Brevet FR2092659A1 — publié le 19720128

Motocompresseur qui sert à la production d'air comprimé et pour ltentrai- nement des véhicules sur route, rails, etc... I1 comprend une chemise à grand diamètre où coulisse un piston moteur qui fait compresseur. Le piston est divisé en deux côtés, sur sa surface centrale par un tube concentrique à la périphérie du piston. A l'intérieur de ce tube, il y aura l'explosion du détonnant, formant ainsi le rôle de moteur. La partie extérieure servira de compresseur, lequel d'un côté aspirera l'air, de l'autre côté, refoulera l'air aspiré auparavant. DESCRIPTION : MOTOCOMPRESSEUR CONCENTRIQUE A DOUBLE EFFET ET A ADMISSION FORCE DE L'AIR. La présente invention concerne les moteurs à explosion interne et diffère du système Otto, Diesel, deux temps, etc. Economie de carburant, environ 50 7o, simplicité de forme et de construction dépourvue de bielles, arbre à manivelle, paliers, engrenages, arbre à cames, démarreur, etc. La présente invention vise à obtenir une économie de la consommation de carburant, un meilleur mélange du détonnant par un parfait réglage possible, d'où une pollution inférieure et un prix de revient pour sa construction, inférieur à celui des autres moteurs. Les moyens de mise en service sont indiqués à la planche 2. I1 se compose de six parties principales 1 ) N 2 culasses des extrêmités gauche et droite où sont logées les soupapes d'admission et d'échappement, la bougie d'allumage du détonnant et l'injecteur du carburant. 2") N"2 parties médianes gauche et droite où sont logées dans la partie supérieure les soupapes d'aspiration du compresseur et une partie de la chambre d'aspiration ; dans la partie inférieure, sont logées les soupapes de refoulement et une partie du réservoir d'air comprimé. 3 ) Une partie centrale qui forme la chemise du piston mobile, au dessus une partie de la chambre d'aspiration et au dessous une partie du réservoir dlair. Les cinq parties seront assemblées par des joints étanches et tenus par des boulons 31 - figure 3. 4 ) Un piston mobile qui dans sa partie centrale sert comme moteur, et dans sa partie extérieure comme compresseur. La figure 1 représente la coupe longitudinale vue de côté, la figure 2, la coupe longitudinale vue de haut suivant BB, la figure 3, la coupe transversale suivant l'emplacement des soupapes AA. Le piston est représenté à demie course. Fonctionnement : le piston 9 est maintenu à la fin de sa course par les ressorts I. L'air comprimé, emmagasiné dans le réservoir 2, passe par la conduite 3 à travers la soupape 4 (Fig.2) commandée par un système électromagnétique ou mécanique 5 et, entre dans la chambre d'explosion 6. En même temps, la pompe d'injection du carburant enverra directement ou indirectement le carburant nécessaire. Après une course déterminée du piston, obtenue par la pression d'admission de l'air comprimé, et suivant la puissance que l'on veut donner au moteur, la bougie 7 donnera l'étincelle d'allumage du détonnant au même temps de la fermeture de la soupape d'admission 4, ou avec un peu d'avance ou de retard à déterminer à ltexpérience. L'explosion poussera le piston 9 jusqu'à la fin de la course.Les ressorts I par la tige 8 maintiennent la pression du mélange à l'intérieur de la chambre d'explosion, et après avoir reçu la poussée due à llexplosion, et par la force d'inertie du piston, ces ressorts transmettront presque la même force jusqu'à la fin de la course au piston. L'échappement des gaz brillés se fait par un dispositif commandé par le piston 9 > la tige 8, la barre et la tige 15 qui ouvriront à la finie la course la soupape d'échappement 16, laquelle laissera passer les gaz par la conduite 17. COMPRESSEUR. - L'air aspiré de la valve 32 par le piston 9, passe par la conduite 2û, la chambre 11, le passage 12, la soupape 13 et sera refoulé à travers la soupape et le passage 14 dans le réservoir 2 et lé même cycle sera dans la partie opposée, Lorsque la pression de l'air du réservoir 2 dépassera la pression nécessaire à la marche du moteur, elle passera à travers la vanne de réglage 18, dans le réservoir 33 qui représente le rendement du motocompresseur. Le réglage de la puissance est obtenu par le réglage de Ia course du piston 9 avant l'allumage -et par le réglage de la pression de l'air contenu dans le ré servoir 2. Le réglage de la vitesse s'obtient par la vanne 19 (Fig. 3). La mise en marche se fait par l'ouverture de la vanne 19 et l'arrêt, par la fermeture de làdite vanne. Lorsque le moteur est vide de pression d'air, il faut prévoir une bouteille de secours 34 et pour le démarrage, on ferme la vanne 19 et on ouvre la vanne 30. Aussitôt que le réservoir 2 aura atteint la pression nécessaire, on fera 1' opération inverse. Pour maintenir la bouteille pleine d'air et à une pression supérieure, on peut prévoir un petit compresseur avec deux pistons de diamètres différents et un ressort de retour relié à la chambre de compression du piston 9. Le graissage peut se faire par le mélange de l'huile et du carburant par des graisseurs d'air, ou par graissage forcé. Le refroidissement se fera par air ou par circulation d'eau. Suivant l'expérience du premier prototype qui le déterminera, un petit moteur électrique entraînera le ventilateur et la pompe à eau. TRANSMISSION par pression d'air : La figure 4 représente un moteur pneumatique à palette ou à piston que lton trouve dans le commerce et qui ne fait pas partie du présent brevet et servirait 1 ) dans le cas où le motocompresseur servirait exclusivement pour la production de l'air comprimé, le moteur pneumatique entraînera la dynamo pour produire l'électricité nécessaire, la pompe à eau et le ventilateur pour le refroidissement du radiateur. 2 ) dans le cas de traction des véhicules, le moteur pneumatique sera accouplé au différentiel qui entrain l'arbre des roues motrices et la dynamo pour l'électricité. Son fonctionnement est le suivant. L'air sous pression du réservoir 33 passe par la conduite 20, par la vanne de réglage de vitesse 21, fait pression sur les ailettes 22, lesquelles impriment un mouvement rotatif à l'arbre 23. Le travail de pression terminé, l'air passera par les sorties 24 et par la conduite 20 et reviendra à l'aspiration du compresseur. Le dispositif 25 sert à l'inversement de la marche. La valve d'aspiration 26 sert an moment où le moteur pneumatique est entraîné par la force d'inertie;du véhicule et ne recoit pas l'air du réservoir 33 ; dans ce cas, le moteur fonctionne comme compresseur. Ce procédé que l'on appelle circuit fermé a l'avantage de ramener le rapport (pour une pression de 9 kg cm2) du volume de déplacement du piston du compresseur à 4 fois le volume du déplacement du piston du moteur pneumatique. Avec le circuit ouvert, on aurait un rapport de 12 à 1. L'avantage de la transmission par air comprimé consiste en rye que par l'élasticité de l'air sous pression, au moment où la résistance diminue, la vitesse augmente et vice-versa. Le moteur étant indépendant, il ne fournira que lténergie nécessaire au déplacement du véhicule et sa puissance restera constante ; seule sa vitesse variera-à la demande. Cette vitesse sera réglée comme suit : par la conduite 27, le réservoir 3-3 est en communication avec la valve à ressort 25 (fig. 3), cette valve, lorsque la pression du réservoir diminue, ouvrira l'entrée d'air au moteur qui accélèrera sa marche, et vice ver sa. Par conséquent, la marche du motocompresseur est automatique. La vitesse du véhicule sera régléè par la vanne 21. Pour les efforts beaucoup plus élevés et supérieurs des fortes pentes, il faut prévoir un moteur pneumatique supplémentaire et une couronne accouplée au différentiel, avec un pignon à embrayage automatique, type démarreur, afin d'avoir un rapport plus important. Cette invention permet : par un mouvement independant du motocompresseur, un réglage plus parfait du mélange du détonnant ; par un débit de carburant approprié et bien réglé par la pompe à injection, une course proportionnelle à l'admission de l'air et par l'utilisation au maximum de la force d'explosion démontrée à la planche 2, un rendement 3 fois supérieur aux moteurs actuel lement existant dans le commerce. Dans les plans ne sont pas marqués, et ils feront l'objet d'autres études, les filtres à air, les graisseurs, les segments de tenue détenchéité, l'équipe- ment électrique (bobine, rupteur, dynamo, batterie, 'commande électromagné tique des soupapes, etc.), la pompe à injection du carburant, les purges d'air, les manomètres et appareils de-mesre, les valves de sécurités le dispositif de remplissage de la bouteille de secours, la radiatèúr- et Bon ventilateur. Ce procédé différent du système Otto, Diesel et 2 temps, fera l'objet d'études et d'expériences pour une application suffisamment perfectionnée, La planche 2 explique le principe qui a amené à la présente invention. La fig. 5 représente le schéma d'un moteur gourant à 4 temps' ayant une cylindrée de 400 m3 avec la chambre de compression 40 supérieure à:la'fin:de"course du piston. A la compression de 9 kg cm2, cette chambre doit avoir un volume de 40 cm3.Si l'on admet que l'explosion se fait 'à 10 après le point mort supe- rieur, le bras de levier sur l'arbre à manivelle est de 7 mm. .La-fig. 6 représente le même moteur à admissiori forcée. Dans ce cas, la chambre de compression se trouve à l'intérieur de la course du piston, avec une pression d'air de 9 kg cm2, un volume de 40 cm3, le piston est obligé de parcourir une course dlenviron 8 mm, et au moment de l'explosion, la bielle et l'arbre à manivelle se trouvent à 34C avec un bras de levier de 22 mm. Par conséquent, un rendement TRIPLE, dloù llavantage de l'admission forcée. Dans ce cas, le moteur aura une explosion à chaque tour, par conséquent, une vitesse réduite. L'inconvénient est le suivant : un moteur à la vitesse de 1200 tours à la minute, correspond à 50 millièmes de secondes par tour ; on aura la répartition suivante : échappement 25, expansion 20, 27 Admission 4, 73 temps insuffisant pour llopération d'admission et allumage. Avec cette invention, la répartition est différente, Supposons un piston avec une course de 120 mm, la vitesse du piston à 10 ml seconde correspondant à 10 mm par millième et une explosion tous les 50 millièmes, on;aura dans la course de 120 mm, il faut déduire la course par l'admission d'air sous pression de 12 mm, il reste 108 mm = temps de la course 10,8 et res 8 tera le temps de 50 - 10,8 = a 39,8 millièm es pour l'admission et l'allumage. L'échappement se fait du côté opposé. La fig. 7 représente un compresseur accouplé à un moteur ayant la même course. Le moteur par son explosion déploie une pression 4 fois supérieure à la compression du compresseur, celui-ci peut avoir une section de pression 4 fois à celle du piston moteur pour une course égale. La fig. 8 représente le procédé de transmission par air- comprimé à circuit fermé. Supposons un cylindre et son piston 42 qui doit vaincre la résistance 43 par la pression d'air qui arrive de la conduite 45 ; iI faut vider la pression et l'air existants dans le cylindre 41, en reliant par la conduite 46 l'échappement du cylindre à; llaspiration d'un compresseur 44 qui a le même volume de déplacement du piston au cylindre 41 et qui retombera par la conduite 45 et renverra l'air au cy-lindre que l'on appelle circuit fermé. Supposant le volume du cylindre à 1000 cm3 à la pression de 9 KG cm3, on aura un volume dlair à la pression atmosphérique de 10. 000 cm3. L'air par son expansion passera du cylindre au compresseur en quantité égale, clest-à- dire la moitié du volume, et aura ainsi le Ier tour, le compresseur enlevera 5000 cm3 d'air et recevra au commencement de sa course une pression de 9 et 4.500 kg cm2.a la fin Au 2ème tour, il enlèvera 2500 cm3, une pression au commencement de 4500 Kgs cm2, et à la fin de la course, 2250 Kg cm2. Au 3ème tour, il enlèvera 1250 cm3 et aura une pression au commencement de 2 Kgs 250 et à la fin 1, 125 Kg cm2. Au 4ème tour, il enlèvera 625 cm3 volume inférieur à la pression atmosphérisque et, par conséquent, il est obligé d'aspirer de l'air à l'extérieur du cy lindre. On aura ainsi un rapport de volume, compresseur au cylindre ou moteur pneumatique, de 4 à 1 plus la récupération de la pression. Avec le circuit ouvert, pour remplir le cylindre, il faut N 10 volumes plus une perte à l'aspiration de 20%, ce qui donne untotal du rapport de 12 à 1, et la perte de la pression récupérable, par conséquent, un intérêt appréciable. Ce procédé, objet de l'invention peut- e2re utilisé dans tous les cas où il faut un moteur à explosion, et dans ceux où il faut de l'air comprimé, les voitures automobiles, gros camions, ainsi que les chemins de fer. Ce système ne comportant pas de boite à vitesses, on peut rendre moteurs plusieurs essieux de roues par L'application des moteurs pneumatiques. R E V E N D I C A T I O N S IgAppareil permettant de transformer l'énergie thermique et cinéti= que en air comprimé ,caractérise ar le ait,pour optenir l'air com= primé ,on utilise l'enerÓie thermique produite par l'explosion du mélange 'air et combustirle a l'intérieur de l'appareil,et car 1' énergie cinétique du miston mobile qui comprime l'air dans sa p@r- tie èxtérieure. 2 Dispositif selon la revendication I,caractérisé par le fait que le mélange de l'air et du comoustible est injècté sous pression dans la chambre de combustion. 3 Dispositif selon la revendication I,caractérisé par le fait que l' appareil ne comporte pas des Dielles,arbre a manivelle,coussinets, et pas de mouvement rotatif.