Brevet FR2440473A1 — publié le 19800530

L'invention concerne un moteur rotatif à combustion interne. Plus particulièrement, cette invention concerne un moteur a combustion interne qui peut fonctionner soit sur le principe d'untcycle à volume constant, soit sur le principe d'un cycle à pression constante. A cet effet, l'invention concerne un moteur rotatif à combustion interne caractérisé en ce qu'il comporte un logement cylindrique fermé à chaque extrémité par une plaque terminale et comportant un orifice d'admission et un orifice d'échappement, un rotor cylindrique tourillonnant dans le logement de manière à tourner concentriquement à l'intérieur de celui-ci, une première gorge s 'étendant circonférentiellement sur ce rotor, une seconde gorge s'étendant circonférentiellement sur ce rotor, espacée axialement de la première gorge, une chambre de combustion dans le logement reliée périodiquement avec chacune des gorges lorsque le rotor tourne, un premier moyen de séparation associé à la première gorge et divisant cette première gorge en une chambre d'admission et en une chambre de compression lorsque le rotor tourne, et un second moyen de séparation associé à la seconde gorge divisant cette seconde gorge en une chambre d'expansion et en une chambre d'échappement lorsque le rotor tourne. Une réalisation de l'invention va maintenant être décrite en se référant a' des exemples représentés sur les dessins ci-joints, dans lesquels - les figures la à id sont respectivement une vue en élévation frontale, une vue en élévation latérale, une vue en plan et une vue en perspective du rotor du moteur selon l'invention, - les figures 2a à 2d sont respectivement une vue en élévation frontale, une vue en élévation latérale, une vue en plan et une vue en perspective du logement du moteur selon l'invention comportant le rotor des figures la à id, - les figures 3a à 3d sont respectivement une vue en élévation frontale, une vue en élévation latérale, une vue en plan et une vue en perspective d'une plaque terminale destinée à être utilisée avec le logement des figures 2a à 2d, - la figure 4 représente en perspective une vanne rotative destinée à être utilisée dans le moteur selon 1' invention, - la figure 5 représente en perspective une vanne coulissante destinée à être utilisée dans le moteur selon l'invention, - la figure 6 est une coupe transversale d'une chambre de combustion du moteur selon l'invention équipée avec un appareillage d'injection de combustible pour permettre un fonctionnement à cycle de pression constante, - la figure 7 est une coupe transversale d'une chambre de combustion du moteur selon l'invention équipée avec un appareillage de production d'étincelles pour permettre un fonctionnement en cycle à volume constant, - la figure 8 est une vue en perspective éclatée du moteur à combustion interne selon l'invention, - les figures 9a à 9i et les figures 10a à lOi sont des coupes du moteur illustrant, sous forme de diagrammes, la succession des étapes du fonctionnement en cycle à volume constant du moteur selon l'invention, - les figures lia à lli et 12a à 12i sont des coupes du moteur illustrant, sous forme de diagrammes, la succession des étapes du fonctionnement en cycle à pression constante du moteur selon l'invention. Sur les figures la à id, est représenté un rotor 10 sous la forme d'un corps cylindrique avec un arbre Il s'étendant le long de son axe de symétrie. Sur la face périphérique courbe 12 du rotor 10, sont usinées deux gorges incomplètes 13 et 14. Chacune de ces gorges 13 et 14 sous-tend, à partir de l'axe de symétrie vers ses extrémités opposées 13a, 13b et 14a, 14b, un angle inférieur à 1800. Ces gorges sont séparées axialement l'une de l'autre et sont diamétralement opposées l'une à l'autre. La première, 13, de ces gorges est appelée la gorge d'admission et de compression, tandis que la seconde, 14, est appelée la gorge d'expansion et d'échappement. Les gorges 13 et 14 n'ont pas nécessairement le même volume et il est préférable que la gorge d'admission et de compression 13 soit d'un volume plus faible que la gorge d'expansion et d'échappement 14, ainsi que le montrent les dessins. Les figures 2a à 2d montrent un stator 20 revêtant la forme d'un corps cylindrique creux enfermant concentriquement le rotor 10. Sur la surface externe de ce stator 20 sont prévus différents aménagements 21, 22, 23 pour loger des c'nombres de combustion et des vannes et il est également prévu différents orifices 24, 25 pour permettre le passage des gaz. Dans la réalisation préférée, il est prévu deux logements 21 de chambres de combustion. Ces logements de chambres de combustion sont décalés angulairement de 1800 l'un par rapport à l'autre et décalés latéralement du même côté du stator 20. En association avec chaque logement 21 de chambre de combustion sont prévus deux logements de vannes 22 et 23. Un premier logement de vanne 22 est décalé latéralement comme le logement de chambre de combustion et est appelé le logement de vanne d'expansion et d'echappement. L'autre logement de vanne 23 est décalé latéralement à l'inverse du logement de chambre de combustion et est appelé le logement de vanne d'admission et de compression. Chaque logement de vanne 22, 23 comporte un orifice 24, 25 respectivement associé avec lui. Les orifices 24, 25 permettent les échanges gazeux entre la partie interne et la partie externe du stator. L'orifice 25, associé au logement 23 de la vanne d'admission et de compression, est appelé l'orifice d'admission et débouche dans la chambre d'admission. L'orifice 24, associé au logement 22 de la vanne d'expansion et d'échappement, est appelé l'orifice d'échappement et débouche dans la chambre d'échappement. Chaque extrémité ouverte du stator est hermétiquement fermée avec une plaque terminale 30 représentée sur les figures 3a à 3d. Le volume interne délimité par le stator et les plaques terminales est tel qu'il permet de loger exactement le rotor sans espace excédentaire. En se référant maintenant aux figures 4 et 5, des vannes sont utilisées pour contrôler l'écoulement des gaz et pour séparer les espaces constitués par les gorges 13 et 14 en association avec le stator 20 en deux- paires de compartiments étanches aux gaz appelé chambres. Le terme vanne utilisé ici doit être interprété comme désignant soit un ajustement coulissant radialement tel que celui représenté sur la figure 5, soit un ajustement rotatif tel que celui représenté sur la figure 4. La vanne d'admission et de compression divise la gorge 13 d'admission et de compression en chambre d'admission et en chambre de compression. En prenant comme référence le sens de rotation du rotor, la chambre se situant en amont de la vanne d'admission et de compression est la chambre de compression et la chambre de situant en aval de la vanne d'admission et de compression est la chambre d'admission. La vanne d'expansion et d'échappement divise la gorge 14 d'expansion et d'échappement en chambre d'expansion et en chambre d'échappement. En prenant pour référence le sens de rotation du rotor, la chambre en amont de la vanne d'expansion et d'échappement est appelée la chambre d'échappement et la chambre en aval de la vanne d'expansion et d'échappement est appelée la chambre d'expansion. Une chambre de combustion est associée à chaque logement 21 et peut être de toute forme pratique, par exemple d'une forme sphérique telle que celle représentée sur les figures 6 et 7. A l'intérieur de la chambre de combustion 50 sont prévus : un ensemble d'allumage 70 pour le fonctionnement en cycle à volume constant (figure 7) ou bien un ensemble d'injection de carburant 60 pour le fonctionnement en cycle à pression constante (figure 6). Deux orifices sont prévus dans chaque chambre de combustion. Un orifice 51 va de la chambre de combustion dans la chambre d'expansion 14, tandis que l'autre orifice 52 va de la chambre de compression 13 à la chambre de combustion. L'orifice 52 allant de la chambre de compression 13 dans la chambre de combustion 50 peut pénétrer à travers la paroi périphérique de la chambre de combustion sous un angle quelconque, par exemple tangentiellement à la paroi de la chambre de combustion. Le moteur peut Qtre refroidi par tout procédé convenable, par exemple par refroidissement à l'eau, par refroidissement à l'air, par refroidissement à l'huile. L'ensemble de refroidissement n'a pas été représenté. De même, un système quelconque de lubrification des pièces en mouvement et en contact peut être utilisé mais le moteur lui-même se facilement à l'utilisation d'un système de lubrification à circulation sous pression. Le système de lubrification n'a pas été représenté. Le système à volume constant exige de disposer d'un système d'allumage qui allume le contenu de la chambre de combustion. Le système à pression constante exige de disposer d'un moyen grâce auquel le combustible est injecté dans la chambre de combustion à un moment déterminé du cycle (figure 6). Le mode de fonctionnement en cycle à volume constant va maintenant être décrit en se référant aux figures 9a à 9i et aux figures lOa à loi, ainsi qu'au tableau I ci-joint. Le mode de fonctionnement en cycle à pression constante va être décrit en se référant aux figures lia à lii et aux figures 12a à 12i, ainsi qu'au tableau II ci-joint. TABLEAU I Fonctionnement Position angulaire Fonctionnement du rotor (toutes Dans les chambres Dans les chambres les rotations en d'admission et de d'expansion et igure sens inverse des compression 13 d'échappement 14 aiguilles d'une (voir fig 9a à 9i) (voir fig. 10a à 10i) montre) 10a 00 (i) stable vide et placée (i) stable, vide et entre les chambres de décalée de 1800 par combustion rapport à la gorge d'ad mission et de compression r 10b 900 (i) le mélange carburant (i) ne fonctionne pas air pénètre dans la chambre d'admission par l'orifice d'admission IT 10c 1800 (i) la chambre d'admis- (i) ne fonctionne pas sion est à son volume maximal et pleine de mélange carburant/air 10d 2700 (i) le mélange carburant (i) ne fonctionne pas air est forcé par la chambre de compression dans la chambre de combustion C.CB 10e 3600 (i) la chambre de combus (i) le mélange carburant/ tion C C est pleine de air dans la chambre de mélange Bcarburant/air combustion C.CB est allu comprimé mé, engendrant à l'inté (ii) la chambre d'admis rieur de C C une sion est à son volume pression élevée maximal et pleine de mélange carburant/air 10f 4500 (i) le mélange carburant (i) les gaz forcent leur air est forcé par la passage dans la chambre chambre de compression d'échappement provoquant dans la chambre de com ainsi la rotation du bustion C.CT rotor (ii) le mélange carburant air pénètre dans la chambre d'admission par l'orifice IT 10g 5400 (i) la chambre de combus (i) les gaz brûlés tion C C est pleine de peuvent maintenant mélange Tcarburant/air commencer à s'échapper comprimé par l'orifice d'échappe (ii) la chambre d'admis ment ET sion est à son volume T maximal et pleine de mélange carburant/air TABLEAU I 9h, 10h 6300 (i) le mélange carburant (i) les gaz brûlés air est forcé par la sont évacués de la chambre de compression chambre d'échappe dans la chambre de combus ment par l'orifice tion C.CB d'échappement (ii) le mélange carburant (ii) les gaz air est introduit dans la leur passage dans lc chambre d'admission par chambre d'expansion l'orifice d'admission 1B provoquant ainsi la rotation du rotor 9i, 10i 7200 (i) la chambre de combus (i) les gaz brûlés tion C.C est pleine de peuvent maintenant mélange carburant/air commencer à s'échap comprimé per par l'orifice (ii) la chambre d'admis d'échappement EB sion est à son volume (ii) le mélange maximal et pleine de carburant/air dans mélange carburant/air la chambre de CQMbUE tion C.CB est allume