Coupe d'un moteur à disque en nutation simple Un moteur à disque en nutation est un moteur à explosion récemment breveté constitué essentiellement d'une seule pièce en rotation entraînant directement le vilebrequin. Il se distingue des autres moteurs à combustion interne par de nombreux points et sa course est une nutation.
Fonctionnement
Dans sa configuration de base l'élément principal du moteur est un disque en nutation qui ne tourne pas, dont le moyeu central est monté au milieur d'un arbre en forme de 'Z'. Cet arbre tourne alors que le disque oscille sans tourner. Le mouvement du disque parcourt une portion de sphère. Une partie de la surface du disque est utilisée pour l'admission et la compression, une autre partie est utilisée pour faire l'étanchéité avec un carter central, la dernière partie étant utilisée pour l'expansion et l'échappement. L'air comprimé est admis dans un accumulateur externe et ensuite dans une chambre de combustion externe avant d'être envoyé sur la face motrice du disque. La combustion externe permet l'utilisation de carburant diesel dans des moteurs de petite taille, lui donnant des possibilités unique pour la propulsion des drones et d'autres applications. Un des avantages important de ce type de moteur est le recouvrement des courses motrices.
La puissance est transmise directement sur l'arbre de sortie, éliminant tout l'embiellage usuel d'un moteur à pistons. Comme le disque ne tourne pas, la vitesse au niveau des segments est inférieure à celle d'un moteur à explosion. Cependant la longueur totale du segment est importante, ce qui peut annuler le bénéfice de cette faible vitesse.
Le disque oscille dans un carter et dans sa version de base, la moitié d'un disque fait l'admission et la compression, alors que l'autre moitié fait l'explosion et l'échappement. Il faut noter que le disque peut être configuré pour avoir des volumes de compression et d'expansion égaux, ou avoir un volume de compression plus faible que le volume d'expansion. Ce qui signifie que ce type de moteur peut être turbocompressé ou fonctionner suivant un cycle de Miller / cycle d'Atkinson.
Brevets et histoire de la production
Le brevet U.S. N° 5 251 594 a été attribué à Leonard Meyer (Illinois, USA) en 1993 pour un "moteur à combustion interne à disque en nutation". Le moteur Meyer est un nouveau type de moteur à combustion interne avec une meilleures puissance massique que les moteurs à pistons classiques et peut fonctionner avec toutes sortes de carburant, comprenant l'essence, le fioul lourd et l'hydrogène. Le brevet fait référence à divers moteurs à disque en nutation créés au états-unis durant le XXème siècle, mais aucune référence au moteur Dakeyne d'origine. La similarité avec son prédécesseur hydraulique vieux de 166 ans est cependant évidente, la principale différence étant que le disque n'est plus plat mais légèrement convexe. Un prototype unique à été testé brièvement entraîné par sa propre force motrice, avec une puissance massique comparable à des moteurs quatre temps classiques. Les auteurs du rapport technique de développement de la NASA et de l'US navy affirment qu'une version de production de ce nouveau moteur pour les drones devraient fournir une puissance massique de de 3.5 cv/kg ou 2.7 kW/kg . Ceci est légèrement supérieur au rapport poids/puissance des moteurs automobiles actuels , mais est loin des moteurs (2 temps) Graupner G58 ou Desert Air DA 150 .
Une société du nom de McMasters, dirigée initialement par un entrepreneur Americain Harold McMaster est en train de développer un moteur à disque en nutation brûlant un mélange d'hydrogène et d'oxygène purs qui développerait une puissance de 200 cv mais ne pèserait qu'un dixième d'un moteur automobile équivalent. Actuellement la société McMasters affirme avoir dépensé 10 million de dollars US pour son développement. Des plans sont élaboré pour une version miniature de la taille d'une tasse à café qui pourrait être installée dans le moyeu d'une roue, supprimant ainsi la transmission. Ce concept a été testé initialement dans une Mini Moke British Leyland mais était, à l'époque, sévèrement handicapé par l'absence d'un système de synchronisation fiable - ce qui est plus facile aujourd'hui avec les microprocesseurs embarqués. Une version essence est aussi prévue par McMasters, qui prétend que son fonctionnement est nettement plus propre que celui d'un moteur classique
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