Brevet FR2496759A1 — publié le 19820625

La présente invention concerne les moteurs rotatifs à combustion interne et plus précisément ceux qui pos sèdent un carter central rotatif. On connaît déjà des moteurs rotatifs à combustion interne mettant en oeuvre le mouvement classique relatif de pistons et de cylindres. Ces moteurs comportent plusieurs cylindres places radialement autour d'un carter central et un piston alternatif dans chaque cylindre. Les pistons sont déplacés par des bielles fixées à un vilebrequin classique. Dans ces moteurs de même que dans les moteurs classiques à cylindresen V, chaque piston s'arrête à un moment donné à la partie supérieure et à la partie inférieure de sa course, son sens de déplacement changeant alors. Une quantité importante d'énergie est ainsi perdue pour la compensation des forces d'inertie, lors de l'arrêt du piston et de son lancement dans autre sens. L'invention concerne un moteur rotatif à combustion interne ayant un carter rotatif portant des cylindres disposés radialement et fixés au carter et un arbre central autour duquel tourne le carter. L'arbre a un croisillon monté excentriquement et portant les bielles des pistons, les cylindres et le croisillon étant disposés mutuellement afin que la rotation des cylindres et du carter provoque u déplacement alternatif des cylindres par rapport aux pistons. Le moteur a un capot fixé au carter et tournant avec celui-ci afin que la résistance aérodynamique soit minimale pendant la rotation du moteur et le capot a une lumière de sortie pour l'évacuation des gaz d'échappement du moteur, donnant un effet de réaction, et une entrée d'aspiration d'air de refroidissement des cylindres placés dans le capot. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une coupe transversale en élé- vation latérale d'un moteur rotatif à combustion interne selon l'invention - la figure 2 est une coupe du moteur de la figure 1 suivant la ligne Il-Il - la figure 3 est une coupe avec des parties arrachées-d'un des cylindres du moteur de la figure 1, suivant la ligne 111-111 - la figure 4 est une coupe de l'un des cylindres du moteur de la figure 1, suivant la ligne IV-IV de la figure 3 - la figure 5 est une autre coupe d'un cylindre du moteur de la figure 1, suivant la ligne V-V de la figure 3 ; et - la figure 6 représente schématiquement le moteur de la figure 1 entouré par un capot qui dirige la circulation des gaz d'échappement. La figure 1 représente un moteur rotatif à combustion interne selon l'invention qui porte la référence générale 10. Ce moteur 10 a un carter central 11 portant des cylindres 12, 13 et 14 disposés radialement à égales distances autour du carter 11 auquel ils sont fixés. Bien que la figure 1 représente un moteur ayant trois cylindres, il faut noter que, dans le cas de l'invention, des moteurs à 2, 4, 5, 6, 7 et 8 cylindres peuvent être très bien construits. Tous les cylindres 12, 13 et 14 ont la même construction si bien qu'on ne décrit en détail que le cylindre 12. Un arbre principal fixe 15 d'entraînement est placé au centre du carter 11 et il permet la rotation du carter par rapport à lui comme décrit plus en détail dans la suite. L'arbre 15 a un excentrique 16 solidaire de lui et sur lequel peut tourner un croisillon 17. Celui-ci est articulé sur une bielle 18, en 18a, et est articulé de manière analogue en 19a sur une autre bielle 19. Le croisillon 17 est fixé rigidement à une troisième bielle 20, en un point 20a. Comme décrit plus en détail dans la suite, la fixation des bielles 18, 19 et 20 sur le croi sillon 17 élimine l'arrêt temporaire et le changement de sens nécessaires dans les pistons et cylindres classiques pendant un cycle de puissance. Une plaque circulaire 52 est fixée rigidement à l'arbre 15 et porte une came 53 à son bord externe, cette came étant alignée afin qu'elle coopère avec une tige poussoir 25 pendant une partie de la rotation du carter 11. L'effet de la came 25 provoque la poussée de la tige 25 vers le haut et le déplacement d'un culbuteur classique 26 qui provoque l'ouverture d'une soupape classique 27 d'échappement repoussée par un ressort, à un moment convenable du cycle. L'ouverture de la soupape 27 provoque la liaison de l'intérieur du cylindre 12 avec une chambre 28 d'échappement qui est reliée à une buse ou sortie 29 de gaz d'échappement. La sortie 29 a un orifice supplémentaire 29a d'entrée qui, lors de la rotation du moteur 10, joue le rôle d'un venturi et aspire de l'air extérieur dans la sortie 29 afin qu'il se mélange aux gaz d'échappement. Le culbuteur 26 et la soupape 27 sont logés dans un couvercle 34. Le cylindre 12 a une paroi 12b entourée par plusieurs ailettes radiales 12a de refroidissement.Une chemise 63 ayant des ouvertures 64 est logée à l'intérieur de la paroi 12h et forme la face interne du cylindre 12. Un piston classique 22 se déplace dans le cylindre 12 et est articulé sur la bielle 18 comme indiqué par la référence 21. La lubrification est assurée de manière classique. Comme l'indique la figure 2, le carter 11 a un prolongement îîa qui coopère avec un support 40 et il peut tourillonner par rapport à celui-ci. Une plaque 41 d'extrémité est fixée de l'autre côté du carter 11 et est supportée par un organe 42 de support ayant un palier 43 permettant la rotation. L'extrémité de l'arbre principal 15 passe dans la plaque 41 en 44 et a un palier 45 permettant la rotation de la plaque 41 par rapport à lui. L'arbre 15 a aussi des paliers 35 et 36 dans le prolongement 11a afin que l'ensemble du carter 11 puisse tourner autour de cet arbre 15. La figure 2 indique aussi que l'arbre principal 15 a un autre excentrique 46 fixé sur lui et'entouré par un anneau 47 qui est articulé sur une tige 48 qui est ellemême reliée à un plongeur 49 d'une pompe 30. Ce plongeur 49 pénètre dans un puits 50 de la pompe 30 et oscille sous la commande de l'excentrique 46. De l'huile en excès qui s'accumule dans le carter 11 est ainsi retirée vers la pompe 30 et chassée comme indiqué par la référence 51, en vue d'un recyclage. La sortie d'un carburateur ou d'un autre dispositif de mélange de carburant est raccordée en 37 sur la partie interne creuse 15a du moteur 15. Plusieurs orifices radiaux 55 de l'arbre 15 relient l'intérieur 15a à un tube 54 associé à chaque cylindre et aboutissant dans un boîtier 7 muni de canaux et entourant les orifices 55. Le tube 54 est aligné sur un canal 56 du cylindre 12. Le mélange d'air et de carburant est introduit sélectivement dans le cylindre 12 par le mécanisme représenté en détail sur les figures 3, 4 et 5. Comme indiqué sur ces figures, une première plaque 71 est adjacente au carter 11 auquel elle est fixée. Cette plaque 71 a un orifice 76 aligné sur le tube 54 et le canal 56 afin qu'il permette une communication. La plaque 71 a aussi une cavité 72 qui permet le logement d'une plaque 73 formant couvercle en T qui s'y ajuste tout en pouvant coulisser. La première plaque 71 a une partie centrale découpée 75 de forme rectangulaire qui permet le déplacement de la bielle 18. Comme l'indique la figure 5, la plaque 73 formant couvercle est raccordée à la bielle 18 par une rotule 65 dans laquelle la bielle 18 peut coulisser. Lorsque le carter 11 et le cylindre 12 se déplacent par rapport au piston 22 et à la bielle 18, cette dernière glisse dans la rotule 65 et ne se déplace que peu en direction latérale, dans le plan de la plaque 73. Le déplacement de cette dernière, en association avec la bielle 18, assure l'ouverture et la fermeture alternées de l'orifice 76. Une seconde plaque 70 est placée parallèlement à la première plaque 71 et à la plaque 73 de couverture et au-dessus d'elles. Cette seconde plaque 70 de couverture a un orifice 77 en croix dont une partie est placée audessus de l'orifice 76. Comme l'indique la figure 3, la bielle 18 peut se déplacer dans l'orifice 77 sans être en butée contre la plaque 70. Lorsque l'orifice 76 n'est pas bouché par la plaque 73, le tube 54 communique par l'orifice 76 et l'orifice 77 avec des canaux 56 et 57 du cylindre 12. Le canal 57 aboutit dans une région aplatie 57a qui est alignée sur des ouvertures 64 si bien que le mélange d'air et de carburant peut pénétrer dans le cylindre 12. Le canal 56 aboutit de manière identique. Lorsque le piston 22 se trouve à l'extrémité interne du cylindre 12, la plaque 73 a une position centrale et ferme l'orifice 76. Lorsque le piston 22 commence à se déplacer vers la tête du cylindre 12, l'extrémité inférieure de la bielle 18 quitte l'alignement de l'axe du cylindre en sens opposé au sens de rotation du carter 11. De cette manière, la plaque 73 se déplace dans le même sens que la bielle 18 et ouvre l'orifice 76 en aspirant un mélange contenant du carburant à l'extrémité interne du cylindre et chargeant ce mélange dans les passages 56 et 57. Lorsque le piston 22 se rapproche plus de la tête du cylindre 12, la plaque 73 revient en position centrale, fermant à nouveau l'orifice 76 et empêchant l'entrée de carburant dans les passages 56 et 57 jusqu 'à ce que le cycle recommence. Le mélange d'air et de carburant est ainsi piégé entre le piston 22, à l'extrémité interne du cylindre 12, jusqu'à ce que la partie supérieure du piston 22 passe en face des ouvertures 64. A ce moment, le mélange comprimé, aidé par la force centrifuge, est chassé par les ouvertures 64 formées dans la tête du cylindre 12 et est allumé par une bougie 24 d'allumage reliée à un circuit électrique classique d'automobile (non représenté). Comme indiqué sur la figure 3, le cylindre 12 et les plaques 70, 71 et 73 sont maintenus en position par des boulons 61 passant dans des logements 62 solidaires de l'extérieur du cylindre 12. Un logement analogue 60 forme un canal de logement de la tige poussoir 25. La construction et le fonctionnement décrits précédemment sont tels que le déplacement alternatif des pistons par rapport à chacun des cylindres a-lieu uniquement lors de la rotation du carter 11 et des cylindres qui lui sont fixes. L'operation est assurée par fixation des bielles 18, 19 et 20 au croisillon 17, en fonction de la position des cylindres autour du carter 11. Comme ce sont le carter et les cylindres qui se déplacent et non les pistons, l'arrêt temporaire de chaque piston pour son changement de sens, est éliminé. Pendant un tour complet, la distance du piston à un point central de pivotement reste presque constante. L'effet alternatif est ainsi obtenu sans déplacement alternatif des pistons d'une quantite importante.Dans les moteurs classiques à combustion interne, quelle que soit la configuration utilisée pour les cylindres, une quantité importante d'énergie est perdue pour la compensation des forces d'inertie lors du changement de sens des pistons à l'intérieur des cylindres. Comme ces forces d'inertie ne sont pas présentes dans le moteur 10, la puissance obtenue est importante, grâce à un rendement de fonctionnement qu'on ne peut pas obtenir dans un mouvement alternatif classique des pistons. Comme l'indiquent les figures 1 et 6, la construction du moteur 10 permet l'obtention d'un couple supplémentaire par projection du courant de gaz d'échappement par chacun des cylindres. Les gaz d'échappement quittant la tubulure 29 sont dirigés vers l'extérieur en direction sensiblement tangentielle par rapport au trajet du moteur 10 si bien que les gaz exercent une réaction qui augmente le couple disponible. L'ensemble du moteur 10 peut être logé dans un capot 31 comme Indiqué sur la figure 6 afin que la résistance aérodynamique soit réduite au minimum. Le capot 31 a une sortie 33 qui dirige les gaz d'échappe ment dans une direction choisie. Un autre avantage de la construction du moteur 10 est que les émissions d'oxyde de carbone et d'hydrocarbures peuvent être réduites au minimum. Comme indiqué sur la figure 1, la tubulure 29 d'échappement a un orifice 29a formant venturi permettant l'aspiration d'air préchauffée dans la tuyauterie 29 d'échappement, cet air étant destiné à être mélangé aux gaz d'échappement qu'elle contient. L'air peut pénétrer dans le capot près de son centre et être dirigé par des cloisons autour des ailettes de refroidissement 12a associées à chaque cylindre, sous forme de l'air de refroidissement. La transmission de chaleur à l'air est telle que, après refroidissement du cylindre, l'air atteint une température qui provoque une combustion complète de tous les hydrocarbures résiduels et de l'oxyde de carbone restant dans les gaz d'échappement.La circulation de l'air est facilitée par des ailettes 32 montées sur une paroi interne 31a et inclinées en sens opposé au sens de rotation du moteur 10 et du capot 31. Cette caractéristique permet aussi une réduction de la formation et de l'émission des oxydes d'azote qui sont des polluants particulièrement indésirables, car le mélange air-carburant utilisé peut être plus riche. Ainsi, la température d'explosion dans le cylindre peut être bien inférieure à une température critique élevée qui est nécessaire à la formation d ces oxydes. L'élimination des volants et des contrepoids selon l'invention permet la réalisation d'un moteur léger et très efficace, capable de transmettre un couple élevé de sortie. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Moteur rotatif à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend un carter rotatif (11) auquel sont fixés des cylindres (12, 13, 14) disposés radialement et ayant un arbre central fixe (15) autour duquel ils tournent, l'arbre portant un croisillon (17) excentrique auquel les bielles (18, 19, 20) des pistons sont fixées, les cylindres et le croisillon étant disposés mutuellement de manière que la rotation des cylindres et du carter provoque un déplace ment alternatif des cylindres (12, 13, 14) par rapport au piston, et un capot (31) entourant le carter avec lequel il tourne et destiné à réduire au minimum la résistance aérodynamique pendant la rotation du moteur, le capot ayant un orifice (33) de sortie dirigeant les gaz d'échappement vers l'extérieur du moteur en exerçant une force de réaction, le capot ayant en outre une entrée d'aspiration d'air de refroidissement des cylindres dans le capot. 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque cylindre (12) a une tubulure d'échappement (29) disposée en direction sensiblement tangentielle par rapport au moteur rotatif afin que les gaz d'échappement soient dirigés vers l'extérieur en exerçant des forces de réaction qui augmentent le couple moteur. 3. Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque tubulure d'échappement (20) a un passage (29a) de venturi permettant l'entrée d'air chauffé par circulation autour des cylindres, dans la tubulure d'échappement, cet air se mélangeant avec les gaz d'échappement et facilitant leur combustion complète et ainsi réduisant l'emis- sion des polluants. 4. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie creuse (15a) de l'arbre (15) est reliée à un dispositif de mélange de carburant et est connectée et déconnectée successivement par un dispositif mobile avec une bielle, à un orifice (76) d'entrée de carburant dans le cylindre. 5. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre de cylindres, de pistons et de bielles est egal à trois, deux des bielles (18, 19) sont articulées sur le croisillon (17) et l'une des bielles (20) est fixée rigidement au croisillon (17). 6. Moteur rotatif à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend un carter central rotatif (11) ayant plusieurs cylindres (12, 13, 14) placés en direction radiale, un piston logé dans chaque cylindre, un dispositif d'injection et de combustion d'un carburant dans les cylindres afin que les pistons provoquent la rotation du carter, et un dispositif (29) d'évacuation des gaz de combustion des cylindres dans une direction qui provoque l'application ae forces de réaction si bien que le couple moteur est accru. 7. Moteur rotatif à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend un carter (11) supporté par des organes fixes afin qu'il puisse tourner, plusieurs cylindres (12, 13, 14) et des pistons associés placés radialement autour du carter et raccordés à celui-ci, un arbre central fixe (15) supporté dans le carter et permettant la rotation de celui-ci autour de lui et ayant un croisillon (17) monté excentriquement sur lui et auquel est raccordée une bielle (18, 19, 20) pour chaque piston des cylindres si bien que la rotation des cylindres provoque un deplacement alternatif des cylindres par rapport aux pistons, l'arbre ayant un alésage longitudinal (15a) relié à un dispositif de mélange de carburant et ayant des orifices (55) reliant l'alésage (15a) à un tube (54) placé dans le carter et aboutissant à un anneau (78) muni de canaux, entourant lesdits orifices et communiquant avec ceux-ci, le tube étant aligné sur un orifice (76) d'introduction de carburant dans le cylindre, l'orifice étant alternativement ouvert et fermé par une plaque coulissante (73) raccordée par une rotule (65) à une bielle (18) afin qu'elle se déplace latéralement avec la bielle, l'orifice reliant le tube (54) aux canaux (56) formés dans la paroi du cylindre et communiquant avec l'intérieur du cylindre par plusieurs orifices (64) de la paroi du cylindre si bien qu'une dépression créée par déplacement du piston dans le cylindre provoque une aspiration du carburant dans l'alésage, dans le tube, dans l'orifice, dans les canaux et dans le cylindre. 8. Moteur rotatif à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend un carter (11) supporté par des organes fixes afin qu'il puisse tourner, plusieurs cylindres (12, 13, 14) et des pistons associés, disposés radialement autour du carter et raccordés à celui-ci, un arbre fixe central (15) placé dans le carter et autour duquel celui-ci tourne, l'arbre portant un croisillon (17) monté excentriquement sur lui et auquel une bielle (18, 19, 20) est raccordée à chaque piston correspondant à un cylindre, d'une manière telle que la rotation du cylindre provoque un déplacement alternatif du cylindre par rapport au piston, l'arbre ayant un alésage longitudinal 15a relié à un dispositif de mélange de carburant et ayant des orifices destinés à relier l'alésage à un tube (54) formé dans le carter et aboutissant à un anneau muni de canaux qui entoure les orifices et communique avec ceux-ci, une première, une seconde et une troisième plaque (71, 73, 70) placées entre le carter et le fond de chaque cylindre, la première plaque (71) ayant un premier côté adjacent au carter et un second côté opposé ayant une cavité centrale en forme de T et une fente centrale formée dans la cavité et destinée au passage d'une bielle, la première plaque ayant un orifice (76) d'entrée de carburant dans la cavité, aligné sur le tube, la seconde plaque (73) ayant aussi une forme en T et pouvant coulisser dans une traverse placée dans la cavité et mobile afin qu'elle assure la fermeture et l'ouverture alternées de l'orifice (76) d'entrée de carburant, la seconde plaque ayant en outre une rotule (65) coopérant avec la bielle et destinée à se déplacer latéralement avec elle, la troisième plaque (70) étant placée au-dessus de la première et de la seconde plaque et étant adjacente à celles-ci, cette troisième plaque ayant une découpe dont des parties sont alignées sur les canaux formés dans une paroi du cylindre afin que, lorsque la seconde plaque (73) ouvre l'orifice d'entrée de carburant, un mélange contenant un carburant s'écoule par l'orifice, par la partie découpée et par les canaux (54) et atteigne l'intérieur du cylindre par plusieurs orifices alignés sur le canal formé dans la paroi du cylindre. 9. Moteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que les canaux (54) formés dans la paroi du cylindre sont formés par une gorge en U usinée dans la paroi et ayant un côté ouvert qui est recouvert par une chemise (63) placée à l'intérieur du cylindre et formant la paroi interne de celui-ci, la chemise ayant plusieurs orifices (64) alignés sur la gorge en U et destiné à transmettre le mélange contenantun carburant à l'intérieur du cylindre. 10. Moteur selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprendune pompe (30) d'évacuation d'huile fixée au carter et destinée à retirer l'huile de celui-ci, la pompe ayant un plongeur (49) commandé par un levier raccordé à une came (53) portée par l'arbre et provoquant le déplace ment alternatif du plongeur lorsque le carter tourne autour de l'arbre. 11. Moteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que chacun des cylindres (12, 13, 14) a une tubulure (29) de sortie des gaz d'échappement,les tubulures étant disp- sées tangentiellement au carter rotatif dans un sens tel que les forces de réaction créées par les gaz d'échappement qui sont chassés augmentent le couple moteur. 12. Moteur selon la revendication 11, caractérisé en ce que chaque tubulure d'échappement (29) a un passage (29a) d'entrée de venturi transmettant de l'air chauffé à la tubulure d'échappement, l'air étant utilisé pour le refroidissement des cylindres afin que, lors de la rotation du moteur, l'air chauffé se mélange aux gaz d'échappement et facilite la combustion de ces gaz- tout en réduisant l'émis- sion de polluants. 13. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capot (31) a plusieurs ailettes (32) inclinées en sens opposé au sens de rotation du moteur afin que l'air chauffé soit dirigé vers l'orifice (29a) de venturi de chaque tubulure (29) d'échappement et se mélange aux gaz d'échappement dont la combustion est ainsi facilitée.