Moteur Wankel - Définition
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Wankel particuliers
Moteur à hydrogène
Le classique moteur à soupapes est peu adapté à la combustion de l'hydrogène. La faible densité du gaz nécessite des conduits d'admission et des soupapes de grand diamètre tandis que la course sinusoïdale du piston crée un pic de pression trop long au point mort haut pour permettre un fonctionnement en détonation.
La distribution étant réalisée par des lumières et non des soupapes, le moteur Wankel est plus adapté pour fonctionner à l'hydrogène : le volume d'air aspiré peut être plus important et les turbulences induites par l'admission permettent d'homogénéiser le mélange air/hydrogène. Par ailleurs, la chambre d'admission étant séparée de celle de combustion, l'implantation de deux injecteurs d'hydrogène par rotor est facilitée. Cet aspect induit également une température de la chambre de combustion plus basse ce qui limite la propension naturelle de l'hydrogène à l'auto-inflammation.
Ainsi, depuis 1991, le constructeur japonais Mazda conçoit de multiples prototypes mûs par des moteurs Wankel à hydrogène. Pour fêter les 50 ans du moteur Wankel, Mazda livre en 2007 au gouvernement japonais six Mazda RX-8 Hydrogène RE fonctionnant à l’hydrogène. Cette technologie est particulièrement avantageuse pour le respect de l'environnement étant donné que les produits de la combustion de l'hydrogène sont essentiellement de l'eau.
Wankel Diesel
Le constructeur britannique de luxueuses automobiles et de moteurs d'avions Rolls-Royce « est généralement connu pour son conservatisme, préférant à l'innovation des technologies ayant fait leurs preuves ». Néanmoins, dans les années 1960, la firme est dirigée par des ingénieurs désireux de développer de nouvelles technologies. Grâce à leurs relations professionnelles, ces ingénieurs purent faire financer leurs recherches par l'armée britannique. C'est la raison pour laquelle Rolls-Royce s'est intéressé au moteur Wankel Diesel dès 1965.
La conception d'un moteur Wankel fonctionnant au gazole offre en théorie de nombreux avantages. Il serait plus léger, plus silencieux et plus souple qu'un moteur à soupapes et il serait surtout moins gourmand en carburant que la version essence du Wankel. Le but du constructeur n'était pas tant de concevoir un moteur au gazole mais davantage un moteur « multi-fuel », c'est-à-dire un moteur pouvant fonctionner avec plusieurs types de carburants. Destiné à des véhicules militaires, ce type de moteur offre un avantage certain. Ces véhicules pourront fonctionner quelles que soient les ressources en carburant disponibles en période de guerre.
En 1971, un premier moteur est mis au point. D'environ 410 kg, il s'agit d'un bi-rotor développant 350 ch à 4 500 tr/min. Étant donné que le Diesel nécessite un taux de compression de l'ordre de 18:1 voire 21:1, Rolls-Royce décide d'utiliser une suralimentation par compresseur. Ainsi, la firme utilise le moteur Wankel comme moteur et comme compresseur : le premier rotor comprime les gaz tandis que le second, plus petit, fonctionne en moteur et enflamme le gazole.
Aucune utilisation commerciale de ce moteur n'a été envisagée.
Avantages et inconvénients
Avantages
Les avantages de fonctionnement procurés par le moteur à piston rotatif sont nombreux et variés. Étant donné qu'aucune pièce n'effectue de mouvement alternatif, l'équilibrage du moteur est presque parfait ce qui induit un niveau de vibrations inférieur et de ce fait, une réduction du niveau sonore jusqu'aux vitesses de rotation les plus élevées. Néanmoins, les vibrations ne sont pas, comme certaines sources peuvent le laisser à penser, totalement absentes. Le piston combine un mouvement de rotation et de révolution, causant un phénomène de balourd et donc de vibration. Ces vibrations restent cependant moindres que pour les moteurs à piston alternatifs.
Le cycle à 4 temps se passe des organes de distribution du moteur 4 temps à mouvement alternatif (arbre à cames, soupape...). La suppression de tous ces éléments permet d'obtenir un moteur plus simple, plus léger et moins encombrant. Le moteur atteint par ailleurs un régime-moteur beaucoup plus élevé étant donné que les vibrations induites par les accélérations et les décélérations des pistons d'un moteur alternatif sont réduites. L'écoulement des gaz s'effectue alors selon un mouvement continu, sans retour sur lui-même ni changement de sens. 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. Cette caractéristique induit une réponse rapide du moteur lors d'une sollicitation (accélérations). Il est en mesure de fournir rapidement une augmentation de la puissance, surtout à haut régimes ce qui lui confère une souplesse d'utilisation. Cette différence est plus prononcée par rapport aux 4 cylindres des moteurs alternatifs que par rapport au moteur d'un nombre de cylindres supérieur.
Inconvénients
Le « talon d'Achille » du moteur Wankel fut longtemps l'étanchéité au niveau des segments d'arête, situés aux sommets du rotor, qui rendirent problématique la conception du moteur et sa production en série difficile. Véritable handicap auparavant, les joints d'étanchéité actuels permettent de « circonscrire » ce problème. Mais la conception même du moteur — piston et chambre en aluminium induisant une forte dilatation — demeura un frein à une bonne étanchéité.
La forme allongée et irrégulière des chambres de combustion induit un rapport surface/volume peu propice à la propagation du front de flamme. Ce type de moteur consomme ainsi environ 20 % de carburant de plus qu'un moteur à pistons alternatifs. Cet aspect fut sûrement celui qui freina le plus les potentiels acheteurs de la Citroën GS birotor, lancée en septembre 1973, en plein choc pétrolier. Une consommation élevée entraîne, de plus, un niveau de pollution élevé et difficilement acceptable, de nos jours comme dans les années 1970.
Le moteur Wankel présente un faible frein moteur. Il ralentit en effet moins vite qu'un moteur classique lorsqu'on coupe l'admission des gaz. Cet inconvénient oblige les constructeurs à revoir à la hausse le dimensionnement du circuit de freinage pour compenser ce manque de frein moteur.
Malgré tout, le constructeur Japonais Mazda a considérablement amélioré le Wankel sur ses RX7 et surtout RX8, le rendant bien plus fiable et beaucoup moins gourmand qu'avant, par rapport à un moteur à pistons conventionnel.
