Moteur Wankel - Définition et Explications

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Wankel particuliers

Moteur à hydrogène

La Mazda RX-8 Hydrogène RE est mue par un moteur Wankel à hydrogène.

Le classique moteur à soupapes est peu adapté à la combustion (La combustion est une réaction chimique exothermique d'oxydoréduction. Lorsque la...) de l'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.). La faible densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...) du gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) nécessite des conduits d'admission et des soupapes de grand diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre...) tandis que la course (Course : Ce mot a plusieurs sens, ayant tous un rapport avec le mouvement.) sinusoïdale du piston crée un pic de pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...) trop long au point mort haut (En mécanique avec un dispositif utilisant un piston alternatif (moteur à explosion ou...) pour permettre un fonctionnement en détonation (Une détonation est une onde de combustion extrêmement violente, qui se propage à une...).

La distribution étant réalisée par des lumières et non des soupapes, le moteur Wankel (Le moteur Wankel (/[vɑ̃kɛl]/) est un moteur à piston rotatif décrivant...) est plus adapté pour fonctionner à l'hydrogène : le volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension...) d'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et...) aspiré peut être plus important et les turbulences induites par l'admission permettent d'homogénéiser le mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses...) air/hydrogène. Par ailleurs, la chambre d'admission étant séparée de celle de combustion, l'implantation (Le mot implantation peut avoir plusieurs significations :) de deux injecteurs d'hydrogène par rotor est facilitée. Cet aspect induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de...) également une température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) de la chambre de combustion (Une chambre de combustion est une enceinte capable de résister à des changements de pression et...) plus basse ce qui limite la propension naturelle de l'hydrogène à l'auto-inflammation.

Ainsi, depuis 1991, le constructeur japonais Mazda (Mazda est constructeur d'automobiles japonais, dont le consortium Ford détient 33,4 % des...) conçoit de multiples prototypes mûs par des moteurs Wankel à hydrogène. Pour fêter les 50 ans du moteur (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique,...) Wankel, Mazda livre en 2007 au gouvernement japonais six Mazda RX-8 Hydrogène RE fonctionnant à l’hydrogène. Cette technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) est particulièrement avantageuse pour le respect de l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...) étant donné que les produits de la combustion de l'hydrogène sont essentiellement de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...).

Wankel Diesel

Moteur Diesel (Fruit des travaux menés par l'ingénieur allemand Rudolf Diesel entre 1893 et 1897, le...) Wankel conçu par Rolls-Royce.

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 (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif...) Wankel Diesel dès 1965.

La conception d'un moteur Wankel fonctionnant au gazole (Le gazole (terme recommandé en France par la DGLFLF), ou gas-oil, ou encore gasoil, ou diesel...) offre en théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...) 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 (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme...) 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 (Graphie). 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 (Le taux de compression est une mesure de la performance d'un algorithme de compression de données...) de l'ordre de 18:1 voire 21:1, Rolls-Royce décide d'utiliser une suralimentation (Le but de la suralimentation est d'augmenter la puissance d'un moteur atmosphérique à essence ou...) 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

L'encombrement du moteur Wankel est plus faible que celui d'un moteur alternatif.

Les avantages de fonctionnement procurés par le moteur à piston rotatif (Le moteur à piston rotatif est un moteur à combustion interne dans lequel l'élément moteur est...) 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 (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) se passe des organes de distribution du moteur 4 temps à mouvement alternatif (arbre à cames, soupape (Une soupape est un organe mécanique servant à fermer et ouvrir une chambre ou un conduit à la...)...). 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 (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but...). 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 (Un moteur rotatif est un moteur à explosion tournant autour de son vilebrequin qui reste fixe. Ce...), le piston entraîne les gaz, à une vitesse (On distingue :) 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 (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :), 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 (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) de cylindres supérieur.

Inconvénients

Le prototype Citroën M35 (En 1969, pour le prix d'une ID de base, Citroën propose la M35 qui est un bizarre coupé 2 portes...) et la GS Birotor sont apparus lors du choc (Dès que deux entitées interagissent de manière violente, on dit qu'il y a choc, que ce soit de...) pétrolier (Un pétrolier est un navire citerne servant à transporter le pétrole ainsi que ses...) de 1973, une mauvaise période pour le moteur Wankel.

Le « talon d'Achille » du moteur Wankel fut longtemps l'étanchéité (L'étanchéité est le résultat de l'interdiction d'un passage. Ce terme général peut être...) 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 (On nomme handicap la limitation des possibilités d'interaction d'un individu avec son...) auparavant, les joints d'étanchéité actuels permettent de « circonscrire » ce problème. Mais la conception même du moteur — piston et chambre en aluminium (L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13....) induisant une forte dilatation (La dilatation est l'expansion du volume d'un corps occasionné par son réchauffement,...) — demeura un frein (Un frein est un système permettant de ralentir, voire d'immobiliser, les pièces en mouvement...) 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 (Citroën est un constructeur automobile français fondé en 1919 par André Citroën.) GS birotor, lancée en septembre 1973, en plein choc pétrolier. Une consommation élevée entraîne, de plus, un niveau de pollution (La pollution est définie comme ce qui rend un milieu malsain. La définition varie selon le...) élevé et difficilement acceptable, de nos jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) 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 tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...), 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.

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