Qu'est-ce qu'un moteur rotatif ? - Chroniques

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Qu'est-ce qu'un moteur rotatif ?

L’explication détaillée du moteur thermique rotatif que Mazda a commercialisé pendant plusieurs années.

11 novembre 2021

Mazda

Dans le jargon du moteur thermique, on entend souvent parler des moteurs à 4 cylindres, V6, V8 et, même, V10 et V12, mais il existe un autre type de moteur thermique qui a fait ses percées dans l’univers de l’automobile : le rotatif. Qu’est-ce que ce moteur ? Comment se démarque-t-il du moteur thermique ordinaire ? Et pourquoi Mazda voulait-elle l’utiliser comme prolongateur d’autonomie dans ses futurs véhicules hybrides rechargeables ? Voici quelques explications.

Le moteur rotatif tient son nom de sa façon de fonctionner, c'est-à-dire en rotation. Ce moteur est particulier en raison du fait qu’il élimine les éléments habituels du moteur à combustion interne, c'est-à-dire qu’il ne compte ni cylindres, ni pistons, ni culasses, ni arbres à cames.

Ce moteur est également connu sous le nom de Wankel, en référence à son inventeur allemand, Felix Wankel, qui a breveté la technologie en 1929. M. Wankel a poursuivi le concept durant les années 1950 lorsqu’il travaillait chez NSU, un ancien constructeur de voitures et de motocyclettes allemand, acquis par Volkswagen en 1969. Le prototype d’un moteur rotatif a vu le jour en 1957. NSU a ensuite rendu public ce concept à l’échelle mondiale.

Bien que plusieurs constructeurs d’automobiles comme Alfa Romeo, Citroën, Ford, GM, Mercedes-Benz, Nissan, Porsche, Rolls-Royce, Suzuki et Toyota aient exploré l’utilisation du moteur rotatif dans plusieurs applications, c’est surtout Mazda qui détient le mérite de l’avoir commercialisé à grande échelle.

Déjà vers la fin des années 1960, le constructeur japonais avait commercialisé quelques véhicules mus par cette motorisation au Japon. C’est toutefois vers le début des 1970, avec la RX100, que les premiers véhicules à moteur rotatif de Mazda ont été commercialisés chez nous.

Moteur rotatif (Wankel)

Mazda a fait évoluer le concept de ces véhicules RX jusqu’au début des années 2000. Elle s’en est même servi durant l’épreuve d’endurance des 24 Heures du Mans avec la 787B, laquelle est devenue la première voiture de course japonaise à avoir remporté l’épreuve. La sportive RX-8, commercialisée chez nous entre 2003 et 2011, a été le dernier modèle du constructeur mû par cette motorisation.

 



En 2020, Mazda annonçait que son moteur rotatif ferait un grand retour en 2022 à titre de prolongateur d’autonomie dans la déclinaison hybride rechargeable du MX-30, mais le constructeur a récemment freiné la commercialisation d’une telle motorisation.

Felix Wankel

Fonctionnement et applications

Contrairement au moteur à combustion qui crée sa compression grâce à des pistons et des cylindres, le moteur rotatif arrive à ses fins en utilisant un rotor triangulaire qui tourne à l’intérieur d’une chambre à combustion en forme d’ovale.

Ce rotor, qui prend en réalité la forme d’un triangle de Reuleaux (qui ressemble à une croustille Doritos), est équipé de joints d’étanchéité à ses extrémités pour qu’il puisse glisser librement à l’intérieur de la chambre à combustion. Ces joints permettent également de fermer l’espace entre la courbe du rotor et les murs de la chambre. En tournant sur un axe excentré – c'est-à-dire que la rotation n’est pas parfaitement ronde - le rotor prend une trajectoire épitrochoïde pour éviter que les façades du rotor ne frottent sur les murs de la chambre (voir animation pour référence).

moteur rotatif
En tournant de cette manière, une compression de l’essence et de l’air qui entrent dans la chambre à combustion se crée. C’est à ce même moment qu’une bougie d’allumage produit une étincelle et ainsi se produit l’explosion qui continue d’entraîner le rotor.

Moteur rotatif (Wankel)

Avantages et inconvénients

L’avantage premier du moteur rotatif réside dans le fait que, en raison de sa conception simpliste, il est considérablement plus petit qu’un moteur à pistons. Cette petite taille lui octroie une plus grande souplesse quant aux types de véhicules qu’il peut alimenter et l’espace qu’il occupe dans le compartiment moteur.

En outre, même s’il est très petit - dans le cas d’une Mazda RX-7, il s’agit d’une cylindrée de 1,3 litre seulement –, ce moteur est capable de produire une puissance et un couple comparable à des moteurs beaucoup plus gros.

Mazda RX-3

Sa petite taille lui permet également d’améliorer la répartition de poids d’un véhicule et ainsi d’augmenter sa tenue de route dans les virages. Dans le cas d’un véhicule hybride rechargeable, un moteur aussi petit se révèle efficace, car il permet de libérer plus d’espace pour des moteurs électriques et des batteries.

Il s’agit également d’un moteur très doux presque absent de vibrations, même s’il peut tourner à des régimes très élevés, ce qui en fait une motorisation agréable pour une sportive. Il est toutefois important de souligner que ce moteur produit très peu de couple à bas régime.

Mazda 787B

En revanche, ce moteur a la réputation d’être très capricieux au chapitre de ses entretiens. Par exemple, aux alentours des 120 000 kilomètres, les sceaux d’apex du rotor doivent être remplacés pour lui éviter de perdre de la compression et lui permettre de fonctionner plus correctement. Un tel entretien nécessite une ouverte complète du moteur, ce qui peut engendrer des coûts élevés. C’est d’ailleurs cette complexité mécanique qui a découragé plusieurs constructeurs d’aller plus loin avec ce moteur.

Mazda RX-8

Ensuite, c’est un moteur qui consomme beaucoup d’huile et d’essence, même s’il est très petit. À titre de référence, le moteur de 1,3 litre de la Mazda RX-8 affichait une consommation d’essence comparable à celle d’un V6 de 3,0 litres. Enfin, le moteur rotatif a la réputation d’être très polluant en émissions, d’où la controverse de Mazda de vouloir l’intégrer à un véhicule hybride rechargeable.

 

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