Moteur à piston rotatif

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L'axe central est un guide, fixe ; le vilebrequin est solidaire du piston rotatif

Le moteur à piston rotatif est un moteur à pistons dans lequel l'élément moteur est fixé au vilebrequin et l’entraîne dans son mouvement rotatif. Ce "piston", ou rotor, est généralement excentré par rapport à l'axe du vilebrequin. Le premier brevet fut déposé par son inventeur Félix Wankel en 1929. Dans ce moteur Wankel, les gaz accompagnent le mouvement du rotor, et font un tour complet en passant successivement par les 4 phases classiques : admission, compression, détente motrice et échappement.

Fonctionnement[modifier | modifier le code]

Son principe est identique à celui des moteurs à pistons « classiques » : compresser l'air et le carburant injecté, provoquer une combustion, qui produira une surpression motrice, puis évacuer les gaz brûlés, et recommencer le cycle. Au chapitre des différences, le moteur rotatif n'a pas besoin de soupape, et chaque face du piston (aussi appelé "rotor") agit comme un piston classique.

Alors que les moteurs à pistons « classiques », ne produisent qu'un temps moteur par tour de vilebrequin (moteur à deux temps) ou pour deux tours de vilebrequin (moteur à quatre temps), les moteurs à pistons rotatifs exécutent plusieurs temps moteur par tour (un par face du piston, soit trois par tour pour le Wankel). Cela en fait généralement des moteurs avec un rapport puissance/cylindrée très élevé, surtout dans une plage de fonctionnement axée sur les hauts régimes. Leur nombre de parties mobiles, généralement faible, les rend également plus simples d'entretien[Note 1] et moins sujets aux pannes. Ils connaissent également moins de limites de régime, car ils ne présentent pas certaines des faiblesses des moteurs classiques, dont les éléments entrent en contact lors d'un surrégime par exemple[Note 2].

Au rayon des défauts, la conception a du résoudre deux problèmes spécifiques qui restent sources de problèmes. Le premier est l’étanchéité au niveau des arêtes du rotor en contact avec la chambre fixe, d'autant plus ardue que ces arêtes passent dans des zones de températures différentes. Ce problème réduit les possibilité de compression et conduit à privilégier un fonctionnement à taux de compression plus réduit, compensé dans une certaine mesure par des rotation plus rapides, mais conduisant tout de même à des couples relativement faibles à bas régime. Le second, lié au premier, est la lubrification : alors que dans moteur classique l'huile peut être projetée à partir d'un carter dédié, ici elle doit partager le même espace que le mélange à brûler. En cas de mauvaise lubrification, l'usure au niveau des arêtes va fortement affecter le fonctionnement du moteur (étanchéité, taux de compression, consommation et perte de puissance).

Applications[modifier | modifier le code]

Le moteur à piston rotatif le plus célèbre est très certainement le moteur Wankel. Le « moteur Comotor » est fabriqué par la société du même nom: Comotor SA, la Compagnie européenne de construction de moteurs automobiles, une entreprise commune aux constructeurs français Citroën et allemand NSU ; c'est l'un des premiers moteurs Wankel fabriqués en grande série, il équipa la Citroën GS Birotor et la NSU Ro 80. De nos jours des voitures sportives de la marque japonaise Mazda[Note 3] utilisent des moteurs Wankel. Il existe aussi des moteurs rotatifs expérimentaux bâtis sur le cycle d'Atkinson.

À l'heure actuelle, la grande majorité de ces moteurs fonctionnent à l'essence, mais plusieurs tests ont déjà été effectués pour les faire fonctionner au gazole[1],[2], voire à l'hydrogène[3],[4], qui est un élément bien adapté grâce à sa vitesse de combustion très élevée.

Il ne faut pas confondre les moteurs à piston rotatif avec les moteurs rotatifs, dans lesquels l'ensemble du moteur tourne autour de son axe (comme sur certains avions de la Première Guerre mondiale, où c'était l'ensemble « bloc-cylindres + hélice » qui tournait sur lui-même autour de son axe, ce dernier étant fixe et solidaire de l'avion)

À cet égard, la Quasiturbine est particulière. Il s'agit d'un moteur purement rotatif, sans vilebrequin, et sans le mouvement alternatif radial des moteurs à piston rotatif comme le Wankel. La Quasiturbine est constituée de quatre pièces (pales) articulées, et s'apparente à une turbine[5].

Notes[modifier | modifier le code]

  1. Moins de parties en mouvement entraîne logiquement un risque de pannes plus faible. La fiabilité est également meilleure. Tout cela n'entend parler que de la théorie, car dans la pratique, seul un nombre très limité de personnes possèdent la connaissance nécessaire pour oser réparer d'elles-mêmes un moteur de ce genre.
  2. Un piston qui rencontre une soupape, pour ne citer que le cas le plus célèbre.
  3. Mazda RX-7 et RX-8.

Références[modifier | modifier le code]

  1. (en) Katie Fehrenbacher, « LiquidPiston unveils its ultra efficient, small diesel engine », GigaOm, (consulté le 18 août 2014)
  2. (en) « Welcome to Freedom Motors », Freedom Motors (consulté le 18 août 2014)
  3. (en) « Hydrogen and the rotary engine », Mazda (consulté le 18 août 2014)
  4. (en) Dennis Simanaitis, « We drive Mazda's norwegian hydrogen-powerded Rx-8 », Road & Track, (consulté le 18 août 2014)
  5. (en) « Theory - Quasiturbine versus Wankel » (consulté le 18 août 2014)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]