Pendant des milliers d’années, la force motrice était fournie par les efforts des humains et des animaux. Au début du Moyen Age (pas toujours aussi sombre qu’on imagine puisque on constate un progrès indisputable dans les domaines des arts et des sciences), la prolifération des moulins et des forges témoigne à la conversion massive de l’énergie de l’eau et du vent en mouvement rotatif. Un grand saut a eu lieu au début du XVIIIe siècle, lorsque Newcomen a construit la première machine à convertir l’énergie thermique en mouvement rotatif. Ce premier moteur thermique fonctionnel, à base de la vapeur, a été utilisé pour évacuer l’eau des mines d’étain de Cornwall, vers 1726.
la technologie était fort inefficace. La vapeur a été injectée sous un piston, puis rapidement refroidie par injection d’eau. Un vide partiel est ainsi créé et le piston refoulé par la pression atmosphérique. Le poids de la pompe le retournait vers le haut et le processus reprenait. Au départ un petit garçon ouvrait les robinets pour laisser entrer la vapeur sous le piston mais selon la légende, il avait réussi à se remplacer par une soupape automatique. Ensuite il partait jouer avec ses amis.
Quelque cinquante ans plus tard, James Watt eut l’idée de supprimer ces systèmes de chauffage et de refroidissement successifs du cylindre, manifestement inefficaces, en faisant de la expansion de la vapeur l’élément moteur. L’eau résiduel était ensuite drainée et retournée à la chaudière et le cylindre pouvait retenir ainsi le chaleur. Cela produisait un énorme gain d’efficacité: le moteur pouvait tourner plus vite, à vingt coups par minute au lieu de cinq, et avec beaucoup plus de force par coup de piston.
La machine était encore trop lourd pour se déplacer et il revenait à Trevethick, un inventeur anglais quelque peu erratique mais brillant, de développer une moteur à haute pression légère capable à se déplacer. Incidemment, l’inventeur français Cugnot ne doit pas être oublié. Il construisit une machine vers1770, plusieurs années avant Trevethick qui se déplaça avec un succès relatif. Malheureusement, en démolissant un mur lors de son premier et seul voyage, il a également inventé le premier accident de la route. On peut encore voir ce véhicule à Paris.
Deux directions de développement pour la mobilité du moteur thermique se sont ainsi ouvertes au début du XIXe siècle: l’une menant à la locomotive su rail du chemin de fer; l’autre au véhicule routier à vapeur plus léger. Le premier a gagné et restait en tête jusqu’à la fin du siècle. Ensuite le vapeur, comme force motrice pour les véhicules routiers a lutter contre l’électricité et les moteurs de combustion interne pour céder à ce dernier avant la première guerre mondiale. Lors de la pénurie d’essence pendant la deuxième guerre le camion à vapeur a vécu un regain de popularité transitoire en Angleterre. Bien sûr, le vapeur est resté et restera populaire comme source d’énergie des turbines des centrales électriques et de grands navires. Notons qu’un avion à vapeur a même volé au début des années trente.
Le moteur à gaz, inventé par le français Lenoir en 1860, ouvrait la voie à la possibilité d’une combustion directement à l’intérieur du cylindre du moteur plutôt que dans une chaudière séparée, ce qui lui permet de convertir une plus grande proportion de l’énergie thermique en force motrice. Cependant, le gaz étant inflammable à la pression atmosphérique (sans possibilité de compression, son efficacité thermique était plutôt faible. Néanmoins, en se débarrassant de la chaudière et de ses énormes quantités d’eau et de charbon et en utilisant à la place du gaz de ville à base de coke, il permettait de gagner beaucoup d’espace dans les usines, tout en étant propre et complètement silencieux. Cependant, il n’était pas mobile, étant lourd et attaché en permanence à sa source d’énergie.
Suite à la formulation et exploitation du cycle de combustion à quatre temps (compression d’un mélange air/carburant, combustion, détente et expulsion) et l’exploitation de l’énergie et de la portabilité des dérivés du pétrole brut, les premiers moteurs à combustion interne étaient installés sur des wagons adaptés sommairement vers 1884. L’allemand Karl Benz est généralement considéré comme le personnage clé du développement de l’ automobile. Cependant, comme cela se produit habituellement à des moments décisifs, les efforts de nombreux autres ont également été couronnés de succès. Dès lors, il s’agissait de trouver de meilleurs moyens de vaporiser le carburant, de le mélanger à l’air, de l’introduire dans le moteur au bon moment et enfin de l’allumer. Pendant de nombreuses années après, mettant de coté les pneus comme sujet alternatif, les carburateurs et les étincelles (grasses ou minces; présentes ou absentes) étaient le sujet des échanges entre automobilistes.
Le moteur à combustion interne est maintenant mature, fiable et de plus en plus économique. Cependant, sa dépendance au pétrole, cause principale de la destruction éventuelle de notre planète, doit conduire à son déclin éventuel. L’électricité, avec les hybrides comme forme transitoire, le remplacera sûrement pour les véhicules routiers. Les moteurs électriques ne doivent pas obligatoirement convertir les mouvements réciproques en mouvements rotatifs, un processus plutôt inefficace et cause d’usure du point de vue mécanique. Non polluants, ils sont également plus silencieux et presque sans entretien, car ils se dispensent de ces sous-systèmes coûteux et générateurs de friction tels que transmissions,pompes à carburant, alternateurs, injecteurs et contrôles de qualité d’émissions, sans oublier l’apport au freinage du moteur électrique.
On peut s’attendre à ce que les pays les plus pauvres en dépendent encore du moteur à combustion interne pendant de nombreuses années à mesure qu’ils sont rejetés par les pays riches. Les conditions qui y règnent obligent à utiliser une technologie simple et éprouvée. Pour cette raison, le ralentissement du réchauffement climatique doit peser sur le monde développé, origine du problème.
À mesure que le moteur à combustion interne devient obsolète dans les pays développés, le volume de véhicules d’occasion exportés par ceux-ci devraient augmenter pour plusieurs années. Malheureusement, étant donné les conditions d’exploitation difficiles dans les zones rurales, la complexité croissante des composants électroniques destinés à réduire la consommation d’essence et les émissions, en particulier dans les véhicules hybrides, pourrait poser un grave problème de maintenance. Les véhicules à essence ou diesel plus simples et plus petits de la Chine et de l’Inde pourraient constituer une alternative transitionnelle viable, de même que l’utilisation de petits moteurs électriques dans les zones urbaines, déjà bien entamées en Asie.
