Brevet FR2288856A1 — publié le 19760521

La présente invention concerne une machine thermodynamique dans laquelle un fluide subit des variations de pression, de volume et de température, pour réaliser une transformation d'énergie, par exemple une transformation d'énergie calorifique en énergie mécanique (fonctionnement en moteur) ou l'inverse (pompe à chaleur ou machine frigorifique). L'invention est notamment applicable aux machines à combustion externe dans lesquelles le fluide subit un cycle de Carnot. Pour une machine thermodynamique fonctionnant en moteur, il peut-être très intéressant de réaliser une production d'énergie calorifique à partir de sources de chaleur diverses, ne résultant pas forcement d'une combustion interne. En effet, l'inconvénient de la plupart des machines à combustion interne est la limitation stricte du choix du combustible fournissant l'apport de chaleur, alors qu'il est désirable d'avoir des machines motrices à carburant indifférent ou meme des machines utilisant de la chaleur qui ne provient pas d'une combustion. (par exemple la chaleur solaire ou une source de chaleur radioactive). Peu de machines motrices, ont été proposées, qui fonctionnent en cycle fermé, c'est-à-dire dans lesquelles c'est toujours la même masse de fluide qui sert à la transformation d'énergie. Ces machines utilisent le cycle de Stirling, composé de deux isochores et deux isothermes, qui nécessite l'utilisation d'une "éponge calorifique" c'est-à-dire un élément capable d'emmagasiner pendant une phase du cycle toute la chaleur du fluide et de restituer cette chaleur pendant une phase ultérieure du cycle. Il est bien évident que la réalisation pratique de cette éponge calorifique pose de grandes difficultés techniques, car elle doit normalement se trouver dans un cylindre dans lequel s'effectueitlea compressions isothermes. Par ailleurs, les machines non motrices, pompes à chaleur ou machine frigorifiques, sont en général à cycle de Stirling ou à cycles divers avec changements d'états du fluide de transfert d'énergie. La présente invention, qui s'applique aussi bien aux machines motrices qu'aux machines frigorifiques, vise à réaliser une machine thermodynamique fonctionnant en cycle fermé mais éliminant les inconvénients des machines à cycle de Stirling. Alors que dans les machines'usuelles on s'arrange pour effectuer la presque totalité du cycle thermodynamique dans une seule chambre contenant le fluide, selon l'invention chaque phase du cycle subi par le fluide correspond au transvasement de ce fluide d'une chambre dans une autre, avec éventuellement un échange de chaleur avec une source chaude ou une source froide au cours du transvasement. La machine thermodynamique selon l'invention est caractérisée par le fait qu'elle comporte une première, une deuxième et une troisième chambres, les volumes des première et troisième chambres au moins cycliquement variables. Chacune des chambres est munie d'une ouverture d'admission de fluide et d'une ouverture d'échappement. Un conduit d'admission dans la première chambre amène le fluide à l'ouverture d'admission de cette première chambre.Un conduit d'admission dans la deuxième chambre relie l'ouverture d'échappement de la première chambre à l'ouver- ture d'admission de la deuxième chambre ; un conduit d'admission dans la troisième chambre relie l'ouverture d'échappement de la deuxième chambre à l'ouverture d'admission de la troisième chambre; un conduit de sortie de la troisième chambre permet l'é- vacuation du fluide à partir de l'ouverture d'échappement de la troisième chambre. Dans chacun des conduits ainsi définis est disposée une vanne commandable, et des moyens pour commander l'ouverture et la fermeture des vannes en dépendance avec les variations cycliques desdits volumes variables des chambres. Ces volumes variables ont des grandeurs liées par la condition suivante : le volume maximal de la deuxième chambre est inférieur aux volumes maximaux des première et troisième chambres. Enfin, l'extrémité du conduit d'admission dans la première chambre, (dont l'autre extrémité arrive dans la première chambre) et l'ex- trémité du conduit de sortie (dont l'autre extrémité est l'ouverture d'échappement de la troisième chambre) débouchent tous deux dans un espace de volume supérieur aux volumes maximaux des première et troisième chambres.Les vannes sont commandées de préférence de telle sorte que pendant l'augmentation du volume de l'une des chambres, la vanne située en amont de l'ouverture d'admission de cette chambre est ouverte ; cette vanne étant fermés essentiellement pendant le temps de diminution du volume de cette chambre. Les volumes variables des première et troisième chambre varient de préférence en phase tandis que le volume cycliquement variable de la deuxième chambre varie en opposition de phase avec les volumes des première et troisième chambres. Dans le cas général où l'on désire réaliser un cycle thermodynamique fermé à coibustion externe, ledit espace de volume supérieur an volume des première et troisième chambres est une quatrième chambre B volume variant cycliquement, de préférence an phase avec la variation du volume de la deuxième chambre. tes' volumes variables peuvent.atre réalisés par exemple au moyen de pistons de déplaçant dans des cylindres. Toujours dans le cas d'une machine à combustion externe, on rdalise de préférence un cycle de Carnot en disposant ul premier échangeur de chaleur communiquant avec une source froide (ou respectivement chaude) dans le conduit d'entre dans la première chambre, et un deuxième échangeur de chaleur coimuni- quant avec une source chaude (ou respectivement froide) dans le conduit d'admission dans la troisième chambre, pour réaliser une phase de compression et une phase de détente isothermes; les conduits d'admission dans les deuxième et quatrième chambre sont agencés pour permettre ine phase de compression et une phase de détente adiabatiques.Le cycle comporte alors deux isothermes et deux adiabatiques, il s'agit donc bien d'un cycle de Carnot. La machine selon l'inventiòn c'est-d-drre telle que chaque phase du cycle thermodynamique corresponde à in transvasement du fluide d'une chambre à la suivante, est également applicable à u cycle ouvert, à combustion interne. Ledit espace de volume supérieur aux première et troisième chambres est alors en communica- tion avec l'atmosphère qui fournit l'air servant de comburant et il est prévu un moyen d'introduction d'un combustible en un point ai cycle ainsi qu'un moyen pour enflammer le mélange combustible-comburant dans la deuxième chambre. L'invention sera décrite p plus en détail en référence aux dessins annexés dans lesquels Les figures 1 à 5 représentent des exemples schématiques de réalisation de machines thermodynamiques à combustion externe selon l'invention La figure 6 représente un exemple schématique de machine thermodynamique à combustion interne selon l'invention La figure 7 représente un exemple de réalisation pratique de la machine thermodynamique décrite à la figure 5,ctest-à-dire une machine à combustion externe, fonctionnant en moteur, à cylyndre et piston à quadrupleeffet. Le principe de fonctionnement de la machine thermodynamique selon l'invention va être décrit en référence à la figure 1, sur laquelle sont représentés 4 cylindres 10, 11, 12, 13 munis de pistons correspondants à simple effet, 14, 15, 16, 17* Les pistons et les cylindres correspondants définissent des chambres à volumes variables A, B, C, D. Les volumes maximaux de ces quatre chambres ne sont pas identiques. Le volume de la chambre B est inférieur aux volumes des chambres A et C. Le volume de la chambre D est supérieur aux volumes des chambres A et C. Cette condition est réalisée en donnant aux cylindres des alésages différents et/ou en donnant aux pistons des courses différentes. Chacun des cylindres comporte une ouverture d'admission et une ouverture d'échappement. Entre l'ouverture d'échappement du cylindre A et l'ouverture d'admission du cylindre B est prévu un premier conduit de liaison 18. Entre l'ouverture d'échappement de la chambre B et l'ouverture d'admission de la chambre C est prévu un deuxième conduit de liaison 19. Entre l'ouverture d'échappement de la chambre C et l'ouverture d'admission de la chambre B, est prévu un troisième conduit de liaison 20, ou conduit de sortie de la troisième chambre. Enfin, entre l'ouver- ture d'échappement de la chambre B et l'ouverture d'admission de la chambre A, est prévu un quatrième conduit de liaison ou conduit d'entree dans la première chambre 21. Dans chacun des conduits ainsi définis sont disposées des vannes d'ouverture et de fermeture de ces conduits, désignés par 22, 23, 24 et 25, respectivement pour les conduits 18, 19 20 et 21. En outre, le deuxise conduit de liaison 19 passe dans un échangeur de chaleur Ec communiquant avec une source chaude, et le quatrième conduit de liaison 21 passe dans un échangeur de chaleur Ef communiquant avec une source froide. Les pistons des cylindres 10 à 13, sont reliés par un système de bielles aux manetons d'un vilebrequin 26. La machine thermodynamique représentée à la figure I fonctionne en moteur, c'est-à-dire qu'elle transforme l'énergie calorifique provenant de la source chaude E c en énergie mécani- que récupérable sur le vilebrequin 26. Le fonctionnement de la machine est le suivant : les voluxes des chambres A et C varient cycliquerent en phase l'un avec l'autre et en opposition de phase avec les volumes des chambres B et D, gracie à une disposition convenable des manetons du vilebrequin 26, Dans un premier temps les vaanes 22 et 24 sont fermées, les vannes 23 et 25 sont ouvertes, les pistons 14 et 16 sont à leur point mort haut, les volumes des chambres A et C étant à leur minimum; les pistons 15 et 17 sont à leur point mort bas, les volumes des chambres B et D, étant à leur maximum. Le piston 17 remonte en chassant le fluide contenu dans la chambre D, à travers le conduit 21, dans la chambre A, dont le volume augmente car le piston 14 descend. Comme le volume de la chambre A est inférieur au volume de la chambre D, il y a compression au cours de ce transvasement. La compression est approximativement isotherme, du fait que le fluide passe dans l'échangeur de chaleur Ef communiquant avec la source froide. Durant ce même temps, le piston 15 remonte en chassant le fluide de la chambre B vers la chambre C, à travers l'échan- geur de chaleur Ec. Comme la volume de la chambre C est supérieur au volume de la chambre B, il y a détente, approximativement isotherme, du fluide au cours de ce transvasement. Lorsque les pistons 15 et 17, sont parvenus à leur point mort haut, et les pistons 14 et 16 à leur point mort bas, les vannes 22 et 24 s'ouvrent tandis que les vannes 23 et 25 se ferment. Le piston 14 remonte alors en chassant le fluide contenu dans la chambre A, vers la chambre.3, de volume inférieur à celui de la chambre A. Il y a compression du fluide au cours de ce transvasement. Durant ce même temps, le piston 16 remonte, tandis que le piston 17 descend et, comme le volume de la chambre D est supérieur à celui de la chambre C, le fluide est détendu au cours de ce transvasement. Les liaisons au moyen des conduits 18 et 20 étant aussi directes que possible et sans pertes de chaleur, la compression réalisée au cours du transvasement de la chambre A vers la chambre B et la détente réalisée au cours du transvasement de la chambre C vers la chambre D sont approximativement adiabatiques. On a ainsi èntisé un cycle de Carnot (comportant deux isothermes et dewx adiabatiques), dans lequel chaque phase du cycle correspond toujours au même transvasement du fluide d'une chambre dans une autre. A chaque demi-tour du vilebrequin on a une détente, donc un temps moteur. Sur la figure 2, on a représenté une configuration de machine tFermodynamique à combustion externe, légèrement différente de celle de la figure 1. Cette configuration schématique montre comment on peut disposer les cylindres de façon à minimiser la longueur des conduits 18 et 20, qui servent aux transvasements pendant les compressions et détentes théoriquement adiabatiques, et ainsi minimiser les pertes de chaleur dans ces conduits. Les manetons du vilebrequin sont disposés différemment de ceux de la figure 1, de manière à conserver la condition de phase des pistons 14 et 16, et d'opposition de phase de ces derniers avec les pistons 15 et 17. Dans ces deux configurations de la figure 1 et de la figure 2, les cylindres ont été représentés en ligne et tous dans le même plan; ils peuvent bien entendu tout aussi bien être disposés en V. Une autre configuration un peu différente de celle de la figure 2, mais également conçue pour minimiser les longueurs des conduits de-transvasement adiabatique 18 et 20, est représentée à la figure 3 : il s'agit là de quatre cylindres à plat. Selon l'utilisation désirée pour le moteur, on pourra adopter l'une ou l'autre de ces diverses configurations, ou meme tout autre variante non représentée et permettant d'obtenir une disposition pratique optimale pour la machine. Sur les figures 1 à 6 les vannes disposées dans les conduits 18 à 21 ont été représentées isolées, sans les moyens qui servent à les commander. De façon générale, la commande des vannes serà effectuée par un dispositif à cames, dont les canes sont calées directement sur l'arbre tournant solidaire du vilebrequin (arbre d'entrée pour une pompe à chaleur, arbre de sortie pour un moteur). il est très avantageux de pouvoir caler les cames directement sur l'arbre pour éviter des tringleries complexes, et ceci est permis grace à la simplicité du dispositif : les vannes 22 et 24 sont commandées de façon synchrone (ouvertes sensiblement pendant un demi-tour du vilebrequin et fermées sen seulement pendant l'autre demi-tour) et les vannes 23 et 25 sont actionnées en opposition de phase avec les vannes 22 et 24. On a par ailleurs représenté sur les figures 1 à 6 des configurations de machines thermodynamiques motrices. On pourrait tout aussi bien refaire les memes raisonnements thermody- nasiques pour décrire les phases du cycle avec des machines fonctionnant en pompe à chaleur ou machines frigorifiques seules les positions des échangeurs de chaleurs E c et Ef sont inversées, c'est-à-dire que la source chaude serait associée à l'échangeur de chaleur situé dans le conduit de liaison de la chambre D à la chambre A et la source froide à l'échangeur de chaleur situé dans le conduit de liaison de la chambre B à la chambre C. En référence aux figures 1 à 3 on a décrit des dispositifs schématiques dans lesquels les chambres à volumes variables A à D sont constituées par des cylindres dans lesquels se déplacent des pistons à simple effet Du fait que les volumes des chambres A et D doivent varier en opposition de phase ainsi d'ailleurs que les volumes des chambres B et C, il peut Cotre intéressant' de réaliser les chambres dans deux cylindres munis de pistons à double effet, cohue il est représenté à la figure 4. Par exemple un cylindre pour les chambres A et D et un autre pour les chambres B et C. On pourrait aussi choisir un cylindre pour les chambres A ct B et un autre pour les chambres C et D . Enfin, pour rendre la machine plus compacte encore, et toujours gracie au fait que l'on doit faire varier les 'volumes cycliquement variables soit en phase soit en opposition de phase, on peut encore utiliser un ensemble de cylindre et piston à quadruple effet dans lequel les formes du cylindre et du piston sont telles que deux des chambres varient en phase entre elles et en opposition de phase avec les deux autres. Un grand nombre de configuration sont possibles pour un cylindre à quadruple effet. Une seule a été représentée à la figure 5. Il est encore possible de choisir un capsulisme autre que repli du piston se déplaçant dans un cylindre pour réaliser les chambres à volumes variables (les moteurs rotatifs à volume engendré par un mouvement de piston épicycloidal peuvent parfaitement convenir ainsi que les mécanismes à palettes). De façon pratique il s'agit dans la configuration adoptée de faire coïncider les conduits de liaison les plus iongs avec ceux ou doivent se trouver les échangeurs de chaleur et les plus courts avec ceux qui correspondent aux phases adiabatiques du cycle thermodynamique. Il faut également choisir le mode le plus simple de commande des vannes, ce qui est déjà facilité par le cycle à deux temps d'ouverture et de fermeture simultanée des valves deux à deux. Le choix des rapports des volumes des chambres A, B, C, D dépend des taux de compression souhaités dans les cylindres. Pour obtenir ces volumes variables on peut jouer sur les alésages des cylindres et également sur les courses des pistons (sauf bien entendu pour le piston à quadruple effet pour lequel la course est la même pour toutes les chambres). Comme dans les moteurs classiques, on peut améliorer l'uniformité du couple et augmenter la puissance en utilisant un plus grand nombre de cylindres et de chambres, en les juxtaposant en ligne,en V, en étoile ou autre. Le cycle thermodynamique étant un cycle de Carnot fermé, sans changement d'état du fluide, il est préférable de s'arranger pour que la pression minimum dans le circuit soit nettement supérieure à la pression atmosphérique (par exemple trois fois). Ceci est possible tout en maintenant un taux de compression convenable et on arrive à une valeur favorable de la puissance massique. Cette puissance massique, qui est un paramètre important du moteur, est encore augmenté' si au lieu d'utiliser de l'air comme fluide de transfert on utilise de l'hélium, oside l'hydrogène ou tout fluide à faible viscosité, et à meilleures qualités d'échange thermique que l'air. il est à noter que pour le fonctionnement en moteur des machines représentées sur les figures 1 à 4, il nlest pas besoin dê démarreur pour commencer le cycle, la machine démarrant seule lors de la mise en service des sources chaudes et froides associées aux échangeurs de chaleur E c et Ef. Le principe de fonctionnement de la machine thermodynamique selon l'4nvention a été exposé en référenceaux figures 1 à 5 pour des moteurs à cycle fermé, à combustion externe, qui constituent la principale application de l'invention (ainsi que les machines frigorifiques pour très basses températures). Cependant l'invention est applicable aussi à des moteurs à combustion interne, donc à cycle ouvert. Ep effet, on peut encore réaliser un cycle de Carnot dans lequel cheque phase s'effectue par le transvasement du fluide moteur d'une chambre dans une autre. Le fluide est le comburant (air) dans lequel on injecte à un endroit du cycle un combustible que l'on enflamme dans l'une des chambres. Sur la figure 6 est représenté un exemple schématique de réalisation d'un tel moteur à combustion interne. Trois chambres à volumes variables, A,B,C sont liées par une condition sur les volumes maximaux de ces chambres (donc sur les alésages des cylindres et/ou les courses des pistons si ces chambres sont réalisées par une combinaison cylindre-piston) le volume B est inférieur aux volumes A et C. La condition de déphasage des variations des volumes est toujours la uême : A et C varient en phase, B varie en opposition de phase avec A et C. Un conduit d'entrée 21 dans la chambre A, dans lequel une vanne 25 est disposée, permet d'amener un mélange air-combustible à travers un carburateur 27 dans la chambre A lorsque le piston 14 correspondant à la chambre A descend,la vanne 25 étant ouverte. Un conduit de liaison 18 de la chambre A à la chambre B, muni d'une vanne 22, permet le transvasement avec compression du fluide contenu dans la chambres lorsque le piston 14 de A remonte et que le piston 15 de B descend. Lorsque le piston 15 de B est à son point mort bas le mélange combustible est enflammé et, en même temps que le piston 15 de B remonte, les gaz brulés, se détendent vers la chambre C par un conduit 19, muni d'une vanne 23. Durant ce même temps le piston 16 de C descend sous la poussée des gaz brtlés qui fournissent du travail sur le vilebrequin 26. Ce premier temps de détente est le temps moteur du cycle. Lorsque enfin le piston 16 de C remonte, les gaz brtlés sont évacués dans~l'atmosphère par un conduit de sortie 20 muni d'une vanne 24. Les vannes 22 et 24 sont ouvertes en meme temps pendant que les vannes 23 et 25 sont fermées et réciproquement, la vanne située immédiatement en amont d'un cylindre étant ouverte lorsque le piston du cylindre descend et fermée quand il remonte, comme dans le cas des machines à cycle fermé des figures 1 à 5. L'avantage du dispositif selon l'invention appliqué à une machine à combustion interne est la possibilité de réaliser une précompression dans la chambre A pendant une phase du cycle thermodynamique seulement, une combustion dans une chambre B à haute pression qui est spécialisée pour fonctionner à haute température, et une détente prolongée si on utilise une chambre C de grand volume, la pression en fin de détente tombant à une valeur très proche de la pression atmosphérique. Aussi bien pour le fonctionnement en cycle fermé que pour le fonctionnement en cycle ouvert on peut à la limite imposer à ltune des chambres de conserver un volume fixe, ce qui n'empb- che pas les variations de pression et de volume pendant les transvasements. Pour une machine à combustion interne comme pour une machine à cycle fermé, on peut garder le volume B fixe, ce qui simplifie d'autant les systèmes de bielles du moteur. La chambre B est alors spécialisée pour tenir à haute pression et haute température sans partie mécanique mobile. Sur les figures 1 à 6, on a représenté une vanne d'obturation par conduit de liaison entre chambres, les vannes de conduits adjacents fonctionnant en opposition de phase. En fait, gracie au fait que deux vannes consécutives débouchent dans la même chambre et sont en opposition de phase, on peut très bien remplacer ces deux vannes simples par une vanne à trois voies et deux positions, une seule ouverture d'admission et échappement étant alors prévue dans chaque chambre. Deux vannes seulement sont alors nécessaires pour la combinaison des quatres chambres à volumes variables. En effet le principe de telles vannes à trois voies est l'aiguillage d'une ouverture principale vers l'une ou l'autre de deux ouvertures secondaires.L'ouverture principale d'une vanne serait ici connectée à un premier cylindre et les ouvertures secondaires aux deux cylindres adja cents ainsi d'ailleurs que les ouvertures secondaires d'une deuxième vanne à trois voies dont l'ouverture principale serait connectée au quatrième cylindre. Pour réaliser une vanne d'obturation aussi bien que pour réaliser une vanne de déviation à trois voies il est possible 'de choisir des distributeurs à tiroir actionnés par des cames de l'arbre tournant de la machine. La figure 7 représente un mode particulier de réalisation pratique d'une machine thermodynamique selon l'invention, à cycle fermé et à combustion externe, fonctionnant en moteur. Cette machine correspond à celle qui a été représentée schématiquement à la figure 5. Elle comporte un cylindre et un piston à quadruple effet permettant de réaliser quatre chambres; A, B, C, D. Cé piston à quadruple effet comporte quatre surfaces utiles 30, 31, 32, 33, de sections diverses permettant de réaliser des volumes différents des chambres A, B, C, D, pour lesquelles la course du piston est toujours la même. Par une bielle 34, et un maneton 35 d'un vilebrequin 26, le mouvement alternatif du piston est transformé en mouvement de rotation d'un arbre moteur tournant 36. Les moyens à vannes qui permettent d'alimenter en fluide les diverses chambres du cylindre à quadruple effet sont ici constitues par un distributeur à tiroir 37. Le tiroir 38 de ce distributeur 37 est actionne par un galet 39, reposant sur une caue~40 calée sur l'arbre moteur 36. Cette came est de construction très simple puisque le tiroir du distributeur 37 ne doit avoir que deux positions possibles à chaque tour de l'arbre moteur 36. Des échangeurs de chaleur Ef (communiquant avec une source froide) et E c (communiquant avec une source chaude) sont représentés schématiquement sous forme de volumes cylindriques pour ne pas compliquer la représentation du cheminement des tubulures de liaison entre les diverses chambres du cylindre à quadruple effet Le fonctionnement du moteur et du distributeur à tiroir est le suivant Lorsque.l'arbre moteur tourne dans le sens de la flèche 41, le piston à quadruple effet allant de son point mort bas à son point mort haut, le tiroir du distributeur reste dans la position basse qu'il a sur la figure 7 pendant un demi-tour. La liaison allant de la chambre D à la chambre A à travers l'échan- geur Ef est ouverte gracie à l'ouverture d'une lumière 42 du distributeur 37.Il y a compression isotherme de D vers A, pendant ce demi-tour de l'arbre 36. Durant ce même demi-tour, la liaison allant de la chambre B à la chambre C, à travers l'échangeur Ec, est ouverte par le dégagement de la lumière 43 du distributeur 37. Il y a détente isotherme de la chambre B vers la chambre C et cette détente constitue le temps moteur de ce demi-tour. A la fin de ce demi-tour, la came 40 calée sur l'arbre 36, donne une nouvelle position au tiroir 38 du distributeur 37, position haute dans laquelle le tiroir 38 obture les lumières 42 et 43 et dégage deux autres lumières 44. et 45). Le tiroir garde cette position pendant tout le demi-tour suivant, le piston à quadruple effet allant de son point mort haut à son point mort bas. La liaison de la chambre C à la chambre D reste alors ouverte gracie à la lumière 44, ce qui permet une détente adiabatique si les pertes dans le conduit 46 débouchant de la lumière 44 sont négligeables. Simultanément, la liaison de la chambre A vers la chambre B est ouverte grâce à la lumière 45. Il y a compression adiabatique de la chambre A vers la chambre B si les pertes de chaleur dans le conduit 47 débouchant de la lumière 45 sont négligeables. La détente adiabatique de ce deuxième demi-tour en constitue le temps moteur. On a donc bien, encore une fois, réalisé un cycle de Carnot comportant deux isothermes parcourues simultanément et deux adiabatiques également simultanées. Des exemples numériques de dimensionnement du moteur décrit à la figure 7 sont donnés ci-après à titre d'exemple. Le rapport des volumes de la chambre D à la chambre A est choisi égal à 3, ainsi que le rapport des volumes de la chambre C à la chambre B, en tenant compte des volumes morts des liaisons entre ces chambres respectives, évalués à 10% des volumes des chambres D et C respectivement. Rapport des volumes de la chambre A à la chambre B et de la chambre D à la chambre C : 4,5, en tenant compte également de volumes morts d'environ 10 %des volumes des chambres A et D respectivement. Le rapport volumique total des chambres D et B est alors de 13,5. On peut supposer d'abord une pression minimum (dans le volume D)de 1 kg/cm2 et une température de source froide de 3230 (500C). Avec une source chaude à 580-R, le rendement thermodynamique théorique est de :: r I 1 - 323/580 = 45,2% Si la surface la plus faible du piston à quadruple effet (surface 31 de la chambre B)est de 78 cm2, et la course de 10 ci, un calcul simple donne comme travail utile par tour de l'ar- bre moteur T s 163 kge Avec une vitesse de rotation de 3 000 tours/mn la puissance du moteur est alors de 109 CV. Si, pour améliorer les performances de ce moteur, on double la masse de fluide intérieur au circuit en doublant la pression minimum et si on porte la vitesse de rotation à 6 000 tours/mn on obtient une puissance de 435 CV. Le comportement d'un tel moteur est donc très intéressant au point de vue du rendement du cycle thermodynamique et meme de la puissance massique. En outre, on peut bien entendu utiliser n'importe quelle source de chaleur et, sil s'agit d'une combustion, n'importe quel combustible pour produire énergie calorifique nécessaire. REVENDICATIONS 1) Machine thermodynamique dans laquelle un fluide subit des variations de volume, de pression et de tempffrature en réalisant un cycle thermodymamique avec transformation d'énergie caractJ.- risée par le fait qu elle colporte une première, une deuxième et une troisième chambre, les volumes des première et troisième cham- bres étant cycliquement variables, chacune des chambres tant .uu- nies d'une ouverture d'admission de fluide et d'une ouverture 8 chappement, un conduit d'admission dans la première chambre pr l'ouverture d'admission de la première chambre, un conduit d'ad- mission dans la deuaiènie chambre reliant l'ouverture d'échappe- ment de la première chambre à l'ouverture d'admission de la eu xième chambre5 un conduit d' & mission dans la troisième chambre, reliant l'ouverture d'échappement de la deuxième chambre à l'ouverture d'admission de la troisième chambre, un conduit de sortie partent de l'ouve'rturc d'échappement de la troisième chambre, cotes moyens à vannes comrslandables pour ouvrir et fermer chacun desdits conduits, et des moyens pour commander lesdits moyens à vannes en dépendance avec les variations cycliques desdits volumes variables, par le fait que le volume maximal de la deuxième chambre est inférieur aux volumes maximaux des première et troisième cham- ères, par le fait que ledit conduit d'admission dans la première chambre est connecté à un espace de volume supérieur aux 'volumes maximaux des première et troisième chambres, espace dans lequel débouche également ledit conduit de sortie, et par le fait que les moyens de commande des vannes sont agencés pour ouvrir et fermer les vannes de manière à réaliser essentiellement un cycle de Carnot avec deux phases isothermes et deux phasesadiabatiques, chaque phase correspondant à un transvasement du fluide d'une chambre dans uneutre. 2) Machine thermodynamique selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens pour commander lesdits moyens à vanne sont agencés pour maintenir ouvert le conduit d'admission dans chacune des chambres essentiellement pendant le temps de l'aug- mentation du volume de cette chambre et fermé essentiellement pendant le temps de la diminution du volume de cette chambre. 3) Machine thermodynamique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par les fait que les moyens à vannes sont constitués par des vannes d'obturation commandables disposées dans chacun des conduits. 4) Machine thermodynamique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'ouverture d'admission et ltouverture d'échappement de chaque chambre sont confondues et que les moyens à vannes sont constitués de deux vannes à trois voies et deux positions respectivement reliées aux ouvertures de deux chambres non consécutives dans le cycle thermodynamique. 5) Machine thermodynamique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait qu'elle comporte des moyens pour faire varier en phase les volumes cycliquement variables des pre mière et troisième chambres. 6) Machine selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que le volume de la deuxième chambre est également cycliquement variable. 7) Machine thermodynamique selon la revendication 6, caractérisée par le fait qu'elle comporte des moyens pour faire varier en opposition de phase les olumes cycliquement yaria- bles des première et deuxième chambres. 8) Machine thermodynamique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que ledit espace de volume supérieur aux volumes maximaux des première et troisième chambres est une quatrième chambre à volume cycliquement variable, que des moyens sont prévus pour faire varier le volume de cette quatrième chambre en opposition de phase avec le volume de la première chambre, que les moyens pour commander les moyens à vannes sont agencés pour commander l'ouverture et la fermeture du conduit de sortie de la troisième chambre en synchronisme avec l'ouverture et la fermeture du conduit d'admission dans la deuxième chambre, et que le fluide circule en circuit fermé dans les quatre chambres et les conduits qui leur sont associés. 9) Machine thermodynamique selon la revendication 8, caractérisée par le fait qu'il est prévu un premier échangeur de chaleur en amont de l'ouverture d'admission de la première chambre pour échanger de la chaleur avec le fluide circulant dans le conduit d'admission dans la première chambre, et un deuxième échangeur de chaleur en amont de l'ouverture d'admission de la troisième chambre pour échanger de la chaleur avec le fluide circulant dans le conduit d'admission dans la troisième chambre. 10) Machine thermodynamique selon la revendication 9, caractérisée par le fait que le premier échangeur de chaleur est associé à une source froide et que le deuxième échangeur est associé à une source chaude, pour faire fonctionner la machine en moteur. 11) Machine thermodynamique selon la revendication 9; caractérisée par le fait que le premier échangeur de chaleur est associé à une source chaude et le deuxième échangeur est associé à une source froide, pour faire fonctionner la machine en pompe à chaleur ou machine frigorifique. 12) Machine thermodynamique selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisée par le fait que les conduits ne passant pas au travers d'échangeurs de chaleur relient aussi directement que possible les chambres i-voluse variable. 13) Machine thermodynamique selon l'une des revendications 8 à 12, caractérisée par le fait que les chambres à volume variable sont formées à l'intérieur de cylindresmunis de pistons intérieurs mobiles et reliés par un système de bielles aux manetons d'un vilebrequin solidaire d'un arbre tournant. 14) Machine thermodynamique selon la revendication 13, caractérisée par le fait qu'aux première, deuxième, troisième et quatrième chambres correspondent respectivement un premier, deuxième, troisième et quatrième ensemble de cylindre et piston à simple effet. 15) Machine thermodynamique selon la revendication 14, caractérisée par le fait que les cylindres sont disposés sur le vilebrequin dans l'ordre suivant : quatrième, deuxième, troisième premier, les quatrième et troisième cylindre étant disposés d'un cbté du vilebrequin et les deuxième et premier cylindre étant disposés en opposition aux quatrième et troisième, les manetons extrêmes du vilebrequin étant d'un côté et les manetons intermé diapres de l'autre. 16) Machine thermodynamique selon la revendication 13, caractérisée par le fait que les cylindres sont disposés sur le vilebrequin dans l'ordre suivant ; quatrième, troisième, premier, second et tous d'un iSme côté du vilebrequin, les manetons extremes du vilebrequin étant d'un côté du vilebrequin et les manetons intermédiaires de l'autre côté. 17) Machine thermodynamique selon la revendication 13, caractérisée par le fait que les première et quatrième chambres sont délimitées par les faces d'un piston à double effet et les parois d'un premier cylindre correspondant à ce piston, et par le fait que les deuxième et troisième chambres, sont délimitées par les faces d'un autre piston à double effet et les parois d'un deuxième cylindre correspondant. 18) Machine thermodynamique selon l'une des revendications 13 à 17, caractérisée par le fait que les courses des pistons sont toutes identiques et les alésages des cylindres et pistons calculés pour réaliser la condition sur les volumes maximaux des chambres énonce à la revendication 1. 19) Machine thermodynamique selon l'une des revendications 13 à 16, caractérisée par le fait que les alésages des cylindres sont identiques et les courses des pistons sont calculées pour réaliser la condition sur les volumes maximaux des chambres énoncée à la revendication 1. 20) Machine thermodynamique selon la revendication 13, ca ractériséo par le fait que les chambres sont délimitées par les quatre faces utiles d'un piston à quadruple effet et les parois d'un cylindre correspondant, le piston et le cylindre étant agencés de sorte que deux des volumes variables varient en opposition de phase avec les deux autres. 21) Machine thermodynamique selon l'une des revendications 13 à 20 caractérisée par le fait que les moyens pour commander lesdits moyens à vannes comportent un dispositif à cames montées directement sur l'arbre tournant. 22) Machine thermodynamique selon la revendication 21, caractérisée par le fait que les vannes sont constituées par les ouvertures de distributeurs à tiroir, dont le tiroir est actionné par une came de l'arbre tournant. 23) Machine thermodynamique selon l'une des revendications 8 à 22, caractérisée par le fait que le fluide est à une pression supérieure à la pression atmosphérique en tout point du circuit fermé qu'il parcourt. 24) Machine thermodynamique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que ledit espace de volume supérieur aux volumes maximaux des première et troisième chambres est l'atmosphère ambiante et que le cycle thermodymanique est ouvert, le fluide servant à la transformation d'énergie étant l'air atmosphérique. 25) Machine thermodynamique selon la revendication 24, caractérisée par le fait qu'elle comporte un moyen d'introduction d'un combustible au cours du cycle et un moyen pour enflammer ce combustible dans la deuxième chambre.