une manière ou d'une autre augmenter les performances d'une voiture. Et c'est effectivement le cas.

Le principal avantage de l'utilisation de 3 soupapes d'admission, malgré le fait qu'elles soient plus petites que celles utilisées dans les cylindres à 4 soupapes, est le débit d'air global plus important. De plus, les soupapes d'admission peuvent également être ouvertes à différents moments. C'est ce que démontre le système utilisé par Ferrari sur la F355, dans lequel la soupape centrale s'ouvrait à 10° après les deux soupapes externes.

Un autre point fondamental est que ces moteurs peuvent fonctionner à haut régime sans aucune perte de puissance. En effet, l'utilisation de soupapes plus petites signifie moins d'inertie, et donc moins de poids et un ressort de soupape plus petit. Tout cela se traduit par une plus grande capacité de la soupape à suivre des régimes élevés en s'ouvrant et en se refermant de manière plus optimale.

Une conception compliquée

Mais alors, pourquoi cette solution technique n'est-elle plus utilisée aujourd'hui ? L'une des principales raisons est certainement l'espace disponible dans la chambre de combustion : l'avènement de l'injection directe a apporté d'énormes avantages en termes d'efficacité et de performance, mais en même temps, elle a nécessité une étude complexe sur le positionnement des éléments.

Rappelons, en effet, que les 4 soupapes sont généralement disposées sur la culasse. On retrouve également l'injecteur haute pression et la bougie qui garantit l'allumage. Avec la cinquième soupape, les trous ont commencé à devenir trop nombreux compromettant ainsi la résistance de la structure.

La technologie à 5 soupapes a été remise en question en raison du plus grand nombre de composants utilisés. Cela complexifie non seulement la conception du moteur, mais aussi, pose quelques problèmes d'entretien (masse plus grande et plus de frottements dans le moteur). Cela s'ajoute aux coûts plus élevés pour la réalisation de la tête et de la chambre de combustion nécessaires.

Les moteurs à 5 soupapes par cylindre ont fait leurs adieux lorsque Ferrari a présenté la F430 en remplacement de la 360 Modena. Le V8 3,6 litres de 400 ch (5 soupapes par cylindre) a laissé place à un moteur cubant à 4,3 litres et produisant 490 ch (4 soupapes par cylindre). Du côté d'Audi, il aura fallu attendre le mieux des années 2000 pour que le moteur V6 2,7 litres à 30 soupapes des S4 et RS 4 cède sa place aux moteurs à 4 soupapes et aux nouveaux FSI à injection directe.