Architecture des moteurs - 2e partie : à plat, rotatif et VR

Si les moteurs en ligne et ceux en V sont les plus couramment employés par les constructeurs afin de propulser leurs bolides, il existe d’autres types de mécanique qui valent la peine d’être explorés.

Qu’ont en commun la Volkswagen R32, la Mazda RX-8 et la Subaru BRZ? Toutes ces voitures sont mues par une mécanique qui ne s’apparente pas à celles que nous avons explorées lors de notre précédent texte sur le sujet.

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Aujourd’hui, nous aborderons les moteurs à plat, les moteurs rotatifs Wankel, et les moteurs VR.

Les moteurs à plat, loin d’être « plates »

On entend souvent parler de moteur « boxer ». Cette configuration est dite à plat, puisque les pistons ne voyagent pas du bas vers le haut dans les cylindres, mais bien de gauche à droite! En effet, les cylindres y sont positionnés à l’horizontale.

Le fonctionnement est assez simple. Les moteurs à plat fonctionnent un peu comme ceux en V, excepté que les cylindres des deux côtés du vilebrequin forment un angle de 180 degrés entre eux.

Cette configuration à plat offre plusieurs avantages. Premièrement, comme les cylindres bougent sur un axe horizontal, tous les moteurs à plat sont naturellement balancés, ce qui enlève la nécessité d’ajouter du poids au vilebrequin.

Comme le centre de gravité d’un moteur à plat est beaucoup plus bas, les voitures munies de ce genre de mécanique gagnent en maniabilité et tenue de route. Qui plus est, comme les pistons ne pèsent plus directement sur le vilebrequin, ça diminue la quantité de chevaux perdus pour tout simplement maintenir le moteur lui-même en marche.

Malheureusement, rien n’est parfait. Les moteurs à plat sont beaucoup plus larges que ceux en ligne ou en V. Ce faisant, ils ne peuvent être insérés que dans un véhicule dessiné spécialement pour recevoir ce type de mécanique.

Les moteurs à plat requièrent également plus de pièces que des moulins plus classiques pour fonctionner, ce faisant, ils sont dispendieux à fabriquer, et plus compliqués à entretenir.

Le moteur rotatif Wankel, silence on tourne!

Les moteurs Wankel n’ont jamais été très populaires. Aujourd’hui, on ne trouve plus de voiture neuve en Amérique du Nord qui en a un sous le capot. La dernière représentante de cette famille fut la Mazda RX-8.

Pourtant, il y a quelques années, ce type de moulin était considéré comme l’avenir de l’automobile. Pourquoi? Parce que la conception du moteur rotatif Wankel est unique, et regorge d’avantages.

Au fait, comment un moteur Wankel roule-t-il? Eh bien, il n’a pas de pistons comme on l’entend. Un moteur Wankel peut-être constitué d’un ou de plusieurs rotors qui alimentent en puissance une sorte de vilebrequin, comme le feraient des pistons.

Imaginez une chambre de combustion circulaire, à l’intérieur de laquelle un triangle tourne. Les pointes de ce triangle touchent aux parois du cercle, de sorte que le triangle crée au sein du cercle trois espaces clos. Ces espaces, comme le triangle tourne, se déplacent. Au fur et à mesure que ces espaces changent de position, il s’y passe quelque chose de différent. Tout d’abord, on y insère de l’air et de l’essence. Ensuite ce mélange est compressé, avant d’être détonné. Finalement, l’espace est face à un tuyau pour l’échappement, avant de revenir face à un autre tuyau pour permettre à l’air et à l’essence de rentrer.

La puissance est générée lors de la phase de l’explosion, qui propulse le triangle et lui permet de tourner sur son axe. Or, ce triangle tourne lui-même autour d’une plus petite roue,  laquelle est reliée à la transmission.

Cette conception est révolutionnaire, puisqu’elle n’exige pratiquement aucune pièce. Les moteurs Wankel sont simples, et comme les rotors font tourner le vilebrequin rapidement, ces moulins révolutionnent à très haut régime! Autre avantage marqué, ils sont beaucoup plus petits que ceux à cylindres classiques.

Cependant, cette bizarrerie a son lot de défauts. Premièrement, vous l’aurez deviné, il y a un gros problème d’étanchéité. Comme les trois chambres de combustion au sein d’un rotor sont en déplacement, il est pratiquement impossible de les isoler entre elles. Sinon, les joints d’étanchéité doivent être remplacés souvent, sans quoi une bonne partie de l’essence injectée dans le moteur ne sera jamais brûlée, entrainant une longue et constante perte de puissance, en plus d’augmenter proportionnellement la consommation d’essence.

VR, comme dans VRoom

Qu’obtient-on quand on croise un moteur en ligne et un moteur en V? Eh bien, un moteur VR! En passant le R vient du terme allemand reihenmotor  qui veut dire en ligne.

Les moteurs VR ressemblent à des moteurs en V dont les cylindres ne sont pas l’un devant l’autre, mais bien l’un à la suite de l’autre. De plus, l’angle qui compose ce V déphasé est plus étroit que dans un moteur en V. Pour le reste, il fonctionne comme n’importe quel moulin à pistons quatre-temps.

Ce type d’architecture a plusieurs avantages. Premièrement, les moteurs VR sont moins longs que ceux en ligne, et plus étroits que ceux en V. Pour le même poids, ils sont souvent plus puissants, et leur configuration n’implique pas d’avoir plusieurs têtes de moteur, comme dans le cas d’un moteur en V.

De plus, ils n’ont pas le problème des moteurs en V quant au balancement, car les ils sont pratiquement tous naturellement balancés. Pour finir, ils sont plus faciles à entretenir et moins couteux à fabriquer que les moteurs en V.

Les moteurs VR ont un défaut qui les empêche d’être plus largement répandus. Le positionnement des cylindres implique un certain espacement. Si jamais un constructeur veut augmenter le volume des cylindres, pour passer de 2,4 à 2,5 litres, par exemple, la taille et le poids du moteur VR augmentera plus en proportion qu’un moteur en ligne ou qu’un moteur en V.

La semaine prochaine, on voit ensemble des moteurs inusités.