Moteur Wankel
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Le moteur Wankel en mouvement
Le moteur Wankel en mouvement

Le moteur Wankel fut inventé, développé, et son brevet vendu par celui qui lui a donné son nom : Félix Wankel.

Technique

Quatre temps du Moteur Wankel1 = Admission 2 = Compression 3 = Explosion 4 = Échappement B = Bougie d'allumage R = Piston A = Conduit d'admission E = Conduit d'échappement
Quatre temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) du Moteur Wankel (Le moteur Wankel fut inventé, développé, et son brevet vendu par celui qui lui a donné son nom : Félix Wankel.)
1 = Admission
2 = Compression
3 = Explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un volume plus grand, généralement sous forme de gaz. Plus cette transformation s'effectue rapidement, plus la...)
4 = Échappement
B = Bougie (La bougie est un objet servant en général à éclairer, composé d'un corps gras et d’une mèche enflammée. Elle a été inventée au milieu du Moyen Âge. Son...) d'allumage (Pour s'enflammer, le mélange air-essence, un gaz contenu dans le cylindre doit subir une élévation de température permettant de porter une partie de sa...)
R = Piston
A = Conduit d'admission
E = Conduit d'échappement

Il est le seul moteur à explosion (Le moteur à explosion est un type de moteur à combustion interne, il est principalement utilisé pour la propulsion des véhicules de transport (avion à hélice, automobile,...), à piston rotatif (Moteur à piston rotatif), qui ait connu un développement industriel. Il fonctionne avec un mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de...) d'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est...) et d'essence, et est un moteur (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique, électrique, thermique par exemple) en une énergie mécanique ou...) à quatre temps.
Les différences fondamentales par rapport au moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif qui déplace de la matière en apportant de la puissance. Il effectue ce travail à partir...) à pistons alternatifs sont :

  • Un piston triangulaire tourne dans une enceinte en forme de trochoïde (haricot), délimitant trois chambres dont les volumes varient en fonction de la position angulaire du piston;
  • Ce piston est solidaire d'un arbre (Un arbre est une plante terrestre capable de se développer par elle-même en hauteur, en général au delà de sept mètres. Les arbres acquièrent une structure rigide composée d'un tronc qui peut...) excentré qui transmet le couple moteur;
  • Il ne comporte pas de soupape (Une soupape est un organe mécanique servant à fermer et ouvrir une chambre ou un conduit à la demande .), mais des lumières comme un moteur à deux temps.

Histoire

Le premier constructeur à croire au concept de l'ingénieur (« Le métier de base de l'ingénieur consiste à résoudre des problèmes de nature technologique, concrets et souvent complexes, liés à la conception, à la réalisation et à la mise en œuvre de produits, de systèmes...) Wankel fut NSU. Cette firme lui permit de développer ses moteurs.

Peu de modèles de voitures seront équipées d'un moteur à piston rotatif (Le moteur à piston rotatif est un moteur à combustion interne dans lequel l'élément moteur est animé d'un mouvement rotatif, et non alternatif.). En France, seul Citroën (Citroën est un constructeur automobile français fondé en 1919 par André Citroën.) commercialisera une voiture (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. Ce véhicule est conçu pour le transport terrestre de...) à moteur Wankel, d'abord la M35 expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes dominants tant sur le plan formel, esthétique, que sur le plan culturel et politique. En science, il s'agit d'approches de recherche basées...), petite voiture monorotor, dérivée (La dérivée d'une fonction est le moyen de déterminer combien cette fonction varie quand la quantité dont elle dépend, son argument, change. Plus précisément, une...) de l'AMI 8 qui sera proposé à des client (Le mot client a plusieurs acceptations :) privilégiés grand rouleur. Une usine sortira de terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes....) 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.

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 (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche...) et surtout, il aurait fallu pouvoir lui adjoindre un turbo-compresseur. Sa consommation était élevée, en raison en particulier de la très forte température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant...) des gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à...) d'échappement. Un turbo-compresseur aurait pu permettre de récupérer une partie de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) 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 (Graphie) des huiles spéciales pour la lubrification. Si à l'époque les vidanges étaient espacées de 2 500 km, ces avancées ont conduit aux lubrifiants qui permettent des espacements de 30 000 km aujourd'hui. Le bureau d'étude de Citroën, continua à travailler sur le moteur rotatif (Un moteur rotatif est un moteur à explosion tournant autour de son vilebrequin qui reste fixe. Ce type de moteur a eu son heure de gloire au début de l'aviation (de 1910 à 1920 environ) quand le rapport...) jusque dans le début des années 1980. L'objectif était d'en équiper un mini (MINI est une marque automobile de BMW Group. L'ancien modèle Mini était construit par MG Rover.) hélicoptère (Un hélicoptère est un aéronef à voilure tournante dont le ou les rotors procurent à eux seuls la propulsion et la sustentation pendant...) que la marque au double chevron (Chevron: Pièce de bois taillée, constituant une partie de la charpente d'une toiture, de section rectangulaire, disposé dans un intervalle de 60-75 cm afin de recevoir la sous-toiture sur laquelle sera installée la couverture d'une maison.) comptait mettre sur le marché. Ainsi, même les dirigeants de Peugeot (Peugeot est une marque de constructeur automobile français fondée par Armand Peugeot de la famille Peugeot en 1896. Le siège est à Paris et les bureaux d'étude et de recherche à...), qui était devenu l'actionnaire principal de Citroën en 1976, ont cautionné ces coûteuses recherches. Il fallait que la technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) fut crédible et que les progrès réalisés sur le moteur fussent notables.

Mazda (Mazda est constructeur d'automobiles japonais, dont le consortium Ford détient 33,4 % des parts.) qui a commencé la production d'automobiles propulsées par un moteur rotatif en même temps que Citroën, est désormais le seul constructeur au monde (Le mot monde peut désigner :) à équiper, en 2005, sa série RX8 avec le Wankel.

Ce dernier constructeur a même réussi à remporter les 24 heures (L'heure est une unité de mesure  :) du Mans en 1991 avec un prototype mû par un quadrirotor Wankel atmosphérique de 700ch.

Mazda 787B à moteur rotatif.
Mazda 787B à moteur rotatif.

Victoire éphémère, car elle a entraîné l'interdiction de ce type de motorisation par la Fédération Internationale de la discipline, sous la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) des autres constructeurs automobiles.

Avantages et Inconvénients[1]

Avantages

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 (Un véhicule est un engin mobile, qui permet de déplacer des personnes ou des charges d'un point à un autre.), quel que soit le régime de rotation.
  • L'écoulement des gaz : Le cycle à 4 temps est obtenu sans tous les organes de distribution du moteur 4 temps par exemple. L'écoulement des gaz s'effectue selon un mouvement continu, sans retour sur lui-même, ni changement de sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par...), 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 (La combustion est une réaction chimique exothermique d'oxydoréduction. Lorsque la combustion est vive, elle se traduit par une flamme voire une explosion.) 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 (On distingue :) qui croît avec le régime moteur.

Inconvénients

  • L'étanchéité : Le seul réel désavantage du moteur Wankel est l'éternel problème d'étanchéité (L'étanchéité est le résultat de l'interdiction d'un passage. Ce terme général peut être compris dans de nombreux domaines.) au niveau des sommets du rotor, mais cela suffit à rendre sa conception problèmatique, surtout pour la production en série.

Automobile (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. Ce véhicule est conçu pour le transport terrestre de personnes...)

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

Cette liste a été prise du site www.monito.com qui semble avoir malheureusement disparu.

  • 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 (Le R100 est un dirigeable construit à la fin des années 1920 par le gouvernement britannique. Il devait, avec l'autre dirigeable britannique le R101,...) 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 (Capella (α Aurigae) est l'étoile la plus brillante de la constellation du Cocher, et la sixième étoile la plus brillante du ciel nocturne.) (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 (Dans le jargon ferroviaire, on distingue habituellement deux grands types de véhicules remorqués. On parle de wagons pour les marchandises et de voitures pour les voyageurs. (même si certains véhicules...)
  • 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
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 GS X605, P642, therm react. April 78 RT?
  • 81-85 Mazda RX-7 GSL P815 new rear, cat conv.. Aug. 80
  • 83 Mazda RX-7 P130.
  • 84-85 Mazda RX-7 P132 (GSL-SE) 13B eng.
  • 84-85 Mazda RX-7 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 2nd generation.
  • 86-88 Mazda RX-7 Cabriolet (Le cabriolet a une carrosserie automobile ouverte et découvrable grâce à une capote ou un toit escamotable, avec un pare-brise fixe, et des portes sans encadrement supérieur. Il peut être dérivé d'une berline ou d'un...)
  • 86-88 Mazda RX-7 Turbo II
  • 89-91 Mazda RX-7 2nd generation.
  • 89-91 Mazda RX-7 Cabriolet
  • 89-91 Mazda RX-7 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 ( Lada est une marque de voitures de la société AVTOVAZ. Lada est une déesse de la mythologie slave. Lada est un petit bateau construit traditionnellement sur la...), Togliatti, Russia 2-rtr ltd prodn voiture de police.
  • 93-95 Mazda RX-7 3rd generation.
  • 2000 Mazda RX-8 (192/231ch)

Lada aussi est dans la course (Course : Ce mot a plusieurs sens, ayant tous un rapport avec le mouvement.)

Comme plusieurs constructeurs automobile, Lada a cru aussi que l'avenir de l'automobile passait par le moteur Wankel. En 1974, fut lancé 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 problème de fiabilité (Un système est fiable lorsque la probabilité de remplir sa mission sur une durée donnée correspond à celle spécifiée dans le cahier des charges.)... Fabriquer un moteur wankel avec de l'acier (L’acier est un alliage métallique utilisé dans les domaines de la construction métallique (voir aussi l’article sur la théorie du soudage de l’acier) et de...) de l'Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité occidentale du continent eurasiatique, voire comme une des...) de l'est n'est pas possible. Les VAZ411 ne dépassaient que très rarement le cap des 20 000km. 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.

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 (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) (birotor) dont la fameuse Norton F1

Toutes ces motos n'auront qu'une diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de « distribution », de « mise à disposition » (diffusion d'un produit, d'une information), voire de « vaporisation »...) confidentielle, en dehors de la Suzuki, ce qui en fait des modèles très recherchés par les collectionneurs.

Notes et références de l'article

  1. Cette liste a été prise du site http://tpe-moteur.ifrance.com/.
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