Machine à pistons rotatifs à battement contrôlé (MPRBC)

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Etage E4 de conversion du mouvement à "came centrale rotative" à 2 lobes

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Récapitulatif des figures

- la figure 1 illustre en perspective éclatée un dispositif conforme à l'invention,
- la figure 2 illustre le dispositif en perspective sans l'étage repéré E4 à la figure 1,
- la figure 3 illustre en perspective éclatée, à échelle agrandie, l'étage repéré E1 à la figure 1,
- la figure 4 illustre en perspective éclatée, à échelle agrandie, les étages repérés E2 et E3 à la figure 1,
- la figure 5 représente le dispositif assemblé et vu de profil en relation avec les vues éclatés des étages repérés E1, E2, E3 et E4 sur la figure 1,
- la figure 6 représente en coupe transversale l'étage E2,
- la figure 7 représente en perspective éclatée, à échelle agrandie, l'étage repéré E4 de type « losange déformable »,
- les figures 8A, 8B, 8C et 8D représentent schématiquement l'étage repéré E4 de type « losange déformable », dans 4 positions successives,
- la figure 9 représente schématiquement l'étage repéré E4 de type « came centrale rotative » avec galets pointant vers le centre de la machine et 2 paires de pistons,
- la figure 10 représente schématiquement l'étage repéré E4 de type « came centrale rotative » avec galets pointant vers la périphérie de la machine et 2 paires de pistons,
- la figure 11 représente schématiquement la variante de la figure 9 dans le cas d'un dispositif à 3 paires de pistons,
- la figure 12 représente schématiquement la variante des figures 9 ou 10 dans le cas d'un dispositif à une seule paire de pistons,
- la figure 13 représente schématiquement une variante de la figure 10 dans le cas d'un dispositif à 2 paires de pistons et une came centrale heptuplée (55), soit possédant 2x7 = 14 lobes,
- la figure 14 représente schématiquement une variante de la figure 11 dans le cas d’un dispositif à 3 paires de pistons et deux cames centrales (55,58) quadruplées comportant chacune 3x4 = 12 lobes,
- la figure 15 représente schématiquement une variante de la figure 12 dans le cas d’un dispositif à 1 seule paire de pistons et une came centrale sextuplée (55) comportant 1x6 = 6 lobes,
- la figure 16 représente une variante de la figure 12 dans le cas d’un dispositif à 1 seule paire de pistons et deux cames centrales (55,58) nonuplées comportant chacune 1x9 = 9 lobes.
- la figure 17 représente le mécanisme obturateur rotatif de soupape repéré 10A,10B,10C,10D,10E,10F,10G,10H sur la figure 2, avec son dispositif de gestion (64,65),
la figure 18 représente un mécanisme obturateur rotatif réglable commun à 4 lumières d’admission (61A,61B,61C,61D) généralisable pour un nombre quelconque de lumières circulairement et régulièrement réparties, qu’elles soient d’admission ou d’échappement.

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Architecture du moteur par étages

Les figures 1 à 7 illustrent un dispositif 1, formant dans l'application illustrée un moteur à combustion interne. Le moteur 1 s’articule autour de 4 étages E1, E2, E3, E4, représentés plus particulièrement sur les figures 1 et 5, et se succédant suivant un axe 40 correspondant à l'axe de rotation de l'arbre de sortie 30 du moteur.
L'étage E1 est dédié à l’injection de carburant et au réglage du taux de compression. L'étage E2 est dédié à la conversion d'énergie (combustion). L'étage E3 est dédié aux échanges gazeux du moteur avec l’extérieur et forme une culasse. L'étage E4 est constitué par le mécanisme de conversion d'un mouvement rotatif alterné issu de l’étage E2 en un mouvement rotatif continu destiné à l’arbre de sortie du moteur.

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Variantes de l'étage E4 à came centrale rotative à 3 lobes et 1 lobe

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Tel qu'illustré en particulier aux figures 4 et 6, l’étage 2 se compose essentiellement d’un carter 6 de forme sensiblement tubulaire définissant un volume intérieur 41 obturé à ses extrémités par des plaques 5, 8 renfermant 4 pistons rotatifs 7A, 7B, 7C et 7D solidaires des arbres pivotants 47A, 47B, 47C, 47D.
Les pistons sont montés rotatifs autour d'axes individuels de rotation de pistons 50A, 50B, 50C, 50D parallèles et équidistants à l'axe de rotation 40 de l'arbre moteur 30.
Tel qu'illustré en particulier aux figures 2 et 6, les pistons 7A, 7B, 7C, 7D délimitent angulairement quatre chambres 42A, 42B, 42C, 42D s'étendant entre les plaques d'extrémité 5, 8 et entre deux pistons adjacents.
Des sculptures externes 43A, 43B, 43C, 43D sont intégrées aux pistons 7A, 7B, 7C, 7D, et les sculptures externes de deux pistons adjacents engrènent entre elles, de sorte que deux pistons adjacents tournent en sens opposé autour de leur axe de rotation 50A, 50B, 50C, 50D respectif.
Le volume de chacune des chambres 42A, 42B, 42C, 42D varie avec la rotation des pistons 7A, 7B, 7C, 7D entre un volume de compression (minimal) et un volume d'aspiration (maximal). Le volume de deux chambres adjacentes 42A, 42B, 42C, 42D varie de manière opposée.

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L’étage 2 est le cœur du moteur, car il est le lieu des conversions thermomécaniques.

Les 4 pistons rotatifs 7A, 7B, 7C, 7D sont animés d’un mouvement rotatif et alternatif d’une amplitude de 90°. Lorsque les pistons rotatifs sont en position verticale ou horizontale, ils deviennent tangents avec l’un des épaulements 67A, 67B, 67C, 67D solidaires du carter 6 et répartis à 90°. Ceci a pour effet de créer un effet de chasse d’air à l’intérieur de la chambre de combustion 42A, 42B, 42C, 42D et favorise la combustion lors de l’injection de carburant et/ou lors de l’allumage. Le mouvement de rotation alternative des 4 pistons 7A, 7B, 7C, 7D permet d’assurer dans chaque chambre de combustion l’admission des gaz frais, leur compression, l’explosion/détente et l'échappement.

Le refroidissement du moteur peut notamment se faire par l’intégration d’ailettes de refroidissement sur toute la périphérie du carter étanche 17, ou bien par la circulation d’un fluide réfrigérant dans l’épaisseur de ce carter comme suggéré par les perçages (P) fléchés à la figure 6 et leurs raccordements fléchés R1 et R3 à la figure 2.

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Variantes de l'étage E4 à came centrale rotative surmultilobée sur l'exemble de moteur à 2 et 3 paires de pistons rotatifs

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L'organe de modification de volume 3A, 3B, 3C, 3D forme un piston et permet une modification rapide du volume de compression et/ou du volume d'aspiration des chambres en pénétrant plus ou moins dans les chambres 42A, 42B, 42C, 42D. Ce pilotage peut se faire notamment par injection d’un fluide incompressible sous pression dans le corps creux 4A, 4B, 4C, 4D ou bien par un moteur électrique équipé d’un réducteur à vis sans fin poussant ou retirant le piston formé par l'organe de modification de volume 3A, 3B, 3C, 3D. Ce pilotage peut se faire indépendamment pour l’une ou l’autre des 4 chambres de combustion 42A, 42B, 42C, 42D. L’amplitude de réglage dépend des dimensions des pièces du moteur. Pour simplifier la commande, les pistons réglables 3A,3B,3C,3D pourraient être solidarisés et actionnés par un mécanisme commun, mais le réglage n’est alors plus indépendant d’une chambre à l’autre.

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Variantes de l'étage E4 à came centrale rotative surmultilobée sur l'exemble de moteur à une seule paire de pistons rotatifs

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Tel qu'illustré en particulier aux figures 2, 4 et 5, la culasse définissant l'étage E3 comporte essentiellement la plaque d'extrémité 8, 4 paires de soupapes 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F, 10G, 10H, une tubulure d'admission de gaz comburant 11, une tubulure d'échappement des gaz brûlés 12, une courroie de distribution 13, huit systèmes (64,65) de distribution rotative pour la gestion des admissions et des échappements tel que décrit à la figure 17.
La plaque 8 possède donc huit ouvertures, semi-circulaires dans le mode de réalisation illustré, assurant les échanges gazeux entre les chambres de combustion 42A, 42B, 42C, 42D et l’extérieur du moteur au travers des 8 distributeurs rotatifs. Quatre de ces ouvertures forment des lumières d'admission 61A, 61B, 61C, 61D. Les quatre autres ouvertures forment des lumières d'échappement 62A, 62B, 62C, 62D.
Les soupapes permettant d'obturer les lumières d'admission 61A, 61B, 61C, 61D forment des soupapes d'admission 10A, 10C, 10E, 10G. Les soupapes permettant d'obturer les lumières d'échappement 62A, 62B, 62C, 62D forment des soupapes d'échappement 10B, 10D, 10F, 10H.
Le mouvement de rotation continue de l’arbre de sortie du moteur 30 est transmis au porte-satellites 17 de chacune des soupapes 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F, 10G, 10H par l'intermédiaire de la courroie de distribution 13. La rotation de l'arbre du moteur 30 est avantageusement transmise mécaniquement (par des moyens non représentés) à la courroie de distribution 13.
En variante, la rotation de l’arbre de sortie du moteur 30 pourrait être relevée par un capteur et transmise à la courroie de distribution 13 par un moteur électrique commandé en fonction de la rotation de l’arbre moteur 30 relevée par le capteur.