Fonctionnement du moteur rotatif (type Wankel)
Le moteur rotatif Wankel, inventé par l’ingénieur allemand Felix Wankel dans les années 1950, est une des rares alternatives ingénieuses aux moteurs à pistons traditionnels. Contrairement aux moteurs à pistons qui fonctionnent par un va-et-vient linéaire, le moteur Wankel fonctionne avec un rotor triangulaire tournant dans une chambre ovale. Cette conception lui permet d'être plus compact, léger et de délivrer une puissance de manière fluide et constante.
Nous allons donc voir ici le fonctionnement en détails ainsi que toutes les caractéristiques spécifiques de ce moteur ..
Les cycles de fonctionnement du moteur Wankel (comparables aux 4 temps du moteur à pistons)
- Admission : Le rotor tourne, exposant une des cavités créées par ses côtés triangulaires à l’admission. Lors de cette phase, le mélange air-carburant est aspiré dans la chambre de combustion à travers une ouverture d’admission.
- Compression : Tandis que le rotor continue de tourner, la cavité contenant le mélange air-carburant se déplace, et la forme de la chambre se resserre, comprimant le mélange. Cela correspond au temps de compression dans un moteur à pistons.
- Combustion : Une fois que le mélange est suffisamment comprimé, une étincelle provenant de la bougie d’allumage déclenche l’explosion. L’expansion des gaz brûlés pousse ensuite le rotor à continuer son mouvement rotatif, créant de l’énergie mécanique.
- Échappement : Finalement, le rotor se déplace de façon à exposer une ouverture par laquelle les gaz brûlés sont évacués. Cette phase correspond au temps d’échappement d’un moteur à pistons.
Contrairement à un moteur à pistons qui réalise chaque cycle à l’intérieur d’un même cylindre, dans un moteur Wankel, chaque cycle se déroule dans différentes parties de la chambre ovale au fur et à mesure que le rotor tourne. Cela permet au moteur de fonctionner de manière plus continue et régulière.
Le moteur rotatif Wankel se distingue non seulement par son fonctionnement original, mais aussi par des caractéristiques techniques qui le différencient encore davantage des moteurs à pistons classiques. Pour bien comprendre l'ampleur de ces différences, voyons plus en détail certains aspects cruciaux comme les régimes atteignables, la notion de cylindrée, et le nombre de bougies d’allumage.
Dans le moteur rotatif Wankel, l'injection de carburant peut s'effectuer de plusieurs manières, mais elle diffère légèrement de celle des moteurs à pistons classiques en raison de la conception unique de la chambre de combustion.
A lire : Tous les avantages et inconvénients du moteur rotatif
Injection dans les moteurs Wankel
- Injection indirecte : Dans les versions plus anciennes des moteurs Wankel, et même dans certaines applications modernes, l'injection de carburant est souvent réalisée à travers un système d'injection indirecte. Ici, l'injecteur est placé dans le conduit d'admission, en amont de la chambre de combustion. Le carburant est pulvérisé et mélangé avec l'air dans la tubulure d'admission avant d'entrer dans la chambre de combustion. Ce type de système est relativement simple et moins coûteux, mais il offre une précision moindre.
- Injection directe : Plus récemment, dans des moteurs Wankel comme le moteur Renesis de Mazda (utilisé dans la RX-8), l'injection directe a été adoptée pour améliorer l'efficacité. Dans ce cas, l'injecteur pulvérise le carburant directement dans la chambre de combustion pendant la phase de compression, ce qui permet un meilleur contrôle du mélange air-carburant.
Type d'injecteurs
Les injecteurs utilisés dans un moteur Wankel ne sont pas fondamentalement différents des injecteurs classiques utilisés dans un moteur à pistons. Ils sont conçus pour pulvériser le carburant sous haute pression dans la chambre d'admission (pour l'injection indirecte) ou directement dans la chambre de combustion (pour l'injection directe).
Spécificités de l’injection dans un moteur Wankel
En raison de la forme allongée et asymétrique de la chambre de combustion, l'emplacement et l'angle de l'injecteur sont cruciaux pour assurer une distribution uniforme du carburant. Cette configuration peut être plus complexe à gérer comparée à un moteur à pistons, où les cylindres sont uniformes et symétriques. Dans un moteur Wankel, la forme de la chambre peut entraîner des difficultés dans la distribution du mélange air-carburant, nécessitant parfois une gestion électronique précise pour optimiser les performances.
Régimes élevés et puissance
L'un des avantages les plus frappants du moteur Wankel est sa capacité à atteindre des régimes moteur très élevés. En raison de sa conception, il subit moins de stress mécanique par rapport à un moteur à pistons traditionnel. Le mouvement rotatif du rotor est naturellement plus doux et fluide que le va-et-vient linéaire des pistons, réduisant ainsi l'inertie et les forces d'accélération qui s’exercent sur les composants internes.
Cette fluidité permet au moteur Wankel de fonctionner à des régimes bien supérieurs à ceux d’un moteur à pistons sans danger pour sa fiabilité. Par exemple, la célèbre Mazda RX-8, équipée d’un moteur rotatif Renesis, pouvait facilement atteindre 9 000 tr/min, une plage de régime qui, pour un moteur à pistons, nécessiterait des technologies avancées comme des pistons forgés ou des bielles en matériaux renforcés.
La question de la cylindrée
La comparaison de la cylindrée entre un moteur Wankel et un moteur à pistons est complexe. Sur un moteur à pistons, la cylindrée est simplement calculée à partir du volume des cylindres et de la course des pistons. En revanche, dans un moteur Wankel, la conception asymétrique du rotor et la chambre elliptique créent des volumes de travail différents, rendant l’évaluation moins intuitive.
Prenons l’exemple du moteur 13B de Mazda, célèbre dans les RX-7 et RX-8. Ce moteur a une cylindrée déclarée de 1,3 litre (1308 cm³), mais dans la réalité, il produit une puissance et des performances comparables à celles d’un moteur à pistons de 2 à 2,5 litres. Cela est dû à la façon dont les explosions successives du mélange air-carburant sont réparties dans les trois chambres créées par chaque face du rotor. Cela crée une densité de cycles plus importante par rapport à un moteur à pistons classique.
Le nombre de bougies d’allumage
Une autre particularité du moteur Wankel est qu’il nécessite en général plus d’une bougie d’allumage par rotor. Typiquement, chaque rotor dans un moteur Wankel est équipé de deux bougies d’allumage, une bougie « principale » et une bougie « secondaire ». La raison est liée à la forme asymétrique de la chambre de combustion. En raison de sa géométrie unique, le point d’allumage optimal varie au cours de la compression. Deux bougies permettent donc de garantir une combustion complète et efficace du mélange air-carburant, en assurant une propagation rapide de la flamme dans la chambre.
Cela permet de surmonter une difficulté inhérente au moteur Wankel : l’irrégularité dans la forme de la chambre de combustion, qui pourrait entraîner une combustion incomplète et des émissions plus élevées si elle n’était pas correctement gérée.
A lire : Résumé des avantages et inconvénients du moteur rotatif
Ecrire un commentaire
Sondage au hasard :
Etes-vous attiré par les locations longue durée ?
© CopyRights Fiches-auto.fr 2024. Tous droits de reproductions réservés.
Nous contacter - Mentions légales