LE MOTEUR ROTATIF

Image moteur rotatif

Introduction

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 puissance/poids était le critère principal devant la consommation et la fiabilité.

Il est courant d'appeler abusivement moteur rotatif les moteurs à piston rotatif tels que le Moteur Wankel ou Quasiturbine.

Ces moteurs sont toujours en étoile (5 à 11 cylindres) avec quelques essais peu convaincants de moteur à double étoile. D'une cylindrée de 9 à 15 L, ils développent entre 50 et 140 ch. Le taux de compression est faible, aux alentours de 5 à 1. Dans les années 1910, leur poids est la moitié de ceux des moteurs conventionnels (par exemple 140 kg pour un 110 ch). Les ultimes développements seront des 9 cylindres de 150 ch, puis de 11 cylindres qui atteindront 200 ch (pour 23 L de cylindrée)

Suivant les constructeurs, ils auront des soupapes :

  • automatiques, commandées par la pression, sur les premiers moteurs Gnome (aviation);
  • l'une commandé par came et poussoir, l'autre automatique par la pression, sur les moteurs Gnome "monosoupape";
  • commandées classiquement par came, poussoir et renvoi, sur les moteurs Le Rhône et Clerget.
Par extension, le moteur rotatif désigne cette évolution idéale du moteur thermique. Il s'agit pour résumer d'un moteur à combustion dont l'organe reprenant le rôle du piston effectue un mouvement de rotation. Par conception, son piston est donc lui même directement rotatif.

Issu d'une cinématique mathématique précise, son mouvement fut d'abord circulaire uniforme avant d'adopter une géométrie non linéaire bien plus complexe. Ainsi donc, ce moteur rotatif n'a plus besoin du système bielle-manivelle.

Le moteur à piston rotatif

Par extension, le moteur rotatif désigne cette évolution idéale du moteur thermique. Il s'agit pour résumer d'un moteur à combustion dont l'organe reprenant le rôle du piston effectue un mouvement de rotation. Par conception, son piston est donc lui même directement rotatif.

Issu d'une cinématique mathématique précise, son mouvement fut d'abord circulaire uniforme avant d'adopter une géométrie non linéaire bien plus complexe. Ainsi donc, ce moteur rotatif n'a plus besoin du système bielle-manivelle.

Moteur rotatif (Wankel) : principe de fonctionnement

Le moteur rotatif de type Wankel est le seul à avoir connu une carrière commerciale sur presque 50 ans.

Ce moteur à combustion interne utilise simultanément les 3 faces de son piston triangulaire rotatif pour accomplir ainsi les 4 temps :

  • Premier temps : admission. L'air carburé, ou pur si injection directe, est aspiré par une ou des lumières périphériques percées à travers le stator et gérées par les trois arêtes du piston triangulaire. Il existe aussi une variante avec une admission latérale au travers de la flasque. Cette admission peut recevoir une suralimentation.

  • Deuxième temps : compression-allumage. Grâce à sa rotation excentrée, la face du piston se rapproche de la chemise de la trochoïde du stator. Une fois la compression obtenue, la ou les bougies d'allumage enflamment la charge fraîche précédente.

  • Troisième temps : détente. Comme toujours, les gaz chauds augmentent leur pression qui s'exerce sur l'une des 3 faces du piston triangulaire. Celui-ci est obligé de tourner sur l'axe fixe denté qui guide son mouvement particulier en transmettant sa puissance via un arbre de sortie excentrique.

  • Quatrième temps : échappement. Toujours comme un 2 temps sans soupapes, la même face du piston chasse les gaz brûlés devenus inutiles via la lumière d'échappement. Et le cycle recommence.

Ainsi, l'élément jouant le rôle du piston ne ressemble plus du tout à la pièce classique et prend souvent le nom de rotor. Ici, de forme plutôt triangulaire, il tourne de façon excentrée à l'intérieur d'une chemise en forme de cacahuète, appelée épitrochoïde.

Quel est le comportement du moteur rotatif Wankel ?

Ce moteur de type Wankel est linéaire et très élastique. Les véhicules à moteur rotatif sont puissants à haut régime (10 000 tr/min) et donc rapides. En reprise, voire au démarrage à très bas régime, le bilan est moins bon avec un manque de couple qui se fait ressentir. D'autre part, en cas de calage, le redémarrage est souvent difficile. Par ailleurs, les Wankel doivent arriver à leur température normale de fonctionnement avant toute accélération franche : à froid, il faudra être très doux sur l'accélérateur. Au retour, opération inverse : il faudra laisser refroidir le moteur rotatif en roulant doucement quelques minutes avant son arrêt. 

Les moteurs rotatifs ne sont pas adaptés à des circuits urbains où le manque de couple à bas régime, la surchauffe et une très forte consommation de carburant vous guettent. Dans ces conditions difficiles, le catalyseur et les bougies vont très vite s'encrasser. Autre particularité, son frein moteur est faible.

Il faudra privilégier les trajets roulants, voire l'autoroute, pour optimiser leur fonctionnement, car ces moteurs rotatifs ne sont pas tolérants, en particulier pour les plus anciens.

À ce niveau, les Wankel n'ont jamais été bons, par leur conception. Leur chambre de combustion de trop grande taille, annule largement le gain théorique du piston en rotation directe, avec une surconsommation moyenne pouvant atteindre plus de 20 % ! Rien que cela !

Leur consommation d'huile était tellement élevée que les Citroën GS birotor ne possédaient pas de vis de vidange. De plus, un pot d'oxydation devait déjà brûler les HC et autres vapeurs d'huiles sur ces modèles. Par la suite, Mazda a pu dépolluer laborieusement les évolutions ultérieures, mais la consommation normalisée du moteur de l'ultime RX8 donc son CO² frisait encore les 300 g/km : malus écologique assuré !

Au final, cet ultime moteur rotatif fut abandonné en 2010 pour l'exportation en Europe face à la norme Euro 5. Quelques RX8 à hydrogène ont toutefois été testés, mais sans suffisamment de succès pour assurer un retour sérieux.

Acheter une voiture à moteur rotatif, c'est possible ?

Oui c'est possible, cependant un regard sur l'historique est de mise. Au jour d'aujourd'hui, la dernière voiture moderne restera la Mazda RX8 qui succéda à la très sportive RX7. Un achat passion pour qui veut goûter aux charmes du birotor. Cela dit, si son utilisation est devenue relativement fiable sur RX8 avec une moyenne de 100 à 140 000 km avant réfection des segments d'étanchéité, sa transformation en GPL sera souhaitable pour modérer la dépense en carburant et la pollution.

Pour d'autres modèles, on devra se tourner vers le passé et les véhicules de collection, puisque la première Mazda Birotor fut la rare Cosmo Sport 110 S de 1967 à 1972. Bien sûr, on bénéficiera de tous les avantages fiscaux liés au statut de voiture de collection. 

Et pour la revente ?

Pour les Mazda récentes de 100 000 km et plus, il sera difficile mais à prix intéressants d'en obtenir une du fait que leur birotor est en fin de vie. L'entretien doit être scrupuleusement respecté avec des huiles de la plus haute qualité, voire spécifiques.

Du côté des véhicules de collection qui roulent très peu par définition, l’intérêt technique et historique l'emporte. Des clubs spécialisés disposent de la plupart des pièces, de conseils précieux et de bonnes adresses afin de restaurer correctement ces voitures bien spéciales.

Grâce à leur extrême rareté, leur cote de revente est soutenue de manière exponentielle !
C'est la fin de cet article sur le moteur rotatif en automobile, retrouvez tous mes articles de mécanique "ICI". (Cet article peut faire l'objet de modifications à tout moment)
Sources:  Educauto.fr / Techno-sciences.com / Ooreka

Tags: article, moteur, rotatif, fonctionnement, Mazda, piston, définition, consommation, Wankel, système, rôle, mécanique, CarNews


Page 48 sur 65