Moteur Wankel

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Le moteur Wankel en mouvement

Le moteur Wankel est un moteur à piston rotatif à quatre temps, donc dépourvu de pistons, ce qui supprime les mouvements alternatifs, réduit les transformations de mouvement et les frottements : l'ensemble, comportant un nombre de pièces réduit, est plus silencieux que le traditionnel moteur à soupapes.

Sommaire

1 Technique
2 Histoire
3 Avantages et inconvénients^[4]
- 3.1 Avantages
- 3.2 Inconvénients
4 Automobile
- 4.1 Le wankel et Lada
5 Moto
6 Voir aussi
- 6.1 Notes et références de l'article
- 6.2 Liens et documents externes

[modifier] Technique

Quatre temps du Moteur Wankel
1 = Admission
2 = Compression
3 = Explosion
4 = Échappement
B = Bougie d'allumage
R = Piston
A = Conduit d'admission
E = Conduit d'échappement

Ce moteur à explosion improprement désigné par les non spécialistes comme un moteur rotatif (ceux-ci ne sont guère utilisés que dans l'aviation) est en fait un moteur à piston rotatif ou moteur volumétrique à engrenages équilibré. C'est le seul de ce type qui ait connu un développement industriel. Il fonctionne avec un mélange d'air et d'essence, et est un moteur à quatre temps.
Les différences fondamentales par rapport au moteur à pistons alternatifs sont :

Le piston rotatif est une courbe de largeur constante, le « triangle de Reuleaux » (rotor), qui tourne dans une enceinte en forme de trochoïde (stator) délimitant trois chambres dont les volumes varient en fonction de la position angulaire du piston;
Ce piston est solidaire d'un arbre excentré qui transmet le couple moteur : l'excentrement permet de régler le rapport volume de compression/volume de détente ;
Il ne comporte pas de soupape, mais des lumières comme un moteur à deux temps, d'où un nombre réduit de pièces, et des causes de panne supprimées.

[modifier] Histoire

On peut faire remonter le principe du moteur Wankel à la pompe à palettes d'Agostino Ramelli. Le perfectionnement consistant à utiliser un triangle de Reuleaux à la place d'une roue à palettes a été imaginé, développé, et commercialisé dans l'Entre-deux guerres par l'ingénieur allemand Félix Wankel. Malgré des subventions massives du ministère de l'Air et de la Kriegsmarine sous le troisième Reich, ce moteur ne parvint pas à des résultats véritablement opérationnels avant les années 1950.

Le premier constructeur à mettre véritablement en pratique le concept de l'ingénieur Wankel fut, en 1957, le fabricant de motos NSU. Cette firme lui permit de développer ses moteurs.

La Mazda Cosmo Sports 110S, lancée en 1967, est considérée par son constructeur comme la première voiture de série au monde à être équipée d'un moteur à piston rotatif^[1].

Peu de modèles de voitures seront équipées d'un moteur à piston rotatif. En France, seul Citroën commercialisera une voiture à moteur Wankel^[2], d'abord la M35 expérimentale, petite voiture monorotor dérivée de l'AMI 8, qui sera proposé à des clients privilégiés grands rouleurs. Une usine sortira de terre en Sarre allemande, filiale de Citroën et de NSU nommée COMOTOR, pour fabriquer en commun le moteur Wankel Birotor qui équipera respectivement :

la GS Birotor pour Citroën ;
la luxueuse NSU RO 80.

Cette aventure aura raison des deux constructeurs, qui seront chacun absorbés peu après par des concurrents. Des motos seront encore équipées de ce moteur sarrois et l'usine sera liquidée vers 1977.

Mazda 787B à moteur Wankel.

Ce moteur est arrivé trop tôt, mais son concept était très séduisant. Il comportait une vingtaine de composants principaux, alors qu'à l'époque, un moteur à quatre cylindres en comportait près de deux cents. Il aurait fallu pouvoir lui consacrer beaucoup plus de frais de recherche et surtout, il aurait fallu pouvoir lui adjoindre un turbocompresseur. Sa consommation était élevée, en raison en particulier de la très forte température des gaz d'échappement. Un turbocompresseur aurait pu permettre de récupérer une partie de l'énergie contenue dans ceux-ci. L'agrément que lui conférait l'absence de pièces en mouvement alternatif, le rendait très silencieux et exempt de vibrations. Il possédait le comportement d'un 8 cylindres. Ce moteur a également fait faire des progrès considérables aux pétroliers, qui ont mis au point des huiles spéciales pour la lubrification. Si à l'époque les vidanges étaient espacées de 2 500 kilomètres, ces avancées ont conduit aux lubrifiants qui permettent des espacements de 30 000 kilomètres aujourd'hui. Le bureau d'étude de Citroën continua à travailler sur le moteur à piston rotatif jusqu'au début des années 1980. L'objectif était d'en équiper un mini hélicoptère que la marque au double chevron comptait mettre sur le marché. Ainsi, même les dirigeants de Peugeot, qui était devenu l'actionnaire principal de Citroën en 1976, ont cautionné ces coûteuses recherches. Il fallait que la technologie fût crédible et que les progrès réalisés sur le moteur fussent notables.

Mazda, qui a commencé la production d'automobiles propulsées par un moteur à piston rotatif en même temps que Citroën^[3], est désormais le seul constructeur au monde à équiper, en 2005, sa série RX8 avec le Wankel.

Ce dernier constructeur a même réussi à remporter les 24 heures du Mans en 1991 avec un prototype mû par un quadrirotor Wankel atmosphérique de 700 ch. Victoire éphémère, car elle a entraîné l'interdiction de ce type de motorisation par la Fédération Internationale de la discipline, sous la pression des autres constructeurs automobiles.

[modifier] Avantages et inconvénients^[4]

[modifier] Avantages

Moteur à piston rotatif Mazda

Les avantages de fonctionnement procurés par le moteur à piston rotatif sont nombreux et variés.

Le silence : Ce moteur n'ayant aucune pièce en mouvement alternatif, son équilibrage est excellent, ce qui lui assure un fonctionnement privé de vibrations, limitant par là même le niveau sonore à l'intérieur du véhicule, quel que soit le régime de rotation.

L'écoulement des gaz : Le cycle à 4 temps se passe des organes de distribution du moteur 4 temps à mouvement alternatif. L'écoulement des gaz s'effectue alors selon un mouvement continu, sans retour sur lui-même ni changement de sens, car il n'est pas laminé par le travail d'une soupape.

La combustion : En se faisant à faible pression et sur une durée importante, la combustion permet une véritable douceur de fonctionnement en éliminant les chocs existant sur un moteur classique. Dans ces derniers, les gaz sont entraînés par le piston qui descend, rendant difficile la combustion complète du mélange. Dans le moteur rotatif, le piston entraîne les gaz, à une vitesse qui croît avec le régime moteur.

[modifier] Inconvénients

L'étanchéité : L'éternel problème d'étanchéité au niveau des segments d'arrêt (sommets du rotor), qui rendit longtemps sa conception problématique, et sa production en série impossible, mais qui semble aujourd'hui surmonté.

Frein moteur : Dans le cas d'un véhicule, si l'absence de pièces en mouvement alternatif permet d'avoir l'avantage du silence, elle entraîne en contrepartie une faiblesse du frein moteur (ce moteur ralentit moins vite qu'un moteur classique lorsqu'on baisse brusquement les gaz).

La consommation : Ce type de moteur consomme environ 20% de carburant en plus qu'un moteur à pistons traditionnel.

[modifier] Automobile

Le birotor de la GS. Notez la petite taille du bloc.

Liste d'automobiles équipées de moteur Wankel^[5].

64-67 NSU Spider
67 Mazda Cosmo Sport 110S L10A 2-rotor, 343 unités.
68-72 Mazda Cosmo Sport 110S L10B 2-rotor, 1176 unités.
68-77 NSU Ro80 (33900 ou 47400 produite) 2-rotor 612.
68-72 Mazda R100 Coupe 2+2. 10A engine (in US)
68-73 Mazda R100 Familia Presto Coupe 2+2. 10A eng. (in US)
? Mazda R100 sedan
70- Mazda RX-2 Capella (Japon)
71-74 Mazda RX-2 coupe. US
71-74 Mazda RX-2 sedan. US
70 Citroën M35 : KKM 500.
70-72 Mazda R130 Luce Coupe
70-73 Mazda Familia Rotary SS Sedan
71-76 Mazda RX-3 coupe
71-76 Mazda RX-3 sedan
71-76 Mazda RX-3 wagon
72-78 Mazda RX-4 coupe
72-78 Mazda RX-4 sedan (X908)
72-78 Mazda RX-4 wagon.
73 Mazda RX-4 wagon avec moteur 12A, Australia.
73 Citroën Birotor : KKM 622 107 bhp
74-76 Mazda pickup truck (USA seulement).
75-81 Mazda Cosmo RX-5, 2+2, 12A eng. Japan, 76-78 13B USA. Feb.76 RT

Birotor Mazda Renesis

75-78 Mazda Roadpacer 4dr sedan 13B.
77-78 Mazda RX-3SP coupe 4 pass.
77-86+ Mazda Luce 4dr Sedan, 13B.
78-80 Mazda RX-7 FB GS X605, P642, therm react. April 78 RT?
81-85 Mazda RX-7 FB GSL P815 new rear, cat conv.. Aug. 80
83 Mazda RX-7 FB P130.
84-85 Mazda RX-7 FB P132 (GSL-SE) 13B eng.
84-85 Mazda RX-7 FB P132 (Japan Turbo) 13B eng.
81-83 Mazda P128 Cosmo 2dr coupe 12A eng.
82-83 Mazda P128 Cosmo 2dr coupe Turbo 12A eng.
83-86+ Mazda P144 Cosmo 2dr coupe 12A Turbo.
83-86+ Mazda P144 Cosmo 2dr coupe 13B DEI eng.
86-88 Mazda RX-7 FC 2nd generation.
86-88 Mazda RX-7 FC Cabriolet
86-88 Mazda RX-7 FC Turbo II
89-91 Mazda RX-7 FC 2nd generation.
89-91 Mazda RX-7 FC Cabriolet
89-91 Mazda RX-7 FC Turbo II
89 Mazda Luce (929) FI 2-rotor 13B engine, turbo 177 hp
Mazda Cosmo SX 2-rotor 13B 230/6500ps 30.0/3500 kg-m
Mazda Cosmo 3-rotor 20G
Mazda Cosmo JC (?3 rotor 20B turbocharged?)
~91 Volzhskii AZ Lada, Togliatti, Russia 2-rtr ltd prodn voiture de police.
92-99 Mazda RX-7 FD 3^e génération.(255ch)(Japon)
93-95 Mazda RX-7 FD 3^e génération.(255ch)(in US)
2000 Mazda RX-8 (192/231ch)
2008 Mazda Furai Concept (450ch)

[modifier] Le wankel et Lada

Comme plusieurs constructeurs automobiles, Lada a expérimenté le moteur Wankel. En 1974, fut lancée la bi-rotor. Esthétiquement identique à la 2101, elle cachait sous le capot un moteur Wankel VAZ411. Malheureusement, comme tous les autres fabricants, Lada se heurta à de nombreux problèmes de fiabilité. Les VAZ411 ne dépassaient que très rarement le cap des 20 000 km.^{[réf. nécessaire]} Lada produit toujours des exemplaires de moteur Wankel pour des hélicoptères.

Des rumeurs circulent sur l'existence d'un moteur Lada à trois rotors (VAZ416), mais on ne connaît pas de photo qui le prouve.

[modifier] Moto

Dans le domaine de la moto, les réalisations resteront rares :

Hercules W 2000, en 1974 ;
Suzuki RE 5 (500 cm³) ;
Van Veen (1 000 cm³) ;
Norton, avec un modèle refroidi par air, puis par eau (birotor) dont la fameuse Norton F1.

Toutes ces motos n'auront qu'une diffusion confidentielle, en dehors de la Suzuki, ce qui en fait des modèles très recherchés par les collectionneurs.