FR3115066A1 - Moteur à combustion interne et procédé de fonctionnement d'un moteur à combustion interne - Google Patents

Abstract

Moteur à combustion interne et procédé de fonctionnement d'un moteur à combustion interne L'invention concerne un moteur à combustion interne destiné à générer une puissance d'entraînement mécanique par combustion d'un carburant. Afin de permettre une structure particulièrement simple et légère et, en outre, une douceur de fonctionnement élevée ainsi qu'un couple élevé, le moteur à combustion interne comprend deux ou trois pistons rotatifs (8a ; 8b) qui sont reliés solidairement en rotation à un arbre de sortie et qui sont agencés chacun de façon mobile en rotation dans un cylindre annulaire, au moins un passage (10) entre les cylindres annulaires (9a ; 9b), et un registre d'arrêt mobile respectif (6a ; 6b) pour refermer temporairement les cylindres (9a ; 9b) adjacents au passage (10). Figure à publier avec l’abrégé: figure 4a

Description

Moteur à combustion interne et procédé de fonctionnement d'un moteur à combustion interne

L'invention concerne un moteur à combustion interne, destiné à générer une puissance d'entraînement mécanique par combustion d'un carburant, et un procédé de fonctionnement d'un moteur à combustion interne.

Les moteurs à combustion interne destinés à générer une puissance d'entraînement mécanique par combustion d'un carburant sont connus par l'usage. Avec l'ajout d'air de combustion, l'énergie liée chimiquement au carburant est convertie en chaleur, grâce à laquelle les substances présentes dans une chambre de combustion se dilatent et la pression (qui y règne) augmente. En raison des masses oscillantes, en particulier des pistons et soupapes, de tels moteurs à combustion ont cependant tendance aux vibrations, qui exercent une charge supplémentaire sur les composants. À cause du montage particulièrement solide, nécessaire en supplément, des parties en mouvement, le poids augmente davantage. Dans le cas des moteurs à piston rotatif, tels que le moteur Wankel, la tendance à vibrer est certes réduite, mais en raison de la conception défavorable des surfaces de fond de piston et du bras de levier court qui en résulte, on atteint seulement un couple de rotation comparativement faible.

L'objectif de l'invention est de créer un moteur à combustion interne permettant une structure particulièrement simple et légère et présentant en outre une grande douceur de fonctionnement et un couple de rotation élevé.

Cet objectif est atteint du fait que le moteur à combustion interne comprend deux pistons rotatifs reliés solidairement en rotation à un arbre de sortie et montés chacun de façon mobile en rotation dans un cylindre annulaire, au moins un passage entre les cylindres annulaires, et un registre d'arrêt respectif destiné à refermer temporairement les cylindres adjacents au passage. On entend par agencement entre les cylindres annulaires également des modes de réalisation dans lesquels le passage est agencé, par exemple, en étant décalé radialement vers l'extérieur et débouche le cas échéant dans les cylindres au niveau des faces frontales radiales, c'est-à-dire que le passage se trouve dans un plan quelconque entre les cylindres annulaires et/ou est positionné au-dessus des cylindres. Grâce aux pistons rotatifs, qui peuvent tourner dans les cylindres annulaires selon une trajectoire circulaire, on atteint une doucheur de fonctionnement particulièrement importante. À l'aide des registres d'arrêt, les deux cylindres peuvent être temporairement refermés, de sorte que les pistons rotatifs permettent de comprimer l'air situé dans les cylindres ou permettent aux gaz de combustion sous pression dans un cylindre d'effectuer un travail au niveau du piston rotatif correspondant.

Les pistons rotatifs n'auraient pas besoin d'être fixés à un arbre de sortie ou à un disque de piston. On peut également prévoir des cylindres séparés ayant des disques de piston séparés qui sont chacun reliés à des arbres (demi-arbres) de sortie, le cas échéant orientés différemment. Dans ce cas, les pistons rotatifs peuvent, par exemple, être reliés à proximité d'une chambre de combustion par l'intermédiaire d'un mécanisme, par exemple des engrenages coniques, les axes de rotation des pistons pouvant présenter une déviation de 1°, par exemple. En variante ou en supplément, un demi-cylindre/piston peut être tourné de 180° et donc dans la direction opposée à celle de l'autre moitié, le cas échéant avec un disque de soupape orienté nouvellement.

En variante, le moteur à combustion interne peut aussi comprendre trois pistons rotatifs ou plus, reliés solidairement en rotation à un arbre de sortie, qui sont montés chacun de façon mobile en rotation dans un cylindre annulaire respectif. Tout comme dans le cas de la variante à deux pistons rotatifs, les cylindres peuvent être agencés si près les uns des autres qu'ils permettent de prévoir une enveloppe de cylindre commune. On entend par "solidairement en rotation" que le mouvement des pistons rotatifs les uns par rapport aux autres est défini, qu'il est soit un mouvement identique, par exemple grâce à une liaison par coopération de matière, soit un mouvement relatif défini par un mécanisme intermédiaire.

De préférence, le passage entre les cylindres peut être utilisé comme chambre de combustion, en particulier avec un dispositif d'allumage pour le carburant, tel qu'une bougie d'allumage ou une bougie de préchauffage et/ou un dispositif d'injection directe du carburant. En variante, le dispositif d'allumage du carburant et/ou le dispositif d'injection directe du carburant peuvent être agencés dans le cylindre de travail. Selon l'application, l'allumage et la combustion peuvent donc avoir lieu dans la chambre de combustion et/ou dans le cylindre de travail. En résumé, l'approvisionnement en carburant peut donc avoir lieu selon le principe du moteur à allumage par étincelle avec pré-mélange avec l'air fourni, ou au moyen d'une injection directe et d'un allumage contrôlé par bougie d'allumage, ou selon le principe diesel en injectant le carburant par injection directe et avec auto-allumage. Outre les mélanges air-carburant, on peut également utiliser des mélanges de gaz tels qu'un mélange hydrogène-oxygène ou des mélanges comprenant des gaz organiques.

Dans un mode de réalisation préféré, un premier piston rotatif peut être réalisé comme piston de compression dans un cylindre de compression, et un deuxième piston rotatif peut être réalisé comme piston de travail dans un cylindre de travail, les pistons rotatifs étant agencés en décalage l'un par rapport à l'autre dans le sens de rotation. Cela permet aux gaz frais d'être comprimés par le piston de compression dans le cylindre de compression et d'être poussés directement à travers le passage jusque dans le cylindre de travail ou dans la chambre de combustion. Les gaz chauds peuvent alors s'échapper dans le cylindre de travail et transférer l'énergie au piston de travail.

De préférence, le piston de travail est agencé en décalage en amont du piston de compression dans le sens de rotation. Cela permet au piston de travail de refermer une sortie de la chambre de combustion vers le cylindre de travail, tandis que le piston de compression pousse les gaz frais dans la chambre de combustion et les comprime ici. En outre, le décalage des pistons permet au piston de compression de refermer l'entrée de la chambre de combustion, tandis que les gaz en expansion effectuent un travail au niveau du piston de travail. Avantageusement, l'un au moins des pistons rotatifs peut s'étendre sur plus de 180° dans le sens de rotation.

Pour obtenir une compression particulièrement efficace des gaz frais dans le cylindre de compression, un registre d'arrêt peut être agencé dans le cylindre de compression, en aval du passage ou de la chambre de combustion dans le sens de rotation du piston de compression, de sorte que l'air à comprimer ne peut pas s'échapper et est poussé dans le passage ou dans la chambre de combustion. En outre, un registre d'arrêt dans le cylindre de travail peut être agencé en amont du passage ou de la chambre de combustion dans le sens de rotation du piston de travail, de sorte que les gaz de combustion en expansion ne puissent pas s'échapper et transfèrent l'énergie au piston de travail.

De manière particulièrement préférée, les registres d'arrêt peuvent être disposés sur des disques de soupape montés de manière rotative. Par rotation du disque de soupape, un ou plusieurs registres d'arrêt peuvent être brièvement insérés dans le cylindre respectif afin de le refermer. Avantageusement, au moins un registre d'arrêt du cylindre de compression et au moins un registre d'arrêt du cylindre de travail peuvent être disposés sur un disque de soupape respectif, on peut donc prévoir par exemple un disque de soupape avec un registre d'arrêt pour le cylindre de compression et un disque de soupape avec un registre d'arrêt pour le cylindre de travail. Dans un mode de réalisation avantageux, plusieurs registres d'arrêt peuvent être prévus pour le cylindre de compression et/ou pour le cylindre de travail, qui sont disposés le cas échéant sur un disque de soupape commun pour le cylindre de compression ou le cylindre de travail et qui sont synchronisés avec les pistons de compression/pistons de travail, par exemple via un mécanisme et avec des vitesses de rotation différentes. Le mode de réalisation comprenant plusieurs registres d'arrêt par disque de soupape est plus équilibré, alors que le mode de réalisation comprenant un registre d'arrêt pour deux pistons par cylindre doit tourner plus rapidement, de sorte que les côtés avant et les côtés arrière des pistons sont moins pointus/raides, ce qui donne de meilleurs vecteurs de force.

De préférence, les axes de rotation des disques de soupape sont décalés et/ou disposés selon un angle par rapport aux cylindres annulaires, de telle sorte que les registres d'arrêt croisent temporairement les cylindres lorsque les disques de soupape tournent, les refermant ainsi d'un côté ou complètement. Une fente correspondante est de préférence prévue à cet effet dans le carter des cylindres. Grâce au disque de soupape rotatif, le nombre de composants oscillants est réduit, ce qui augmente la douceur de fonctionnement.

Avantageusement, les pistons rotatifs peuvent avoir une section transversale angulaire, en particulier rectangulaire ou triangulaire, de préférence avec des coins arrondis, ou également une section transversale circulaire. De manière encore plus avantageuse, les pistons rotatifs peuvent être disposés ensemble sur un disque de piston, sur les faces frontales opposées respectives adjacentes à un bord extérieur. En outre, les pistons rotatifs en particulier angulaires peuvent être réalisés en étant inclinés l'un par rapport à l'autre dans la direction radiale, donc présenter un angle par rapport à la perpendiculaire sur l'axe de rotation des pistons.

Dans un autre mode de réalisation préféré, le piston de compression peut présenter une section transversale qui se réduit en sens opposé au sens rotation, et/ou le piston de travail peut présenter une section transversale qui se réduit dans le sens de rotation, en particulier avec une réduction de section transversale continue ou graduée. De cette manière, les cycles d'admission, de compression, de détente et d'éjection peuvent être coordonnés efficacement les uns avec les autres, ce qui permet d'obtenir une conception particulièrement compacte et légère et donc une densité de puissance élevée. En particulier dans le cas du piston de travail, la réduction de la section transversale présente l'avantage d'offrir plus d'espace pour l'expansion des gaz enflammés et donc, théoriquement, la réaction/combustion a plus d'espace et de temps pour se terminer. Ceci est particulièrement avantageux dans les modes de réalisation particulièrement compacts où l'espace disponible est relativement faible. La conception spécifique de la réduction de la section transversale offre également des degrés de liberté dans l'optimisation et permet une adaptation optimale aux exigences respectives. De manière encore plus avantageuse, sur les faces frontales à l'avant et à l'arrière, les pistons peuvent avoir une section transversale qui se réduit vers les extrémités, en particulier avec une réduction continue de la section transversale, ce qui permet d'obtenir la plus petite dimension d'intervalle possible par rapport aux registres d'arrêt.

Pour permettre l'alimentation en gaz frais et l'évacuation des gaz d'échappement, une ouverture d'entrée pour les gaz frais peut être prévue sur le cylindre de compression en aval du registre d'arrêt, dans le sens de rotation des pistons rotatifs, et une ouverture de sortie pour les gaz de combustion peut être prévue dans le cylindre de travail en amont du registre d'arrêt dans le sens de rotation des pistons rotatifs.

En outre, un procédé pour faire fonctionner un moteur à combustion interne, en particulier un moteur à combustion interne tel que décrit ci-dessus, est revendiqué.

Selon l'invention, un cylindre de compression est refermé au moyen d'un registre d'arrêt en aval d'un passage vers un cylindre de travail, dans le sens de rotation d'un piston de compression, et, en outre, le passage vers le cylindre de travail est également refermé par un piston de travail. L'expression "en aval d'un passage" doit être comprise de telle sorte que le registre d'arrêt referme le cylindre de compression en aval de l'ouverture d'embouchure du passage vers le cylindre de compression. Les gaz frais sont ensuite comprimés dans le cylindre de compression entre le piston de compression et le registre d'arrêt et/ou dans le passage par le mouvement du piston de compression, jusqu'à ce que le passage depuis le cylindre de compression soit refermé par le piston de compression. Le carburant est ajouté ou a déjà été ajouté aux gaz frais comprimés, et le mélange est alors enflammé au plus tard à cet instant, de sorte que la température et la pression dans le passage augmentent. Ensuite, ou peu avant, le piston de travail libère le passage vers le cylindre de travail et les gaz de combustion sous pression peuvent se détendre sous l'effet du piston de travail. En variante, il est également possible que l'inflammation du mélange s'effectue seulement après que le piston de travail ait ouvert le passage.

Dans un mode de réalisation avec des pistons rotatifs courts, en particulier avec un piston rotatif qui couvre une plage angulaire inférieure à 180°, il est possible de prévoir une soupape séparée, en particulier un tiroir hydraulique, qui peut brièvement prendre en charge la tâche de fermeture du passage lorsque les conditions de pression dans les cylindres sont faibles.

Avantageusement, avant l'expansion des gaz chauffés ou avant l'introduction des gaz comprimés dans le cylindre de travail, le cylindre de travail peut être refermé au moyen d'un registre d'arrêt en amont du passage ou d'une embouchure dans le passage, dans le sens de rotation du piston de travail. Cela assure que la totalité de la pression théoriquement disponible est appliquée au cylindre de travail.

De manière particulièrement avantageuse, le passage peut être temporairement refermé par le piston de compression et par le piston de travail simultanément.

Dans un mode de réalisation avantageux, avant l'allumage et avant que le piston de compression ne referme le passage, les gaz frais comprimés peuvent être introduits dans le cylindre de travail.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante des modes de réalisation préférés en référence aux dessins. Ceux-ci montrent :

, une vue en perspective d'un moteur à combustion interne ;

, une coupe transversale à travers le moteur à combustion interne de la ;

, une vue détaillée du moteur à combustion interne de la , sans le carter ;

figures 4a – 4e, diverses étapes de fonctionnement du moteur à combustion interne de la , en vue latérale ;

figures 5a – 5e, diverses étapes de fonctionnement du moteur à combustion interne de la , en vue de dessus sur une zone détaillée ;

, une vue détaillée d'un mode de réalisation en variante d'un moteur à combustion interne ;

figures 7a - 7g, diverses étapes de travail du moteur à combustion interne de la en vue de dessus sur une zone détaillée ;

, une vue détaillée en perspective sur un autre mode de réalisation en variante d'un moteur à combustion interne ;

, une coupe transversale à travers un autre mode de réalisation en variante d'un moteur à combustion interne ;

, une vue latérale schématique d'un autre mode de réalisation en variante d'un moteur à combustion interne ;

figures 11, 12, des coupes transversales à travers d'autres modes de réalisation en variante d'un moteur à combustion interne ;

, une vue latérale schématique d'un mode de réalisation d'un moteur à combustion interne ayant deux chambres de combustion, et

figures 14a – d, diverses possibilités de positionnement d'un disque de soupape par rapport à un disque de piston.

La montre une illustration en perspective d'un moteur à combustion interne 1a. Le moteur à combustion interne 1a comprend un carter 2 qui est supporté par une base 3 par rapport à un sol qui n'est pas représenté. Un arbre de sortie 4 dépasse latéralement du carter 2, à partir duquel la puissance du moteur à combustion interne 1a peut être prélevée, par exemple pour faire fonctionner un générateur électrique ou un véhicule.

Deux disques de soupape 5a, 5b sont montés de façon mobile en rotation sur des barrettes saillantes du carter 2. Les disques de soupape 5a, 5b sont orientés par rapport au carter 2 de telle sorte que des registres d'arrêt 6a, 6b disposés sur les disques de soupape 5a, 5b font temporairement saillie dans des fentes du carter 2 pendant une rotation autour de l'axe de rotation respectif du disque de soupape 5a, 5b. Les registres d'arrêt 6a, 6b font saillie perpendiculairement des disques de soupape 5a, 5b, par ailleurs plats, et sont réalisés, sur le bord extérieur, sous la forme d'une barrette annulaire à rayon constant s'étendant sur une partie de la circonférence. Les fentes sont formées de manière correspondante de sorte que les registres d'arrêt 6a, 6b puissent faire saillie ou plonger dans le carter 2 avec le plus petit intervalle possible.

Le mouvement de rotation des disques de soupape 5a, 5b est lié au mouvement de rotation de l'arbre de sortie 4 par des moyens de transmission non représentés, tel qu'un engrenage ou au moins une courroie, de sorte que les mouvements de rotation sont synchronisés.

La montre une coupe transversale à travers le moteur à combustion interne 1a de la . La coupe transversale est orientée verticalement, et l'axe de rotation de l'arbre de sortie 4 se trouve dans le plan du dessin. Comme on peut le voir sur l'illustration, l'arbre de sortie 4 est relié solidairement en rotation à des pistons rotatifs 8a, 8b via un disque de piston 7. Les pistons rotatifs 8a, 8b sont disposés dans des cylindres annulaires 9a, 9b. Grâce au palier rotatif de l'arbre de sortie 4, les pistons rotatifs 8a, 8b sont positionnés avec précision par rapport aux cylindres annulaires 9a, 9b, de manière à permettre d'obtenir des dimensions d'intervalle particulièrement petites avec un bon effet d'étanchéité entre les pistons rotatifs 8a, 8b et les cylindres annulaires 9a, 9b. En supplément, on peut prévoir d'autres éléments d'étanchéité, tels que des segments de piston sur les pistons rotatifs 8a, 8b ou des joints coulissants dans les cylindres annulaires 9a, 9b. Les cylindres annulaires 9a, 9b, qui sont similaires à un tore mais de section transversale rectangulaire, permettent aux pistons rotatifs 8a, 8b de tourner librement autour de l'axe de rotation de l'arbre de sortie 4.

Un passage 10 est prévu entre les cylindres annulaires 9a, 9b dans une zone supérieure représentée sur l'illustration, qui est ouvert vers chacun des cylindres annulaires 9a, 9b. Le passage 10 permet aux gaz de passer entre les cylindres annulaires 9a, 9b. Vu dans le sens de rotation des pistons rotatifs 8a, 8b, le passage 10 est limité à une certaine plage angulaire, de manière à empêcher par ailleurs les gaz de passer entre les cylindres annulaires 9a, 9b. En variante, on pourrait également prévoir au moins deux passages, qui sont formés séparément et, par exemple, décalés de 1 mm l'un par rapport à l'autre dans le sens de rotation des pistons rotatifs.

La montre une vue détaillée du moteur à combustion interne de la sans le carter 2 avec la base 3. Comme on peut le constater, les pistons rotatifs 8a, 8b s'étendent dans le sens de rotation de l'arbre de sortie 4 sur une plage angulaire de plus de 120°, en particulier de plus de 180°. Dans une zone supérieure, on peut voir que les pistons rotatifs 8a, 8b se chevauchent dans une plage angulaire.

Dans le mode de réalisation illustré, les sens de rotation de l'arbre de sortie 4, du disque de soupape 5a et du disque de soupape 5b sont dans le sens horaire. La synchronisation des disques de soupape 5a, 5b avec l'arbre de sortie 4 assure qu'il n'y ait pas de collision entre les registres d'arrêt 6a, 6b et les pistons rotatifs 8a, 8b. Comme le montre la disposition représentée, la rotation du disque de soupape 5b provoque l'extraction du registre d'arrêt 6b, disposé sur celui-ci, hors du cylindre annulaire 9b, non représenté, lors de l'approche du piston rotatif 8b.

La synchronisation mutuelle peut être coordonnée de telle sorte que l'extrémité du registre d'arrêt 6b glisse le long de la face frontale aplatie illustrée du piston rotatif 8b et établit ainsi un contact étanche. Comme on peut le voir sur l'illustration, le registre d'arrêt 6a sur le disque de soupape 5a est ramené dans le cylindre annulaire 9a justement lorsque le piston rotatif 8a s'éloigne. À cet effet, la face arrière du piston rotatif 8a est aplatie de manière à ce que le registre d'arrêt 6a puisse glisser avec une extrémité avant le long de l'extrémité aplatie du piston rotatif 8a et s'y appuyer de manière étanche. La synchronisation décrite et la conception des pistons rotatifs 8a, 8b et des registres d'arrêt 6a, 6b assurent que les cylindres annulaires 9a, 9b sont refermés par les registres d'arrêt 6a, 6b, mais que les cylindres annulaires 9a, 9b sont brièvement ouverts à chaque rotation des pistons rotatifs 8a, 8b pour éviter une collision avec les pistons rotatifs 8a, 8b.

Les figures 4a – 4e montrent une vue latérale de diverses étapes de travail du moteur à combustion interne 1a de la . L'illustration de gauche correspond à la vue latérale du piston rotatif 8a et celle de droite correspond à la vue latérale du piston rotatif opposé 8b. Toutefois, pour simplifier, les deux vues sont représentées dans le même sens de vision et les autres éléments sont occultés en conséquence, afin de mieux illustrer le positionnement mutuel des pistons rotatifs ayant des sens de rotation identiques. En outre, seuls les cylindres annulaires 9a, 9b avec les pistons rotatifs 8a, 8b qui y sont disposés et les registres d'arrêt 6a, 6b sont représentés. Les registres d'arrêt 6a, 6b croisent les cylindres annulaires 9a, 9b en un point dans une zone supérieure adjacente au passage 10 et sont par ailleurs espacés de ceux-ci. Le passage 10 peut être conçu comme une chambre de combustion, en particulier avec un dispositif d'allumage pour le carburant.

Dans l'exemple de réalisation des figures 4a – 4e, le piston rotatif 8b est réalisé comme piston de compression, et le piston rotatif 8a est réalisé comme piston de travail. En conséquence, le cylindre annulaire 9b est un cylindre de compression, et le cylindre annulaire 9a est un cylindre de travail. Comme on peut encore le voir sur l'illustration, le piston de compression 8b et le piston de travail 8a sont agencés en décalage l'un par rapport à l'autre dans le sens de rotation, le piston de compression 8b faisant saillie dans le sens de rotation par rapport au piston de travail 8a. Dans la vue de dessus des figures 4a – 4e, le sens de rotation du piston de travail 8a et du piston de compression 8b est le sens horaire. Le sens de rotation des registres d'arrêt 6a, 6b est également le sens horaire.

Dans l'étape de travail illustrée à la , le passage 10 est refermé par le piston de travail 8a, de sorte qu'aucun air ne peut passer du cylindre de compression 9b jusque dans le cylindre de travail 9a. Le registre d'arrêt 6a ne fait pas saillie dans le piston de travail 8a. Comme on peut le voir sur la vue de dessus du piston de compression 8b, le registre d'arrêt 6b fait juste saillie avec une première extrémité dans le cylindre de compression 9b et le referme, de sorte qu'aucun gaz ne peut passer devant le registre d'arrêt 6b d'une moitié à l'autre du cylindre de compression 9b. Cette étape de travail constitue le début du temps de compression, pendant lequel les gaz présents dans le cylindre annulaire 9b, en amont du passage 10 dans le sens de rotation du piston de compression 8b, sont poussés par le piston de compression 8b vers le passage 10. Le registre d'arrêt 6b, qui est disposé en aval du passage 10 dans le sens de rotation du piston de compression 8b, assure la poussée de l'air comprimé en direction du passage 10. Cependant, comme le passage 10 est refermé du côté opposé par le piston de travail 8a, l'air est comprimé. En plus de la compression de l'air, l'aspiration de gaz frais commence également lors de cette étape de travail. À cet effet, une ouverture d'entrée 11 est prévue sur un côté du registre d'arrêt 6b opposé au passage 10, par laquelle le piston de compression 8b aspire des gaz frais.

La montre une étape de travail qui suit l'étape de travail montrée à la . Les pistons rotatifs 8a, 8b ainsi que les registres d'arrêt 6a, 6b ont été déplacés selon leur sens de rotation. Comme on peut le voir sur la vue de dessus du piston de travail 8a, il continue à refermer le passage 10 de sorte que l'air davantage comprimé dans le cylindre de compression 9b ne peut pas encore entrer dans le cylindre de travail 9a par le passage 10. Sur la vue de dessus du piston de compression 8b, on peut voir que l'espace entre la face frontale du piston de compression 8b et le registre d'arrêt 6b a été considérablement réduit, ce qui entraîne une augmentation de la pression au niveau du passage 10. Du côté opposé au registre d'arrêt 6b, l'espace disponible dans le cylindre de compression 9b est considérablement augmenté, de sorte que des gaz frais supplémentaires peuvent être aspirés par l'ouverture d'entrée 11. Cette étape de travail se situe juste avant l'ouverture du passage par le piston de travail 8a, et les pressions les plus élevées sont atteintes.

La illustre une étape de travail qui suit l'étape de travail illustrée à la . Ici, le passage 10 n'est plus refermé par le piston de travail 8a, de sorte que l'air comprimé dans le cylindre de compression 9b et dans le passage 10 peut s'écouler dans le cylindre de travail 9a. En raison de la rotation, le registre d'arrêt 6a fait maintenant saillie dans le cylindre de travail 9a et le referme, de sorte que l'air comprimé provenant du passage 10 ne peut s'écouler qu'en direction du piston de travail 8a et le pousser dans le sens de rotation. Comme on peut le voir sur la vue de dessus du piston de travail 8a, le registre d'arrêt 6a est positionné dans le cylindre de travail 9a en amont du passage 10 dans le sens de rotation du piston de travail 8a. Une ouverture de sortie 12 est disposée sur un côté du registre d'arrêt 6a opposé au passage 10, à travers laquelle les gaz dans le cylindre de travail 9a résultants d'un cycle précédent peuvent être expulsés. Comme on peut le voir sur la vue de dessus du piston de compression 8b, dans cette position, le piston de compression 8b referme déjà partiellement le passage 10 et le registre d'arrêt 6b libère juste le cylindre de compression 9b, le registre d'arrêt 6b glissant le long de la face frontale du piston de compression 8b de manière étanche. Ainsi, les gaz restant sont poussés hors du cylindre de compression 9b jusque dans le passage 10 et dans le cylindre de travail 9a.

La figure 4d illustre une autre étape de travail qui suit l'étape de travail illustrée à la . Le registre d'arrêt 6b a maintenant libéré complètement le cylindre de compression 9b, et le piston de compression 8b referme le passage 10. Dans cette position, un carburant ajouté au gaz comprimés peut être allumé, ce qui réchauffe le mélange et augmente la pression. En raison de la position refermée du registre d'arrêt 6a dans le cylindre de travail 9a et en raison de la fermeture du passage 10 par le piston de compression 8b, la pression résultante ne peut s'échapper qu'en direction du piston de travail 8a et transférer ainsi son énergie de manière ciblée. Dans la pratique, l'injection directe ou l'allumage pourrait même avoir lieu peu avant que le passage ne soit complètement refermé par le piston de compression, puisque l'allumage lui-même prend du temps et que le piston, en raison de son inertie, résiste facilement à des forces initiales négligeables.

La illustre une autre étape de travail qui suit l'étape illustrée à la figure 4d. L'expansion des gaz comprimés et chauffés est maintenant presque terminée, et le piston de travail 8a, après que les gaz restants du cycle précédent ait été expulsés par l'ouverture de sortie 12 et que le registre d'arrêt 6a ait libéré le cylindre de travail 9a, peut refermer le passage 10 de sorte que la pression puisse à nouveau s'établir dans le cylindre de compression 9b, comme dans l'étape de travail de la .

Les figures 5a – 5e montrent schématiquement les différentes étapes de travail du moteur à combustion interne 1a de la en vue de dessus sur la zone détaillée du passage 10. Les illustrations peuvent être comprises comme un développement des pistons rotatifs 8a, 8b, les illustrations ne correspondant pas à la , mais étant inversées autour d'un axe horizontal dans le plan du dessin.

L'étape de travail illustrée à la correspond sensiblement à l'étape de travail illustrée à la , dans laquelle le passage est refermé par le piston de travail 8a. Comme le registre d'arrêt 6b fait saillie dans le cylindre de compression 9b et l'obture juste en aval du passage 10 dans le sens de rotation du piston de compression 8b, le piston de compression 8b peut pousser le mélange gazeux, situé dans le cylindre de compression 9b, en direction du passage 10 et le comprimer.

Comme on peut le voir sur la , le registre d'arrêt 6a referme le cylindre de travail 9a immédiatement en aval du piston de travail 8a, de sorte que le mélange gazeux ne peut s'échapper dans le cylindre de travail 9a qu'en direction du piston de travail 8a.

La montre comment le piston de compression 8b pousse le mélange gazeux depuis le cylindre de compression 9b jusque dans le cylindre de travail 9a. Cette étape de travail correspond sensiblement à l'étape de travail illustrée à la .

Sur la , le piston de compression 8b a poussé le mélange gazeux 13 complètement dans le passage 10 et dans le cylindre de travail 9a. En outre, le piston de compression 8b referme le passage 10 et est en contact étanche avec le registre d'arrêt 6b. Lorsque le piston de compression 8b poursuit son mouvement, le registre d'arrêt 6b est tiré hors du cylindre de compression 9b, le libérant ainsi pour permettre au piston de compression 8b de passer sans entrave.

L'étape de travail illustrée à la correspond sensiblement aux étapes de travail illustrées aux figures 4d et 4e. Le mélange gazeux 13, chauffé par allumage ou autoallumage, transmet son énergie au piston de travail 8a. La fermeture du passage par le piston de compression 8b et l'obturation du cylindre de travail 9a par le registre d'arrêt 6a empêchent le mélange gazeux de s'échapper. Certes, dans d'autres modes de réalisation, l'allumage ou l'auto-allumage du mélange gazeux 13 peut déjà avoir lieu lorsque le piston de travail 8a n'a pas encore libéré le passage 10, mais en raison des pics de pression auxquels on peut s'attendre, il est avantageux que l'allumage/auto-allumage n'ait lieu que lorsque le passage 10 est libéré par le piston de travail 8a.

La montre une vue détaillée d'un mode de réalisation en variante d'un moteur à combustion interne 1b. Les parties identiques à celles du mode de réalisation des figures 1 à 5 sont pourvues des mêmes chiffres de référence, avec une apostrophe ajoutée pour les distinguer. Comme le montre la comparaison avec le premier mode de réalisation représenté sur la , le mode de réalisation représenté sur la se distingue en particulier par le fait que le piston de compression 8b' présente une section transversale réduite en sens opposé au sens de rotation et que le piston de travail 8a' présente une section transversale réduite dans le sens de rotation. On obtient ceci en prévoyant un étagement respectif 14a, 14b sur le piston de compression 8b' et sur le piston de travail 8a', dans lequel la section transversale du piston de travail 8a' et du piston de compression 8b' est réduite à une dimension constante par rapport à une zone d'extrémité qui - si une zone de chevauchement du piston de travail 8a' et du piston de compression 8b' est prévue - est de préférence située dans la zone de chevauchement. En conséquence, un registre d'arrêt supplémentaire 6a'' ou 6b'' est disposé sur chacun des disques de soupape 5a' et 5b', qui repose sur un côté contre le registre d'arrêt 6a' ou 6b'. Les registres d'arrêt supplémentaires 6a'' et 6b'' sont réalisés pour s'appuyer de manière étanche contre les étagements respectifs 14a, 14b et permettent un fonctionnement particulièrement efficace du moteur à combustion interne 1b, comme le montrent les figures suivantes. Contrairement à ce qui est illustré sur la , la transition de l'étagement 14a, 14b vers la zone d'extrémité peut être courbée en correspondance des faces frontales des pistons rotatifs afin d'obtenir une étanchéité optimale par rapport aux registres d'arrêt.

Les figures 7a - 7g montrent diverses étapes de travail du moteur à combustion interne 1b de la schématiquement en vue de dessus sur une zone détaillée du passage 10', la représentation ne correspondant pas à la , mais étant inversée en miroir autour d'un axe horizontal dans le plan du dessin pour une illustration comparable aux figures 5a - 5e. Contrairement à l'illustration des figures 5a - 5e, la paroi extérieure du carter 2 avec l'ouverture d'entrée 11' et l'ouverture de sortie 12' est représentée ici en plus de la paroi intermédiaire du carter 2 entre les cylindres annulaires 9a', 9b'. Comme le montre la comparaison avec le premier mode de réalisation représenté sur la , cette première étape de travail diffère entre autres du fait que le registre d'arrêt 6a'', qui fait moins saillie dans le cylindre de travail 9a' que le registre d'arrêt 6a, est en contact étanche avec l'étagement 14a. Le piston de travail 8a' est situé à gauche de l'ouverture de sortie 12', de sorte que lorsque le piston de travail 8a' se déplace, le mélange gazeux d'un cycle précédent peut être éjecté par l'ouverture de sortie 12'. Par ailleurs, le fonctionnement de cette étape de travail est identique à celui illustré sur la . Le cylindre de compression 9b' est refermé en aval du passage 10' dans le sens de rotation du piston de compression 8b' par le registre d'arrêt 6b', et le piston de travail 8a' referme en outre le passage 10', afin que le gaz ou le mélange gazeux enfermé puisse être comprimé par le piston de compression 8b'.

La illustre une autre étape de travail qui suit l'étape de travail illustrée à la . Comme le montre la comparaison avec l'illustration de la , dans ce mode de réalisation, le piston de compression 8b' et le piston de travail 8a' se chevauchent chacun dans une section dans la direction circonférentielle dans laquelle les pistons n'ont au moins partiellement aucune réduction de section transversale. Le chevauchement s'étend si loin dans la direction circonférentielle que le passage 10' est refermé de manière égale par le piston de compression 8b' et par le piston de travail 8a'. En variante, cependant, un chevauchement plus petit ou aucun chevauchement pourrait être prévu entre le piston de compression 8b' et le piston de travail 8a' dans la section respective des pistons dans la direction circonférentielle, dans laquelle les pistons n'ont au moins partiellement aucune réduction de section transversale. Comme on peut le voir sur l'illustration, le piston de compression 8b' est sur le point d'entrer en contact avec le registre d'arrêt 6b', qui est actuellement encore en train de refermer le cylindre de compression 9b'.

La illustre une autre étape de travail qui fait suite à l'étape de travail illustrée à la . Ici, le registre d'arrêt 6b' est retiré du cylindre de compression 9b' afin que le piston de compression 8b' puisse se déplacer librement. Le registre d'arrêt 6a' fait maintenant saillie dans le cylindre de travail 9a', et, contrairement au registre d'arrêt 6a'', atteint la paroi intermédiaire du carter 2 et referme ainsi le cylindre de travail 9a'. Comme décrit également en relation avec la , bien que le mélange gazeux puisse être allumé dans cette position, une pression de pointe élevée se produirait en raison de la fermeture presque complète du passage 10' par le piston de travail 8a', de sorte que l'allumage/auto-allumage ne se produit de préférence que dans la position représentée sur la . En variante, les zones d'extrémité dépourvues de réduction de section transversale peuvent également être réalisées plus longues, de sorte que, déjà dans la position représentée sur la , en particulier lorsque le passage est refermé par les deux pistons, l'allumage peut avoir lieu. La longueur du passage dans le sens de rotation peut être réduite et/ou la section transversale du passage peut être réduite de sorte que la surface des pistons 8a', 8b' sur laquelle la pression agit est fortement réduite. En variante, une combinaison des modes de réalisation de la figure 5 et des figures 6 et 7 convient à cet effet. En variante ou en complément, il peut être prévu que le passage présente une section transversale croissante en direction du cylindre de travail 9a', de sorte que la pression dans le passage agit sur une surface plus petite au niveau du piston de compression 8b'.

La illustre une autre étape de travail qui fait suite à l'étape de travail illustrée à la . Comme on peut le voir, le piston de travail 8a' a ouvert le passage 10' de sorte que le mélange gazeux comprimé et éventuellement chauffé peut maintenant s'échapper dans le cylindre de travail 9a' et solliciter le piston de travail 8a' dans le sens de rotation. En refermant le passage 10' par le piston de compression 8b' et le cylindre de travail 9a' par le registre d'arrêt 6a', on empêche une fuite involontaire du mélange gazeux.

La illustre une autre étape de travail qui fait suite à l'étape de travail illustrée à la . En raison de l'expansion du mélange gazeux, le piston de travail 8a' a été déplacé plus loin vers la droite. Dans le cylindre de compression 9b', le piston de compression 8b' continue à refermer le passage 10', mais du côté opposé, le registre d'arrêt 6b'' fait saillie dans le cylindre de compression 9b' et s'appuie de manière étanche contre l'étagement 14b du piston de compression 8b'. Cela signifie que des gaz frais peuvent déjà être aspirés dans le cylindre de compression 9b' au cours de cette étape de travail, comme on peut le voir en particulier dans l'étape de travail suivante de la .

La illustre une autre étape de travail qui fait suite à l'étape de travail illustrée à la . Comme on peut le constater, les étagements 14a, 14b se chevauchent sur une longueur supérieure ou égale à l'extension du passage 10' dans le sens de rotation des étagements 14a, 14b. Cela empêche les gaz frais de passer par le passage 10' dans la phase initiale de la compression. Le cycle est ensuite répété avec l'étape de travail illustrée à la .

La montre une vue en perspective détaillée d'un autre mode de réalisation d'un moteur à combustion interne 1c, dans lequel le carter et les disques de soupape ne sont pas représentés. Contrairement aux modes de réalisation présentés précédemment, dans ce mode de réalisation, le disque de piston 7'' avec les pistons rotatifs 8a'', 8b'' est de conception particulièrement compacte, le rapport de la surface du piston sur le volume total de compression étant particulièrement important. Le disque de piston 7'' peut être décrit comme un double cône constitué de deux cônes circulaires droits dont les pointes sont dirigées en éloignement l'une de l'autre. Un piston rotatif 8a'' ou 8b'' est disposé sur la surface enveloppe de chacun des cônes circulaires.

Dans des réalisations plus compactes, telles que celle représentée, des disques de soupape inclinés et/ou coudés (avec registres d'arrêt) peuvent être prévus. En outre, cela peut contribuer à rétrécir le carter et donc la forme du piston vers l'intérieur dans la direction horizontale, de sorte qu'ils dépassent moins latéralement. Cela permet d'assurer que le carter ne croise pas une seconde fois les registres d'arrêt. Plus l'espace ou la distance entre les disques de soupape/registres d'arrêt et le carter est grand à tous les emplacements, sauf à l'interface prévue avec les cylindres annulaires, plus le rayon intérieur des pistons rotatifs peut être réduit.

Avantageusement, le piston rotatif s'étend en direction radiale par rapport au rayon maximal du piston rotatif mesuré à partir de l'axe de l'arbre de sortie sur une plage d'au moins 50%, avantageusement d'au moins 70% et particulièrement avantageusement d'au moins 80%.

Le mode de réalisation illustré à la présente l'avantage, par rapport aux versions précédentes, de permettre l'application d'une pression plus importante sur la face frontale du piston de travail par rapport au volume total, ce qui permet d'obtenir un couple de rotation particulièrement important par rapport au volume de compression disponible, ce qui autorise des degrés de liberté dans l'optimisation. En outre, l'arbre de sortie 4'' nécessite beaucoup moins d'étanchéité et moins de surfaces frottent les unes contre les autres sur l'arbre. Pour d'autres caractéristiques, il est fait référence à la description des modes de réalisation précédents, dont le mode de fonctionnement est par ailleurs identique. En particulier, il est fait référence à la possibilité de rendre les côtés avant et arrière des pistons pointus/raides afin qu'ils puissent s'appuyer de manière étanche sur les registres d'arrêt, ainsi qu'à la possibilité de faire varier la section transversale des côtés avant et/ou arrière des pistons rotatifs de manière étagée ou continue, ce qui est également applicable au mode de réalisation compact représenté sur la .

Un tel mode de réalisation d'un moteur à combustion interne ressort de la section transversale illustrée à la . Contrairement au mode de réalisation de la , le moteur à combustion interne 1d présente des pistons rotatifs 8a''', 8b''' avec des étagements 14c, 14d qui, en dehors des autres proportions, peuvent être conçus selon le mode de réalisation de la . Comme indiqué par les différents angles d'inclinaison 15, les pistons rotatifs 8a''', 8b''' peuvent être inclinés l'un vers l'autre au niveau de leurs faces frontales radiales, en particulier en formant un angle intermédiaire 16 supérieur à 160° et de manière particulièrement avantageuse supérieur à 180°. Si l'angle intermédiaire est réduit, le volume du cylindre est plus important. Si, par contre, l'angle intermédiaire est augmenté, on obtient un effet dynamique d'écoulement dans lequel l'air est déplacé d'un emplacement plus à l'extérieur dans le cylindre, vers l'intérieur en direction du passage, lors de la compression, lorsque le registre d'arrêt est en appui.

La montre une vue latérale schématique d'un autre mode de réalisation en variante d'un moteur à combustion interne 1e. Contrairement à la réalisation représentée sur les figures 4a - 4e, l'angle entre les directions de mouvement du piston rotatif 8a'''', indiquées par les flèches, et le registre d'arrêt 6a''', à l'intersection des deux trajectoires circulaires dans le cylindre annulaire 9a'' est sensiblement plus petit et se situe de préférence entre 40° et 80°. Par comparaison au mode de réalisation de la , par exemple, les extrémités des pistons peuvent être plus plates, de sorte que seule une composante de force radiale réduite en conséquence est introduite dans les paliers des pistons rotatifs par la pression de compression ou par la pression de détente, et doit y être soutenue.

En variante des modes de réalisation représentés, un moteur à combustion interne 1f, 1g peut également comprendre trois pistons rotatifs et donc trois cylindres, comme illustré aux figures 11 et 12, et, par exemple, deux pistons rotatifs sont latéralement adjacents au disque de piston et un troisième piston rotatif est radialement adjacent au disque de piston et disposé entre les autres pistons rotatifs. Le piston rotatif central peut, comme illustré, être relié solidairement en rotation, en particulier d'un seul tenant, à l'un ou aux deux pistons rotatifs extérieurs. Les pistons rotatifs extérieurs peuvent être disposés sur le même disque de piston ou sur des disques de piston différents et peuvent être conçus comme des pistons de compression et comme des pistons de travail, tout comme dans les modes de réalisation décrits précédemment. De préférence, les pistons extérieurs ont toujours la même fonction, c'est-à-dire qu'ils sont tous deux des pistons de compression avec un piston de travail disposé au centre ou des pistons de travail avec un piston de compression disposé au centre. Les cylindres des trois pistons rotatifs peuvent tous avoir des sections transversales différentes. Les cylindres extérieurs sont reliés au cylindre central par au moins un passage. Pour le cylindre du piston rotatif central, on peut prévoir un registre d'arrêt qui présente une composante de mouvement parallèle à l'axe du ou des arbres de sortie, c'est-à-dire un mouvement horizontal de droite à gauche ou vice versa dans une représentation comparable à celle du mode de réalisation de la . Dans ce cas, on peut prévoir plusieurs chambres de combustion ou passages espacés en direction circonférentielle, en particulier avec un nombre correspondant à un multiple de 2, et les positions des pistons rotatifs latéraux et donc les positions des registres d'arrêt peuvent être disposées de manière asymétrique pour compenser le mouvement du registre d'arrêt supérieur.

Comme décrit précédemment, les trois pistons rotatifs ne doivent pas nécessairement être fixés à un seul disque de piston. Tant qu'une synchronisation est assurée par une liaison par roues, courroies, etc., les axes de rotation des pistons peuvent également former entre eux un angle qui s'écarte considérablement de 0°.

La montre une vue latérale schématique d'un mode de réalisation d'un moteur à combustion interne 1h comprenant deux passages 10a, 10b et deux chambres de combustion disposées dans les passages 10a, 10b. Contrairement aux modes de réalisation présentés précédemment, dans le moteur à combustion interne 1h, deux pistons rotatifs, de préférence décalés de 180° dans la direction circonférentielle, sont disposés dans chacun des deux cylindres annulaires non représentés ici.

À titre d'exemple, les pistons rotatifs 8f, 8g sont conçus comme des pistons de compression et les pistons rotatifs 8h, 8i comme des pistons de travail. En outre, deux registres d'arrêt 6f, 6i ou 6g, 6h sont affectés à chacun des deux cylindres annulaires, chacun sur un disque de soupape différent. La réalisation correspond donc au mode de réalisation de la , dans laquelle des registres d'arrêt supplémentaires et un passage sont prévus en bas, en représentation en miroir de la réalisation ci-dessus, et les deux pistons rotatifs de chaque côté du disque de piston s'étendent chacun sur une longueur plus courte dans la direction circonférentielle. Dans le mode de réalisation illustré, les registres d'arrêt tournent à une vitesse double de celle des pistons rotatifs. Si un plus grand nombre de registres d'arrêt est prévu sur chaque disque de soupape, ce rapport change. Avec deux registres d'arrêt par disque de soupape, les vitesses de rotation des registres d'arrêt et des pistons rotatifs sont identiques, avec quatre registres d'arrêt par disque de soupape, la vitesse de rotation des registres d'arrêt est réduite de moitié par rapport à celle des pistons rotatifs. L'avantage du mode de réalisation illustré à la est que les faces frontales du piston n'ont pas besoin d'être aussi inclinées, et la conception symétrique signifie que les forces sont plus équilibrées. La formule correspondante pour le rapport de vitesse de rotation entre les registres d'arrêt et les pistons rotatifs est la suivante : nombre de pistons du cylindre dont le disque de soupape observé est responsable/nombre de registres d'arrêt du disque de soupape observé. L'illustration de la est seulement schématique et sert à des fins d'illustration uniquement ; toutefois, le positionnement mutuel des éléments mobiles n'est pas synchronisé avec précision. Un autre avantage d'un mode de réalisation avec deux ou plusieurs passages est de permettre de mieux concevoir/ajuster le rapport course/section transversale de piston.

Les caractéristiques individuelles décrites en ce qui concerne les différents modes de réalisation peuvent être combinées sans aucun problème. Ainsi, par exemple, au moins un piston rotatif compact tel que représenté sur la ainsi qu'au moins un piston rotatif tel que représenté sur la ou 6 peuvent être disposés sur un disque de piston. Un étagement selon l'exemple de réalisation de la peut également être prévu uniquement pour une partie des pistons rotatifs, c'est-à-dire pour un piston rotatif sur un total de deux pistons rotatifs ou pour un ou deux pistons rotatifs sur un total de trois pistons rotatifs. Plus généralement, des pistons rotatifs de différents diamètres peuvent également être prévus sur un disque de piston.

Les figures 14a à 14d montrent différentes possibilités de positionnement d'un disque de soupape par rapport à un disque de piston. Comme il s'agit ici de variations fondamentales de conception qui ne sont pas limitées au disque de soupape d'un cylindre de compression ou d'un cylindre de travail, par exemple, des chiffres de référence généraux sont utilisés pour le disque de piston 7 avec le piston rotatif 8, l'arbre de sortie 4, le disque de soupape 5 et les registres d'arrêt 6.

Comme on peut le voir sur les illustrations en coupe schématiques, l'axe de rotation 17 du disque de soupape 5, dans ce type d'inclinaison (qui est le premier type d'inclinaison décrit plus loin), peut avoir différents angles, de préférence différents de 90°, par rapport à l'axe de l'arbre de sortie 4. Par exemple, dans le cas d'un disque de soupape plan 5, l'angle entre le plan du disque de soupape 5 et l'axe de l'arbre de sortie 4 peut être supérieur ou égal à 10°. De préférence, l'angle est supérieur ou égal à 40°, plus préférablement supérieur ou égal à 60°. Dans le cas d'un disque de soupape non plan, par exemple un disque de soupape en forme de bol, cela correspond à un angle entre l'axe de l'arbre de sortie et l'axe du disque de soupape inférieur ou égal à 80°, de préférence inférieur ou égal à 50° et de préférence inférieur ou égal à 30°. Mais de préférence, dans ce cas, comme le montrent les figures 14a à 14c, il est envisagé que le registre d'arrêt 6 soit orienté parallèlement à l'axe de l'arbre de sortie 4 à l'endroit où il croise le cylindre de piston 8. Pour ce faire, le registre d'arrêt 6 peut faire saillie du plan du disque de vanne 5 selon un angle intermédiaire compris entre 90° et 0°. Indépendamment du positionnement du disque de soupape 5 par rapport au disque de piston 7, le registre d'arrêt 6 peut, par exemple, faire saillie du disque de soupape 5 selon un angle d'au moins 45°, de préférence d'au moins 60° et plus particulièrement d'au moins 80° ou égal à 90°. Dans le cas d'un disque de soupape non plan, cela correspond à un angle entre le registre d'arrêt et l'axe du disque de soupape inférieur ou égal à 45°, de préférence inférieur ou égal à 30° et plus particulièrement inférieur ou égal à 10°. En variante, comme le montre la , le registre d'arrêt 6 peut être disposé dans le plan du disque de soupape 5.

Les possibilités de positionnement décrites en ce qui concerne les figures 14a à 14d sont applicables à tous les modes de réalisation décrits précédemment. En outre, dans un mode de réalisation, un disque de soupape peut avoir un positionnement différent/des angles intermédiaires différents par rapport au disque de piston qu'un autre disque de soupape, ce qui permet en particulier une adaptation de la conception aux différentes pressions dans le cylindre de compression et dans le cylindre de travail.

En variante, on peut également prévoir des registres d'arrêt qui, dans une illustration en coupe selon les figures 14a à 14d, présentent un tracé courbé et/ou coudé une ou plusieurs fois. Dans ces modes de réalisation, il n'y a pas d'angle univoque par rapport au disque de soupape. Toutefois, comme dans les modes de réalisation des figures 14a à 14c, les registres d'arrêt font saillie par rapport au disque de soupape dans la direction de l'axe du disque de soupape.

Un, plusieurs ou tous les disques de soupape peuvent en outre être inclinés selon un second type d'inclinaison. Selon le premier type d'inclinaison, le disque de soupape ou les plans mutuellement parallèles dans lesquels le disque de soupape et ses registres d'arrêt tournent, peuvent être inclinés au niveau d'une tangente du disque de soupape dans la zone du chevauchement des registres d'arrêt avec la trajectoire de piston/cylindre ou au voisinage de ladite zone. De préférence, la tangente peut être située uniquement dans la zone approximative des registres d'arrêt ou du bord du disque de soupape et n'est pas limitée au bord le plus extérieur. La tangente est en outre avantageusement parallèle au plan ou aux plans du disque de soupape et perpendiculaire à un rayon de l'axe du disque de soupape. Le premier type d'inclinaison est donc celui dans lequel le disque de soupape, y compris le ou les registres d'arrêt, est incliné sur sa tangente dans la zone de l'interface avec le cylindre correspondant/la trajectoire de piston correspondante.

Le premier type d'inclinaison peut être mesuré par l'angle entre la ligne droite qui passe par la zone de l'interface avec le cylindre ou la trajectoire de piston correspondante et perpendiculairement par l'axe du disque de soupape (qui peut également être imaginaire à ce emplacement) et le plan (ou les plans entre lesquels les pistons tournent et dont l'axe coupe perpendiculairement les plans) des pistons/trajectoires de piston correspondant(e)s.

Les angles suivants sont définis pour le cas où le point de départ (par exemple pour l'inclinaison à la tangente) est le moment où la ligne droite décrite précédemment est parallèle au plan décrit du disque du piston ou aux plans entre lesquels les pistons tournent. L'angle précité peut être de préférence inférieur ou égal à 80°, avantageusement inférieur ou égal à 50° et particulièrement préférentiellement inférieur ou égal à 30°.

Selon le deuxième type d'inclinaison, le disque de soupape est incliné autour d'un axe (imaginaire) qui passe par la zone de l'interface du disque de soupape/du registre d'arrêt avec la trajectoire de piston correspondante et par l'axe du disque de soupape et la coupe perpendiculairement (similaire à un rayon). Le deuxième type d'inclinaison est donc celui dans lequel le disque de soupape, y compris le ou les registres d'arrêt, est incliné autour de la ligne droite qui passe par la zone de l'interface avec le cylindre correspondant/la trajectoire de piston correspondante - et perpendiculairement par l'axe (éventuellement imaginaire) du disque de soupape (dans le cas de disques de soupape plans et non en forme de bol, similaire à la représentation du rayon du disque de soupape au niveau de l'interface).

Le deuxième type d'inclinaison peut être mesuré par l'angle entre la tangente du disque de soupape dans la zone de l'interface correspondante disque de soupape/cylindre et le plan (les plans entre lesquels les pistons tournent et dont l'axe coupe perpendiculairement les plans) des pistons/trajectoires de piston correspondants.

Si l'angle est de 0°, le plan et la tangente sont parallèles. L'angle précité peut être de préférence supérieur ou égal à 5°, avantageusement supérieur ou égal à 20° et de manière particulièrement préférée égal à 45°.

La présence d'un seul ou de plusieurs types d'inclinaison peut être reconnue par le fait que la tangente et/ou la ligne droite (rayon) est ou n'est pas plane/parallèle au plan de la trajectoire du piston, de sorte qu'un type d'inclinaison peut être exclu, le cas échéant.

Si, au lieu du rayon mentionné ci-dessus, on prend des lignes droites, celles-ci (si les disques de soupape sont inclinés) couperont le(s) plan(s) dans tous les cas et l'angle pourra alors être mesuré à cet endroit.

L'objectif principal de ces deux types d'inclinaison est de permettre aux registres d'arrêt de ne croiser les cylindres qu'une seule fois et d'offrir par ailleurs au cylindre le plus d'espace possible. Cela donne des degrés de liberté importants pour la conception/mise en proportion des (sections transversales des) cylindres, ce qui est significatif pour le fonctionnement du moteur.

Grâce à l'orientation spéciale des disques de soupape par rapport à la trajectoire du piston, les forces de la pression des gaz sont avantageusement dirigées vers les paliers. En outre, les forces de la pression de gaz sont également partiellement réparties sur la circonférence du registre d'arrêt et du disque de soupape, ce qui procure des avantages pour la stabilité et par conséquent pour le poids.

Le fait que les registres d'arrêt puissent faire saillie des disques de soupape s'applique ici tout comme pour le premier type d'inclinaison. Les deux types d'inclinaison peuvent être combinés l'un avec l'autre et sont applicables à tous les modes de réalisation.

Claims (17)

1. Moteur à combustion interne (1a ; 1b ; 1c ; 1d ; 1e ; 1f ; 1g ; 1h) destiné à générer une puissance d'entraînement mécanique par combustion d'un carburant, caractérisé par deux ou trois pistons rotatifs (8 ; 8a ; 8b ; 8a' ; 8b' ; 8a'' ; 8b'' ; 8a''' ; 8b''' ; 8a'''' ; 8c ; 8d ; 8e ; 8c' ; 8d' ; 8e' ; 8f ; 8g ; 8h ; 8i) reliés solidairement en rotation à un arbre de sortie (4 ; 4' ; 4'' ; 4''' ; 4a ; 4a'), qui sont chacun agencés de façon mobile en rotation dans un cylindre annulaire respectif (9a ; 9b ; 9a' ; 9b' ; 9a''), au moins un passage (10 ; 10' ; 10'' ; 10a ; 10b) entre les cylindres annulaires (9a ; 9b ; 9a' ; 9b' ; 9a''), et un registre d'arrêt mobile respectif (6 ; 6a ; 6b ; 6a' ; 6b' ; 6a'' ; 6b'' ; 6a''' ; 6c ; 6d ; 6e ; 6c' ; 6d' ; 6e' ; 6f ; 6g ; 6h ; 6i) pour refermer temporairement les cylindres (9a ; 9b ; 9a' ; 9b' ; 9a'') adjacents au passage (10 ; 10' ; 10'' ; 10a ; 10b).
2. Moteur à combustion interne (1a ; 1b ; 1c ; 1d ; 1e ; 1f ; 1g ; 1h) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le passage (10 ; 10' ; 10'' ; 10a ; 10b) entre les cylindres (9a ; 9b ; 9a' ; 9b' ; 9a'') est réalisé comme chambre de combustion, en particulier avec un dispositif d'allumage pour le carburant.
3. Moteur à combustion interne (1a ; 1b ; 1c ; 1d ; 1e ; 1f ; 1g ; 1h) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que un premier piston rotatif est réalisé comme piston de compression (8b ; 8b' ; 8b'' ; 8b''' ; 8f ; 8g) dans un cylindre de compression (9b ; 9b'), et un deuxième piston rotatif est réalisé comme piston de travail (8a ; 8a' ; 8a'' ; 8a''' ; 8a'''' ; 8h ; 8i) dans un cylindre de travail (9a ; 9a' ; 9a''), les pistons rotatifs (8a ; 8b ; 8a' ; 8b' ; 8a'' ; 8b'' ; 8a''' ; 8b''' ; 8a'''' ; 8f ; 8g ; 8h ; 8i) étant agencés en décalage l'un par rapport à l'autre dans le sens de rotation.
4. Moteur à combustion interne (1a ; 1b ; 1c ; 1d ; 1e ; 1f ; 1g ; 1h) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le piston de travail (8a ; 8a' ; 8a'' ; 8a''' ; 8a'''' ; 8h ; 8i) est agencé en décalage en amont du piston de compression (8b ; 8b' ; 8b'' ; 8b''' ; 8f ; 8g) dans le sens de rotation.
5. Moteur à combustion interne (1a ; 1b ; 1c ; 1d ; 1e ; 1f ; 1g) selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que un registre d'arrêt (6b ; 6b' ; 6b'') dans le cylindre de compression (9b ; 9b') est agencé en aval du passage (10 ; 10') dans le sens de rotation du piston de compression (8b ; 8b' ; 8b'' ; 8f ; 8g), et un registre d'arrêt (6a ; 6a' ; 6a'') dans le cylindre de travail (9a ; 9a') est agencé en amont du passage (10 ; 10') dans le sens de rotation du piston de travail (8a ; 8a' ; 8a'' ; 8a''' ; 8a'''' ; 8h ; 8i).
6. Moteur à combustion interne (1a ; 1b ; 1c ; 1d ; 1e ; 1f ; 1g ; 1h) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les registres d'arrêt (6 ; 6a ; 6b ; 6a' ; 6b' ; 6a'' ; 6b'' ; 6c ; 6d ; 6e ; 6c' ; 6d' ; 6e' ; 6f ; 6g ; 6h ; 6i) sont agencés sur un disque de soupape (5 ; 5a ; 5b ; 5a' ; 5b') monté de façon mobile en rotation, en particulier plusieurs registres d'arrêt du cylindre de compression et plusieurs registres d'arrêt du cylindre de travail sont agencés chacun sur un disque de soupape commun.
7. Moteur à combustion interne (1a ; 1b ; 1c ; 1d ; 1e ; 1f ; 1g ; 1h) selon la revendication 6, caractérisé en ce que les axes de rotation des disques de soupape (5 ; 5a ; 5b ; 5a' ; 5b') sont agencés en décalage et/ou selon un angle par rapport aux pistons rotatifs (8 ; 8a ; 8b ; 8a' ; 8b' ; 8a'' ; 8b'' ; 8a''' ; 8a'''' ; 8c ; 8c' ; 8d ; 8d' ; 8e ; 8e' ; 8f ; 8g ; 8h ; 8i) de telle sorte que les registres d'arrêt (6 ; 6a ; 6b ; 6a' ; 6b' ; 6a'' ; 6b'' ; 6a''' ; 6c ; 6d ; 6e ; 6c' ; 6d' ; 6e' ; 6f ; 6g ; 6h ; 6i) croisent temporairement les cylindres (9a ; 9b ; 9a' ; 9b' ; 9a'') pendant une rotation des disques de soupape (5 ; 5a ; 5b ; 5a' ; 5b') et les referment ainsi d'un côté ou complètement.
8. Moteur à combustion interne (1a ; 1b ; 1c ; 1d ; 1e ; 1f ; 1g ; 1h) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pistons rotatifs (8a ; 8b ; 8a' ; 8b' ; 8a'' ; 8b'' ; 8a''' ; 8b''' ; 8a'''' ; 8c ; 8d ; 8e ; 8c' ; 8d' ; 8e' ; 8f ; 8g ; 8h ; 8i) présentent une section transversale angulaire, en particulier rectangulaire ou triangulaire, ou arrondie.
9. Moteur à combustion interne (1a ; 1b ; 1c ; 1d ; 1g) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pistons rotatifs (8a ; 8b ; 8a' ; 8b' ; 8c' ; 8e') sont réalisés de manière inclinée l'un par rapport à l'autre dans la direction radiale.
10. Moteur à combustion interne (1b ; 1d) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que un premier piston rotatif (8b' ; 8b''') présente une section transversale qui se réduit en sens opposé au sens de rotation, et/ou un deuxième piston rotatif (8a' ; 8a''') présente une section transversale qui se réduit dans le sens de rotation, chacun en particulier avec une réduction de section transversale continue ou graduée.
11. Moteur à combustion interne (1a ; 1b) selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que une ouverture d'entrée (11 ; 11') pour les gaz frais est prévue dans le cylindre de compression (9b ; 9b') en aval du registre d'arrêt (6b ; 6b' ; 6b'') dans le sens de rotation des pistons rotatifs (8a ; 8b ; 8a' ; 8b'), et une ouverture de sortie (12 ; 12') pour les gaz d'échappement est prévue dans le cylindre de travail (9a ; 9a') en amont du registre d'arrêt (6a ; 6a' ; 6a'').
12. Moteur à combustion interne selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que une soupape ou un tiroir est prévu(e) pour refermer le passage.
13. Procédé de fonctionnement d'un moteur à combustion interne, en particulier d'un moteur à combustion interne selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par les étapes suivantes consistant à

    • refermer un cylindre de compression au moyen d'un registre d'arrêt dans le sens de rotation du piston de compression en aval d'un passage vers un cylindre de travail, et refermer le passage dans le cylindre de travail par le piston de travail,
    • comprimer les gaz frais dans le passage et/ou entre le piston de compression et le registre d'arrêt,
    • allumer un carburant dans les gaz frais comprimés,
    • faire détendre les gaz chauffés dans le cylindre de travail tout en transférant une puissance mécanique au piston de travail.
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que avant ou peu après l'allumage du carburant, le passage est refermé par le piston de compression.
15. Procédé selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que avant la détente des gaz chauffés ou avant l'introduction des gaz comprimés dans le cylindre de travail, le cylindre de travail est refermé au moyen d'un registre d'arrêt en amont du passage dans le sens de rotation du piston de travail.
16. Procédé selon l'une des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que le passage est temporairement refermé par le piston de compression et par le piston de travail simultanément.
17. Procédé selon l'une des revendications 13 à 16, caractérisé en ce que avant l'allumage et avant que le piston de compression ne referme le passage, les gaz frais comprimés sont introduits dans le cylindre de travail.