Moteurs rotatifs

Écrit par les experts Ooreka

Le moteur rotatif n'utilise pas le système bielle-manivelle puisqu'il produit directement un mouvement rotatif. Dans ses versions thermiques à combustion interne, sa conception très particulière lui vaut parfois des problèmes majeurs. Le type Wankel est cela dit arrivé jusqu'à la commercialisation sur quelques rares modèles, sans réel succès.

Moteur rotatif : définition

Parlons moteurs. Il convient de distinguer le moteur rotatif « simple » de son descendant le moteur à piston rotatif.

Le moteur rotatif

Les véritables moteurs rotatifs sont d'abord aéronautiques ! Au début de l'aviation et surtout grâce à la marque française Gnome et Rhône, ils ont motorisé les premiers chasseurs jusqu'à 200 CV. Le bloc de 5 à 11 cylindres classiques en étoile tournait autour du vilebrequin devenu fixe pour un refroidissement très amélioré.

Berezko / Getty Images

Légers, car sans besoin de volant d'inertie supplémentaire, leur admission par carter central se passait de carburateur. Malgré ces avantages, les forts effets gyroscopiques, la puissance ingérable et les gros soucis de graissage à huile perdue l'ont rapidement condamné, après qu'il ait servi durant la Première Guerre mondiale.

Le moteur à piston rotatif

Par extension, le moteur rotatif désigne cette évolution idéale du moteur thermique. Il s'agit pour résumer d'un moteur à combustion dont l'organe reprenant le rôle du piston effectue un mouvement de rotation. Par conception, son piston est donc lui même directement rotatif.

Issu d'une cinématique mathématique précise, son mouvement fut d'abord circulaire uniforme avant d'adopter une géométrie non linéaire bien plus complexe. Ainsi donc, ce moteur rotatif n'a plus besoin du système bielle-manivelle.

Bon à savoir : parmi les moteurs les plus connus correspondant à cette définition, on trouve larécente et prometteuse quasi-turbine (ou qurbine) et le Wankel.

Moteur rotatif (Wankel) : principe de fonctionnement

Le moteur rotatif de type Wankel est le seul à avoir connu une carrière commerciale sur presque 50 ans.

Ce moteur à combustion interne utilise simultanément les 3 faces de son piston triangulaire rotatif pour accomplir ainsi les 4 temps :

  • Premier temps : admission. L'air carburé, ou pur si injection directe, est aspiré par une ou des lumières périphériques percées à travers le stator et gérées par les trois arêtes du piston triangulaire. Il existe aussi une variante avec une admission latérale au travers de la flasque. Cette admission peut recevoir une suralimentation.
  • Deuxième temps : compression-allumage. Grâce à sa rotation excentrée, la face du piston se rapproche de la chemise de la trochoïde du stator. Une fois la compression obtenue, la ou les bougies d'allumage enflamment la charge fraîche précédente.
  • Troisième temps : détente. Comme toujours, les gaz chauds augmentent leur pression qui s'exerce sur l'une des 3 faces du piston triangulaire. Celui-ci est obligé de tourner sur l'axe fixe denté qui guide son mouvement particulier en transmettant sa puissance via un arbre de sortie excentrique.
  • Quatrième temps : échappement. Toujours comme un 2 temps sans soupapes, la même face du piston chasse les gaz brûlés devenus inutiles via la lumière d'échappement. Et le cycle recommence.

Ainsi, l'élément jouant le rôle du piston ne ressemble plus du tout à la pièce classique et prend souvent le nom de rotor. Ici, de forme plutôt triangulaire, il tourne de façon excentrée à l'intérieur d'une chemise en forme de cacahuète, appelée épitrochoïde.

À noter : pour transmettre son mouvement, il est accouplé par des engrenages sur un arbre de sortie tournant et coudé.

Critères économiques des moteurs rotatifs

Il est essentiel de bien se pencher sur la question financière avant d'acheter un véhicule à moteur rotatif, gourmand, polluant, et souvent difficile à revendre, sauf s'il est une voiture de collection.

Achat d'un véhicule à moteur rotatif

La dernière voiture moderne restera la Mazda RX8 qui succéda à la très sportive RX7. Un achat passion pour qui veut goûter aux charmes du birotor ! Cela dit, si son utilisation est devenue relativement fiable sur RX8 avec une moyenne de 100 à 140 000 km avant réfection des segments d'étanchéité, sa transformation en GPL sera souhaitable pour modérer la dépense en carburant et la pollution.

Pour d'autres modèles, on devra se tourner vers le passé et les véhicules de collection, puisque la première Mazda Birotor fut la rare Cosmo Sport 110 S de 1967 à 1972. Bien sûr, on bénéficiera de tous les avantages fiscaux liés au statut de voiture de collection.

Revente d'un véhicule à moteur rotatif

Pour les Mazda récentes de 100 000 km et plus, ce sera difficile et à vil prix, leur birotor étant déjà en fin de vie. L'entretien doit être scrupuleusement respecté avec des huiles de la plus haute qualité, voire spécifiques.

Du côté des véhicules de collection qui roulent très peu par définition, l'intérêt technique et historique l'emporte. Des clubs spécialisés disposent de la plupart des pièces, de conseils précieux et de bonnes adresses afin de restaurer correctement ces voitures bien spéciales.

Grâce à leur extrême rareté, leur cote de revente est soutenue.

Autres critères de choix des moteurs rotatifs

Les rotatifs ne sont pas forcément adaptés à tous les types de conducteurs, particulièrement pas pour les citadins.

Quel agrément de conduite pour les rotatifs ?

Linéaires et très élastiques, les véhicules à moteur rotatif sont puissants à haut régime (10 000 tr/min) et donc rapides. En reprise, voire au démarrage à très bas régime, le bilan est moins bon avec un manque de couple criant. D'autre part, en cas de calage, le redémarrage est souvent difficile.

Attention : plus encore qu'avec ses cousins thermiques alternatifs, les Wankel doivent arriver à leur température normale de fonctionnement avant toute accélération franche : à froid, il faudra être très doux sur l'accélérateur. Au retour, opération inverse : il faudra laisser refroidir le moteur rotatif en roulant doucement quelques minutes avant son arrêt.

Moteurs rotatifs : pour les trajets roulants et l'autoroute

Les moteurs rotatifs ne sont pas adaptés à des circuits urbains où le manque de couple à bas régime, la surchauffe et une très forte consommation de carburant vous guettent. Dans ces conditions difficiles, le catalyseur et les bougies vont très vite s'encrasser. Autre particularité, son frein moteur est faible.

Il faudra privilégier les trajets roulants, voire l'autoroute, pour optimiser leur fonctionnement, car ces moteurs rotatifs ne sont pas tolérants, en particulier pour les plus anciens.

Moteurs rotatifs : et l'environnement dans tout ça ?

À ce niveau, les Wankel n'ont jamais été bons, par conception. Leur chambre de combustion trop grande annule largement le gain théorique du piston en rotation directe, avec une surconsommation moyenne de plus de 20 %. 

Leur consommation d'huile était tellement élevée que les Citroën GS birotor ne possédaient pas de vis de vidange. De plus, un pot d'oxydation devait déjà brûler les HC et autres vapeurs d'huiles sur ces modèles. Par la suite, Mazda a pu dépolluer laborieusement les évolutions ultérieures, mais la consommation normalisée du moteur de l'ultime RX8 donc son CO² frisait encore les 300 g/km : malus écologique assuré !

Au final, cet ultime moteur rotatif fut abandonné en 2010 pour l'exportation en Europe face à la norme Euro 5. Quelques RX8 à hydrogène ont toutefois été testés, mais sans suffisamment de succès pour assurer un retour sérieux.

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