Moteur Wankel - le dispositif et le principe de fonctionnement de la voiture RPD
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Moteur Wankel - le dispositif et le principe de fonctionnement de la voiture RPD

Tout au long de l'histoire de l'industrie automobile, il y a eu de nombreuses solutions avancées, les conceptions des composants et des assemblages ont changé. Il y a plus de 30 ans, des tentatives actives ont commencé à déplacer le moteur à pistons sur le côté, donnant l'avantage au moteur à pistons rotatifs Wankel. Cependant, en raison de nombreuses circonstances, les moteurs rotatifs n'ont pas reçu leur droit à la vie. Lisez tout cela ci-dessous.

Moteur Wankel - le dispositif et le principe de fonctionnement de la voiture RPD

Comment ça marche?

Le rotor a une forme triangulaire, de chaque côté il a une forme convexe qui agit comme un piston. Chaque côté du rotor a des rainures spéciales qui offrent plus d'espace pour le mélange carburant-air, augmentant ainsi la vitesse de fonctionnement du moteur. Le haut des bords est équipé d'une petite chicane d'étanchéité qui facilite l'exécution de chaque battement. Le rotor est équipé des deux côtés de bagues d'étanchéité qui forment la paroi des chambres. Le milieu du rotor est équipé de dents, à l'aide desquelles le mécanisme tourne.

Le principe de fonctionnement du moteur Wankel est complètement différent du moteur classique, cependant, ils sont unis par un seul processus composé de 4 temps (admission-compression-course-échappement). Le carburant entre dans la première chambre formée, se comprime dans la seconde, puis le rotor tourne et le mélange comprimé est enflammé par la bougie d'allumage, après que le mélange de travail a fait tourner le rotor et est sorti vers le collecteur d'échappement. Le principe distinctif principal est que dans un moteur à piston rotatif, la chambre de travail n'est pas statique, mais est formée par le mouvement du rotor.

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Appareil

Avant de comprendre l'appareil, vous devez connaître les principaux composants d'un moteur à piston rotatif. Le moteur Wankel se compose de:

  • boîtier de stator;
  • rotor;
  • un ensemble d'engrenages;
  • arbre excentrique;
  • bougies d'allumage (allumage et postcombustion).

Un moteur rotatif est une unité à combustion interne. Dans ce moteur, les 4 courses de travail se produisent en totalité, cependant, pour chaque phase, il y a sa propre chambre, qui est formée par le rotor par un mouvement de rotation. 

Lorsque le contact est mis, le démarreur fait tourner le volant et le moteur démarre. En rotation, le rotor, à travers la couronne dentée, transmet le couple à l'arbre excentrique (pour un moteur à pistons, il s'agit d'un arbre à cames). 

Le résultat du travail du moteur Wankel devrait être la formation de la pression du mélange de travail, obligeant les mouvements de rotation du rotor à se répéter encore et encore, transmettant le couple à la transmission. 

Dans ce moteur, les cylindres, les pistons, le vilebrequin avec bielles remplacent tout le carter du stator par un rotor. Grâce à cela, le volume du moteur a été considérablement réduit, tandis que la puissance est plusieurs fois supérieure à celle du moteur classique avec mécanisme à manivelle, avec le même volume. Cette conception a une boîte de vitesses élevée également en raison de faibles pertes par frottement.

À propos, le régime de fonctionnement du moteur peut dépasser 7000 tr / min, tandis que les moteurs Mazda Wankel (pour les événements sportifs) ont des révolutions dépassant 10000 tr / min. 

Conception

L'un des principaux avantages de cet ensemble est sa compacité et son poids plus léger par rapport aux moteurs classiques de taille égale. La disposition vous permet de réduire considérablement le centre de gravité, ce qui affecte favorablement la stabilité et la netteté du contrôle. Les petits avions, les voitures de sport et les véhicules à moteur ont utilisé et utilisent encore cet avantage. 

Moteur Wankel - le dispositif et le principe de fonctionnement de la voiture RPD

histoire

L'histoire de l'origine et de la diffusion du moteur Wankel vous permettra de mieux comprendre pourquoi c'était le meilleur moteur de son temps, et pourquoi il a été abandonné aujourd'hui.

Premiers développements

En 1951, la société allemande NSU Motorenwerke a développé deux moteurs: le premier - de Felix Wankel, sous le nom de DKM, et le second - le KKM de Hans Paschke (basé sur le développement de Wankel). 

La base du fonctionnement de l'unité Wankel était la rotation séparée du corps et du rotor, grâce à laquelle les révolutions de fonctionnement atteignaient 17000 XNUMX par minute. L'inconvénient était que le moteur devait être démonté pour remplacer les bougies d'allumage. Mais le moteur KKM avait une carrosserie fixe et sa conception était beaucoup plus simple que le prototype principal.

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Licences délivrées

En 1960, NSU Motorenwerke a signé un accord avec la société de fabrication américaine Curtiss-Wright Corporation. L'accord prévoyait que les ingénieurs allemands se concentrent sur le développement de petits moteurs à pistons rotatifs pour véhicules légers, tandis que l'Américain Curtis-Wright était engagé dans le développement de moteurs d'avion. L'ingénieur en mécanique allemand Max Bentele a également été embauché en tant que concepteur. 

La grande majorité des constructeurs automobiles mondiaux, dont Citroën, Porsche, Ford, Nissan, GM, Mazda et bien d'autres. En 1959, la société américaine a présenté une version améliorée du moteur Wankel et, un an plus tard, la Rolls Royce britannique a présenté son moteur diesel à piston rotatif à deux étages.

Entre-temps, certains constructeurs européens ont commencé à essayer d'équiper les voitures de nouveaux moteurs, mais tous n'ont pas trouvé leur application : GM a refusé, Citroën s'est attaché à développer un moteur à contre-pistons pour avion, et Mercedes-Benz a installé un moteur à pistons rotatifs. dans le modèle expérimental C 111. 

En 1961, en Union soviétique, NAMI, en collaboration avec d'autres instituts de recherche, a commencé le développement du moteur Wankel. De nombreuses options ont été conçues, l'une d'elles a trouvé son application dans la voiture VAZ-2105 pour le KGB. Le nombre exact de moteurs assemblés est inconnu, mais il ne dépasse pas plusieurs dizaines. 

Soit dit en passant, des années plus tard, seule la société automobile Mazda a vraiment trouvé une utilisation pour un moteur à piston rotatif. Le modèle RX-8 en est un exemple frappant.

Développements moto

En Grande-Bretagne, le fabricant de motos Norton Motorcycles a développé le moteur à pistons rotatifs refroidi par air Sachs pour les véhicules automobiles. Vous pouvez en savoir plus sur le développement en lisant sur la moto Hercules W-2000.

Suzuki n'est pas resté à l'écart et a également sorti sa propre moto. Cependant, les ingénieurs ont soigneusement élaboré la conception du moteur, utilisé un ferroalliage, ce qui a considérablement augmenté la fiabilité et la durée de vie de l'unité.

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Développements pour les voitures

Après avoir signé un contrat de recherche entre Mazda et NSU, les sociétés ont commencé à concourir pour le championnat dans la production de la première voiture avec une unité Wankel. En conséquence, en 1964, NSU a présenté sa première voiture, la NSU Spider, en réponse, Mazda a présenté un prototype de moteurs à 2 et 4 rotors. Après 3 ans, NSU Motorenwerke a sorti le modèle Ro 80, mais a reçu de nombreuses critiques négatives en raison de nombreux échecs sur fond de conception imparfaite. Ce problème n'a été résolu qu'en 1972 et la société après 7 ans a été absorbée par Audi, et les moteurs Wankel étaient déjà devenus notoires.

Le constructeur japonais Mazda a annoncé que ses ingénieurs avaient résolu le problème de l'étanchéité du toit (pour l'étanchéité entre les chambres), ils ont commencé à utiliser les moteurs non seulement dans les voitures de sport, mais aussi dans les véhicules utilitaires. À propos, les propriétaires de voitures Mazda à moteur rotatif ont noté la réponse élevée de l'accélérateur et l'élasticité du moteur.

Mazda a abandonné plus tard l'introduction massive du moteur avancé, l'installant uniquement sur les modèles RX-7 et RX-8. Pour le RX-8, le moteur Renesis a été conçu, qui a été amélioré à bien des égards, à savoir:

  • évents d'échappement déplacés pour améliorer la purge, ce qui augmente considérablement la puissance;
  • ajout de quelques pièces en céramique pour éviter la déformation thermique;
  • système de gestion électronique du moteur bien pensé;
  • la présence de deux bougies d'allumage (principale et pour la post-combustion);
  • ajout d'une chemise d'eau pour éliminer les dépôts de carbone à la sortie.

En conséquence, un moteur compact d'un volume de 1.3 litre et d'une puissance d'environ 231 ch a été obtenu.

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avantages

Les principaux avantages d'un moteur à pistons rotatifs:

  1. Son faible poids et ses dimensions, qui affectent directement la base de la conception du véhicule. Ce facteur est important lors de la conception d'une voiture de sport avec un centre de gravité bas.
  2. Moins de détails. Cela vous permet non seulement de réduire les coûts de maintenance du moteur, mais également de réduire les pertes de puissance pour le mouvement ou la rotation des pièces associées. Ce facteur a directement influencé le rendement élevé.
  3. Avec le même volume qu'un moteur à pistons classique, la puissance d'un moteur à pistons rotatifs est 2 à 3 fois plus élevée.
  4. Douceur et élasticité du travail, absence de vibrations tangibles du fait qu'il n'y a pas de mouvements alternatifs des unités principales.
  5. Le moteur peut être alimenté par de l'essence à faible indice d'octane.
  6. La large plage de vitesse de fonctionnement permet l'utilisation de la transmission avec des rapports plus courts, ce qui est extrêmement pratique pour les conditions urbaines.
  7. Le «plateau» de couple est prévu pour les ⅔ d'un cycle, et non pour un quart, comme dans le moteur Otto.
  8. L'huile moteur n'est pratiquement pas contaminée, l'intervalle de vidange est plusieurs fois plus large. Ici, l'huile n'est pas sujette à la combustion, comme dans les moteurs à pistons, ce processus se produit à travers les anneaux.
  9. Il n'y a pas de détonation.

D'ailleurs, il a été prouvé que même si ce moteur est à la limite d'une ressource, consomme beaucoup d'huile, fonctionne à faible compression, sa puissance diminuera légèrement. C'est cette dignité qui m'a soudoyé pour l'installation d'un moteur à pistons rotatifs sur les avions.

Outre des avantages impressionnants, il existe également des inconvénients qui ont empêché le moteur à piston rotatif avancé d'atteindre les masses.

 Limites

  1. Le processus de combustion n'est pas assez efficace, ce qui fait que la consommation de carburant augmente et que les normes de toxicité se détériorent. Le problème est partiellement résolu par la présence d'une deuxième bougie d'allumage qui brûle le mélange de travail.
  2. Consommation d'huile élevée. L'inconvénient est dû au fait que les moteurs Wankel sont excessivement lubrifiés et qu'à certains endroits, l'huile peut parfois brûler. Il y a un excès d'huile dans les zones de combustion entraînant une accumulation de carbone. Ils ont essayé de résoudre ce problème en installant des "caloducs" qui améliorent le transfert de chaleur et égalisent la température de l'huile dans tout le moteur.
  3. Difficulté à réparer. Tous les spécialistes ne sont pas prêts à entreprendre professionnellement la réparation d'un moteur Wankel. Structurellement, l'unité n'est pas plus compliquée qu'un moteur classique, mais il y a beaucoup de nuances dont le non-respect entraînera une panne précoce du moteur. À cela, nous ajoutons le coût élevé des réparations.
  4. Faible ressource. Pour les propriétaires de Mazda RX-8, un kilométrage de 80 km signifie qu'il est temps de faire une révision majeure. Malheureusement, une telle compacité et un rendement élevé doivent être payés avec des réparations coûteuses et complexes tous les 000 à 80 100 kilomètres.

Questions et réponses

Quelle est la différence entre un moteur rotatif et un moteur à pistons ? Il n'y a pas de pistons dans un moteur rotatif, ce qui signifie que les mouvements alternatifs ne sont pas utilisés pour faire tourner l'arbre du moteur à combustion interne - le rotor y tourne immédiatement.

Qu'est-ce qu'un moteur rotatif dans une voiture ? Il s'agit d'une unité thermique (elle fonctionne grâce à la combustion d'un mélange air-carburant), seule elle utilise un rotor rotatif, sur lequel est fixé l'arbre, qui va à la boîte de vitesses.

Pourquoi un moteur rotatif est-il si mauvais ? Le principal inconvénient d'un moteur rotatif est une ressource de travail très réduite en raison de l'usure rapide des joints entre les chambres de combustion de l'unité (l'angle de fonctionnement change constamment et la température chute constamment).

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