Brevet FR2847940A1 — publié le 20040604

La présente invention concerne une machine à au moins un piston rotatif de forme hélicodale variable assurant au moins une des fonctions d'admission, de compression, de combustion, de détente et d'échappement. Le moteur le plus classique est le moteur à piston dans lequel chaque piston effectue un mouvement linéaire. En 1954 est apparu le moteur Wankel à piston rotatif qui réalisait un mouvement du piston et du fluide de travail en 2 dimensions. Tous ces moteurs réalisent un cycle de traitement du fluide de travail en plusieurs temps séparés. Dans ces moteurs l'énergie du fluide de travail n'est pas entièrement convertie 10 en énergie mécanique à cause des facteurs suivants: le taux de remplissage n'est pas très bon; à haute vitesse le fluide de travail n'a pas le temps de brler au point mort haut; en effet, le piston redescend rapidement d'o le besoin d'avance à l'allumage; la pression ne peut atteindre son maximum. La détente étant brutale, la température descend vite ainsi que la pression, le couple est donc réduit; le volume du fluide de travail avant 15 échappement étant égal au volume de fluide de travail admis quand la soupape d'échappement s'ouvre, il reste plus de 50% d'énergie dans le fluide de travail et de plus il faut fournir de l'énergie pour évacuer les gaz brlés; il y a de nombreux frottements dus à une mécanique compliquée: aller-retour des pistons, arbres à cames, etc. Enfin, la vitesse et donc la puissance est limitée par le mouvement des soupapes. 20 L'invention a donc pour but de mieux utiliser l'énergie du fluide de travail par un processus plus continu et de présenter une structure simple à prix de revient réduit, et de faible volume. Cette machine, dans lequel le fluide de travail va évoluer en trois dimensions, est essentiellement constituée d'au moins un piston rotatif hélicodal (1), appelé rotor moteur, dont au moins une des caractéristiques de l'hélicode varie sur au moins une de ses portions: le pas (p), le sens du pas, le rayon intérieur ( r), le rayon extérieur ( R), l'épaisseur des flancs (e), la section des flancs, le nombre d'hélices imbriquées, le rayon 30 de la partie creuse (re), la proportion des parties allouées aux différentes fonctions, en particulier le fait que le rapport de détente soit supérieur au rapport de compression, et tournant dans une chambre de travail (3) telle que le fluide de travail y est aspiré à l'extrémité (8) du piston rotatif (1) par la rotation de l'hélicode, y est compartimenté par au moins un organe coopérant supplémentaire sur au moins une portion du piston rotatif (1), 35 les compartiments (5) devenant de plus en plus petits (6), le fluide de travail va se trouver comprimé puis brlé par éventuellement une bougie (4), enfin il va chercher à gagner du volume après combustion, et va descendre dans les compartiments inférieurs (7) de plus en plus grands en fournissant du couple au piston rotatif et s'échapper enfin en (9). -2 Ce dispositif ne peut pas fonctionner seul car les compartiments (5, 6, 7) ne sont pas isolés. En effet, il n'y a qu'un seul volume contenu à l'intérieur de l'hélicode. Il faut donc réaliser l'isolation des compartiments (5, 6, 7) par au moins un organe coopérant supplémentaire. Cette isolation peut être réalisée de plusieurs manières: Solution de base: on juxtapose un deuxième rotor hélicodal (2) moteur ou non, ayant un pas inverse et tournant dans le sens contraire, éventuellement parallèle au premier. Variante A: elle est identique à la solution de base sauf que les deux rotors (1 et 2) sont moteurs et sont donc symétriques. Variante B: on juxtapose un deuxième rotor hélicodal (2) (moteur ou non) ayant un pas 10 dans le même sens et tournant dans le même sens et donc incliné par rapport au premier. Variante C: on juxtapose un deuxième rotor hélicodal (2) creux (moteur ou non), le premier rotor rentrant à l'intérieur du deuxième. Le rotor creux peut être fixe. Variante D: on juxtapose un chenillard entraînant des cales (13) entre les flancs consécutifs de l'hélicode parallèlement à l'axe du rotor ou des engrenages. Variante E: on introduit des cales ou des compartiments qui évoluent entre les flancs consécutifs de l'hélicode et qui sont récupérés à une extrémité pour être réintroduits à l'autre. Dans la solution de base, (figures 1, 2 et 3) la machine est essentiellement constitué de 20 trois pièces: le piston rotatif hélicodal dit rotor moteur (1) car il est en contact avec le fluide de travail, le rotor secondaire (2) et le carter (3). Les axes des deux rotors (1) et (2) sont parallèles, ils tournent en sens inverse, le pas des hélicodes est inverse entre les deux rotors. Les 2 rotors peuvent être moteurs ou non, ici on suppose que le rotor principal (1) est 25 moteur et que le rotor secondaire (2) est suiveur (non moteur). Les 2 rotors (1) et (2) doivent s'interpénétrer pour former des compartiments étanches sur le rotor (1) avec un minimum de jeu. Les compartiments du rotor (1) sont donc délimités par l'arbre du rotor (1) lui-même et deux des flancs de l'hélicoide (non forcément contigus), le carter (3) tout autour, le rotor (2) sur la zone d'interpénétration. 30 Il faut éventuellement positionner une ou plusieurs bougies (4) dans le carter (3), suivant le type de fluide de travail et le type d'explosion que l'on souhaite (lente ou rapide). Le fluide de travail peut rester plusieurs tours avec ce même motif hélicodal, le temps que la combustion soit complète. Il est intéressant au niveau du rendement de détendre le fluide de travail assez lentement pour ne pas que la température, et donc la pression chutent (détente à réaliser sur plusieurs tours). De même, il est avantageux que le volume de sortie soit supérieur au volume d'entrée, ce qui permet de récupérer l'énergie résiduelle des fluides. Le rotor (1) peut être creux pour faciliter le refroidissement par circulation d'un fluide à l'intérieur (eau -3 ou air par exemple). Le rotor suiveur (2) peut comporter des segments d'étanchéité sur la partie extérieure de l'hélicode, et sur les faces des flancs de l'hélicode près du rayon extérieur. Le volume du rotor (2) peut être ainsi isolé de celui du rotor (1) pour permettre d'y mettre du lubrifiant qui servira à lubrifier le rotor (1) sans que le lubrifiant soit en 5 contact avec le fluide de travail. Les jeux devront tenir compte de la dilatation des pièces. Ce jeu peut être réduit en introduisant un léger déport négatif sur la surface des flancs de l'hélicode. Les deux rotors doivent tourner en sens inverse, il faut donc prévoir par exemple un engrenage (12) sur chaque rotor pour que ceux-ci s'engrènent ensemble. Le carter (3) peut être réalisé en une partie si le rayon extérieur des rotors est constant, ou 10 en plusieurs parties dans le cas contraire pour pouvoir faire rentrer les deux rotors. Sinon, ce sont les rotors qu'il faut réaliser en plusieurs parties. Son matériau doit être étudié en compatibilité avec celui des rotors pour minimiser les effets de la dilatation. On peut utiliser le même matériau pour toutes les pièces. Ce carter peut être refroidi par air avec des ailettes et ventilation éventuelle, ou par circulation d'eau à l'intérieur. 15 Variante A: cette machine peut également être réalisée avec les deux rotors (1) et (2) moteurs, la cylindrée est alors double. Les formes de l'hélicode (matière / vide) doivent être alors symétriques puisqu'une partie de matière du rotor (1) doit correspondre à une partie de vide du rotor (2) et inversement. Les pipes d'admission et d'échappement 20 concernent alors les deux rotors. Le couple est à prendre sur un rotor ou sur l'autre. Variante B: elle est représentée par la figure 4. Elle utilise deux rotors (1) et (2) tournant dans le même sens et ayant un pas dans le même sens. Les deux rotors doivent alors être inclinés l'un par rapport à l'autre pour que les filets puissent s'emboîter. Les formes sont plus complexes mais les jeux se trouvent alors réduits. Les rotors doivent alors 25 prendre une forme hyperbolique de révoution avec éventuellement une droite génératrice. La zone la plus petite se trouve à l'endroit de la perpendiculaire commune des deux axes (zone de la combustion). De part et d'autre, le rayon extérieur augmente (admission et échappement). Les 2 rotors peuvent être moteurs. Il faut calculer judicieusement le profil des rotors car l'angle d'inclinaison doit demeurer de préférence constant. Variante C: elle est représentée par les figures 5 et 11. Elle fait intervenir deux rotors, mais le rotor secondaire (2) est plus grand que le rotor principal (1) et possède un hélicode intérieur, les organes coopérants étant alors de type à axe interne. Le rotor (1) est alors logé dans le rotor (2). Ces deux rotors tournent autour de leur axe dans le même sens avec des pas dans le même sens (ou différents comme dans la variante B). Une 35 bonne configuration est que le diamètre extérieur du grand rotor (2) soit le double du diamètre extérieur du rotor (1). Dans ce cas, le rotor (2) possédera une double hélice intérieure dont le pas sera égal au double du pas du rotor (1). Dans une variante représentée sur la figure 6, c'est le rotor creux qui devient moteur (1) et fixe pour traiter lui-même le fluide de travail, le ou les rotors plus petits (2) deviennent suiveurs et tournent -4 alors sur leur axe qui se déplace lui- même en rotation à l'intérieur du rotor (1) (comme un satellite) (fig.11). L'élément (16) situé entre les pièces (1) et (2) est alors mobile et sert d'axe moteur et de planétaire pour les satellites (2). Cette variante présente l'avantage d'un jeu très faible, les rayons extérieurs étant tangents entre eux et les rayons intérieurs étant tangents entre eux. Variante D: on juxtapose au rotor (1) un chenillard comme représenté sur la figure 7. Ce chenillard est constitué de cales (13) venant s'intercaler entre les flancs de l'hélicode du rotor (1). Elles sont entraînées sur une chaîne tournant autour d'au moins une poulie (14). Il est préférable que la forme des cales soit constante, ce qui impose un pas 10 constant. Par contre les cales, si elles restent à la même distance de l'axe du rotor (1), peuvent épouser parfaitement l'interstice situé entre deux flancs de l'hélicode. Elles peuvent posséder des segments d'étanchéité et assurer la lubrification du rotor (1). Le retour à vide des cales du chenillard peut être utilisé pour compartimenter un deuxième rotor tête-bêche du premier ou un motif comme celui représenté figure 8. Le chenillard peut être remplacé par un ou plusieurs engrenages, les dents des engrenages constituant les cales venant compartimenter le rotor (1). L'axe des engrenages pouvant être perpendiculaire à l'axe du rotor (1). Un engrenage peut être représenté par la poulie (14) solidaire de cales (13) autour d'elle. Variante E: on introduit par une extrémité du rotor (1), entre les flancs de l'hélicoide, des 20 cales, des compartiments ou des objets destinés à créer des compartiments. Ces objets peuvent être entraînés par l'hélicode, par le carter ou par des pièces intermédiaires. Elles sont récupérées à l'autre extrémité et réintroduites à l'entrée. Comme précédemment, le retour à vide de ces objets peut être utilisé pour compartimenter un deuxième rotor têtebêche du premier ou un motif comme celui représenté figure 8. Voici maintenant différentes caractéristiques techniques qui peuvent être adjointes aux solutions déjà présentées: - La forme du rotor (1) est hélicodale. Cependant, tout au long de son profil axial, différents caractéristiques peuvent varier: le pas (p) (qui peut même s'inverser), le rayon extérieur (R), le rayon intérieur (r), l'épaisseur des flancs de l'hélicode (e), la section des 30 flancs de l'hélicode qui peut avoir un motif quelconque entre (r) et (R), tout ceci afin d'obtenir une forme améliorant le rendement (admission, compression, combustion, détente, et /ou échappement) et les jeux. L'hélicode peut être à double, triple ou à n filets. Elle peut avoir sur une ou plusieurs sections données plusieurs pales comme une hélice de ventilateur (en particulier à l'admission et à l'échappement). Toutes ces 35 caractéristiques peuvent se retrouver séparées ou mélangées tout au long des différentes sections du rotor (1). Ce rotor peut être réalisé en plusieurs morceaux. Il peut avoir le motif hélicodal à l'extérieur de l'arbre ou à l'intérieur d'un cylindre creux. - A ce rotor on peut adjoindre un nombre quelconque de rotors moteurs ou non. Les figures 9 et 10 représentent des solutions à 3 et 4 rotors. Ces rotors peuvent être -5 disposés en triangle, en carré, en hexagone ou en forme quelconque. Au moins un des rotors est moteur mais tous les autres peuvent être moteurs ou suiveurs ou constituer une partie fixe comme le rotor (1). Ils peuvent posséder toutes les possibilités caractéristiques du rotor (1), ils peuvent tourner dans le même sens ou en sens inverse, avoir un pas 5 identique ou inverse. Le carter peut être éventuellement mobile autour de son axe. Tous ces rotors peuvent avoir des longueurs différentes du premier, être entiers ou ne représenter que des tronçons, avoir un axe parallèle au rotor (1) ou non. Ces rotors peuvent avoir leur motif hélicodal à l'extérieur d'un arbre cylindrique ou à l'intérieur d'un arbre cylindrique creux. Dans ce dernier cas, ils peuvent contenir un nombre quelconque 10 de rotors. Un même rotor peut se faire compartimenter par plusieurs rotors créant plusieurs compartiments sur une spire. - Les rotors et carter peuvent être réalisés en un ou plusieurs morceaux, en particulier pour faire rentrer les pièces. - Chaque fonction admission, compression, combustion, détente, échappement peut 15 être réalisé avec des tronçons séparés. Une réalisation en plusieurs tronçons est représentée par la figure 8 o les rotors (1) et (2) sont réalisés en deux parties, une pour l'admission- compression, l'autre pour la partie détente-échappement, une chambre de combustion se trouvant entre les deux sections. Ceci est valable pour toutes les variantes décrites. - Toutes les solutions et variantes décrites peuvent être combinées entre elles, en totalité ou partiellement. - Une partie de l'énergie cinétique du fluide à l'échappement (9) peut être récupérée par mise en place d'une roue à aubes (10) (hélice du type turbine) pour récupérer le couple sur le rotor moteur (1). - Il est possible également de mettre une hélice du type ventilateur (10) à l'admission (8) pour provoquer une précompression du fluide d'entrée et ainsi améliorer le taux de remplissage. - Quand la zone d'admission du fluide de travail n'est pas fixe, on peut prolonger la zone d'admission du rotor (1) par un manchon (17) qui relie l'entrée d'air (mobile) à l'axe (fixe) 30 du rotor et qui fasse que l'air entre directement dans le rotor (1). - L'énergie destinée à entraîner le fluide de refroidissement peut être fournie directement par un ou plusieurs des rotors, en particulier un ventilateur intégré au rotor peut assurer le mouvement du fluide de refroidissement. - Lors de l'utilisation de plusieurs rotors moteurs et dans certaines conditions de 35 fonctionnement (couple réduit), les arrivées de fluide de travail sur certains rotors peuvent être fermées pour obtenir une cylindrée et une consommation plus faibles. - Des trous, clapets, shunts ou soupapes peuvent être introduits dans les hélicodes des rotors ou dans le carter pour modifier le cycle du fluide de travail (temps, pression, richesse, couple, vitesse, etc.). -6 - Cette invention peut être réalisée avec lubrification et étanchéité (totales ou partielles). Elle peut être réalisée également en utilisant les fuites (modérées du fait de la multiplicité des compartiments et donc de différences de pression faibles) pour assurer un coussin d'air entre les différentes pièces (1, 2 et 3) (partiel ou total) et donc un fonctionnement avec une usure réduite. - Concernant la dilatation, des matériaux identiques ou adaptés peuvent être utilisés pour limiter les effets de la dilatation. Les matériaux peuvent être choisis lourds ou plutôt légers pour limiter les effets gyroscopiques et obtenir une meilleure accélération. La température constante pour chaque phase du cycle de traitement du fluide de travail 10 (admission, compression, explosion, détente, échappement) peut considérablement augmenter le rendement. - Cette invention peut être utilisée pour réaliser des moteurs, mais elle peut également n'être utilisée qu'avec le premier tronçon pour réaliser des compresseurs, qu'avec le dernier tronçon pour réaliser des détendeurs. - Cette invention peut en partie ou en totalité améliorer le fonctionnement de réacteurs, de turbines o d'autres machines faisant intervenir la compression ou la détente de fluides. - Cette invention, quand elle est utilisée comme moteur peut fonctionner avec les différents types de carburant comme essence ou gasoil qu'ils soient d'origine minérale ou 20 végétale. - A l'échappement, le profil de l'hélice et du carter sur lequel on dispose des cloisons fixes (15) peut permettre de récupérer tout ou partie de l'énergie cinétique du fluide de travail par réaction sur un support fixe. - La lubrification et l'étanchéité peuvent être réalisés par les éléments suiveurs ou 25 moteurs quelle que soit leur forme (rotor, cale, etc.). L'étanchéité peut être réalisée par la pose de segments (morceaux en métal élastique) sur les faces et à la périphérie des flancs de l'hélicode. Entre deux segments, on peut assurer la lubrification. Les segments d'étanchéité peuvent être enfilés à une partie de l'hélicode et être poussés pour que ceux-ci suivent le profil. - Il est possible de placer autant de bougies que nécessaire, l'allumage peut aussi être spontané et continu dans la mesure o l'on peut réaliser une petite communication entre les chambres de combustion pour obtenir une bande de fluide de travail fine qui brle en permanence d'un bout à l'autre de manière régulière tout en évitant la détonation. - Il est possible d'évider certaines parties des rotors pour diminuer leur masse, pour leur 35 équilibrage dynamique et/ou pour compenser les effets de la dilatation. - Il est possible de réaliser les différents éléments à l'aide de plusieurs matériaux, en particulier des matériaux ayant une bonne tenue à des températures élevées aux environs de la zone de combustion. -7 Les formes, dimensions et dispositions des différents éléments pourront varier dans la limite des équivalents comme d'ailleurs les matières utilisées pour leur fabrication, sans changer pour cela la conception générale de l'invention décrite ici. Un mode de réalisation de l'invention est décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 représente la solution de base avec deux rotors hélicodaux dans un carter. La figure 2 représente une coupe de la solution de base qui sert de support à la description de la réalisation. La figure 3 représente une vue de dessus de la solution de base. La figure 4 représente la variante B à 2 rotors inclinés parallèles à pas et sens de rotation identique. La figure 5 représente la variante C o un rotor est contenu dans l'autre. La figure 6 représente une autre possibilité de la variante C o le rotor devient stator. 15 La figure 7 représente la variante D avec chenillard le long du rotor. La figure 8 représente un découpage de la machine en deux parties avec chambre de combustion intermédiaire. La figure 9 représente un assemblage à 3 rotors. La figure 10 représente un assemblage à 4 rotors. La figure 11 représente la variante C o un rotor est contenu dans l'autre. Voici le détail de fonctionnement de la solution de base à 2 rotors parallèles à pas inverse et sens de rotation contraires. Cette solution est représentée par les figures 1, 2 et 3. Le dessin du rotor (1) doit respecter les consignes suivantes: Admission: en fonction de la cylindrée désirée, il faut définir pour la zone d'admission (8) (à une extrémité du rotor (1)), le rayon extérieur (R), le rayon intérieur (r), le pas (p), l'épaisseur des flancs (e) (qui peuvent être faibles à cet endroit puisqu'il n'y a pas d'effort, par exemple 3mm), le rayon de la partie creuse (re). Le volume de cylindrée sera environ: t x (R2 - r2) x (p - e). De ce volume il faut déduire environ 25% de recouvrement 30 du rotor (2) sur le rotor (1). Ce volume de cylindrée est traité à chaque tour, ceci est donc à mettre en comparaison avec la moitié de la cylindrée d'un moteur classique qui traite la cylindrée totale en 2 tours. Exemple pour R = 10cm, r = 6cm, p = 4,3cm, e = 0,3cm, la cylindrée est de 800cm3 auxquels il faut enlever 25% de recouvrement du rotor (2) soit une cylindrée théorique de 600cm3 par tour. Ceci est à comparer avec un moteur 35 classique de 1200cm3 qui traite 600cm3 par tour. Si l'on décide de faire tourner ce moteur à 10000trs/mn (au lieu de 6000trs/mn pour un moteur classique) la puissance sera équivalente à un moteur classique de 2 litres. L'admission doit se faire pendant au moins un tour complet pour que le compartiment soit bien refermé. Il est possible d'ajouter une rooue à aubes (10) pour réaliser une précompression du fluide de travail et améliorer ainsi -8 le taux de remplissage. Lorsque l'entrée de fluide du piston rotatif est mobile, il peut être intéressant d'ajouter un manchon (17) reliant l'entrée de fluide à un axe fixe, pour que le fluide de travail pénètre directement dans le piston rotatif. Compression: Suivant le rapport de compression désiré (8 pour un moteur à essence, 5 >20 pour un moteur diesel), il faut faire varier le motif de l'hélicoide en zone (5) pour arriver à un nouveau volume de compartiment (6) 8 ou 20 fois plus petit. Par exemple pour un moteur à essence, un nouveau profil de R = 10cm, r = 8,25cm, p = 2cm, e = 1cm donnera pour 0, 75 x ir x (R2 - r2) x (p - e) = 75cm3 qui est 8 fois plus petit que 600cm3. On peut faire évoluer le profil de l'ancien au nouveau en un tour d'hélicode (ou plus ou 10 moins) selon la vitesse de compression désirée, tout en veillant à ne pas provoquer de détonation. Explosion: Elle ne peut se produire qu'après que le fluide de travail ait réalisé un tour complet avec le nouveau motif en zone (6), pour ne pas que le fluide remonte vers l'admission. C'est à ce niveau que dans le cas d'un moteur à essence, il faut positionner 15 une ou plusieurs bougies (4) dans le carter (3), suivant le type d'explosion que l'on souhaite (lente ou rapide). Le fluide de travail peut rester plusieurs tours avec ce même motif, le temps que la combustion soit complète. Détente: Le volume des compartiments doit maintenant s'agrandir de nouveau en zone (7) avec une augmentation régulière (ou pas) de l'augmentation de volume, c'est-à-dire 20 que si l'on était à r et R constants, le pas devrait varier en fonction du carré de la distance qui sépare le début, de la fin de la détente. En effet, l'effet moteur va être produit par le fait que la pression du fluide de travail dans les compartiments (7) cherche à faire évoluer le fluide vers un agrandissement du compartiment, donc à faire tourner l'hélicode pour se diriger vers la sortie. L'agrandissement du compartiment (7) doit être donc continu. Il est 25 intéressant au niveau du rendement de détendre le fluide de travail assez lentement pour ne pas que la température, et donc la pression chutent (détente à réaliser sur plusieurs tours). De même, il est avantageux que le volume de sortie soit supérieur au volume d'entrée. En effet, si le volume de sortie est 50% plus grand que le volume d'entrée, on récupère 11 % d'énergie supplémentaire si la détente est adiabatique et 19% si elle a lieu 30 à température constante. Le motif: R = 10cm, r = 5cm, p = 5,3cm, e = 0,3cm produira un volume de 900cm3 donc 1, 5 fois le volume d'entrée. Ce dernier profil doit être réalisé sur au moins un tour complet de l'hélicoide. chappement: quand le rotor suiveur (2) n'isole plus les compartiments (7) du rotor principal (1), le fluide de travail sort (9) avec encore 50% de l'énergie initiale sous forme 35 d'énergie cinétique, à une vitesse de l'ordre de 500m/s. Cette énergie peut être récupérée par mise en place d'une hélice (10) (du type ventilateur ou turbine) pour récupérer le couple sur le rotor, ou par mise en place optionnelle de petits obstacles (15) sur le carter (3) pour permettre une réaction du fluide de travail sur une partie fixe (réaction du type -9 tuyau d'arrosage non tenu), cette réaction fournissant un couple supplémentaire sur le rotor (1). Les 2 procédés peuvent être cumulés. Le rotor (1) doit reposer à chaque extrémité dans des roulements (11) ou des paliers du carter (3) pour sa rotation. Il est préférable de situer ces roulements (11) ou paliers au5 delà des zones d'admission et d'échappement du fluide pour faciliter la circulation des fluide de travail. Le couple moteur peut être récupéré sur cet axe. Le rotor (1) peut être creux pour faciliter le refroidissement par circulation d'un fluide à l'intérieur (eau ou air par exemple). Ce rotor (1) peut comporter des segments d'étanchéité sur la partie extérieure de l'hélicode pour assurer l'étanchéité. Le rotor suiveur (2) doit épouser au mieux la forme du rotor moteur (1) dans toute la zone o ils s'interpénètrent pour réduire les jeux (fig.2 au centre). Le motif est complémentaire de celui du rotor (1). Dans la zone d'interpénétration, à chaque partie creuse du rotor (1) doit correspondre une partie de matière d'hélicode du rotor (2) et inversement. Pour simplifier, il est bon que le rotor (2) ait les mêmes dimensions que le rotor (1): même pas, 15 même rayon intérieur et extérieur. Aux deux extrémités, l'emboîtement n'a pas besoin d'être parfait. C'est au centre qu'il est le plus important car la pression est maximale. Les deux pièces ne peuvent rentrer idéalement l'une dans l'autre, aussi il y aura un jeu. Ce jeu peut être réduit en introduisant un léger déport négatif sur la surface des flancs de l'hélicode. Le jeu est proportionnel à p x (R-r) / R, il peut être de plusieurs dixièmes de 20 millimètre aux extrémités du rotor (1), mais est heureusement inférieur au dixième de millimètre au centre o se produit la combustion (p petit, R grand, R-r petit). Ce rotor suiveur peut comporter des segments d'étanchéité sur la partie extérieure de l'hélicode, et sur les faces des flancs de l'hélicode près du rayon extérieur. Le volume du rotor (2) peut être ainsi isolé de celui du rotor (1) pour permettre d'y mettre du lubrifiant qui servira 25 à lubrifier le rotor (1) sans que le lubrifiant soit en contact avec le fluide de travail. Les jeux devront tenir compte de la dilatation des pièces. Les deux rotors tournent en sens inverse, il faut donc prévoir par exemple un engrenage (12) sur chaque rotor pour que ceux-ci s'engrènent ensemble. Il n'y a que très peu d'effort sur l'entraînement du rotor (2) donc peu de perte d'énergie. Il est préférable de placer ces deux engrenages dans le boîtier 30 des roulements d'admission (température plus basse). Les deux rotors (1) et (2) doivent subir un équilibrage dynamique (par exemple par ajout ou retrait de matière). Le carter (3) peut être réalisé en une partie si le rayon extérieur des rotors est constant, ou en plusieurs parties dans le cas contraire pour pouvoir faire rentrer les deux rotors. 35 Sinon, ce sont les rotors qu'ilfaut réaliser en plusieurs parties. Il doit comporter les alésages des deux rotors ou comporter des chemises. Son matériau doit être étudié en compatibilité avec celui des rotors pour minimiser les jeux de dilatation. On peut utiliser le même matériau pour toutes les pièces. Ce carter peut être refroidi par air avec des ailettes et ventilation éventuelle, ou par circulation d'eau à l'intérieur. Il comporte en allant -10 de l'admission vers l'échappement différentes zones: une zone lubrifiée contenant les deux roulements d'admission (11) et les deux engrenages d'entraînement (12), une pipe d'admission, la zone cylindrique entourant les deux rotors, une pipe d'échappement, une zone lubrifiée contenant les roulements d'échappement qui devra être isolé 5 thermiquement. Ce carter comprend une ou plusieurs bougies (4) vers la zone d'allumage. Il doit également boucher les extrémités du rotor secondaire (2). Les rotors (1) et (2) tournant en sens inverse à vitesse égale, les deux engrenages (12) sont identiques et fonctionnent en entraînement externe à faible couple puisque le rotor (2) est suiveur. Pour réaliser la variante C (fig 11), des dimensions cohérentes peuvent être pour le rotor (1) R=5cm, r = 1,5cm, p = 2cm et pour le rotor (2) R = 10cm, r = 6,5cm, p= 4cm avec double hélice intérieure (d'o p = 2cm). Pour réaliser l'entraînement, on utilisera un engrenage intérieur pour l'hélicode creux (2), qui viendra entraîner les engrenages de chaque rotor. Dans le cas o la grand rotor est fixe et traite le fluide de travail, avec un ou 15 plusieurs rotors suiveurs, la partie (16) sert d'axe et de planétaire pour supporter les 2 rotors suiveurs en tant que satellites. Pour réaliser la variante D, il faut utiliser des cales (13) guidées par le carter, et restant à distance fixe de l'arbre moteur. Ainsi le profil des cales est constant et épouse parfaitement l'intervalle entre deux flancs de l'hélicoide. Ces cales peuvent aisément 20 comporter des segments d'étanchéité et assurant une lubrification entre ces segments. Il faut les relier ensemble par un mécanisme du type chaîne tournant sur une ou plusieurs poulies (14). Cette invention offre les avantages suivants: dimensions et prix réduits à puissance 25 équivalente, mais surtout le rendement est nettement amélioré. En effet, le taux de remplissage peut être supérieur à 100% puisque le fluide de travail peut être mis facilement sous pression à l'admission. Le fluide de travail peut être comprimé à la vitesse idéale par le choix optimum du dessin de l'hélicode. Le fluide de travail peut être brlé le temps souhaité et ainsi atteindre une température et une pression plus élevées. Le fluide 30 de travail peut être détendu progressivement pour ne pas faire chuter la température (et donc la pression), mais surtout la détente peut s'effectuer sur un rapport plus grand que le taux de compression, on peut donc récupérer une énergie supplémentaire par rapport à un moteur classique. Enfin, l'énergie cinétique du fluide de travail à l'échappement peut être partiellement récupérée par réaction sur le carter ou par une turbine. Ces gains 35 associés aux frottements réduits, peuvent représenter un gain de rendement de l'ordre de 30%. De plus la vitesse de ce type de machine n'étant pas limitée, la puissance fournie peut aisément être très importante. Il peut également tourner à faible vitesse, ce qui fait que sa plage de vitesse permet d'utiliser moins de rapports de vitesse. -11 Le fluide de travail étant dans différents états voisins entre les différents compartiments, ceci offre donc l'avantage d'avoir une différence de pression entre compartiments plus faible et donc de minimiser les fuites éventuelles. Dans la solution de base et la variante C, les pièces mobiles ont une vitesse relative faible entre elles. Ceci permet une usure réduite et une facilité pour réaliser l'étanchéité. -12 REVENDICATIONS 1) Machine à piston rotatif de forme hélicodale variable assurant au moins une des fonctions de compression, de combustion, de détente, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'au moins deux organes coopérants dont au moins un piston rotatif hélicodal (1), appelé rotor moteur, dont au moins une des caractéristiques de l'hélicode varie sur au moins une de ses portions: le pas (p), le sens du pas, le rayon intérieur ( r), le rayon extérieur ( R), l'épaisseur des flancs (e), la section des flancs, le nombre d'hélices imbriquées, le rayon de la partie creuse (re), la proportion 10 des parties allouées aux différentes fonctions, en particulier le fait que le rapport de détente soit supérieur au rapport de compression, et tournant dans une chambre de travail (3) épousant l'enveloppe extérieure des organes coopérants, telle que le fluide de travail y est aspiré à l'extrémité (8) du piston rotatif (1) par la rotation de l'hélicode, y est compartimenté par au moins un organe coopérant supplémentaire sur au moins une 15 portion du piston rotatif (1), les compartiments (5) devenant de plus en plus petits (6), le fluide de travail va se trouver comprimé puis après combustion, il va chercher à gagner du volume, et va descendre dans les compartiments inférieurs (7) de plus en plus grands, en fournissant du couple au piston rotatif et s'échapper en (9). 2) Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un des organes coopérant 20 supplémentaire compartimentant le piston rotatif (1) sur au moins une portion est un deuxième rotor moteur du type piston rotatif hélicodal (2) épousant la forme du premier sur au moins une de ses portions. 3) Machine selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisée en ce qu'un des organes coopérant supplémentaire compartimentant le piston rotatif (1) sur au moins 25 une portion est un rotor de forme hélicodale non moteur (2) épousant la forme du premier sur au moins une de ses portions. 4) Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée par le fait que les organes coopérants sont au moins constitués de deux rotors hélicodaux (1) et (2), dont l'un au moins est moteur du type piston rotatif hélicodal, qui tournent en sens 30 inverse deux à deux, le pas de leur hélicode étant inverse l'un par rapport à l'autre. 5) Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée par le fait que les organes coopérants sont au moins constitués de deux rotors hélicodaux (1) et (2), dont l'un au moins est moteur du type piston rotatif hélicodal, qui tournent dans le même sens, le pas de leur hélicode étant de même sens, leurs axes étant inclinés deux à deux. 35 6) Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisée par le fait que les organes coopérants sont au moins constitués de deux rotors hélicodaux (1) et (2), dont l'un au moins est du type piston rotatif hélicodal creux avec un hélicode intérieur, le mouvement relatif des organes coopérants est de type à axe interne. -13 7) Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'un des organes coopérant supplémentaire compartimentant le piston rotatif (1) sur au moins une portion, est constitué par les dents d'au moins un engrenage, dents constituant des cales venant s'intercaler entre les flancs de l'hélicode du rotor (1). 8) Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'un des organes coopérant supplémentaire compartimentant le piston rotatif (1) sur au moins une portion est constitué d'objets introduits à une extrémité du rotor (1) entre les flancs de l'hélicode et récupérés à l'autre extrémité et réintroduites à l'entrée. 9) Machine selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'un des organes coopérant 10 supplémentaire compartimentant le piston rotatif (1) sur au moins une portion est constitué par un chenillard constitué de cales (13) venant s'intercaler entre les flancs de l'hélicode du rotor (1) et entraînées par un dispositif de type chaîne tournant sur au moins une poulie (14). 10) Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'au 15 moins un des rotors est fixe, le mouvement relatif des organes coopérants étant inchangé. 11) Machine selon l'ensemble des revendications 1 à 1 0, caractérisée en ce que le carter (3) est animé d'un mouvement de rotation, le mouvement relatif des organes coopérants étant inchangé. 12) Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée par le fait 20 qu'au moins un rotor soit muni de roue à aubes (10) à au moins une de ses extrémités, roues destinées à assurer au moins une des fonctions suivantes: précompression du fluide de travail en entrée, récupération de l'énergie cinétique du fluide de travail en sortie, refroidissement. 13) Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 caractérisée par le fait que 25 la circulation du fluide de travail est modifiée par au moins un dispositif de type clapet bouchant au moins un orifice en particulier pour utiliser moins de pistons moteurs lorsque ce n'est pas nécessaire. 14) Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 13 caractérisée par le fait qu'au moins un organe coopérant assure l'étanchéité et la lubrification sur au moins une 30 portion d'au moins un piston rotatif moteur (1). 15) Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 caractérisée par la mise en place dans la zone d'échappement (9) d'au moins une cloison fixe (15) permettant de récupérer une partie de l'énergie cinétique du fluide de travail par réaction sur un support fixe. 16) Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 15 caractérisée par la mise en contact de la partie de fluide de travail en combustion avec celle qui vient d'être comprimée pour obtenir une combustion continue. 17) Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 16 caractérisée par le fait que les organes coopérants sont réalisés en plusieurs tronçons, l'un réalisant la fonction de -14 compression, l'autre la fonction de détente, une chambre de combustion intermédiaire se trouvant entre les deux tronçons. 18) Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 17 caractérisée par la mise en place à l'extrémité (8) d'au moins un des rotors moteurs du type piston rotatif hélicodal 5 (1), d'un manchon (17) qui relie l'entrée de fluide, quand celle-ci est mobile, à l'axe fixe du rotor pour que le fluide entre directement dans le rotor. 19) Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 18 caractérisée par le fait que le piston rotatif hélicodal (1) est fixe, creux, sert de carter, possède un hélicode intérieur à plusieurs hélices imbriquées, et que l'un au moins des organes coopérants est un rotor 10 hélicodal (2) plus petit, placé à l'intérieur du piston (1), qui tourne autour de son axe qui lui-même tourne autour de l'axe du piston (1), le mouvement des organes coopérant étant à axe interne, la pièce (16) comblant l'intervalle entre les rotors (1) et (2) étant en rotation, servant de planétaire au rotor (2) et délivrant le couple moteur.