Valve rotative

Inconvénients des valves rotatives qui ont empêché leur utilisation à grande échelle dans les moteurs à quatre temps, par rapport aux soupapes.

Moteur à valve rotative d'Itala (1912).

Refroidissement de valve rotative d'Itala (1919).

Le moteur à combustion à valve rotative présente plusieurs avantages significatifs par rapport aux assemblages classiques, notamment des taux de compression et des régimes nettement plus élevés, ce qui signifie plus de puissance, une culasse beaucoup plus compacte et légère, et une complexité réduite, ce qui signifie une fiabilité accrue et un coût moindre. Comme l'admission et l'échappement sont généralement combinés, une attention particulière doit être accordée au refroidissement des valves pour éviter le cliquetis du moteur.

Les valves rotatives ont été utilisées dans plusieurs modèles de moteurs différents. En Grande-Bretagne, la National Engine Company Ltd a fait la publicité de son moteur à valve rotative pour une utilisation dans les premiers avions, à une époque où les soupapes à clapet étaient sujettes à des défaillances par collage ou échauffement[11].

À la fin des années 1930, Frank Aspin (en) a développé une conception avec une valve rotative qui tournait sur le même axe que l'alésage du cylindre, mais avec un succès limité[12].

La société américaine Coates International Ltd a développé une valve rotative sphérique pour les moteurs à combustion interne qui remplace le système de soupape à clapet. Ce modèle particulier est à quatre temps, les valved rotatives étant actionnées par des arbres en tête au lieu d'arbres à cames en tête (c'est-à-dire en ligne avec une rangée de cylindres). La première vente d'un tel moteur faisait partie d'un groupe électrogène au gaz naturel[13].

Les valves rotatives sont potentiellement très adaptées aux moteurs à haut régime, tels que ceux utilisés dans les courses de sport et les voitures de course de Formule 1, sur lesquels les soupapes à clapet traditionnelles avec ressorts peuvent échouer en raison du phénomène d'affolement de soupapes et de la résonance du ressort et où l'engrenage de la commande desmodromique est trop lourd, de grande taille et trop complexe à chronométrer et à concevoir correctement. Les valves rotatives pourraient permettre de concevoir une culasse plus compacte et plus légère. Elles tournent à la moitié de la vitesse du moteur (ou à un quart) et n'ont pas les forces d'inertie des mécanismes de soupape à mouvement alternatif. Cela permet des régimes moteur plus élevés, offrant environ peut-être 10 % de puissance supplémentaire. Le moteur de F1 des années 1980 W12 utilisait des valves rotatives mais n'a jamais couru. Entre 2002 et 2004, le développeur australien Bishop Innovation et Mercedes-Ilmor ont testé des valves rotatives pour un moteur V10 de F1[14].

Le brevet de Bishop Innovations pour le moteur à valve rotative a été racheté par BRV Pty Ltd, propriété de Tony Wallis, l'un des concepteurs originaux des valves. BRV a construit plusieurs moteurs fonctionnels utilisant la technologie des valves rotatives, comme un moteur Honda CRF 450 (en), qui avait un plus grand couple à la fois à bas (17% d'augmentation) et à haut (9% d'augmentation) régimes du moteur, et produisait également plus de chevaux de frein jusqu'à environ 30% de plus à des régimes fonctionnels du moteur[14]. Le moteur était également considérablement plus petit et plus léger, car l'assemblage de la culasse n'était pas aussi grand.

Une société du Royaume-Uni appelée Roton Engine Developments a fait quelques progrès en 2005 avec un moteur de moto Husaberg monocylindre à deux rotors (un pour l'admission et un pour l'échappement). L'entreprise a déposé des brevets et fait fonctionner un modèle en 2006, mais elle a été soutenue par le groupe MG Rover, qui a ensuite fait faillite, laissant Roton sans fonds suffisants pour continuer. Les plans ont fait surface quelques années plus tard en Australie avec Engine Developments Australia Pty Ltd. Un prototype coulé a été produit en 2013 sur un bicylindre parallèle de Kawasaki Ninja 300 (en). Cette unité est encore en phase de développement au moment de la rédaction de cet article, mais elle est importante car elle a le potentiel de faire fonctionner des taux de compression beaucoup plus élevés que même d'autres moteurs à valve rotative en raison d'une nouvelle méthode de refroidissement importante mais non divulguée de la chambre de combustion et de la capacité d'éliminer complètement le papillon des gaz, ce qui le rend beaucoup plus économique à des régimes inférieurs, comme on le prétend.

Un moteur automobile à valve rotative qui a fait ses preuves a été construit par Ralph Ogden Watson d'Auckland, en Nouvelle-Zélande, en 1989. La voiture a parcouru de nombreux kilomètres sans problème[15] - [16]. Le succès a été obtenu grâce à l'approche académique de Watson au problème de l'étanchéité, à son étude des conceptions précédentes et à sa combinaison particulière de connaissances des matériaux, de compétences en usinage, d'expérience des moteurs, de persévérance et d'attentes réalistes. Aucun matériau nouveau ou disponible depuis peu n'a été utilisé. Tous les détails du développement de la voiture et du moteur figurent dans le livre Ralph Watson Special Engineer, publié pour la première fois en 2004 (ISBN 0-476-01371-2) et disponible gratuitement et facilement consultable sur Internet à partir de 2020. La voiture est actuellement la propriété de Ray Ferner.

Une valve rotative sous la forme d'un disque plat, également connue sous le nom de valve à disque, est largement utilisée dans les moteurs de motos à deux temps, où l'agencement permet d'empêcher le reflux dans l'orifice d'admission pendant la course de compression[17].

Le fabricant autrichien de moteurs Rotax a utilisé des valves d'admission rotatives dans son moteur à deux temps Rotax 532 (en) de 64 hp (48 kW) , dont la production est maintenant terminée, et continue à utiliser des soupapes d'admission rotatives dans le successeur du 532, le Rotax 582 (en) de 64 hp (48 kW), actuellement en production[18] - [19].