Machine à pistons rotatifs à battement contrôlé

Les machines à pistons rotatifs à battement contrôlé (MPRBC) sont une nouvelle architecture de moteur à combustion interne (convertible en pompe). Elles utilisent les rotations alternées d'un nombre pair de pistons rotatifs contigus, contrôlées par des cinématiques spécifiques.

4 étages fonctionnels pour une MPRBC

Elles se caractérisent aussi par une structure à 4 étages, chacun ayant une fonction spécifique parmi :

1. le contrôle de la combustion : injection de combustible et réglage du taux de compression
2. la conversion thermo-mécanique (chambres de combustion)
3. les échanges de fluides : admission et échappement par des obturateurs rotatifs
4. la cinématique de conversion du mouvement : mécanismes à double-sinus ou à came centrale rotative multilobée

Démarche de conception

Les MPRBC ont été conçues par la société SYCOMOREEN selon un cahier des charges^[1], lui-même issu d'une analyse de la ‘problématique moteur actuelle’ proposée par cette Société.

Cycle 4 temps sur un MPRBC à 2 paires de pistons

Les 8 fonctions prioritaires à assurer suivantes ont été retenues

1. Favoriser la compacité
2. Permettre une puissance maximale convenable
3. Faire varier la cylindrée par paliers suffisamment petits
4. Utiliser un cycle à 4 temps à transition rapide au PMB/PMH
5. Permettre une grande liberté de calage variable des soupapes
6. Utiliser uniquement des technologies ayant fait leurs preuves
7. Faire varier continûment le rapport volumétrique
8. Avoir un moteur parfaitement et intrinsèquement équilibré

Puis chacune de ses fonctions s'est vue attribuée un niveau d'exigence bien particulier.

Objectifs

Les objectifs sont multiples^[2] : la priorité est donnée à la compacité du moteur au moins 4 fois meilleure à puissance égale que les moteurs actuels à pistons, bielle et manivelle.

Pour des applications de transports, l'hybridation du véhicule est fortement recherchée, qu'elle soit thermique/électrique ou thermique/pneumatique.

Chambres de combustion et réglage du taux de compression

Les MPRBC s'attachent à maîtriser leur combustion par l'implantation facile de soupapes à calage variable et de pistons de réglage du taux de compression, recherchant un downsizing pour placer les chambres de combustion sur un optimum thermodynamique : réduction de la consommation.

En parallèle, de nombreuses améliorations inédites sont proposées :

• technologies des soupapes : perfectionnement des obturateurs rotatifs avec un mécanisme epicyloïdal pour un calage variable très flexible.
• exploitation en puissances partielles : par la désactivation intermittente de chambre(s) de combustion.
  

  

  Came centrale rotative multilobée de contrôle des battements
  

  

  Came centrale rotative surmultilobée de contrôle des battements
• pilotage fin de la volumétrie des chambres en fonction de l’angle de rotation de l’arbre moteur : le profil des cames centrales rotatives multilobées^[3] facilite les nouvelles voies de combustion, voire détonation spontanées (CAI, HCCI)^[4],
• équilibrage parfait et intrinsèque du moteur.

La haute compacité des MPRBC permettrait même de dédier certaines chambres à des fonctions actuellement inenvisageables comme :

• le freinage récupératif à stockage pneumatique (chambres converties en compresseur au freinage et en moteur pneumatique à la réaccélération),
• récupération de chaleur des gaz d’échappement par un cycle combiné, par exemple Diesel/Vapeur ou Otto/Vapeur fondé sur une injection d’eau par exemple.

Perspectives

Les MPRBC peuvent motoriser tout type d'engins et sont convertibles en pompes ou moteur hydraulique. Elles utiliseraient beaucoup moins d'acier que les moteurs à pistons/bielles. Le chiffre de 20 kg / Litre de cylindrée a été annoncé sur une vidéo de présentation^[5].

Notes et références