FR3115067A1

FR3115067A1 - Moteur rotatif à combustion interne

Info

Publication number: FR3115067A1
Application number: FR2010272A
Authority: FR
Inventors: Hyung-jun CHANG
Original assignee: Safran SA
Current assignee: Safran SA
Priority date: 2020-10-08
Filing date: 2020-10-08
Publication date: 2022-04-15

Abstract

Moteur rotatif à combustion interne Un aspect de l’invention concerne un moteur rotatif à combustion interne (100) comportant : au moins une paire de rotors triangulaires (111, 112), au moins une paire d’enceintes trochoïdes (121, 122), et un arbre de rotation (130), chaque rotor (111, 112) étant monté autour de l’arbre de rotation (130), à l’intérieur d’une des enceintes trochoïdes (121, 122), de sorte à former, pendant une rotation, une chambre d’admission (C1), une chambre de compression (C2), une chambre d’explosion (C3) et une chambre d’échappement (C4), positionnées chacune à un emplacement fixe dans l’enceinte trochoïde, dans lequel les deux enceintes trochoïdes (121, 122) sont positionnées parallèlement l’une à l’autre le long de l’arbre de rotation (130) et tête-bêche par rapport audit arbre de rotation de sorte que les chambres d’admission (C1) et de compression (C2) de l’une des enceintes trochoïdes sont en regard des chambres d’explosion (C3) et d’échappement (C4) de l’autre enceinte trochoïde. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 6

Description

Moteur rotatif à combustion interne

DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION

La présente invention concerne un moteur rotatif à combustion interne comportant un nombre pair d’étages disposés de sorte à uniformiser la chaleur au sein dudit moteur. L’invention trouve des applications dans le domaine des moteurs rotatifs, notamment pour aéronefs.

ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION

Il est connu, dans de nombreux domaines du transport, et notamment du transport aérien, d’utiliser des moteurs à piston rotatif, dits moteurs rotatifs ou moteurs Wankel, qui sont des moteurs à combustion interne offrant de nombreux avantages tant au niveau du nombre de pièces le constituant qu’au niveau équilibrage. En effet, contrairement à un moteur conventionnel dont le piston a un mouvement linéaire dans un cylindre et dont le mouvement linéaire est transformé en mouvement rotatif au moyen d’un système bielle-manivelle, le moteur rotatif convertit directement la pression en mouvement rotatif au moyen d’un système à rotation excentrique.

Un exemple d’un moteur rotatif selon l’état de la technique est représenté sur la . Ce moteur rotatif 10 comporte un piston de forme triangulaire 11, appelé aussi rotor, logé dans une enceinte en forme de trochoïde, appelée enceinte trochoïde 12 ou stator. Le rotor 11 est solidaire d'un arbre excentré, appelé arbre de rotation 13, qui transmet le couple moteur par l’intermédiaire d’un ensemble d’engrènement 17. Le rotor 11 comporte trois arêtes 11a, 11b, 11c qui divisent l’enceinte trochoïde 12 en plusieurs chambres 20 dont les volumes fluctuent selon la position angulaire du rotor 11 dans l’enceinte trochoïde.

Comme représenté sur les figures 2 et 3, les chambres formées par le rotor 11 évoluent au cours d’une rotation du rotor 11, de sorte que l’enceinte trochoïde 12 est divisée à chaque instant en trois chambres 20 mais que ces trois chambres sont modulées successivement selon la position angulaire du rotor 11. Cette modulation a pour effet de générer, au cours d’une rotation du rotor 11, quatre chambres, toutes situées à des emplacements fixes dans l’enceinte trochoïde :

une chambre d’admission 21 dans laquelle débouche un conduit d’admission 14 apportant un mélange air-carburant dans l’enceinte trochoïde ;
une chambre de compression 22 dans laquelle le mélange air-carburant est comprimé ;
une chambre d’explosion 23, appelée aussi chambre de combustion, dans laquelle le mélange air-carburant comprimé par le rotor 11 entre en contact avec au moins une bougie d’allumage 16 qui enflamme le mélange air-carburant ; et
une chambre d’échappement 24 dans laquelle est engagé un conduit d’échappement 15 assurant la sortie des gaz d’échappement produits par la combustion du mélange air-carburant.

Autrement dit, le mélange air-carburant introduit dans l’enceinte trochoïde 12 par le conduit d’admission 14 est comprimé par le rotor 11 jusqu’à la (ou les) bougie d’allumage 16 et est enflammé par ladite bougie. Les gaz d’échappement produits lors de la combustion du mélange air-carburant sont ensuite entraînés par le rotor 11 jusqu’au conduit d’échappement 15. Ainsi, en effectuant une seule rotation, le rotor 11 réalise les quatre-temps du cycle de combustion : admission, compression, explosion et échappement.

Pour que le moteur rotatif fonctionne correctement, les quatre chambres doivent être isolées les unes des autres. Afin de garantir cette isolation des chambres 21 -24, le moteur rotatif 10 comporte un système d’étanchéité constitué de segments d’arêtes (appelés « apex seals » en termes anglo-saxons) positionnés chacun à un sommet 11d, 11e, 11f entre deux arêtes 11a, 11b, 11c. Ces segments d’arêtes 11d, 11e, 11f, généralement métalliques et recouverts d’huile moteur, sont poussés contre la paroi intérieure de l’enceinte trochoïde 12 au moyen de ressorts (non visibles sur les figures), à chaque sommet du rotor.

Dans certaines configurations, utilisées notamment dans les domaines de l’aéronautique et de l’automobile, le moteur rotatif comporte un double étage, ce qui permet d’augmenter la puissance délivrée par le moteur. Dans ces configurations, le moteur rotatif comporte généralement deux rotors montés solidaires d’un même arbre de rotation et logés chacun dans une enceinte trochoïde, les deux enceintes trochoïdes étant montées en série. Des exemples de moteur rotatifs à double étages sont décrits, par exemple, dans les documents GB 2 144 489 A et US 3,970,050.

Qu’il soit à simple ou double étages, un moteur rotatif présente l’avantage de comporter un nombre de pièces réduites, par rapport à un moteur conventionnel, avec peu de pièces en mouvement. Par exemple, pour un moteur rotatif à un seul étage, comme celui des figures 1 à 3, moins d’une dizaine de pièces sont nécessaires dont deux seulement sont en mouvement : le rotor et l’arbre de rotation. Pour un moteur rotatif à deux étages, trois pièces sont en rotation (les deux rotors et l’arbre de rotation), contrairement à un moteur conventionnel où une quarantaine de pièces sont en mouvement. Une vue éclatée d’un exemple de moteur rotatif à double étage est représentée (dessin A), comparée à un moteur conventionnel (dessin B), sur la .

Du fait notamment qu’il ne nécessite pas de système bielle-manivelle, le moteur rotatif offre l’avantage de n’engendrer aucun mouvement alternatif et de réduire les transformations de mouvements, les frottements, les vibrations et le bruit. Il permet ainsi d’atteindre de plus hautes vitesses de rotation et de plus hautes puissances, à poids égal, par rapport au moteur conventionnel. Par exemple, un moteur rotatif de 55Kg peut générer une puissance de 75kW et un moteur de moins de 90Kg une puissance de 485kW.

Cependant, les moteurs rotatifs présentent un inconvénient notable, à savoir leur durée de vie relativement courte par rapport à un moteur conventionnel et leur faible robustesse, au moins en partie dues au fait que la chaleur dans l’enceinte trochoïde n’est pas uniforme. En effet, les quatre chambres 21-24 sont localisées à des emplacements fixes dans l’enceinte trochoïde 12 et la température régnant dans chacune des chambres varie fortement d’une chambre à l’autre. Il existe donc un fort différentiel de températures au sein d’une même enceinte trochoïde, avec des zones de froid, comme la chambre d’admission 21, et des zones de chaud, comme la chambre d’échappement 24, à côté les unes des autres. Un exemple des différentes températures régnant au sein d’une même enceinte trochoïde est représenté sur la , avec une échelle des températures montrant que la zone froide z1 atteint une température de l’ordre de 300 à 500°K et la zone chaude z2 une température approchant les 2000°K. Du fait de leur positionnement fixe dans l’enceinte trochoïde, les différences de températures ne peuvent être moyennées ; la chaleur est particulièrement hétérogène. Ce différentiel de températures génère des différences de dilatation entre les différentes chambres de l’enceinte trochoïde, ce qui perturbe le système d’étanchéité du moteur rotatif entre le rotor 11 et l’enceinte trochoïde 12 et augmente la consommation d’huile utilisée pour lubrifier et refroidir les segments d’arêtes. Or, la lubrification des segments d’arêtes entraîne un problème de pollution à l’huile et à la poussière de carbone dans l’enceinte trochoïde. De plus, à cause du différentiel de températures, les segments d’arêtes sont exposés à des pressions élevées et irrégulières qui limitent fortement la durée de vie desdits segments. Il faut donc changer régulièrement les segments d’arêtes pour assurer le fonctionnement du moteur rotatif.

De par sa configuration avec quatre zones de températures différentes, la conception d’un système de refroidissement est complexe. Un système de refroidissement destiné à remédier au problème de chaleur non-uniforme est toutefois décrit dans les documents WO 2009/115768 et WO 2009/101385. Ce système de refroidissement, dénommé « SPARCS », utilise le gaz du processus de combustion à auto-pressurisation (qui s’est échappé à l’intérieur du moteur via les joints latéraux du rotor) comme moyen de refroidissement. Ce mélange air-gaz sous pression est recyclé dans un circuit, en boucle complètement fermée par un ventilateur interne entraîné par l’arbre de rotation. Lorsqu’il recircule, le mélange air-gaz passe à travers le rotor du moteur où il capte la chaleur avant d’être acheminé par un échangeur de chaleur externe, afin de rejeter la chaleur. Ainsi, la densité élevée du mélange air-gaz sous pression permet d’évacuer la chaleur du rotor et permet de réchauffer et lubrifier les zones froides du moteur de sorte à fournir un équilibre thermique.

Cependant, ce système de refroidissement « SPARCS » nécessite des composants et matériels additionnels qui augmentent le poids du moteur rotatif et complexifient son architecture, ce qui va à l’encontre même des avantages offerts par le moteur rotatif.

En considérant, en particulier, le moteur rotatif Mazda 13B, il s’avère que ce moteur requiert une consommation élevée d’huile et des besoins en maintenance importants comme : une vidange d’huile tous les 50000 km, un remplacement des segments d’arêtes tous les 80000 km, un remplacement des bougies tous les 15000 km et même une reconstruction complète du moteur tous les 12 à 18 mois. Or, tous ces problèmes proviennent de la même cause, à savoir la chaleur non-uniforme dans le moteur et, en particulier, l’existence d’une zone froide (chambres d’admission et de compression) et d’une zone chaude (chambres d’explosion et d’échappement).

Il existe donc un réel besoin d’un dispositif permettant d’uniformiser la chaleur au sein d’un moteur rotatif sans complexifier l’architecture du moteur, ni augmenter son poids, un tel équilibre thermique permettant d’améliorer les performances et la durée de vie d’un moteur rotatif.

Pour répondre aux problèmes évoqués ci-dessus de non-uniformité de la chaleur au sein d’un moteur rotatif, le demandeur propose un moteur rotatif multi-étages dans lequel les enceintes trochoïdes sont disposées de sorte à permettre un équilibre thermique au sein du moteur.

Selon un premier aspect, l’invention concerne un moteur rotatif à combustion interne comportant :

au moins une paire de rotors triangulaires,
au moins une paire d’enceintes trochoïdes, et
un arbre de rotation,

chaque rotor étant monté autour de l’arbre de rotation, à l’intérieur d’une des enceintes trochoïdes, de sorte à former, pendant une rotation, une chambre d’admission, une chambre de compression, une chambre d’explosion et une chambre d’échappement, positionnées chacune à un emplacement fixe dans l’enceinte trochoïde.

Ce moteur rotatif se caractérise par le fait que les deux enceintes trochoïdes sont positionnées parallèlement l’une à l’autre le long de l’arbre de rotation et tête-bêche par rapport audit arbre de rotation de sorte que les chambres d’admission et de compression de l’une des enceintes trochoïdes sont en regard des chambres d’explosion et d’échappement de l’autre enceinte trochoïde.

Ce moteur rotatif offre un équilibre thermique entre les enceintes trochoïdes des différents étages du moteur de sorte que, au sein du moteur, la chaleur soit relativement uniforme.

L’expression « tête-bêche » signifie que les deux enceintes trochoïdes sont parallèles l’une à l’autre mais décalées d’un angle de 180° l’une par rapport à l’autre autour de l’arbre de rotation, la partie haute d’une des enceintes trochoïdes (partie contenant la chambre d’admission) étant en regard de la partie basse de l’autre enceinte trochoïde (partie contenant la chambre d’échappement).

Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le moteur rotatif selon un aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :

Les deux enceintes trochoïdes sont de formes et de dimensions identiques l’une à l’autre.
Il comporte au moins une paire de conduits d’admission et chacun des conduits d’admission débouche dans la chambre d’admission d’une des enceintes trochoïdes et s’étend suivant une direction radiale sensiblement opposée à la direction radiale de l’autre conduit d’admission.
Il comporte au moins une paire de conduits d’échappement et chacun des conduits d’échappement s’engage dans la chambre d’échappement d’une des enceintes trochoïdes et s’étend suivant une direction radiale sensiblement opposée à la direction radiale de l’autre conduit d’échappement.
Il comporte au moins une paire de bougies d’allumage et une bougie d’allumage au moins est logée dans une paroi de chacune des enceintes trochoïdes, sensiblement à l’opposé radial de la bougie d’allumage de l’autre enceinte trochoïde.
Il comporte un carter central monté autour de l’arbre de rotation entre les deux enceintes trochoïdes, ledit carter central étant fabriqué dans un matériau à haute conductivité thermique assurant un échange thermique optimal entre les chambres des deux enceintes trochoïdes.

Un autre aspect de l’invention concerne un dispositif d’uniformisation de la température au sein d’un moteur rotatif à combustion interne, comportant un moteur rotatif tel que défini ci-dessus dans lequel une zone froide d’une première enceinte trochoïde est couplée avec une zone chaude d’une deuxième enceinte trochoïde.

Un troisième aspect de l’invention concerne une turbomachine pour aéronef, comportant au moins un moteur rotatif tel que défini ci-dessus.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, illustrée par les figures dans lesquelles :

La , déjà décrite, représente une vue schématique d’un étage d’un moteur rotatif selon l’état de la technique ;

La , déjà décrite, représente une vue schématique des quatre chambres d’un moteur rotatif selon l’état de la technique ;

La , déjà décrite, représente une vue schématique en coupe de différentes positions d’un rotor dans une enceinte trochoïde d’un moteur rotatif selon l’état de la technique ;

La , déjà décrite, représente une comparaison, en vues éclatées, d’un moteur rotatif à double-étages selon l’état de la technique avec un moteur conventionnel ;

La , déjà décrite, représente une vue schématique des températures régnant au sein de l’enceinte trochoïde d’un moteur rotatif selon l’état de la technique ;

La représente une vue éclatée d’un moteur rotatif selon l’invention ;

La représente une vue schématique des différentes chambres dans un moteur rotatif à double-étages selon l’invention ; et

La représente schématiquement chaque chambre du premier étage du moteur rotatif de l’invention en vis-à-vis de la chambre respective du deuxième étage dudit moteur rotatif.

DESCRIPTION DETAILLEE

Un exemple de réalisation d’un moteur rotatif à double-étages selon l’invention est décrit en détail ci-après, en référence aux dessins annexés. Cet exemple illustre les caractéristiques et avantages de l'invention. Il est toutefois rappelé que l'invention ne se limite pas à cet exemple.

Sur les figures, les éléments identiques sont repérés par des références identiques. Pour des questions de lisibilité des figures, les échelles de taille entre éléments représentés ne sont pas respectées.

Un exemple d’un moteur rotatif à double-étages selon l’invention est représenté sur la . Chaque étage 110 du moteur rotatif 100 comporte un rotor 111 ou 112 monté mobile à l’intérieur d’une enceinte trochoïde, respectivement, 121, 122. L’enceinte trochoïde est un espace libre entouré d’une paroi, à l’intérieur de laquelle évolue le rotor. Le moteur rotatif 100 comporte, en outre, un arbre de rotation 130 qui s’étend suivant un axe de rotation XX et qui est associé à un ensemble d’engrènement 170 comprenant des paliers, pignons, excentriques, etc., pour permettre l’entraînement des rotors 111, 112 en rotation à l’intérieur, chacun, d’une des enceintes trochoïdes 121, 122. Les deux rotors 111, 112 sont donc entraînés par le même arbre de rotation 130 et effectuent en même temps une rotation complète dans leur enceinte trochoïde, c'est-à-dire que chaque arête de chaque rotor parcourt, pendant une rotation, toute la surface interne de l’enceinte trochoïde. Autour de l’arbre de rotation 130, sont montés successivement un premier carter d’extrémité 101, les deux étages 110a, 110b et un second carter d’extrémité 103. Les deux étages 110a, 110b sont séparés par un carter central 102 assurant, avec les carters d’extrémité 101 et 103, l’obturation des enceintes trochoïdes 121, 122. L’enceinte trochoïde 121 est ainsi fermée par le premier carter d’extrémité 101 et le carter central 102 et l’enceinte trochoïde 122 est fermée par le carter central 102 et le second carter d’extrémité 103. Le rotor 111 en tournant au sein de l’enceinte trochoïde 121 forme des chambres délimitées par ladite enceinte trochoïde 121, les arêtes du rotor 111 (dont les arêtes 111a et 111b sont visibles sur la ) et les carters 101 et 102. De façon similaire, le rotor 112 en tournant au sein de l’enceinte trochoïde 122 forme des chambres délimitées par ladite enceinte trochoïde 122, les arêtes du rotor 112 (dont les arêtes 112b et 112c sont visibles sur la ) et les carters 102 et 103.

Chaque enceinte trochoïde 121, 122 est divisée à tout moment en trois chambres par le rotor 111, 112 et les chambres sont déplacées et modulées en fonction de la position angulaire du rotor par rapport à l’enceinte trochoïde. Au cours de chaque rotation du rotor 111, 112, quatre chambres (identiques à celles décrites en liaison avec l’état de la technique) se succèdent, à des emplacements fixes, dans l’enceinte trochoïde 121, 122 : la chambre d’admission, la chambre de compression, la chambre d’explosion (ou chambre de combustion) et la chambre d’échappement.

Chaque enceinte trochoïde 121, 122 comporte une conduite d’admission 140 et une conduite d’échappement 150. La conduite d’admission 140 assure l’introduction du mélange air-carburant dans la chambre d’admission de l’enceinte trochoïde. La conduite d’échappement 150 assure la sortie, hors de l’enceinte trochoïde, des gaz d’échappement produits lors de la combustion du mélange air-carburant et transmis jusqu’à la chambre d’échappement par le rotor.

Chaque enceinte trochoïde 121, 122 comporte également au moins une lumière traversée par une bougie d’allumage 160. Dans l’exemple de la , chaque enceinte trochoïde comporte deux lumières assurant chacune le passage d’une bougie d’allumage 160 permettant la mise à feu du mélange air-carburant dans la chambre d’explosion.

Selon l’invention, les deux enceintes trochoïdes 121, 122 des deux étages 110a, 110b sont identiques l’une à l’autre, en formes et dimensions, et positionnées parallèlement l’une à l’autre le long de l’arbre de rotation 130. Les deux enceintes trochoïdes 121, 122 sont, en outre, positionnées tête-bêche par rapport audit arbre de rotation. Autrement dit, les deux enceintes trochoïdes 121, 122 sont positionnées parallèles au carter central 102, de part et d’autre dudit carter central et en sens inverse l’une de l’autre, c'est-à-dire à 180° l’une de l’autre par rapport à l’arbre de rotation 130.

Ainsi, du fait de leur positionnement tête-bêche, les bougies d’allumage 160 du premier étage 110a s’étendent suivant une direction radiale sensiblement opposée à la direction radiale dans laquelle s’étendent les bougies d’allumage 160 du deuxième étage 110b. De même, les conduits d’admission 140 et d’échappement 150 s’étendent suivant une direction radiale sensiblement opposée à la direction radiale suivant laquelle s’étendent les conduits d’admissions et d’échappement du deuxième étage 110b. En d’autres termes, les bougies d’allumage 160 du premier étage 110a sont positionnées sensiblement en face (suivant l’axe XX) des conduites d’admission 140 et d’échappement 150 du deuxième étage 110b, et réciproquement.

Par ailleurs, les rotors 111 et 112 des premier et deuxième étages, respectivement 110a, 110b, étant montés sur le même arbre de rotation 130, ils tournent simultanément, à la même vitesse, de sorte que le déplacement et la modulation des chambres des premier et deuxième étages sont synchrones. Ainsi, pendant toute la rotation des rotors 111, 112, les chambres d’admission et de compression du premier étage 110a sont positionnées en regard des chambres d’explosion et d’échappement du deuxième étage 110b.

La représente les quatre chambres du premier étage 110a et les quatre chambres du deuxième étage 110b aux mêmes instants, au cours de quatre phases différentes de rotation des rotors. Cette montre ainsi que :

en phase 1 : la chambre de compression C2 du premier étage 110a est en regard de la chambre d’échappement C4 du deuxième étage 110b et la chambre d’explosion C3 du premier étage 110a est en regard de la chambre d’admission C1 du deuxième étage 110b ;

en phase 2 : la chambre de compression C2 du premier étage 110a est en regard de la chambre d’échappement C4 du deuxième étage 110b, la chambre d’admission C1 du premier étage 110a est en face de la chambre d’explosion C3 du deuxième étage 110b et la chambre d’échappement C4 du premier étage 110a est en regard de la chambre d’admission C1 du deuxième étage 110b ;
en phase 3 : la chambre d’admission C1du premier étage 110a est en regard de la chambre d’échappement C4 du deuxième étage 110b, la chambre d’explosion C3 du premier étage 110a est en face de la chambre d’admission C1 du deuxième étage 110b et la chambre d’échappement C4 du premier étage 110a est en regard de la chambre de compression C2 du deuxième étage 110b ; et
en phase 4 : la chambre d’admission C1 du premier étage 110a est en face de la chambre d’explosion C3 du deuxième étage 110b et la chambre d’échappement C4 du premier étage 110a est en regard de la chambre de compression C2 du deuxième étage 110b.

Ainsi, si les quatre chambres C1, C2, C3, C4 de chacun des étages 110a, 110b sont positionnées à des emplacements fixes, c'est-à-dire à des emplacements qui sont identiques à chaque rotation du rotor 111, 112, les chambres du premier étage 110a sont décalées de 180° des chambres du deuxième étage 110b. La montre la position de la chambre d’admission C1, de la chambre de compression C2, de la chambre d’explosion C3 et de la chambre d’échappement C4 pour chacun des deux étages 110a et 110b.

En d’autres termes, puisque les chambres d’admission C1 et de compression C2 du premier étage 110a sont positionnées tour à tour en regard des chambres d’explosion C3 et d’échappement C4 du deuxième étage 110b, la zone chaude du premier étage 110a est en permanence en face de la zone froide du deuxième étage 110b et, inversement, la zone chaude du deuxième étage 110b est en permanence en face de la zone froide du premier étage 110a. En conséquence, la chaleur générée dans la zone chaude d’un des étages se répartie sur la zone froide de l’autre étage, ce qui neutralise le différentiel de chaleur. Autrement dit, la chaleur dégagée par chaque étage est moyennée avec la chaleur dégagée par l’autre étage du moteur rotatif de sorte que la chaleur au sein du moteur rotatif est relativement uniforme. Le moteur rotatif présente ainsi un équilibre thermique, sans ajout de matériel ou composant. Cet équilibre thermique permet de réduire sensiblement le différentiel de dilatation des quatre chambres, ce qui réduit les problèmes d’étanchéité des rotors, et permet d’obtenir un profil de pression plus régulier, ce qui influe sur la durée de vie des segments d’arêtes.

Pour améliorer encore cet équilibre thermique, le carter central 102 séparant les deux étages 110a et 110b du moteur rotatif 100 peut être fabriqué dans un matériau à haute conductivité thermique, comme par exemple un alliage d’aluminium ou un alliage de cuivre.Un tel matériau présente l’avantage de faciliter les échanges de chaleur entre les chambres des deux étages 110a, 110b.

Selon un mode de réalisation, l’épaisseur de l’enceinte trochoïde 121, 122, c'est-à-dire sa dimension radiale, peut être réduite afin également d’augmenter les échanges de chaleur entre les chambres des deux étages 110a, 110b. De même, l’épaisseur du carter central 102, c'est-à-dire sa dimension axiale, peut être réduite afin également d’augmenter les échanges de chaleur entre les chambres des deux étages 110a, 110b.

Dans les exemples des figures 6 à 8 qui viennent d’être décrits, le moteur rotatif 100 comporte deux étages 110a, 110b, c'est-à-dire deux ensembles constitués d’un rotor 111 ou 112 et d’une enceinte trochoïde 121 ou 122. Il est bien entendu qu’un moteur rotatif selon l’invention peut comporter plus de deux étages, dès lors qu’il comporte un nombre pair d’étages. Dans le cas où le moteur rotatif 100 comporte plusieurs paires d’étages – et donc plusieurs paires d’enceintes trochoïdes et plusieurs paires de rotors – les enceintes de chaque paire d’enceintes trochoïdes sont disposées à 180° autour de l’arbre de rotation 130 l’une par rapport à l’autre. Ainsi, quel que soit le nombre de paires d’étages, les étages de chaque paire sont inversés l’un et l’autre par rapport à l’arbre de rotation

Bien que décrit à travers un certain nombre d'exemples, variantes et modes de réalisation, le moteur rotatif à double-étages inversés selon l’invention comprend divers variantes, modifications et perfectionnements qui apparaîtront de façon évidente à l'homme du métier, étant entendu que ces variantes, modifications et perfectionnements font partie de la portée de l'invention.

Claims

Moteur rotatif à combustion interne (100) comportant :
au moins une paire de rotors triangulaires (111, 112),

au moins une paire d’enceintes trochoïdes (121, 122), et

un arbre de rotation (130),
chaque rotor (111, 112) étant monté autour de l’arbre de rotation (130), à l’intérieur d’une des enceintes trochoïdes (121, 122), de sorte à former, pendant une rotation, une chambre d’admission (C1), une chambre de compression (C2), une chambre d’explosion (C3) et une chambre d’échappement (C4), positionnées chacune à un emplacement fixe dans l’enceinte trochoïde,
caractérisé en ce que les deux enceintes trochoïdes (121, 122) sont positionnées parallèlement l’une à l’autre le long de l’arbre de rotation (130) et tête-bêche par rapport audit arbre de rotation de sorte que les chambres d’admission (C1) et de compression (C2) de l’une des enceintes trochoïdes sont en regard des chambres d’explosion (C3) et d’échappement (C4) de l’autre enceinte trochoïde.
Moteur rotatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux enceintes trochoïdes (121, 122) sont de formes et de dimensions identiques l’une à l’autre.
Moteur rotatif selon la revendication 1 ou 2, comportant au moins une paire de conduits d’admission (140), caractérisé en ce que chacun des conduits d’admission (140) débouche dans la chambre d’admission (C1) d’une des enceintes trochoïdes (121, 122) et s’étend suivant une direction radiale sensiblement opposée à la direction radiale de l’autre conduit d’admission (140).
Moteur rotatif selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, comportant au moins une paire de conduits d’échappement (150), caractérisé en ce que chacun des conduits d’échappement (150) s’engage dans la chambre d’échappement (C4) d’une des enceintes trochoïdes (121, 122) et s’étend suivant une direction radiale sensiblement opposée à la direction radiale de l’autre conduit d’échappement (150).
Moteur rotatif selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, comportant au moins une paire de bougies d’allumage (160), caractérisé en ce qu’une bougie d’allumage au moins est logée dans une paroi de chacune des enceintes trochoïdes (121, 122), sensiblement à l’opposé radial de la bougie d’allumage (160) de l’autre enceinte trochoïde.
Moteur rotatif selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’il comporte un carter central (102) monté autour de l’arbre de rotation (130) entre les deux enceintes trochoïdes (121, 122), ledit carter central (102) étant fabriqué dans un matériau à haute conductivité thermique assurant un échange thermique optimal entre les chambres des deux enceintes trochoïdes.
Dispositif d’uniformisation de la température au sein d’un moteur rotatif à combustion interne, comportant un moteur rotatif (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel une zone froide d’une première enceinte trochoïde (121) est couplée avec une zone chaude d’une deuxième enceinte trochoïde (122).
Turbomachine pour aéronef, caractérisée en ce qu’elle comporte au moins un moteur rotatif (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6.