Brevet FR2572770A1 — publié le 19860509

Moteur rotatif à combustion interne. Cette invention concerne un moteur rotatif deux temps à combustion interne comportant des dispositifs pour introduire le carburant et pour évacuer les gaz d'échappement. Le but de la présente invention est de proposer un moteur rotatif à combustion interne ayant un minimum de pièces mobiles, ayant un rapport puissance/poids et puissance/taille élevé, fonctionnant de manière régulière, et délivrant une puissance relativement élevée même à faible régime, et pouvant travailler à des rapports de compression élevés. Ce but est atteint selon l'invention par un moteur rotatif à combustion interne comportant un bottier de rotor dans lequel un rotor monté de manière excentrique est de préférence pourvu de trois alésages radiaux angulairement équidistants, chacun de ces alésages comportant une chemise de cylindre coulissante, l'extrémité interne ouverte de la chemise de cylindre étant fixée à rotation aux couvercles d'extrémité du bottier de rotor, de sorte que les chemises de cylindre tournent de manière concentrique suivant la ligne centrale du bottier de rotor lorsque le rotor tourne, un piston coulissant étant disposé dans chaque chemise de cylindre. Lorsque le rotor tourne, on observe un mouvement relatif entre chaque chemise de cylindre et son piston associé sans qu'il y ait de mouvement alternatif. La cavité se trouvant au-dessus du piston est remplie d'un mélange gazeux qui est comprimé puis envoyé dans le bottier de rotor, o ledit mélange est allumé et entraîne le rotor. Un orifice d'échappement est ménagé dans le flasque du bottier de rotor. Un mode de réalisation va à présent être décrit en détail à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente une coupe transversale du moteur rotatif à combustion interne de l'invention, suivant la ligne A-A de la figure 2, et - la figure 2 représente une coupe longitudinale du même moteur suivant la ligne B-B de la figure 1. Sur les dessins, la référence 1 désigne un bottier de rotor cylindrique doté de flasques 2, 3. Un rotor 4 est monté de manière excentrique sur des paliers 5,6 entre les flasques 2,3 du bottier de rotor 1. Sur la figure 1, le centre du bottier de rotor est désigné par la référence 7 et le centre du rotor 4 est désigné par la référence 8. Sur la figure 2, la ligne centrale du bottier de rotor 1 est désignée par 7', celle du rotor étant désignée par 8'. Un engrenage 9, 10 est disposé sur chaque côté du - 2rotor 4 afin d'entraîner une pompe à huile et une pompe à essence, non représentées sur le dessin. Le rotor 4 est pourvu de trois alésages cylindriques radiaux 11 angulai- rement équidistants. Chacun de ces alésages 11 comporte une chemise de cylindre coulissante 12 fermée à son extrémité externe, laquelle est tournée vers la partie cylindrique interne du bottier de rotor 1. A l'ex- trémité interne de la chemise de cylindre 12 sont fixés deux tourillons d'arbre 13, 14 qui, à l'extérieur de la chemise de cylindre 12, sont supportés à une extrémité de bielles respectives 15 ou 16, dont l'autre extrémité est supportée par des tourillons respectifs 17 ou 18 fixés de manière excentrique et permanente aux couvercles d'extrémité respectifs 19 ou 20, lesquels sont boulonnés sur les flasques respectifs 2 ou 3 du bottier de rotor, d'une manière telle que les tourillons 17,18 soient disposés de manière concentrique dans le bottier de rotor. Trois bielles 15 sont donc supportées par le tourillon 17, et trois autres bielles 16 sont supportées par le tourillon 18. Un piston coulissant 21 est positionné dans chaque chemise de cylindre 12 et fixé à une extrémité d'une tige 22. L'autre extrémité de la tige 22 est fixée par une goupille 23 à un moyeu de support commun 24. Le moyeu de support 24 est fixé par des boulons à vis 25 à la paroi cylindrique d'un logement de moyeu central intérieur 26 ménagé dans le rotor 4. Le bottier de rotor 1 ainsi que le rotor 4 comportent des passages 27 destinés à la circulation d'un moyen de refroidissement. Dans chaque chemise de cylindre 12 est ménagé un orifice d'entrée radial 28 pour le mélange gazeux destiné à entraîner le moteur. Lorsque le rotor 4 tourne, l'orifice d'entrée 28 communique avec un orifice d'aspiration 29 disposé dans le rotor 4 pendant une phase donnée de chaque rotation. Pendant cette phase de rotation, l'orifice d'aspiration 29 communique également avec un collecteur d'admission 30 et une lumière de carbura- teur 31 usinée dans le flasque 2 du bottier de rotor 1, et ensuite avec un carburateur (non représenté) pouvant être boulonné à une pipe d'admis- sion 32 qui communique avec la lumière de carburateur 31 et qui est fixée au flasque 2. En outre, une lumière de sortie 33 destinée au mélange gazeux comprimé est prévue dans chaque chemise de cylindre 12. Lorsque le rotor 4 tourne, -3la lumière de sortie communique avec une lumière de transfert associée 34, ménagée dans le rotor 4 au niveau de chaque chemise de cylindre 12, pendant une phase donnée de chaque rotation. Les lumières de transfert 34 conduisent à la périphérie du rotor 4, et chaque lumière de transfert est par conséquent toujours en communication avec une cavité correspondante , 35', ou 35'' dont le volume change lorsque le rotor 4 tourne, et qui est délimitée par les deux chemises de cylindre 12, la surface périphéri- que du rotor 4 entre ces deux chemises de cylindre 12, la paroi circulai- re interne du bottier de rotor entre les deux chemises de cylindre 12 et les flasques 2,3 du bottier de rotor 1. Chacune des trois chemises de cylindre 12 est pourvue, à l'extérieur de l'extrémité externe fermée, de deux joints longitudinaux 36 qui assurent une étanchéité au niveau des deux flasques 2,3 du bottier de rotor, et d' une garniture transversale 37 assurant l'étanchéité au niveau de la paroi circulaire interne du boîtier de rotor 1. Des garnitures 38 sont égale- ment prévues entre le rotor 4 et les flasques 2,3 du bottier de rotor. Une série de lumières d'échappement 39 traversant le flasque 3 du bottier de rotor conduisent au pot d'échappement 40 du moteur. Presque directe- ment à l'opposé des lumières d'échappement 39, dans le flasque 2 du bol- tier de rotor 1, sont disposées une série de lumières de balayage 41 alimentées avec de l'air par une conduite 43 provenant d'un ventilateur 42. Le ventilateur est installé à une extrémité d'un arbre 44 de venti- lateur supporté par des paliers 45 dans le couvercle d'extrémité 19. A l'autre extrémité de l'arbre de ventilateur 44 est fixé un engrenage 46 actionné par une couronne dentée intérieurement 47, et fixé dans le logement de moyeu central intérieur 26 du rotor 4 La puissance délivrée par le moteur est transmise par un arbre d'entrat- nement 48 supporté par des paliers 49,50 disposés respectivement dans le couvercle d'extrémité 20, ou dans une bride de fixation 51 boulonnée sur le couvercle d'extrémité 20. Les références 52 et 53 désignent des brides de fixation du moteur et la référence 54 désigne une bougie d'allumage. Dans la mesure o les chemises cylindriques 12 sont supportées de manière concentrique par l'intermédiaire des tourillons d'arbre 13,14, des biel- les 15,16 et des tourillons 17, 18 dans le bottier de rotor 1, tandis --4- que les pistons 21 sont supportés de manière concentrique par l'intermé- diaire d'une tige 22, d'une goupille 23 et d'un moyeu de support 24 dans le rotor 4, les chemises de cylindre 12 tournent suivant la ligne centra- le 7' du bottier de rotor 1 lorsque le rotor 4 tourne, la garniture 37 restant constamment en contact avec la paroi cylindrique interne du bol- tier de rotor 1, alors que simultanément, les chemises de cylindre 12 en- trent et sortent par coulissement dans les alésages 11 radiaux et cylin- driques du rotor 1, et que simultanément les pistons 21 tournent autour de la ligne centrale 8' du rotor 4 et entrent et sortent des chemises de cylindre 12 par coulissement, sans que les chemises de cylindre 12 ou que les pistons 21 décrivent un mouvement de va-et-vient. Le moteur fonctionne de la façon suivante: il est lancé par un démarreur non représenté sur les dessins, lequel fait tourner l'arbre d'entratne- ment 48 et de ce fait le rotor 4 dans le sens de la flèche et l'on obser- ve la chemise de cylindre 12 se trouvant dans la position désignée par X sur la figurq 1: la cavité située au-dessus de la tête de piston 21 aug- mente alors de volume avec une augmentation correspondante de vide. Au fur et à mesure que le rotor 4 tourne, l'orifice d'entrée 28 destiné au mélange gazeux et se trouvant dans la chemise de cylindre 12 entre en contact avec l'orifice d'aspiration 29 ménagé dans le rotor 4, et étant donné que l'orifice d'aspiration 29 communique avec le carburateur pen- dant cette phase de rotation par l'intermédiaire d'un collecteur d'admis- sion 30, d'une lumière de carburateur 31 et d'une pipe d'admission 32, comme cela a été expliqué, la cavité située au-dessus de la tête de pis- ton 21 est remplie d'un gaz combustible lorsque la chemise de cylindre 12 atteint la position désignée par Y sur la figure 1, la cavité située au-dessus de la tête de piston 21 ayant alors atteint sa taille maximale. Lorsque le rotor 4 et par conséquent la chemise de cylindre 12 dépasse la position Y, la chemise de cylindre 12 rentre à l'intérieur de son alésage 11 disposé dans le rotor 4, et la voie de communication existant entre l'orifice d'entrée 28 de la chemise cylindrique 12 et l'orifice d'aspira- tion 29 du rotor 4 se ferme. L'orifice d'aspiration 29 s'éloigne égale- ment du collecteur d'admission 30. En outre, la cavité située au-dessus de la tête du piston 21 diminue de volume avec une augmentation corres- pondante de compression, et le mélange gazeux aspiré est comprimé. Lorsque la chemise de cylindre 12 atteint la position Z de la figure 1, 5- la lumière de sortie 33 destinée au mélange gazeux comprimé est sur le point d'entrer en contact avec la lumière de transfert 34 du rotor 4. Dans cette position, la chambre 35 a atteint son volume minimal. Lorsque le rotor 4 a entraîné la chemise de cylindre 12 légèrement au-delà de la position Z, la lumière de sortie 33 entre en contact avec la lumière de transfert 34 et le mélange gazeux comprimé se trouvant au-dessus du pis- ton 21 dans la chemise de cylindre 12 est transféré à la chambre 35 déjà remplie d'air peu comprimé. Le nouveau mélange gazeux est allumé par la bougie 54 si le mélange gazeux se trouvant au-dessus du piston 21 dans la chemise de cylindre ne s'est pas allumé de lui-même, et la pression dans la chambre 35 augmente violemment et oblige le rotor 4 à continuer de tourner, puisque la surface latérale sensible de la chemise de cylindre 12 juste au-delà de la position X est supérieure à la surface latérale sensible de la chemise de cylindre 12 juste au-delà de la position Z, et puisque la surface sensible de la chemise de cylindre précédente augmente jusqu'à la position Y, tandis que la surface latérale sensible de la che- mise de cylindre suivante diminue jusqu'à ce qu'elle atteigne une posi- tion médiane entre Z et X, après quoi cette même surface latérale sensi- ble de la chemise de cylindre augmente à nouveau. Lorsque les gaz de combustion ont poussé la chemise de cylindre 12 légè- rement au-delà de la position Y, cette chemise de cylindre 12 passe tout d'abord devant les lumières d'échappement 39 et ensuite devant les lumiè- res de balayage 41, et les gaz de combustion et l'air de balayage peuvent s'échapper par le tuyau d'échappement 40 du moteur. Le balayage des gaz de combustion s'effectue jusqu'à ce que la chemise de cylindre 12 consi- dérée ait atteint une position dépassant légèrement la position Z. A ce moment-là, la chemise de cylindre suivante 12 s'apprête à passer tout d'abord devant les lumières d'échappement 39, et ensuite devant les lumières de balayage 41, la chambre 35'' se remplissant alors d'air de balayage, lequel est ensuite comprimé jusqu'à ce que la chambre 35'' ait atteint la position dans laquelle se trouve la chambre 35 sur la figure, après quoi le mélange de gaz comprimés se trouvant au-dessus du piston 21 dans la chemise de cylindre 12 juste au-delà de la position Z est trans- féré à la chambre 35, comme cela a été précédemment expliqué. Comme il ressort des explications ci-dessus, le moteur selon l'invention 6- effectue les opérations suivantes: a/ aspiration du mélange gazeux et injection d'air b/ compression du mélange gazeux et d'air c/ combustion et d/ balayage des gaz d'échappement trois fois au cours de chaque rotation. Conformément à l'invention, on a pu réaliser un moteur rotatif à combus- tion interne ayant les avantages du moteur rotatif par rapport à un mo- teur à piston, tout en étant pourvu de cylindres et de pistons, bien qu' aucune des pièces du moteur ne décrive de mouvement alternatif, ce qui permet également d'obtenir les avantages du moteur à piston, tout parti- culièrement en matière de compression des gaz de combustion. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, le moteur conformé à l'in- vention est un moteur à essence. Il va de soi que le moteur conforme à l'invention pourra également être un moteur diesel. Il va de soi en outre que le moteur conforme à l'invention peut être considéré comme constituant une portion de moteur, et que plusieurs por- tion, chacune comportant deux chemises de cylindre 12 ou plus, assorties de certaines modifications, pourront être montées ensemble en vue de constituer un moteur plus gros. -7- REVENDICATIONS 1.Moteur rotatif à combustion interne comportant des dispositifs pour introduire le carburant et pour évacuer les gaz d'échappement, un boîtier de rotor cylindrique (1)doté de flasques (2, 3) et de couvercles d'extré- mité (19,20) dans lequel un rotor (4) est monté de manière excentrique, caractérisé en ce que le rotor (4) est de préférence pourvu de trois alésages radiaux (11) an- gulairement équidistants et en ce que chacun de ces alésages (11) compor- te une chemise de cylindre coulissante (12) fermée à son extrémité exter- ne, laquelle est tournée vers l'extérieur en direction de la partie cy- lindrique interne du bottier de rotor (1), l'extrémité interne et ouverte de la chemise de cylindre (12) étant fixée de manière rotative par des organes de liaisons (13, 14, 15, 16, 17, 18) aux couvercles d'extrémité (19, 20) du bottier de rotor (1), de sorte que les chemises de cylindre (12) tournent de manière concentrique suivant la ligne centrale (7') du bottier de rotor (1)lorsque le rotor (4) tourne, les chemises de cylindre (12) étant ajustées de manière étanche contre les flasques (2,3) et la paroi circulaire interne du bottier de rotor (1) au moyen de joints (36, 37), un piston (21) coulissant étant disposé dans chaque chemise de cylindre (12), ledit piston étant fixé au rotor (4) au moyen d'organes de liaison (22,23, 24,25), de sorte que chaque piston (21) se trouve à égale distance de la ligne centrale (8') du rotor (4), un orifice d'entrée radial (28) étant ménagé dans chaque chemise de cylindre (12) afin que le mélange gazeux entraîne le moteur, et que lorsque le rotor (4) tourne, l'orifice d'entrée (28) communique avec un orifice d'aspiration (29) ménagé dans le rotor (4) pendant une phase donnée de chaque rotation, cet orifice d'aspiration (29) communiquant en outre avec un collecteur d'ad- mission (30) et une lumière de carburateur (31) ménagés dans le flasque (2) du bottier de rotor (1) pendant cette phase de rotation, un carbura- teur étant relié à ce flasque (2)et une lumière de sortie (33) ménagée dans chaque chemise de cylindre (12) destinée au mélange de gaz compri- més, de sorte que lorsque le rotor (4) tourne, la lumière de sortie (33) communique avec une lumière de transfert associée (34) ménagée à chaque alésage (11) du rotor (4) pendant une phase donnée de chaque rotation, ladite lumière de transfert (34) donnant sur la périphérie du rotor (4), 8-- et conduisant par conséquent le mélange de gaz comprimés à une chambre (35) dans laquelle le mélange gazeux est allumé, une série de lumières d'échappement (39) traversant le flasque (3) du bottier de rotor (1) en vue de l'évacuation des gaz de combustion du moteur, une série de lumiè- res de balayage traversantes (41) étant ménagées dans le flasque (2) presque directement à l'opposé des lumières d'échappement (39) ménagées dans le flasque (3),ces lumières de balayage (41) étant alimentées en air par un ventilateur (42) entratné par le moteur, afin que les lumières d'échappement (39) se ferment avant les lumières de balayage (41), de sorte qu'une chambre (35'') est remplie d'air de balayage qui est ensuite comprimé et auquel est ajouté un mélange de gaz comprimés, qui est ulté- rieurement allumé et qui fait tourner le rotor (4) à l'intérieur du bot- tier de rotor (1). 2. Moteur rotatif à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque chemise de cylindre (12) est supportée à son extrémité interne ouverte par l'intermédiaire de deux tourillons d'arbre (13, 14) qui, à l'extérieur de la chemise cylindrique (12) sont supportés à une extrémité d'une bielle ( 15,16 respectivement) dont l'autre extré- mité est supportée par un tourillon (17,18 respectivement) qui est fixé de manière excentrique et permanente au couvercle d'extrémité (19,20 res- pectivement) lui-même boulonné au flasque (2,3 respectivement) du bottier de rotor (1) d'une manière telle que les tourillons (17,18) sont disposés concentriquement à l'intérieur du bottier de rotor (1). 3. Moteur rotatif à combustion interne selon la revendication 1, caracté- risé en ce que chaque piston (21)est fixé à une extrémité d'une tige (22) dont l'autre extrémité est de préférence fixée par une goupille (23) à un moyeu de support commun (24) de préférence fixé par des boulons filetés (25)-à la paroi cylindrique d'un logement de moyeu central intérieur (26) ménagé dans le rotor (4). 4. Moteur rotatif à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que les lumières d'échappement (39) ainsi que les lumières de balayage (41) sont disposées radialement les unes par rapport aux autres dans les flasques respectifs (2,3).