Brevet FR2438164A1 — publié le 19800430

La présente invention concerne les moteurs thermiques à combustion interne. Elle permet d'élever un fluide quelconque sous pression ou d'oDtenir une puissance mécanique utilisable, à partir de lXexplosion d'un mélange carburé dans des chambres fermées. Dans les aispositifs connus, le mouvement du piston est transmis à l'utilisation å l'aide d'organes mécaniques tels bielle et villebrequin. Dans de tels moteurs, il est nécessaire de refroidir l'ensemble pour que le graissage des différents organes puisse s'effectuer normalement. Ce refroidissement fait perdre ure orande partie des calories fournies par l'explosion, (32 %). La vitesse variable à l'utilisation est obtenue par une transmission qui provoque aussi des pertes. Enfin, s'il s'agit d'un dispositif à piston libre, on utilise l'effet dynamique des oaz à ltéchappement pour air sur une turoine et la aussi il y a de nombreux inconvénients. Dans le dispositif suivant l'invention, la pression exerce par les gaz a l'explosion est transmise cirectement à un faire. eci permet d'avoir un renoemement au moins double des moteurs conventionnels sn ne refroidissant pas le générateur, mais au contraire en le calorifugeant. ela permet également un rapport puissancejmasse important étant donné le peu de pièces et leur simplicité, et un gain sur la transmission.D'autre part, il doit permettre l'emploi de carburants nouveaux moins onéreux cue Le dispositif, 10 objet de l'invention, comporte un réné- rateur à fonctionnement thermique qui met un fluide sous pression Cette pression est transmise ensuite à l'aide oe canalisations à un récepteur. Le fluide peut être de l'air, dans ce cas le générateur fonctionne en compresseur d'air, ou un fluide hydraulique, et dans ce cas le générateur fonctionne comme une pompe. La description suivante est traitée avec un récepteur hydraulique à palettes de conception classique, le générateur et son utilisation faisant seuls l'objet de l'invention. Suivant la figure 1, le dispositif comporte un cylindre fermé aux deux extrémités dans lequel Dat un piston double formé du piston P1 et du piston P2 équipés de joints d'étanchéité et liés par une tige de poussée. La pression, exercée par les gaz à l'explosion d'un mélange carburé dans une chambre 1 ou 4, repousse le piston P1 ou F2 dont l'autre face est en contact avec un fluide remplissant les chambres 2 et 3. Une cloison médiane traversée par la tige de poussée et comportant des joints d'étanchéité, et des clapets de non-retour S, 6, 7, 8, font fonctionner le générateur comme une pompe.Une électro-valve progressive à plusieurs voies 9 permet le battement à vide du oéné- rateur, le freinage, le démarrage et le fonctionnement à allure variable du récepteur 10. Le fonctionnement tiermique du générateur, 20 objet de l'invention, s'apparente à celui du moteur 2 temps. Toutefois, il est nécessaire de fournir le comburant (air) et le carourant (par pulvérisation ou injection) sous pression, même au lancement. Description des phases successives au cours d'un cycle : - alimentation d'air frais - fia 2. Le piston double étant complètement à droite, üe l'air sous pression continuelle entrant par l'orifice Al " balaye" la ciam- bre 1. Un régulateur commandé par l'accélérateur fait varier la pression d'air. Presque nulle au ralenti, la pression est maximum au régime le plus élevé de battement. ( dans la chambre 4 c'est l'explosion ) - pulvérisation carburant - fi@ . - Poussé par les gaz d'explosion de la chambre 4, le piston double commence son mouvement vers la ga@@ne et noucne les orifices Ai et El. Commandée par un dispositif décrit plus loi, une iulectro- valve envoie une pulvérisation de carburant par l'orifice I1. Il est possible de prévoir un deuxième orifice ae pulvérisation pour le cas d'emploi de plusieurs carburants ne pouvant se mélanger. par exemple, le premier orifice peut pulvériser de l'es- sence par de l'air chauffé (pour l'homogénéité du mélange), et le deuxième orifice os l'alcool par de la vapeur d'eau. - compression Le piston double, continuant son mouvement vers la gauche, comprime les gaz dars la c@ambre 1. ( dans la chambre 4 c'est la phase détente, puis échapoement) - explosion Une bougie alimentée par un dispositif décrit plus loin crés une étincelle. ( dans la chambre 4 c'est la phase alimentation d'air frais) - détente Poussé par les gaz d'explosion, le piston double Dart vers la droite. ( dans la cnambre 4 clest la phase pulvérisation puis compres sion) - échappement - fi. 4. Le piston P1, continuant son mouvement vers la droite, découvre en premier orifice El par où s'échappent les gaz brûlés de la chambre 1. eux-ci sont balayés 3 l'ouverture de A1. Suivant la figure 5, le dispositif d'allumage, @ objet de l'invention, est constitué d'un système électronique à commande électro-magnétique. Le point o'allumage idéal se situe au PH, quand le piston double inversant son mouvement, s'arrêt de lui-même sous l'effet de la compression pour repartir dans l'autre sens. L'endroit où le piston s'arrête est variable, il dépend de la force motrice de l'explosion précédente et de la force de retenue de la compression des gaz frais et du fluide. il est lié u la vitesse du piston et non à sa position. Dans chaque piston P1 ou,P2, est loé un segment aimanté S1 ou 52, dont le passaqe, oevant un roupe 501 ou 502 de sondes électromaonétiques, en plus grand nombre possIble, munies cnacune o'une diode et placées dans la paroi du cylindre, crée un courant. Le courant, nul quand le se@ment n'est pas devant les sondes, croît erutale@ent au passago du segment aimanté devant la première sonde, la vitesse du piston dojle étant encore élevée. Le courant a croit ensuite, le piston perdant sa vitesse.Le courant devient nul quand le piston s'arrête, et c'est à ce moment qu'un dispositif électronique de conception classique envoie l'étin- celle à la bougie. La commande de pulvérisation est basée sur le même principe due celle de l'allumage (voir fi.5). Le passage ou segment aimanté Si ou 52 devant une sonde électro-magnétique 503 ou 504 crée un courant qui permet a un dispositif électronique classique d'ouvrir l'électro-valve de pulvérisation. Commandé par l'accélérateur, un dispositif permet de faire varier la durée de l'ouverture. Le mélange carburant/air devant avoir un rapport constant, ce dispositif est en liaison avec le régulateur de pression de l'alimentation d'air frais (voir texte fic.2). Le lancement du générateur (voir fig. 7) s'effectue à l'aide o'une pompe P alimentée par la batterie. Une électro-valve 13 à plusieurs voies envoie le fluide sous pression alternativement dans les ciambres 2 et 3. L'électro-vakve 10 étant fermée, le fluide sous pression repousse le piston dans un sens ou dans l'autre. Un manostat branché dans chacune des chambres 2 et z commande l'électro-valve 13 et l'ouverture de ltélectro- valve 10 dès la première explosion. La vitesse du piston étant faible, le courant fourni par les sondes est insignifiant, et ces manostats commandent également l'étincelle d la Rougie et l'électro-valve de pulvérisation. Une variante (voir fig. 6) légèrement plus complexe, permet l'emploi d'un fluide hydraulique à température normale. Dans le dispositif de base (fig.1), le fluide hydraulique est en contact direct avec une face du piston. Celui-ci atteignant de hautes températures, t le générateur n'tant pas refroidi, il est possible que le fluide atteigne une temoérature de l'ordre de 400 OC. Cela suppose un fluiae nyoraulique social. La variante comporte en plus un piston P3 lis à la tioe de pousse et se déplaçant dans les chambres 2b et b remplies par le fluide. Le dispositif, objet de l'invention, peut être utilisé cans tous les cas d'utilisation des moteurs thermiques, et dans l'emploi coma comoresseur d'air, avec un rendement élevé et une masse et un encombrement réduit. A titre d'exemple, une application dans la propulsion d'un vé hicule automobile est schématisé (fig.7). Par comparaison avec un dispositif conventionnel, le dispositif oécrit supprime les organes suivants : bielle, villebrequin, embrayage, boite de vitesses, différentiel, freins. Suivant la figure 7, les repères nouveaux sont 10 : électro-valve de lancement 11-12 : électro-valve de uy pass permettant le couple maxi sur les 4 roues au démarrage et progressivement la vitesse maxi sur les roues AR. 13 : électr@-valve distributeur de pression au lancement. P : pompe hydraulique branchée sur la batterie servant au lancement du générateur. C : compresseur d'air entraîné par un moteur électrique branché sur batterie au lancement, et par RA en marche normale. récepteur hydraulique des auxiliaires. RP : régulateur de pression réglant la vitesse de RA. R1-R2 : récepteurs hydrauliques principaux entraidant les roues arrière. R > -R4 : récepteurs hydrauliques principaux entraînant les roues avant. R E V E N D I C A T I O N S - Première revenoi@ation. Moteur tnermique caractérisé en ce qu'il comporte un cylindre fermé aux deux extrémités, @ans @equel @at un piston @ouble formé de deux pistons équipés oe joints d'étancnéité et reliés par une tige de po@ssée. La pression exercée par les gaz à l'explosion d'un mélange carb@ré dans une des deux chambres d'explosion (alternativement) repousse ie piston et un fluide en contact direct dvec la face arriare de cnauue piston ou en contact avec un piston supplémentaire fixé sur la tiije de @oussée pour la variante. une @loison médiane traversée par la tige de poussée et des clapets te non retour font tonctionner le yéné- rateur comme une pompe. Un récepteur transforme la pression du fluioe en énergie mécanique. Des vannes servent d'embrayage et font varier la vitesse et le couple ou récepteur en plus des variations de puissance délivrée par le générateur en fonc tion de la quantité de car@urant injecté. Le fait @u'il n'y ait q@'une seule pièce mobile d@ générateur per.net de supprimer le refroieissement et oonc d'avoir un rendement @ien supérieur au moteur classique. -Deuxième revendication. Moteur tnermique selon reven@ication 1 caractérisé an ce qu'il compor@e un piston @@u@le qu@ bat dans un @ylinure. Ce système délimite 4 chalnurep fermées ou b Suivant variante. Le batte ment du piston crée des volumes variables nécessaires au fonctionnement et des orifices ju@icie@sement placés @ermettent l'aomission d'un melange carburé et l'é@nappement oes gez brûlés. -Tr@isième revendication. Moteur tnermi@ue selon revendication 1 caractérisé en ce q'il comporte un se@ment almanté entourant c@a@ue piston. Le passage du segment aimant é @evant des sondes électromagnétiques (@@'on pe@t égaisment appeler capteurs de courant) situées dans la paroi du cylinure @rée un courant éle@trique variable. Le coura@t sert à commanoer l'instant oU l'étincelle jaillit à la bougie. Le @ut est de faire jaillir l'étincelle au mo@ent o@ le piston s'arrête en fin de compression quelque soit s@ o@sition. La commanue de l'etince@le est f@nction de la vitesse du piston et nori de st position conne sur un moteur $claesique.