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Moteur rotatif - Bazin Frédéric automobile
Le moteur rotatif




Nous intervenons aussi sur les rares moteurs rotatif :




Voici un petit rappel théorique...


Le moteur Wankel, est un moteur à piston rotatif fonctionnant selon le cycle de Beau de Rochas, dans lequel un piston
triangulaire convertit l'énergie issue de la combustion du carburant en une énergie mécanique de rotation transmise au vilebrequin.

Le moteur Wankel est, à tort, couramment désigné par le terme moteur rotatif , bien que les fonctionnements des deux types de moteurs soient radicalement différents.

Le principe du moteur Wankel est fondé sur celui de la pompe à palettes, qui remonte à la deuxième moitié du XVIe siècle. Mais c'est seulement dans les années 1950 que le moteur est développé, sous sa forme actuelle, par celui qui lui a laissé son nom, l'ingénieur allemand Felix Wankel. NSU sera le premier constructeur à en obtenir la licence, équipant ses motos du moteur, avant de la céder à d'autres constructeurs.

Contrairement au moteur à piston au mouvement linéaire dans un cylindre, le moteur Wankel n'utilise pas le principe du système bielle-manivelle. Il n'engendre aucun mouvement alternatif, ce qui réduit les transformations de mouvement, les frottements, les vibrations et le bruit.
L'ensemble comporte également un nombre de pièces réduit. Ces avantages en font une solution technique séduisante ; il trouve une large gamme d'applications dans tous les domaines des transports (automobiles, motos, aéronefs).
Son utilisation dans des véhicules de série reste néanmoins minoritaire, principalement en raison de sa consommation importante et de problèmes d'étanchéité inhérents à son principe même.
En 2010, dans le secteur automobile, le constructeur Mazda intègre encore ce moteur à ses véhicules.

Historique


Machines à piston rotatif
Photographie d'une photo dont le fonctionnement est proche du moteur Wankel.


Le principe du moteur Wankel remonte à celui des machines à piston rotatif et plus particulièrement à celui de la pompe à palettes, pompe encore couramment employée de nos jours, développée par Agostino Ramelli durant la deuxième moitié du XVIe siècle.
Il s'agit d'une pompe rotative dont le rotor est muni de plusieurs palettes coulissant radialement et assurant le transfert du fluide pompé.

Graf Pappenheimgasse invente quant à lui, en 1636, la pompe à engrenages permettant de récupérer l'eau d'une fontaine. La pompe à engrenage sert aujourd'hui régulièrement de pompe à huile dans la plupart des moteurs automobiles.

En 1901, L'américain Cooley dépose un brevet, pour une machine à piston rotatif, décrivant une épicyclode intérieure. La particularité de cette machine à vapeur est d'utiliser un engrenage à denture pour mettre en rotation le piston.

En 1908, l'anglais Umpleby reprend le système développé par Cooley et l'adapte afin d'obtenir une machine à combustion interne. Néanmoins, Umpleby ne parvient pas résoudre l'ensemble des problèmes liés à l'étanchéité et à la cinématique du piston.

Les Suédois Wallinder et Skoog sont les premiers à déposer le brevet d'un moteur à combustion interne fondé sur le principe d'un piston rotatif avec engrènement à denture, dont le piston en étoile à cinq branches suit une courbe hypocyclode. Ce moteur, dont le rapport de rotation est de 5/6, est adapté aux combustions deux ou quatre temps. Un moteur similaire sera mis au point dans les années 1930 par le Franais Dimitri Sensaud de Lavaud, financé par les constructeurs automobiles Citron et Renault ainsi que du ministère de l'Air, utilisant un triangle de Reuleaux comme piston, à l'image du moteur Wankel actuel. La puissance est alors transmise par lintermédiaire dun rotor extérieur. Néanmoins, ce moteur n'atteindra jamais une puissance suffisante en raison de divers problèmes d'étanchéité, de lubrification et de refroidissement, si bien que les travaux seront stoppés au bout de trois ans.

Travaux de Felix Wankel


Schéma du moteur Wankel :
1 : Conduit d'admission
2 : Conduit d'échappement
3 : Trochode (stator)
4 : Chambres
5 : Pignon
6 : Piston (rotor)
7 : Couronne
8 : Excentricité du vilebrequin
9 : Bougie d'allumage

Felix Wankel, ingénieur allemand passionné par le dessin industriel et le fonctionnement des machines, s'installe en 1924 dans son propre atelier à Heidelberg o il dessine les premières ébauches d'un moteur à piston rotatif. Il s'attelle tout particulièrement à résoudre les problèmes d'étanchéité, subventionné massivement par le ministère de l'Air et de la Kriegsmarine sous le troisième Reich. Fort de son expérience d'usineur, de son souci de la précision et ses nombreuses recherches dans le domaine de la segmentation et des joints , Wankel est capable de présenter aux industriels allemands, désireux de mettre au point une nouvelle motorisation efficace et peu onéreuse
étant donné que le bilan de la Seconde Guerre mondiale est désastreux pour l'appareil industriel allemand
une technologie déjà poussée.
C'est en 1951 que Wankel établit ses premiers contacts avec différentes entreprises et notamment NSU avec qui il signe le 20 décembre 1951 un contrat d'association portant sur le moteur à piston rotatif.
Cependant, ce n'est pas en tant que moteur que NSU exploite la machine de Felix Wankel. En effet, NSU l'installe sur certaines de ses motos en tant que compresseur afin d'augmenter le taux de compression, donc la puissance, de leur moteur thermique classique.
Le compresseur Wankel est très prometteur puisque les motos NSU établiront un nouveau record de vitesse aux états-Unis, à 192,5 km/h.

Ce n'est qu'en 1959 que NSU annonce officiellement la réussite du moteur à piston rotatif ( The Rotary engine achieves success ) et la commercialisation prochaine d'une automobile motorisée par un moteur à piston rotatif.


Technique


Animation du fonctionnement quatre temps du moteur Wankel.

Dans un moteur Wankel, les PMH de balayage permet le nettoyage de la bougie, le moteur Wankel, tout comme le moteur deux temps, ne possède pas de temps de  nettoyage .

Deux bougies par rotor sont généralement utilisées pour déclencher la combustion du mélange air-essence afin d'augmenter la vitesse d'inflammation du mélange. étant donné que la chambre de combustion est très aplatie, l'ajout d'une bougie supplémentaire permet d'améliorer la combustion et la propagation du front de flamme. De surcrot, une meilleure combustion diminue l'émission de polluants et notamment la production d'hydrocarbures.

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