Il existe plusieurs architectures de moteurs dont deux principales. Découvrons ces dernières et essayons de relever les avantages et inconvénients de chacune d'entre elles.

Moteur en ligne.

Le moteur en ligne est ce qui se fait le plus dans le monde de l'automobile, et c'est sûrement celui qui équipe votre auto. Les cylindres sont alignés sur un même axe et bougent du bas vers le haut.

Voici ce que l'on peut relever du côté des plus :

Mécanique plus simple donc plus économe à la fabrication (c'est d'ailleurs la structure la plus courante en France).
Consommation généralement plus efficiente (réduite) sur un moteur en ligne.
Moins large qu'un moteur en V, mais plus long ... Placé transversalement cela libère un maximum de place pour l'habitabilité.

Du côté des inconvénients :

Ce type de moteur prend plus d'espace (en longueur, pas en largeur) sous la capot moteur car les cylindres sont plus "étalés", il faut donc une plus grande surface. Une structure en V permet donc d'empiler les cylindres dans un plus petit volume, ou plutôt dans un volume plus homogène.

Masses internes moins équilibrées que sur un moteur en V.  Sur un moteur en ligne il faut généralement un système de contrepoids interne que l'on appelle arbre d'équilibrage. Cependant, il faut préciser que le problème n'existe quasiment plus sur les 6 cylindres en ligne, qui bénéficie alors d'un meilleur équilibrage grâce à la multiplication des masses en mouvement.

Moteur à plat.

Dans le cas d'un moteur à plat, les pistons fonctionnent cette fois-ci horizontalement (de manière opposée) et non plus de haut en bas. De plus, la moitié des pistons va dans un sens et l'autre dans une direction opposée. Il existe deux type de moteur à plat : le Boxer et le moteur en V à 180°.

Voici un moteur Boxer, la différence se situe principalement au niveau des fixations des bielles de piston. Notez pour votre culture que c'est le nom Boxer qui a servi à Porsche pour nommer la Boxster (qui a un moteur Boxer donc ...)

Voici donc un Boxer de Porsche Boxster.

Notamment utilisé par Porsche et Subaru, ce type de structure se révèle très rare sur le marché de l'auto.

Avantages :

L'avantage de cette mécanique est généralement de proposer un centre de gravité plus bas. En effet, le moteur étant plat et placé le plus bas possible, cela réduit la hauteur du centre de gravité.
Équilibrage plutôt bon du moteur car les masses bougent dans des directions opposées.

Inconvénients :

Les frais d'entretien et réparations peuvent être plus élevés car ce moteur est plus atypique (donc moins connus des mécanos).

Moteur en V.

Le moteur en V a deux lignes côte à côte au lieu d'une seule ligne. Sa forme a donné lieu à son nom : le V.

Avantages du moteur en V :

L'équilibrage des masses mobiles est meilleure, les vibrations sont donc plus facilement maîtrisables par les ingénieurs.
Centre de gravité assez réduit quand l'ouverture du V est importante (si on arrivait à 180 degrés, le moteur serait alors plat).
Plus court qu'un moteur en ligne.

Les inconvénients :

Plus cher et plus complexe, ce type de moteur revient donc plus cher à l'achat et à l'entretien. Notamment au niveau de la distribution qui doit alors synchroniser deux lignes (sur un moteur en V) au lieu d'une seule.
Consommation qui peut être légèrement supérieure.
Quand l'angle du V est réduit cela n'aide pas à réduire le centre de gravité.
Plus large qu'un moteur en ligne.

Moteur VR.

Les VR sont des moteurs en V dont l'angle a été réduit pour réduire l'encombrement du moteur. Le meilleur exemple reste celui de la Golf 3 VR6 qui n'avait pas forcément énormément de place sous son capot. Les pistons sont si rapprochés qu'il n'y a pas besoin d'avoir deux culasses (une pour chaque rangée dans le cas des V6). Il a donc pu être placé de manière transversale dans la Golf sachant qu'elle reste une des rares compactes du marché à avoir accueilli un 6 cylindres.

Les deux "barres du V" ont été collées l'une contre l'autre pour réduire la taille du moteur.

Moteur W.

Les moteurs en W, connus principalement en 12 cylindres (W12) est une sorte de moteur en V doublé. Au final la forme ressemble à un W mais ce n'est pas exactement ça.

En réalité la forme n'est pas exactement un W mais deux V imbriqués les uns dans les autres comme le montre la forme jaune qui suit le parcours des cylindres. C'est finalement un bon moyen de caser un maximum de cylindres en prenant le moins de place possible.

https://www.youtube.com/watch?v=tjpRVs4vSPM

Moteur rotatif.

C'est sans doute la structure la plus originale de toutes. En effet, point de piston ici mais un système inédit de chambre de combustion.

Avantages :

Poids réduit par sa structure simple nécessitant moins de pièces que sur un moteur "conventionnel".
Moteur qui monte plus vite en régime, plus grande nervosité.
Très bon équilibrage du moteur, les vibrations sont donc très réduites, surtout face aux autres architectures.
Le bruit est très bien maîtrisé et l'agrément est très bon.

Inconvénients :

Moteur très spécial, tous les garagistes ne le prendront pas forcément en charge (tout dépend après de la tâche à accomplir).
Le système de segmentation n'est pas forcément idéal et garder une bonne compression pendant longtemps est peut-être plus difficile que sur un moteur "standard".
Plus énergivore en carburant ...

Moteur en étoile.

Je ne vais pas m'attarder dessus car il concerne l'aviation. Mais voici ce à quoi il ressemble pour votre culture générale :