Wankel Engine : Comment ça marche, et quels sont ses avantages ?
Un moteur Wankel, parfois appelé moteur rotatif, est un type de moteur à combustion interne avec un piston rotatif qui convertit la pression en mouvement rotatif. Ce type de moteur apporte de nombreux avantages.
Contrairement à un moteur à combustion classique, toutes les pièces du moteur Wankel tournent dans un sens.
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Comment fonctionne un moteur Wankel ?
Le cycle à quatre temps (admission, compression, combustion, échappement) s'effectue entre le carter intérieur de forme ovale et le piston rotatif de forme triangulaire.
Ce moteur a été conçu par l'ingénieur allemand Felix Wankel, qui a reçu un brevet pour ce moteur en 1929. Les moteurs Wankel ne sont que des moteurs à essence. Les moteurs diesel de ce type n'ont été testés que dans des conditions de laboratoire.
La puissance : qu'est-ce que c'est et pourquoi est-ce important ?
La puissance du moteur Wankel en termes de puissance est d'un cheval-vapeur pour 0,45 kg de son poids. En d'autres termes, étant donné que le moteur pèse 100 kg, la puissance serait d'environ 222 chevaux. Ces chiffres sont assez impressionnants.
L'histoire du moteur Wankel en bref
En 1951, la société NSU Motorenwerke AG en Allemagne a commencé le développement de ce moteur, tandis que deux modèles ont été construits. Le premier moteur a été créé par Felix Wankel et le second moteur par Hanns Dieter Paschke.
Le moteur Wankel moderne était basé sur un moteur créé par Hanns Dieter Paschke, donc ce moteur ne devrait pas être appelé un moteur Wankel mais un moteur Paschke.
Le moteur de Hanns Dieter Paschke :
En 1960, la société allemande NSU et la société américaine Curtiss-Wright signent un accord conjoint. NSU s'est concentré sur le développement de moteurs Wankel de faible et moyenne puissance et Curtiss-Wright a développé des moteurs de haute puissance, y compris des moteurs d'avion.
De nombreux fabricants ont signé des accords de licence pour développer le moteur Wankel, principalement en raison de sa douceur, de son fonctionnement silencieux, de sa conception simple et de ses hautes performances. Alfa Romeo, American Motors, Ford, Citroen, General Motors, Mazda, Mercedes-Benz, Nissan, Porsche, Rolls-Royce, Suzuki et Toyota en faisaient partie.
Curtiss-Wright a amélioré la conception de base de ce moteur aux États-Unis. En revanche, au Royaume-Uni, une version diesel à deux temps du moteur Wankel était en cours de développement et Deere & Company a conçu une version pouvant utiliser différents carburants.
Construction de moteur Wankel
Dans le moteur Wankel, quatre cycles du processus de combustion ont lieu dans l'espace entre le rotor et l'intérieur du capot moteur. Aux endroits où le piston rotatif rencontre la coque intérieure du capot du moteur, un joint assure la création de trois espaces isolés entre le rotor et la coque.
Lorsque le piston tourne, ces espaces se déplacent dans le sens de rotation et augmentent et diminuent de volume. Un carter ovale entoure chaque rotor de moteur Wankel. Le rotor a la forme d'un triangle aux bords arrondis en forme d'arc.
Pistons moteurs : comment fonctionnent-ils ?
Les pistons tournent autour de l'arbre, appelé arbre excentrique ou arbre en E, et traversent le centre du rotor. Une grande roue dentée assure le mouvement circulaire du piston avec des dents intérieures situées au centre du rotor.
Un petit engrenage qui engage l'engrenage du rotor est fixé rigidement à l'arbre. Un mélange d'air et d'essence est aspiré par un canal et, après compression, est allumé par une étincelle d'une bougie d'allumage. Après l'expansion et le travail, les gaz de combustion sont évacués dans le tuyau d'échappement. L'intérieur du piston est refroidi par de l'huile, et le boîtier et le couvercle du moteur sont refroidis par de l'eau.
Dans les trois chambres, un cycle de combustion à quatre temps se déroule séquentiellement, à savoir :
- Admission d'air et de carburant
- Compression et allumage
- Détente et échappement
Trois tours de l'arbre excentrique sont égaux à un tour du rotor. Les révolutions sont données comme les révolutions de l'arbre. Les moteurs Wankel ont donc une vitesse maximale plus élevée (environ 9 000 tr/min) que les moteurs à pistons de performances similaires.
Test de compression du moteur : que révèle-t-il sur le moteur ?
Étant donné que le moteur Wankel utilise un concept complètement différent du moteur à combustion à piston classique, une comparaison directe n'est pas possible. Les caractéristiques de débit, de perte de chaleur et de température de surface sont différentes.
Avantages du moteur Wankel
- Rapport puissance/poids beaucoup plus élevé qu'un moteur à pistons
- Compacité (environ un tiers de la taille d'un moteur à pistons)
- Aucune pièce retournable
- Il est capable de vitesses de rotation plus élevées qu'un moteur à pistons
- Il ne crée presque pas de vibrations
- Le moteur contient moins de pièces, donc sa production est moins chère
- Dans certains moteurs Wankel, l' huile moteur reste non contaminée par le processus de combustion
- Le moteur Wankel est beaucoup plus léger et plus simple car il contient moins de pièces mobiles
- Le travail des vannes s'effectue à l'aide de simples fils noyés dans la paroi du bloc rotor
Le moteur Wankel présente les avantages susmentionnés qui ont permis son utilisation dans les automobiles, les motos, les voitures de course, les avions, les karts à pédales, les motoneiges, etc.
Durée de vie du moteur Wankel
Les boîtiers de rotor Wankel sont constamment chauffés d'un côté et refroidis de l'autre, ce qui entraîne des températures locales élevées et une dilatation thermique inégale. Bien que cela impose des exigences élevées sur les matériaux utilisés, la simplicité des moteurs facilite l'utilisation de matériaux alternatifs tels que les alliages exotiques et la céramique.
Les premiers moteurs présentaient une incidence élevée de fuites entre le rotor et la coque intérieure du carter du moteur. Ces moteurs devaient souvent être refermés après 20 000 milles. Les moteurs Wankel d'aujourd'hui de Mazda doivent être rescellés après 50 000 à 100 000 milles.
Si le propriétaire ne refermait pas le moteur après un certain kilométrage, une perte de compression s'ensuivait, se manifestant par des démarrages à froid difficiles. Finalement, le moteur n'a pas pu démarrer du tout.
Mazda a commencé à utiliser le moteur Wankel dès 1957, c'est-à-dire il y a déjà 50 ans, mais avec la fin de la production de la Mazda RX-8 en 2012, le moteur rotatif Wankel en série a eu sa dernière heure - c'est-à-dire jusqu'à récemment, lorsque Mazda a annoncé le retour du moteur Wankel.