Essai routier à la poursuite d'un rêve : du moteur Wankel au moteur HCCI

Comment le moteur rotatif a aidé la marque japonaise Mazda à devenir ce qu'elle est aujourd'hui

60 ans après la création du premier prototype fonctionnel du moteur Wankel, 50 ans après son lancement par Mazda et l'annonce officielle de la société qu'elle a créé un moteur HCCI fonctionnel, c'est l'occasion de revenir sur l'histoire de ce moteur unique moteur thermique.

Mazda ne cache plus que le développement d'un moteur fonctionnant dans une large plage de fonctionnement en modes HCCI - ou mélange homogène et allumage par compression - a été couronné de succès, et compte lancer la production en série d'un tel moteur à partir de 2019. Pas étonnant que Mazda puisse toujours surprendre la communauté automobile. Un simple coup d'œil aux annales historiques de la marque suffit pour trouver les sources de cette affirmation. Jusqu'à récemment, l'entreprise japonaise était le seul et zélé porteur de l'idée Wankel et le premier constructeur de voitures avec des moteurs fonctionnant sur le cycle Miller (Mazda Xedos 9 de 1993 à 2003, puis Demio, connue en Europe sous le nom de Mazda 2).

Il convient de mentionner ici le moteur diesel à compression d'ondes Comprex, en cascade, à double jet et à géométrie variable forcée pour un moteur à essence (différentes versions de la Mazda RX-7), les systèmes de direction d'essieu arrière actifs 626 de la fin des années 80. ans, le système unique start-stop i-Stop, dans lequel le démarrage est assisté par le processus de combustion, et le système de récupération d'énergie utilisant des condensateurs i-Eloop. A noter enfin qu'il est le seul constructeur japonais à avoir remporté les 24 Heures du Mans - avec une voiture à moteur Wankel bien sûr ! Côté style, des modèles comme la Luce, l'iconique Wankel Cosmo Sport, les RX-7 et RX-8, la MX-5 Roadster et la Mazda 6 en disent long sur la singularité de la marque dans ce domaine. Mais ce n'est pas tout - ces dernières années, les moteurs Skyactiv ont montré non seulement que le moteur à combustion a encore un long chemin à parcourir, mais que Mazda peut lui montrer sa propre voie.

Nous en dirons beaucoup plus sur les développements des ingénieurs de la société après notre prochaine visite à l'invitation de Mazda au Japon fin octobre. Cependant, les raisons de cet article ne sont pas les seules que l'on puisse trouver dans le sous-titre ci-dessus. Car pour comprendre les raisons pour lesquelles les créateurs de Mazda ont pu créer leur moteur HCCI, il faudra peut-être revenir sur l'histoire de l'entreprise.

Moteur rotatif comme base de Skyactiv-X

Demandez à un ultramarathonien qui a parcouru un parcours de 160 kilomètres s'il rencontrera des problèmes pour terminer un marathon standard de 42 kilomètres. Eh bien, il ne les exécutera peut-être pas pendant deux heures, mais il peut certainement continuer pendant au moins 42 heures supplémentaires à un rythme assez décent. Avec cet état d'esprit, si votre entreprise a son siège social à Hiroshima, si vous avez lutté pendant des décennies avec d'énormes problèmes de rotation des pistons de moteurs rotatifs et résolu des centaines de problèmes de lubrification ou d'émissions, d'effets de vagues et de suralimentation, ou surtout des processus de combustion à chambre de faucille avec un bloc variable volume basé sur le Wankel, vous pouvez avoir une base beaucoup plus stable pour construire un moteur HCCI. Le lancement officiel du projet Skyactiv a été donné il y a exactement dix ans, en 2007 (la même année que Mercedes a présenté le prototype de moteur sophistiqué HCCI Diesotto), et à cette époque, la Mazda RX-8 à moteur Wankel était encore en production. Comme vous le savez, les ingénieurs de la société japonaise expérimentent précisément les modes de fonctionnement HCCI lors du développement de prototypes de moteurs rotatifs Skyactiv-R. Probablement, le projet HCCI, appelé Mazda SPCCI (Spark Plug Conrolled Compression Ignition) ou Skyactiv-X, a impliqué des ingénieurs du département rotatif et du département des moteurs à essence et diesel, car même dans le développement du processus de combustion dans Skyactiv-D nous peut reconnaître l'écriture manuscrite des personnes impliquées dans le développement du processus HCCI. Dieu sait quand l'évolution des moteurs Skyactiav s'est transformée en un moteur homogène à agitation et à auto-allumage - les ingénieurs de Mazda sont connus depuis longtemps pour être impliqués dans ce sujet - mais cela s'est probablement produit lorsque le moteur Wankel était encore en vie.

Des décennies de fabrication de voitures rotatives, la plupart d'entre elles toutes seules, n'apporteront peut-être pas à Mazda un retour financier sérieux, mais cela apportera également la reconnaissance d'un esprit inébranlable, la recherche de solutions à toutes sortes de problèmes, une persévérance incroyable et, par conséquent, l'accumulation de vaste et très précieuse expérience. Cependant, selon Kiyoshi Fujiwara, qui est responsable de la planification des produits chez Mazda, chacun des concepteurs impliqués dans le projet Skyactiv porte l'esprit d'un moteur Wankel, mais se transforme en une opportunité d'améliorer un moteur conventionnel. Ou en HCCI non traditionnel. « Mais la passion est la même. C'est elle qui fait de Skyactiv une réalité. Cette véritable aventure est devenue la plus grande joie de ma vie. Il est vrai que chaque entreprise fabrique des voitures pour vendre et gagner de l'argent », explique Seita Kanai, responsable du développement chez Mazda, « mais croyez-moi, pour nous chez Mazda, le fait que les voitures que nous construisons est tout aussi important. ils prennent naissance dans nos cœurs, et chaque fois leur construction devient pour nous une aventure romantique. Le principal moteur de ce processus est notre passion. Être le meilleur est ma romance d'ingénieur.

Le rêve d'un jeune homme

Peut-être dans les années 60, les ingénieurs de la première voiture Mazda récemment sortie ont trouvé "un roman d'ingénierie qui leur est propre" dans le moteur Wankel. Parce que le moteur rotatif est né du rêve d'un garçon allemand de 17 ans en 1919 et qu'il s'appelle Felix Wankel. À l'époque, né en 1902 dans la région de Lahr en Allemagne (où sont nés Otto, Daimler et Benz), il a dit à ses amis que la voiture de ses rêves avait un moteur mi-turbine, mi-piston. À cette époque, il n'avait pas encore une connaissance de base des moteurs à combustion interne alternatifs, mais croyait intuitivement que son moteur pouvait effectuer quatre cycles de travail - admission, compression, action et échappement lorsque le piston tourne. C'est cette intuition qui le conduira longtemps à créer un moteur rotatif fonctionnel, que d'autres concepteurs ont essayé sans succès d'innombrables fois depuis le XVIe siècle.

Le père de Wankel est décédé pendant la Première Guerre mondiale, après quoi le jeune homme a vendu des ouvrages imprimés et lu beaucoup de littérature technique. En 1924, à l'âge de 22 ans, il fonde un petit laboratoire pour le développement d'un moteur rotatif, et en 1927 il réalise les premiers dessins de la "Die Drehkolbenmaschine" (machine à piston rotatif). En 1939, l'ingénieux ministère de l'Aviation découvre un grain rationnel dans le moteur rotatif et se tourne vers Hitler, qui ordonne personnellement la libération de Wankel, alors en prison sur ordre du Gauleiter local, et d'équiper un laboratoire expérimental sur le lac Constance. Il y conçoit des prototypes pour BMW, Lillethal, DVL, Junkers et Daimler-Benz. Cependant, le premier moteur expérimental Wankel est arrivé trop tard pour aider à la survie du Troisième Reich. Après la capitulation de l'Allemagne, les Français ont emprisonné Wankel - la même chose qu'ils avaient déjà faite avec Ferdinand Porsche. Un an plus tard, Felix a été libéré et, faute d'une occupation plus productive, a commencé à écrire un livre sur les moteurs à pistons rotatifs. Il a ensuite fondé l'Institut technique de recherche en ingénierie et a ensuite développé des moteurs rotatifs et des compresseurs à usage industriel. En 1951, un designer ambitieux réussit à convaincre le chef du département des motos sportives NSU, Walter Frede, de coopérer. Wankel et NSU ont concentré leurs efforts sur un moteur rotatif avec une chambre en forme de pomme (trochoïde) et un piston triangulaire à paroi arquée. En 1957, le premier prototype fonctionnel du moteur a été construit sous le nom de DKN. C'est la date de naissance du moteur Wankel.

Années 60: l'avenir prometteur du moteur rotatif

DKM montre que le moteur rotatif n'est pas qu'un rêve. Un véritable moteur Wankel pratique sous la forme de corps fixe que nous connaissons est le prochain KKM. NSU et Wankel ont mis en œuvre conjointement les premières idées liées à l'étanchéité des pistons, au positionnement des bougies d'allumage, au remplissage des trous, au balayage des gaz d'échappement, à la lubrification, aux processus de combustion, aux matériaux et aux lacunes de fabrication. Cependant, de nombreux problèmes subsistent...

Ce qui n'empêche pas NSU d'annoncer officiellement la création du moteur du futur en 1959. Plus de 100 entreprises proposent une coopération technique, dont Mercedes, Rolls-Royce, GM, Alfa Romeo, Porsche, Citroën, MAN et un certain nombre d'entreprises d'ingénierie mécanique achètent des licences. Parmi eux, Mazda, dont le président Tsunei Matsuda voit un grand potentiel dans le moteur. En plus des consultations simultanées avec les ingénieurs de NSU, Mazda met en place son propre département de développement de moteurs Wankel, qui comprend initialement 47 ingénieurs.

Le New York Herald Tribune déclare que le moteur Wankel est une invention révolutionnaire. A cette époque, les actions NSU explosaient littéralement - si en 1957 elles s'échangeaient pour 124 marks allemands, alors en 1960 elles atteignaient un cosmique 3000 ! En 1960, la première voiture à moteur Wankel, la NSU Prinz III, a été introduite. Elle fut suivie en septembre 1963 par la NSU Wankel Spider à moteur monochambre de 500 cm3, qui remporta le championnat d'Allemagne deux ans plus tard. Cependant, la sensation au salon de l'automobile de Francfort de 1968 fut la nouvelle NSU Ro 80. L'élégante berline, conçue par Klaus Lüthe, est avant-gardiste à tous points de vue, et ses formes aérodynamiques (un facteur d'écoulement de 0,35 en soi rend la voiture unique pour l'époque) ont été rendus possibles par un moteur bi-rotor de petite taille KKM 612. La transmission a un embrayage hydraulique, quatre freins à disque et la partie avant est située à côté de la transmission. La Ro 80 était si impressionnante pour l'époque qu'elle a remporté le titre de voiture de l'année en 1968. L'année suivante, Felix Wankel a obtenu son doctorat de l'Université technique de Munich et a reçu la médaille d'or de la Fédération allemande des ingénieurs, le prix le plus prestigieux pour les réalisations scientifiques et techniques en Allemagne.

(suivre)

Texte: Georgy Kolev