Le moteur Wankel est une alternative intéressante aux moteurs à pistons classiques. Inventé par Felix Wankel dans les années 1920, ce moteur rotatif se distingue par sa simplicité et son efficacité. Bien qu’il n’ait pas connu un succès commercial majeur, le moteur Wankel a été utilisé dans certains modèles de voitures sportives et dans l’aéronautique.
Félix Wankel commence à travailler sur cette technologie en 1924 dans son atelier installé à Heidelberg. Il dépose un brevet en 1936. Le moteur Wankel fonctionne avec un piston triangulaire qui transforme l’énergie issue de la combustion du carburant en une énergie mécanique. Contrairement aux moteurs à pistons traditionnels, il utile un rotor triangulaire tournant à l’intérieur d’un carter dit strator.
Le rotor est fixé à un arbre central qui tourne dans un sens tandis que le rotor tourne dans le sens opposé. Le principal avantage du moteur Wankel est sa simplicité mécanique et sa compacité. Il n’a pas besoin de système bielle-manivelle, ce qui permet de réduire la taille et le poids du moteur. De plus, il a une puissance spécifique élevée, ce qui signifie qu’il peut produire beaucoup de puissance pour sa taille.
Plusieurs constructeurs automobiles ont utilisé le moteur Wankel pour leurs voitures. Notamment NSU qui a permis à Félix Wankel de mettre au point ce moteur révolutionnaire.
Les différentes voitures utilisant le moteur Wankel
La NSU Spider est la première voiture produite avec le moteur Wankel de 1964 à 1967. La NSU Spider est une voiture de sport raffinée, inspirée du coupé NSU sport Prinz. Elle est présentée au salon de Francfort en 1963. Le moteur est implanté en porte à faux arrière sous le coffre à bagage et son radiateur d’eau est installé à l’avant. Le moteur Wankel de la NSU Spider développe 50 ch à 6000 tr/min. Cependant la Spider a des problèmes de fiabilité et une consommation excessive. 2375 exemplaires de la NSU Spider sont produits.
NSU produit une nouvelle voiture dotée d’un moteur Wankel Birotor (produit par Comotor) à partir de 1967.
La NSU RO 80 est une voiture élégante et avant-gardiste, avec un design qui ne ressemble à rien de ce qui se faisait à l’époque, commercialisée de 1967 à 1977 à plus de 37000 exemplaires. Sa carrosserie est très aérodynamique, avec une ligne de toit basse et un capot très court. Mais c’est surtout son moteur rotatif qui fait la renommée de la RO 80, il est très puissant pour sa taille, avec une puissance de 115 chevaux pour seulement 995 cm3. Il est également très silencieux et très souple, ce qui rend la conduite de la RO 80 très agréable. Malheureusement, le moteur Wankel a aussi des défauts, notamment en termes de consommation et d’usure des segments d’étanchéité des rotors.
La NSU RO 80 est considérée comme une voiture culte, qui a marqué l’histoire automobile. Son design audacieux et son moteur révolutionnaire ont inspiré de nombreux constructeurs, notamment Mazda qui a repris et amélioré le concept du moteur rotatif dans ses voitures de sport RX-7 et RX-8.
Il y avait plusieurs types de moteurs rotatifs en cours de développement dans le monde, parmi lesquels Mazda a adopté le moteur Wankel. Pour acquérir son savoir-faire, Mazda a envoyé une équipe d’ingénieurs chez NSU. L’équipe constate qu’il y a un énorme obstacle technologique au développement. Le moteur rotatif Wankel se caractérise par la forme triangulaire unique de son rotor. Lorsque le rotor tourne à grande vitesse, le joint d’étanchéité de l’apex, qui est fixé à chaque sommet du triangle pour assurer l’étanchéité à l’air, subit un frottement avec la surface intérieure du boîtier du rotor en forme de cocon.
Ce processus provoque une usure anormale de la finition chromée en quelques heures, laissant des traces appelées « marques de bavardage », également connues sous le nom de marques d’ongles du diable. Trouver un moyen d’éviter de tels dommages était essentiel au développement d’un moteur rotatif pratique.
Pour relever le défi, Mazda réunit une équipe de 47 jeunes ingénieurs, qui forment un département de recherche sur les moteurs rotatifs. Kenichi Yamamoto, le chef du département, compare la mission des ingénieurs, qui s’aventurent dans le territoire inexploré de la commercialisation des moteurs rotatifs, à celle du Shijyu Shichi Shi. Le Shijyu Shichi Shi est un groupe légendaire de 47 guerriers samouraïs qui ont consacré leur vie, avec une loyauté et une persévérance inégalées, à la cause de venger ce qu’ils considéraient comme la mort injuste de leur maître. Yamamoto a dit aux ingénieurs : « À partir de maintenant, le moteur rotatif doit être dans votre esprit à tout moment, que vous dormiez ou que vous soyez éveillé. »
À la recherche d’une solution, les ingénieurs essaient toutes les choses imaginables – y compris les os de cheval et de vache – comme matériau d’étanchéité au sommet. Cependant, ils sont restés incapables de résoudre le problème de la marque de bavardage. L’impasse alimente le scepticisme dans les cercles universitaires et industriels quant aux chances de Mazda de réussir à développer un moteur rotatif pratique. De plus, au sein de Mazda, le projet de moteur rotatif est considéré comme un gaspillage d’argent. L’équipe de développement, bien que consumée par un sentiment d’incertitude et d’impatience, persévère dans son aspiration à la commercialisation de la technologie de rêve.
Enfin, l’équipe réalise une percée en 1963, lorsqu’un ingénieur propose l’idée de changer les caractéristiques de fréquence du joint apex en modifiant sa forme. Un joint creux croisé avec un trou en forme de croix près du sommet du sceau est développé et testé. Le test avére concluant, sans aucune marque de bavardage apparaissant sur la surface intérieure du moteur. L’année suivante, avec le soutien de Nippon Carbon Co., Ltd., Mazda crée un nouveau joint apex fabriqué à partir de matériaux composites aluminium-carbone. Cette innovation ouvre la voie à l’introduction de voitures à moteur rotatif dans la rue.
La Cosmo Sport est la première voiture à moteur rotatif de Mazda. Conçue dès le départ pour être entraînée par un moteur rotatif, la Cosmo Sport présente un style non conventionnel qui suscite de l’intérêt.
Avant le lancement de la Cosmo Sport, des essais sont organisés chez les concessionnaires automobiles à travers le Japon pour évaluer les performances de la nouvelle voiture, à la suggestion du président Matsuda. « Avec la coopération des concessionnaires, nous serons en mesure d’obtenir des données pratiques et utiles. Si nous échouons après être arrivés aussi loin, on dira que « le moteur rotatif est inutile. Ce serait regrettable », a déclaré Matsuda. Au fur et à mesure que les problèmes signalés par les concessionnaires sont résolus les uns après les autres, le moteur se rapproche progressivement de la commercialisation.
Le 30 mai 1967, la Cosmo Sport est créée, marquant les débuts de la première voiture de série au monde propulsée par un moteur rotatif à deux rotors. C’est à ce moment-là que la résolution et la ténacité des samouraïs Mazda ainsi que leurs idées novatrices se sont concrétisées.
Pour faire face au problème croissant de pollution atmosphérique, les Etats-Unis introduisent un nouvelle norme sur les gaz d’échappement en 1968 qui exige un réduction de 90% de la quantité d’hydrocarbures dans les gaz d’échappement. Alors que le moteur Wankel émet peu de substances nocives telles que l’oxyde d’azote, la quantité d’hydrocarbures émise est très importante. Mazda a cherché une percée technologique dans un système de réacteur thermique, qui brûlait les résidus d’hydrocarbures dans les gaz d’échappement, et affinait le système grâce à l’innovation en termes de structure et de matériau. En 1973, le moteur rotatif de Mazda a passé avec succès un test Muskie Act mené par l’Environmental Protection Agency des États-Unis. Le second coup dur est au moment de la crise pétrolière où le moteur rotatif est réputé pour être énergivore. Cependant, Mazda cherche à améliorer son moteur et améliore de 50% l’efficacité énergétique du moteur.
Présentée à las Vegas en 1978, La Mazda RX-7 est produite entre 1978 et 2002. Mazda souhaite sortir une voiture sportive pour concurrencer la Datsun Z, la Porsche 924 et la Nissan Skyline. La RX-7 a connu trois générations au cours de sa production. La première version connue sous le nom de SA22C est motorisée avec un bloc 12A de 2 x 573 cm3 d’environ 105 ch. La deuxième génération, produite de 1986 à 1991, est connue sous le nom de FC3S et a une apparence plus aérodynamique. Elle était équipée d’un moteur 13B Wankel, disponible en versions turbo et atmosphérique, et produisait entre 150 et 197 chevaux. La troisième génération, produite de 1992 à 2002, est aussi connue sous le nom de FD3S et est équipée d’un moteur 13B-REW Wankel biturbo. La RX-7 était très appréciée par les amateurs de Drift.
Le moteur Wankel a des inconvénients comme une consommation de carburant et d’huile élevée. Malgré ces inconvénients, le moteur Wankel reste une technologie fascinante utilisée avec succès dans des voitures emblématiques.
En 2023, Mazda lance une voiture hybride, la X-30 e-Skyactiv R-EV avec un moteur rotatif. Mazda a développé le nouveau moteur rotatif pour fonctionner comme un générateur et l’a positionné sur le même essieu qu’un moteur à haut rendement et un générateur dans la salle des moteurs. Mazda a ensuite jumelé ce groupe motopropulseur électrique compact à une batterie lithium-ion de 17,8 kWh et à un réservoir d’essence de 50 L pour réaliser le système hybride rechargeable unique de série.
Le moteur Wankel est un concept intéressant qui offre des avantages en termes de capacité et de simplicité de conception, mais qui rencontre des problèmes de durabilité et de consommation de carburant qui ont limité son utilisation dans les véhicules de production.
Crédit photos : Mazda, Wikimédia Commons