Brevet FR2473625A1 — publié le 19810717

La présente invention concerne les moteurs thermiques à combustion interne sans embiellage mécanique et plus particulie- rement les moteurs thermiques rectilinéaires. L'art antérieur a déjà proposé des moteurs thermiques rectilinéaires tels ceux décrits dans les documents suivants - brevet français nO 1.089.954 pour des " Perfectionnements apportés aux groupes-moteurs à combustion interne - brevet français n" 1.104.158 pour des " Perfectionnements apportés aux groupes thermiques comprenant un moteur à combustion interne et un circuit magnétique alternatif - brevet français nO 2.070.483 pour un " Générateur thermomagnétique à équipages mobiles cylindriques " - brevet français n 2.133.179 pour une " Machine thermique à combustion interne non polluante - brevet français n 2.295.234 pour un " Moteur à pistons libres " - brevet français nO 2.296.763 pour un " Groupe à moteur à combustion interne à pistons opposés , notamment groupe moteurcompresseur - brevet français nO 2.362.277 pour une " Machine à pistons libres - brevet français nO 2.390.586 pour un " Moteur à piston de compression à plusieurs cylindres - brevet français n0 2.423.637 pour un " Moteur à pistons libres et cylindres opposés " - brevet français n" 2.397.524 pour un " Moteur à pistons à plusieurs cylindres, en particulier moteur à combustion interne". Les différentes machines, décrites et représentées dans ces brevets, mettent en application le principe d'une combustion interne utilisant un cycle à deux temps. Ce type de moteur rectilinéaire présente les inconvénients connus d'un moteur classique à deux temps et notamment une consommation excessive de carburant. Partant de cet état de fait, le demandeur a imaginé une nouvelle génération de moteurs et il propose un moteur rectilinéaire à combustion interne fonctionnant selon un cycle à quatre temps . Ce moteur est remarquable par le fait qu'il est constitué par l'association de quatre modules -piston et cylindre - travaillant chacun selon un cycle à quatre temps et par le fait que d'une part les éléments mobiles , axialement selon des mouvements rectilignes desdits modules, sont liés mécaniquement entre eux deux par deux et, d'autre part lesdits cycles sont synchro nisés entre eux , de manière à ce que la phase détente du cycle d'un module entraine, à chaque fois et simultanément, la phase aspiration de celui d'un deuxième module, la phase compression de celui d'un troisième module et la phase échappement de celui d'un quatrième module. Ces éléments mobiles, qui pourront être constitués soit par les pistons qui se déplacent axialement à l'intérieur des cylindres liés entre eux, soit par les cylindres eux-mêmes, liés deuxà-deux et en opposition, qui se déplacent axialement autour des pistons, sont reliés mécaniquement dans une premiers forme de réalisation de l'invention entre eux par une pièce rigide, et dans une deuxième forme de réalisation deuxà-deux par deux pièces rigides associées à un organe coordonnant leurs déplacements rectilignes. Pour une meilleure compréhension de l'invention, il est utile de préciser que cette ou ces pièces rigides constituent les organes de transmission de puissance du moteur à des fins d'utilisation électrique , mécanique, hydraulique, comme on le verra un peu plus loin dans la description. Le moteur rectilinéaire de l'invention offre, par rapport aux moteurs rectilinéaires à deux temps, de nombreux avantages et parmi ceux-ci - une pression gazeuse dans les chambres de combustion inversement progressive , accélérant de ce fait l'élément mobile des modules près du point mort haut et permettant de réduire la durée des crêtes de température, de limiter les déperditions thermiques, d'améliorer les rapports volumétrique et de détente ; - une consommation de carburant moindre ; - une diminution des gaz toxiques libérés ; - un rapport "pertes mécaniques sur puissance" peu élevé - une fréquence des cycles plus importante. D'autres caractéristiques et d'autres avantages de 1 'inven- tion apparaitront plus clairement à la lecture de la description qui suit de quelques exemples de réalisation concrète, choisis pour illustrer les concepts fondamentaux de l'invention mais nullement limitatifs de ses nombreuses variantes possibles d'exécution et d'application. Cette description se réfère aux dessins annexés sur lesquels les figures 1, 2, 3, 4 et 5 sont des vues schématiques en coupe de cinq formes de réalisation de moteurs rectilinéaires à quatre temps, conformes à l'invention. Les moteurs M1, M2, M3, M4, M5 représentés aux figures 1, 2 3, 4, et 5 comprennent chacun quatre modules - piston et cylindre - la, lb, lc, id à combustion interne et travaillant chacun selon un cycle à quatre temps ( admission, compression, détente echappement ). Les pistons de ces modules sont référencés 2a, 2b, 2c, 2d lorsque les cylindres portent les références 3a, 3b, 3c, 3d. Les différents organes, tels notamments les soupapes, permettant de mettre en oeuvre et de synchroniser les cycles de travail des modules, n'ont pas été représentés comme n'apportant rien de plus à la bonne compréhension de l'invention. Le moteur M1 se caractérise par les points suivants a) les cylindres 3a, 3b sont liés entre eux et sont opposés aux cylindres 3c, 3d également liés entre eux ; b) les pistons 2a, 2b, 2c, 2d sont reliés à une pièce rigide 4 qui sera animée d'un mouvement rectiligne alternatif A ; c) une synchronisation des cycles de travail telle que lorsque le module la est en phase détente, le module lb est en phase aspiration, le module lc en phase compression et le module id en phase échappement. Le moteur M2 qui reproduit les caractéristiques du point b et c du moteur M1 se différencie de ce dernier par le point a ou les quatre cylindres sont alignés de manière à obtenir en opposition, d'une part les cylindres 3a et 3c et, d'autre part, les cylindres 3b et 3d. Les moteurs M3 et M4 reproduisent la caractéristique du point a du moteur M1 mais ils se caractérisent au point b par le fait que les pistons 2a et 2d sont reliés par une pièce rigide 5a et les pistons 2b et 2c par une deuxième piece rigide 5b associée à la première par un organe de liaison et au point c par le fait que lorsque le module la est en phase détente, le module lb est en phase compression, le module lc en phase aspiration et le module id en phase échappement. L'organe de liaison des deux pièces 5a et 5b du moteur M3 est constitué par une roue dentee 6, libre autour de son axe 7 et engrenée entre les dents de deux crémaillères 8a et 8b dessinées respectivement sur une partie de la longueur des deux pièces 5a et 5b. Ce système roue dentée-crémaillère impose, sans contraintes mécaniques , aux pièces 5a et 5b des mouvements rectilignes alternatifs A et B opposés. Ainsi lorsque la pièce 5a se déplace dans le sens Al, la pièce 5b se déplace dans le sens B1 et lorsque la première se déplace dans le sens A2, la seconde se déplace dans le sens B2. Le rôle de l'organe de liaison des deux pièces 5a et 5b du moteur M4 est identique au premier mais il est constitué par un bras 9 pivotant en son milieu autour d'un axe 9' et articulant à ses extrémités au moyen de deux lumières 9a et 9b, les deux pièces 5a et 5b. L'ensemble peut être assimilé ainsi à un mécanis- me de bascule. Le moteur M5, semblable par le point c au moteur M1, est différent de ce dernier par le point a où les quatre cylindres 3a, 3b, 3c, 3d sont juxtaposés et par le point b où les pistons 2a et 2b sont reliés par une pièce rigide îOa et les pistons 2c et 2d par une deuxième pièce rigide lOb. Ces deux pièces lOa et lOb en forme de cavalier, sont en liaison , au moyen de prolongements 10'a et 10'b, à l'intérieur d'une chambre 11 contenant un fluide hydraulique de sorte que lorsque la pièce iùa se déplace selon un mouvement rectiligne alternatif orienté dans un sens (Al), la pièce lOb se déplace selon un mouvement similaire, orienté quant à lui dans le sens inverse (B2). Bien que dans ces formes de réalisation de l'invention , on ait choisi comme élements fixes les cylindres 3a, 3b, 3c, 3d et comme éléments mobiles les pistons 2a, 2b, 2c, 2d , il va de soi que l'invention pourrait être aussi bien conçue en choisissant comme éléments fixes les pistons 2a, 2b, 2c, 2d et comme élements mobiles les cylindres 3a, 3b, 3c, 3d. Les moteurs rectilinéaires à combustion interne et à quatre temps M1, M2, M3, M4, M5 qui ont été ci-dessus décrits et repré sentés, permettent de realiser des groupes-moteurs destinés à fournir ( ou éventuellement à recevoir, par exemple pour le démarrage du moteur ), une énergie électrique et/ou une énergie mecanique et/ou une énergie hydraulique. Comme on peut le voir, les pièces rigides 4, 5a et 5b, iDa et lOb, des moteurs M1, M2, M3, M4, M5 peuvent definir ou constituer le support -d'un noyau ferro-magnétique créant par les mouvements rectilignes alternatifs A et B desdites pièces, une induction dans un ou plusieurs solénoïdes exterieurs S sur les bornes desquels pourra être collecté un courant électrique ; -d'un piston d'un compresseur pour une pompe hydraulique ( figure 5 ) , - d'un organe de transmission mécanique, non représenté transformant les mouvements rectilignes alternatifs A et B desdites pièces en un mouvement rotatif uniforme Il est évident que de nombreuses modifications et variantes de l'invention peuvent être réalisées en se basant sur les enseignements ci-dessus donnés. Il est, par conséquent, bien entendu que , sans sortir du cadre des revendications annexées, 1 'inven- tion peut être mise en oeuvre d'une manière différente de celles plus particulièrement décrites ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Moteur rectilinéaire à quatre temps, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il est constitué par l'association d'au moins quatre modules - piston et cylindre - à combustion interne (la, lb, ic, ld) et fonctionnant chacun selon un cycle à quatre temps, et PAR LE FAIT QUE, d'une part les éléments mobiles axialement desdits modules sont lies mécaniquement entre eux au moins deux par deux, et, d'autre part, lesdits cycles sont synchronisés entre eux, de maniere à ce que la phase détente du cycle d'un module entraine, à chaque fois et simultanément, la phase aspiration de celui d'un deuxième module, la phase compression de celui d'un troisième module et la phase echappement de celui d'un quatrième module. 2. Moteur rectilinéaire selon la revendication 1, CARACTERI SE PAR LE FAIT QUE les éléments mobiles des quatre modules sont reliés mécaniquement entre eux par une pièce rigide (4). 3. Moteur rectilinéaire selon la revendication 1, CARACTERI SE PAR LE FAIT QUE les éléments mobiles des quatre modules sont reliés mécaniquement entre eux par deux pièces rigides (5a, 5b ou lOa, lOb) associees à un organe coordonnant leurs déplacements rectilignes. 4. Moteur rectilinéaire selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les susdits éléments mobiles sont constitués par les pistons (2a, 2b, 2c, 2d) qui se deplacent axialement à l'intérieur des cylindres (3a, 3b, 3c, 3d) liés entre eux. 5. Moteur rectilinéaire selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les susdits éléments mobiles sont constitues par les cylindres (3a, 3b, 3c, 3d) liés deux à deux et en opposition, qui se deplacent axialement autour des pistons (2a, 2b, 2c, 2d) liés entre eux. 6. Moteur rectilinéaire selon la revendication 3, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les deux pièces rigides (5a, 5b) sont juxtaposées et relient chacune deux éléments mobiles (2a, 2d et 2b, 2c) dispo sés sur un même axe theorique d'une part, et qu'elles définissent sur une partie de leur longueur deux crémaillères (8a et 8b) en regard l'une de -l'autre et destinées à coopérer avec une roue dentée (6) d'autre part. 7. Moteur rectilinéaire selon la revendication 3, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les deux pièces rigides (5a, 5b) sont juxtaposées et relient chacune deux éléments mobiles (2a, 2d et 2b, 2c) disposés sur un même axe théorique d'une part, et qu'elles coopèrent en leur milieu avec les extrémités d'un bras pivotant (9) selon un mécanisme de bascule d'autre part. 8. Moteur rectilinéaire selon la revendication 3, CARACTERI SE PAR LE FAIT QUE les deux pieces rigides (10a, 10b) sont juxtaposees et relient chacune deux éléments mobiles (2a, 2b et 2c, 2d) également juxtaposés d'une part, et qu'elles coopèrent entre elles au moyen d'une chambre (11) contenant un fluide hydraulique d'autre part. 9. Groupe-moteur comportant un moteur rectilinéaire à quatre temps selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, CARACTERI SE PAR LE FAIT QUE la ou les pièce(s) rigide(s) (4, 5a et 5b, 10a et 10b) du moteur rectilineaire définissent ou constituent l-e support d'un noyau ferromagnétique, lequel noyau produit par ses mouvements de va-et-vient (A et B) une induction dans un solénoide extérieur (S). 10. Groupe-moteur comportant un moteur rectilinéaire à quatre temps selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE la ou les pièce(s) rigide(s) (4, 5a et 5b, 10a et 10b) du moteur rectilinéaire sont associées à un organe de transmission mécanique transformant le mouvement de vaet-vient (A et B) de la ou desdits pièce(s) rigide(s) en un mouvement rotatif uniforme. 11. Groupe-moteur comportant un moteur rectilinéaire à qua tre temps selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, CARAC TERISE PAR LE FAIT QUE la ou les pièce(s) rigide(s) constitue(nt) le support du piston d'un compresseur hydraulique.