2ème partie: Description.Le brevet, avec les différentes versions:
Version 1 : la trochoïde à 2 lobes tourne dans un carter .
[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]Version 2 : la trochoïde à 2 lobes est fixe.
[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]Il y a d'autres versions avec un rotor carré et une trochoïde à 3 lobes, le principe est le même.
[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]Plus on ajoute de lobes, plus ça ressemble à une pompe à huile trochoïdale comme celle-ci de 2cv.
[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]Gif pour visualiser le fonctionnement de la version 2 qui sera la seule développée:
[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]On retrouve le carter jaune en forme de trochoïde (qui est le résultat du trajet d'un point d'un cercle qui roule sur un cercle de base).
Celle-ci est particulière car il faut éviter des boucles sur la partie qui se resserre comme celle-là:
[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]Et au milieu le rotor vert en forme de triangle dopé dit triangle de Reuleaux.
Celui-ci comporte une couronne à denture intérieure qui s'engrène sur un pignon fixé au carter.
Le rôle de cet engrenage est de synchroniser le rotor dans la trochoïde.
Le rotor peut être vu comme un pignon à 3 dents et la trochoïde comme une couronne à 2 dents.
Le rapport de l'engrenage doit donc être de 3:2 ou 2:3 selon la référence choisie.
Typiquement une couronne de 30 dents et un pignon fixe de 20 dents.
Dans le cas de la version à piston carré et trochoïde à 3 lobes, cet engrenage aura un rapport
3:4 ou 4:3 toujours selon la référence choisie, pour la même raison.
Cet engrenage n'intervient pas dans la transmission du couple.
D'autre part le rotor possède un palier lisse ou un roulement pour prendre appui sur l'excentrique de l'arbre de sortie.
Cet excentrique est petit (en rapport à la cylindrée) et va donc générer un couple faible.( 15mm pour une mazda RX soit 30mm de "course" ).
Notre cerveau de chasseur cueilleur est vite dépassé quand deux mouvements se combinent.
On préfère se référer à un point fixe pour estimer une trajectoire.
C'est donc normal de ne pas saisir le mouvement complexe au premier coup d'œil.
Vous voilà rassurés !
Pour étudier le mouvement, on bloque le milieu on analyse le mouvement de chaque côté et on les ajoute.
Je pourrais développer ça pour les matheux quand j'aurai trouvé un éditeur de texte scientifique.
Pour les autres il faudra accepter le résultat: un rapport de 1:3 entre la rotation du rotor et celle de l'arbre de sortie.
Pour être plus clair, quand le rotor fait un tour dans la trochoïde, l'arbre de sortie en fait 3.
C'est très important, car de là vient beaucoup de confusion.
C'est lié à l'architecture de ce moteur, ce n'est pas un avantage puisque cette surmultiplication du régime devra
immanquablement être réduite dans la transmission.
Ca fera dire aussi, à tort, que le Wankel est un moteur qui tourne très vite.
Dans ce cas n'importe quel moteur avec un multiplicateur par 3 tourne vite.
Ca a un autre défaut c'est de diviser le couple par 3.
Si on prend l'exemple du RE5 Suzuki sans doute le plus connu pour les motos,
la fiche technique annonce 62 ch à 6 500 tr/min, en fait le rotor tourne à 2166 tr/mn
la cylindrée annoncée étant de 497 cm³, on voit de suite qu'il y a quelque chose qui cloche.
C'est là la seconde curiosité du Wankel: le calcul de sa cylindrée. On verra ça plus loin.
Le mouvement du rotor délimite 3 chambres décalées de 120° qui en tournant dans la trochoïde
fait varier le volume de ces chambres.
Ca permet de retrouver les 4 phases de tout moteur habituel à savoir admission, compression,
"explosion", échappement.
Je précise bien 4 phases et non 4 temps. On trouve les mêmes phases dans un deux temps ou dans un réacteur.
C'est là qu'intervient la définition des cycles 2 et 4 temps.
Un deux temps finit un cycle complet en un tour soit 360°, un quatre temps à besoin de 2 tour 720° pour finir son cycle.
Un tour étant défini par le retour à la même position dans le cycle de la surface du piston active.
Donc dans le cas du Wankel, une chambre accomplit son cycle complet en un tour du rotor dans la trochoïde.
C'est donc un DEUX temps, contrairement à ce qui est écrit un peu partout.
La présence de carter pompe, de soupapes, de lumières n'est pas différenciante.
Il existe des deux temps avec soupapes et sans carter pompe et des 4 temps sans soupapes.
Pourquoi on veut absolument nous le vendre pour un 4 temps? Parce que c'est la référence pour les moteurs de voiture
en fiabilité, économie etc...
De là un calcul à partir des degrés de l'arbre de sortie et son multiplicateur par trois pour chercher une équivalence avec le 4 temps référence, qui n'a franchement aucun sens.
On voit là tout l'effet de la formation de commercial de Wankel qui a réussi à enfumer tout le monde avec un baratin de première classe. Et faire gober la cylindrée d'une seule chambre au lieu des trois.
Si je reprends l'exemple du RE5, ce n'est plus un 497 cm³ avec un cycle 4 temps qui sortirait 62 ch à 6 500 tr/min
mais un 1.5L 2 temps qui tourne à 2166 tr/mn.
C'est déjà beaucoup plus vraisemblable, moins miraculeux.
Ca colle mieux aussi avec la forme de la chambre de combustion qui se déplace pas très favorable au front de flamme.
Ca colle aussi avec la consommation élevée.
Ca colle aussi avec les échappements très chauds qui demandent un refroidissement, signe d'un mauvais rendement.
[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]Imaginez un trois cylindres deux temps de 1.5L classique auquel on ajoute un multiplicateur par trois en sortie de vilebrequin.
Est-ce que cela transforme le 2 temps en 4 temps ? est-ce que cela divise la cylindrée par trois ?
La seule chose qui change, c'est le couple qui est lui divisé par 3.
C'est tellement grotesque, qu'on peut se demander comment ça aura pu passer.
Pour la distribution, elle se fait par lumières et un graissage séparé vient lubrifier les segments.
Petit morceau choisi:
Your editor's eyebrows shot sky-high when I submitted my article on the design of the Mazda RX-7 (HS&EC #31). I said that its rotary engine had "a displacement of 573cc per working chamber. Since there were two rotors and three cells per rotor, that added up to a total capacity of 3,438cc."Cue editorial response! "It's been my understanding that the 12A displaced 573cc per rotor for a total of 1,146cc," queried Mr. Fitzgerald, "and for Japanese tax purposes the engine was rated at 1.5 times the nominal displacement for 1,719cc. I've never heard of the 12A being described as anything other than a sub-2.0-liter engine."The reason for that is simple, I told Craig: Mazda has been misrepresenting the actual displacement of its rotary engine for decades.I first got involved in this in the early 1970s, the Wankel's heyday. That's when almost everybody was interested in this ingenious new engine, for good reason. Covering it closely as a journalist, I was happy with the convention that the displacement of a single rotor was rated as double the swept volume of one of the three combustion chambers that surrounded that rotor.There seemed to be some logic to this. At the output shaft, this matched the pattern of power strokes of a four-stroke engine. This was the rating used by the international racing authorities for Wankel displacement. As well, heavyweights in the Wankel world, Daimler-Benz, Ford and General Motors, concluded that the "equivalent displacement" was double that of a single chamber. On that basis, the RX-7, with its two rotors, would have a displacement of 573cc x 2 x 2, or 2,292cc.Then one evening in 1973, I was dining at the Dearborn Inn with G. Fred Leydorf, an advanced-engine engineer at American Motors. Fred had worked on a joint rotary-engine project with Renault and was liaising with Curtiss-Wright on the Wankel engine that was scheduled to power the Pacer. He knew his rotaries."The thing about the Wankel," said Fred, "is that its displacement is bigger than people think. You have to follow all its chambers through their complete working cycles. With the Wankel, that takes three revolutions of its output shaft, not the four-stroke reciprocating engine's two revolutions. If you do that, you find that all three chambers of each rotor complete the four-stroke cycle--so they have to be counted in its displacement."The light dawns! Suddenly the Wankel is seen for what it is: a brilliant design that packs a lot of working volume into a small package. You'd think its creators would be boasting about how much "cylinder" capacity they've managed to build into its compact housing, a tribute to Felix Wankel's genius. In a 1963 study of racing classifications, one of Europe's most respected engine experts, Prof. Eberan von Eberhorst, came down firmly in favor of a triple-chamber rating.That's just the way the engine was seen at first by Germany's NSU, the little company that took the gamble of licensing and building the first Wankels. When Max Bentele, then a Curtiss-Wright engineer, first visited NSU in mid-1958, he copied down a list of all NSU's present and future Wankels. NSU showed the displacement of each as triple its single chamber. The first engines, which had 125cc chambers, were classified as 375cc. Projected engines with 500cc chambers were described as 1.5-liter units in single-rotor form and as 3.0-liter engines with two rotors.Bentele brought the NSU engineers up short. "Aren't you asking for trouble?" he said. "We have no problem in the U.S. with taxation on the basis of engine size, but you do in Europe. Why do you mention three chambers when you could mention only one?" NSU did indeed go back to a single-chamber rating for all its Wankels. Mazda did likewise, and has done so ever since.I did some writing on the subject in 1973 that led to correspondence with many experts, including Felix Wankel. Then I got involved in the discussion for real in 1974 when I learned that the Society of Automotive Engineers (SAE) was setting up a Rotary Engine Subcommittee to establish clear definitions for the engine's components and functions so that all engineers could sing from the same song sheet. I managed to wangle a place for myself on it.Needless to say, I pushed hard for all three chambers to be counted in a definition of displacement. My first proposal was for that to be adopted in parallel with an "SAE displacement" of two chambers per rotor to pacify the car makers who were comfortable with this. At a subcommittee meeting on February 25, 1975, I made a major presentation, complete with slides, defending the counting of all three chambers of any and all rotors.Had I not weighed in as I did, I'm pretty sure that SAE J1220, approved in June 1978, wouldn't have included a definition that counted all three chambers. In fact, unable to agree, we hedged our bets by satisfying everybody. One chamber was defined as "Geometric Displacement," two were "Equivalent Displacement" and three were "Thermodynamic Displacement."You can take your pick. But believe me, if you want to understand the Wankel's pros and cons, the best way to do so is to consider all three chambers of each rotor--even if Mazda doesn't want to!
Les sourcils de votre rédacteur en chef se sont levés vers le ciel lorsque j'ai soumis mon article sur le design de la Mazda RX-7 (HS*EC #31). J'ai dit que son moteur rotatif avait une cylindrée de 573 cm3 par chambre de travail. Puisqu'il y avait deux rotors et trois cellules par rotor, cela totalisait une capacité totale de 3 438 cm3. "D'après ce que j'ai compris, le 12A a déplacé 573 cm3 par rotor pour un total de 1 146 cm3", a demandé M. Fitzgerald, "et à des fins fiscales japonaises, le moteur était évalué à 1,5 fois la cylindrée nominale de 1 719 cm3. Je n'ai jamais entendu parler de la 12A décrite comme autre chose qu'un moteur de moins de 2,0 litres. » La raison en est simple, ai-je dit à Craig : Mazda a déformé la cylindrée réelle de son moteur rotatif pendant des décennies. s'est impliqué dans cela au début des années 1970, l'apogée du Wankel. C'est alors que presque tout le monde s'est intéressé à ce nouveau moteur ingénieux, pour une bonne raison. En le couvrant de près en tant que journaliste, j'étais satisfait de la convention selon laquelle le déplacement d'un seul rotor était évalué au double du volume balayé de l'une des trois chambres de combustion qui entouraient ce rotor. Il semblait y avoir une certaine logique à cela. Au niveau de l'arbre de sortie, cela correspondait au schéma des courses motrices d'un moteur à quatre temps. C'était la cote utilisée par les autorités de course internationales pour le déplacement de Wankel. De plus, les poids lourds du monde Wankel, Daimler-Benz, Ford et General Motors, ont conclu que la « cylindrée équivalente » était le double de celle d'une chambre simple. Sur cette base, le RX-7, avec ses deux rotors, aurait une cylindrée de 573 cm3 x 2 x 2, soit 2 292 cm3. Puis un soir de 1973, je dînais au Dearborn Inn avec G. Fred Leydorf, un -ingénieur moteur chez American Motors. Fred avait travaillé sur un projet de moteur rotatif commun avec Renault et était en liaison avec Curtiss-Wright sur le moteur Wankel qui devait propulser le Pacer. Il connaissait ses rotatives. « Le problème avec le Wankel, dit Fred, c'est que son déplacement est plus important qu'on ne le pense. Vous devez suivre toutes ses chambres à travers leurs cycles de travail complets. Avec le Wankel, cela prend trois tours de son arbre de sortie, pas les deux tours du moteur alternatif à quatre temps. Si vous faites cela, vous constaterez que les trois chambres de chaque rotor complètent le cycle à quatre temps - elles doivent donc être comptées dans son déplacement. » La lumière se lève ! Soudain, le Wankel est vu pour ce qu'il est : un design brillant qui emballe beaucoup de volume de travail dans un petit boîtier. On pourrait penser que ses créateurs se vanteraient de la capacité de «cylindre» qu'ils ont réussi à intégrer dans son boîtier compact, un hommage au génie de Felix Wankel. Dans une étude de 1963 sur les classements de course, l'un des experts en moteurs les plus respectés d'Europe, le professeur Eberan von Eberhorst, s'est prononcé fermement en faveur d'une classification à trois chambres. entreprise qui a fait le pari de l'octroi de licences et de la construction des premiers Wankels. Lorsque Max Bentele, alors ingénieur Curtiss-Wright, a visité NSU pour la première fois à la mi-1958, il a copié une liste de tous les Wankels actuels et futurs de NSU. NSU a montré le déplacement de chacun comme triple de sa chambre unique. Les premiers moteurs, qui avaient des chambres de 125cc, étaient classés en 375cc. Les moteurs projetés avec des chambres de 500 cm3 ont été décrits comme des unités de 1,5 litre sous forme de rotor unique et comme des moteurs de 3,0 litres avec deux rotors. Bentele a mis les ingénieurs de la NSU à court. « Vous ne demandez pas des ennuis ? » il a dit. « Nous n'avons aucun problème aux États-Unis avec la taxation sur la base de la taille du moteur, mais vous en avez en Europe. Pourquoi mentionnez-vous trois chambres alors que vous ne pourriez en mentionner qu'une ? NSU est en effet revenu à un classement à chambre unique pour tous ses Wankels. Mazda a fait de même, et l'a fait depuis. J'ai écrit quelques articles sur le sujet en 1973 qui ont conduit à une correspondance avec de nombreux experts, dont Felix Wankel. Ensuite, je me suis vraiment impliqué dans la discussion en 1974 lorsque j'ai appris que la Society of Automotive Engineers (SAE) mettait en place un sous-comité du moteur rotatif pour établir des définitions claires des composants et des fonctions du moteur afin que tous les ingénieurs puissent chanter la même chanson. feuille. J'ai réussi à me faire une place dessus. Inutile de dire que j'ai poussé fort pour que les trois chambres soient comptées dans une définition du déplacement. Ma première proposition était que cela soit adopté en parallèle avec un "déplacement SAE" de deux chambres par rotor pour apaiser les constructeurs automobiles qui étaient à l'aise avec cela. Lors d'une réunion du sous-comité le 25 février 1975, j'ai fait une présentation importante, complète avec des diapositives, défendant le comptage des trois chambres de tous les rotors. Si je n'avais pas pesé comme je l'ai fait, je suis à peu près sûr que SAE J1220 , approuvée en juin 1978, n'aurait pas inclus une définition qui compterait les trois chambres. En fait, n'arrivant pas à nous mettre d'accord, nous avons couvert nos paris en satisfaisant tout le monde. Une chambre a été définie comme « déplacement géométrique », deux étaient « déplacement équivalent » et trois étaient « thermodynamique Déplacement. 'Vous pouvez faire votre choix. Mais croyez-moi, si vous voulez comprendre les avantages et les inconvénients du Wankel, la meilleure façon de le faire est de considérer les trois chambres de chaque rotor - même si Mazda ne veut pas!
https://www.hemmings.com/stories/article/how-big-are-wankel-engines
Un schéma d'équivalence à pistons, pour 90° de rotation d'arbre à excentrique, un piston se déplace de 30°.
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