Высокие удельные энергетические показатели могут быть достигнуты в роторно-поршневых двигателях (РПД), в которых, как и в обычных поршневых двигателях, осуществляется четырехтактный цикл с принудительным воспламенением горючей смеси. Ведутся работы по созданию РПД с воспламенением топлива от сжатия.

К основным элементам РПД относятся корпус, имеющий рабочую полость специального профиля, эксцентриковый вал, с которого снимается мощность, и свободно установленный на этот вал треугольный ротор с выпуклыми сторонами. С одной стороны рабочей полости в корпусе имеются впускные и выпускные окна, а с другой стороны установлена свеча зажигания или форсунка. Для охлаждения корпус имеет водяную рубашку. Эксцентриковый вал вращается в подшипниках, которые находятся в боковых крышках корпуса. В полости корпуса ротор совершает круговое движение, причем центр его описывает окружность радиуса г, равного эксцентриситету вала.

С одного торца ротор имеет зубчатое колесо 8 с внутренними зубьями, которое находится в зацеплении с неподвижным зубчатым колесом 6, расположенным соосно с эксцентриковым валом. Вследствие этого ротор, совершая круговое движение, одновременно вращается вокруг своей оси. Таким образом, движение ротора является планетарным. Отношение чисел зубьев зубчатого колеса 8 ротора и зубчатого колеса 6 равно, вследствие чего за каждый оборот ротора эксцентриковый вал делает три оборота.

Ротор имеет торцовые уплотнения и в вершинах углов радиальные уплотнения, которые постоянно поджимаются к внутренней стенке корпуса, в результате чего между ротором и корпусом образуются три изолированные полости А, Б и В. При планетарном движении ротора полости перемещаются, и их объем за один оборот ротора дважды увеличивается и дважды уменьшается. Это позволяет в каждой из полостей за один оборот ротора последовательно осуществлять процессы впуска, сжатия, сгорания и расширения, выпуска, составляющие четырехтактный цикл.

Рассмотрим процессы, происходящие в рабочих полостях при различных положениях ротора .

При положении / в полости А начинается процесс впуска. В это время в полости Б происходит сжатие, а в полости В — расширение.

При положении // в полости А продолжается процесс впуска; в полости Б, объем которой стал минимальным, заканчивается процесс сжатия, к свече подводится ток высокого напряжения, с помощью электрической искры горючая смесь воспламеняется, и происходит процесс ее сгорания; в полости В осуществляется процессвыпуска.

При положении III в полости А заканчивается процесс впуска, в полости Б происходит расширение газа (рабочий ход), в полости В заканчивается процесс выпуска.

При положении IV в полости А происходит процесс сжатия, в полости Б продолжается рабочий ход, полость В сообщается с впускными и выпускными каналами (период перекрытия каналов), и происходит продувка этой полости.

К начальной позиции — положение / — эксцентриковый вал делает один оборот, а ротор поворачивается вокруг своей оси на одну треть оборота. При этом совершается один цикл, но процессы цикла протекают в разных полостях. В каждой из полостей цикл совершается за полный оборот ротора или за три оборота эксцентрикового вала.