COMMENT FONCTIONNE LE MOTEUR ROTATIF (WANKEL) ?

medo 5 janvier 2020 Pas de commentaire

COMMENT FONCTIONNE LE MOTEUR ROTATIF (WANKEL) ?

1)      Définition :

Un moteur rotatif est un moteur à combustion interne tournant autour de son vilebrequin qui reste fixe. Ce type de moteur était très courant au début de l’aviation (dans les années 1910) quand le rapport puissance/poids était le critère principal devant la consommation et la fiabilité.

Le moteur rotatif n’utilise pas le système bielle-manivelle puisqu’il produit directement un mouvement rotatif. Dans ses versions thermiques à combustion interne, sa conception très particulière lui vaut parfois des problèmes majeurs. Le type Wankel est cela dit arriver jusqu’à la commercialisation sur quelques rares modèles, sans réel succès.

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.

2)      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 épi-trochoïde.

3)      Avantages et inconvénients :

Le principal avantage de ce type de moteur est son faible poids, car :

  • Silence : ne possédant aucune pièce effectuant de mouvement alternatif, l’équilibrage du moteur est excellent, ce qui induit un niveau de vibration bien moins important que sur un moteur à pistons alternatifs. Ainsi le moteur Wankel conserve quasiment le même niveau sonore quel que soit le régime de rotation.
  • Faible encombrement : Comportant un nombre beaucoup plus réduit de pièces qu’un moteur à pistons alternatifs, le moteur Wankel est plus compacte.
  • Combustion : En se faisant à faible pression (en raison de l’évolution du volume de la chambre de combustion) et sur une longue durée grâce au rapport de denture, elle participe à la douceur de fonctionnement du moteur en éliminant les chocs existants sur un moteur “classique”.
  • Ecoulement des gaz : Le cycle à 4 temps du moteur est obtenu sans les organes de distributions que l’on trouve sur un moteur à pistons alternatifs ; ainsi l’écoulement des gaz, non laminé par le passage d’une soupape (d’admission ou d’échappement) se fait en continu, sans retour sur lui-même, ni changement de sens.

Les inconvénients sont nombreux mais étaient négligés pendant la guerre :

  • Etanchéité : C’est le principal défaut du moteur Wankel ; le problème d’étanchéité au niveau des sommets du rotor suffit à rendre sa conception problématique, notamment pour la production en série.
  • Consommation : A cause de la forme allongée et irrégulière des chambres de combustion, le rapport surface/volume généré est peu propice à la propagation de la combustion, ce qui entraîne une consommation plus importante de carburant, environ 20% de plus qu’un moteur à pistons alternatifs.
  • Frein moteur : Le moteur Wankel ralentit moins vite qu’un moteur classique lorsque l’on coupe les gaz (c’est le frein moteur). Ce défaut contraint les constructeurs à augmenter le dimensionnement du circuit de freinage afin de compenser cette faiblesse.
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