Brevet FR2497541A1 — publié le 19820709

La présente invention concerne les systèmes du type récupérateur de l'éner gie therhodynamique des moteurs thormiques en usage dans les transports notamment.A propos de dispositifs de ce type on doit évoquer les turbines montées sur échap@emnt et solidarisées hydrauliquement améliorant le rendement de 20%sur les moteurs d'avions. Il @'agit ici d'un système piston embiellage classique accouplé au moteur le plus près possible de la soupape d'échappement;fonctionnement type 2 temps avec une soupape d'échappement.Il fonctionne à un régine égal à 1,1/2 ou1/4 du régime moteur auquel il est adjoint,tandis que son alémage par aillours est nettement plus important que celui du moteur de 1,5 à3fois celui du moteur associé.La distribution de son nique soupape peut être commandée par l'arbre à c@@e du moteur lui-même a'il tourne @ mi-régime par rapport à lui;il pout également avoir l'emhiellage en commun en un même bloc moteur Nous prendrons l'exem le d'un système tournant @mi régime couple au moteur par une chaine ou un pignon approprié au niveau de l'embiellage. Le calage dusystème àtant à 180 par rapport au moteur,quand la soupape d'échappement s'ouvre au PMB celle du sysème @@ forme simultanément,les ga@s brûlée s'échappe@@t directement sur le piston du ré@upérateur:@@ la surface de ce piston est choisie par construction 4 fois plus grande que @celle du piston moteur,misgré le régi@@ 2fois plus lent du système la contre- pression du piston moteur ramontant est compen@ée et au delà par l'effet de pression sur le piston récupérateur transmise selon l'angulation du manoton récupérateur::il en résulte un effet moteur global qui atteint à un maximum de 2,5 fois la pression du piston moteur au PMB lorsque le piston moteur est remonté au point mort haut 180 le piston récupérateur étant descondu à micourse par rotation de 90 seulement;le calage du ré@upérateur étant réglé aves un retard de 10 au PMH quand le piston moteur est au PMB les performances sont proches du maxi thécrique dans ce cas. Elles pouvent être accrues sen@@iblement par le fait que les chemises d'@@u du récupérateur sont remplacées par une coulée de revêtement réfractaire sur la partie du cylindre en rapport avec la course du pisto@;pour limiter l'écha chauffement du piston le graissage de celui-ci est prévu avec une circulation d huile et un radiateur d'huile.La partie bs-e du cylindre peut en outre com- porter ailettes de refoidissement ou chemises d'eau. la parti haute du piston en outre comporte un double fond;entre les deux sur la fond du piston propre ent-dit une épaisseur de revêtement réfractaire à couléé remplie la partie haute du piston excavée en cuvette;visée au-dessu@ une paroi de cuivre ou d'aluminium comportant des ailettes d'échange thermique Le rôle de ces ailettes est en rapport avec un moyen complémentaire d'accroit t@e le rendement du système:il s'agit de la possiblité d'adjoindre au système . r dS - lf dti o ction - D*ns ce cayTLa oo upav Jd;ohappemept du &verbar; tyJth e tt creuee ss inJecti - -wapor ait par du Lz de sois'éc su piston de la pompe d'injection qui se fait isultanélent Un dispositif d'injection d'eau.Dans ce cas la soupape d'échappement du système est creuse et l'injection d'eau vapori@ée se fait par son axe. La queue de soupape est vissée au piston de la pompe d'injection qui se fait simultanément avec la ferneture de la soupape.L'eau est surchauffée préalable ment dans un réchauffeur qui peut entourer le cylindre du système sous for@@@ de serpentin dans un espace entre lui et revètement r@fractaire;;lorsque le piston arrive au PMB une lumière percée au bas du cylindre est les gam@ en communication avec lui tandis qu'il est cuvert à la partis supérioure et en communication avec la tubulure a'éch@ppement@ain@i une partie de l'échappement se fait par cette vcie prématurée avant l'ouverture de la so soupape et cela a pour effet en outre de limiter la contrepression sur le piston du système pendant @@ reantée @@@@ du temp@ d'é@happement prcpr@- ment dit.POUr que l'imiection d'eau n'intr@vi@nne que po@itivement le dé@it de la pompe estvariable par une @@@@e @@@@@trique @@ @@ppart @@@@ la tor@@@@ de vape@r du r@ch auffaur@@@ celle-@@ est @@@ffi@@@@ au @@ment du @@@arrage notament,la valve parmet le rotour de l'@@@ @@@@ po@@@ @@@@ @@ ré@@@@@ir @@ condensseur d'épuration deau vont@ @@@@ @@ @@@@@@@@@@@@@ @'in@@@tion peut @tre réglé@ de telle @@@ère que @@@ @@@@@ @@@@ que @@ @@ @@@@@ un effet moteur@ outre cette autenation, @ @@ débit d@@@ P@@pe est modifié par un pointeau de réglage qui per@@t le retour l'uns partie de l'ingection au ré@@rvoir condenseur. Le système décrit peut être @@@osié not@@ent @@@@ cylindres clansiques sous forme de 2 pistons re@upérateurs tournant à mirégine@chaque cylindre moteur fait échappement dans un cylindre résupérateur ,le @ixt@n étant soit su P@H soit à micouras à demi-descendu,ce qui perm@t à ce sysème à 2pistans montés sur un embie@lage commun et calés à 180 de drainer l'échappement des4 cylindres d'un 4 tempe. On peut également associer le système tournant à un régime 4 fois mondre à un moteur 4temp@ hui@cylindres,l'arbre à cam@ du sy@ème otant en trainég à mirégime del'arbre à cane du moteur. on peut associer le système à un 2temps la lumière d'échapement du 2temps s'ouvrs @l@@@ dans le réchauffeur le calage est tel que le système a 25 d'avsute ce qui crée dans un premier tempe une dépression nécessaire au fonctionnement ocrrect du 2temps L'injection d'eau se fait aussitôt après échappement du moteur par un injecteur,la pome d'alimentation de mise en pression de l'eau servant de pompe d'injection simultanémant:le poiateau seul servant de réglage du débit d'injection. Dans le système à 4 temps associé il ya 2 pompes @la première mettant l'eau à une tension limite de 50 atmosphères au delà de laquel un clapet de securit té permet l'évacuation d'une fraction de vapeur à la @artie basse du réchauf ifour enS ffi ltyste 1 e c:laecte e-nuif eDsuSta la valve manondtrique est ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ sent oii Réchauffeur en S ce qui limite la température de rechauffage selon le réglage du clapet:la pompe injecte ensuite l'eau à une pression un peu aupérieure; la v@lve manométrique de réglage automatique du débit d'injection comperte elle-même un ressort de réglage pour un fonctionnement optimal. Revendications. Revendications Système récip rant l'énergie thermodynamique des gans déchappement conatitué par an système piston emtiellage foncti@nnant selon un cycle à deux tenps comportant une soupape d'échapement dont le piston comporte un alémage plus important que celui du moteur auquel il est associé an réchauffage d'eau incorporé un système dinjection d'eau particulier un échap@ement partiel par lumière ouvrant dans le système réchauffeur un régulateur d'injection d'eau et de réchauffage. Revendiction 1 L'alémage du systène est compris entre une fois et demi et trois fois celui du moteur auquel il est asssocié revendication 2 la soupape d'échappement solidaire du piston de la pompe d'inj jection 'eau est oreuse @@ial@ment et permet l'injection d'eau et la paporis cation de l'eau par son a@e ce qui la refroidit accesesoirement revendication 3 l'échappement se fait partiellement par une lumière co@@unicant avec un capace tout autour de la parite haute du cylindre où se trouve un ser@entin de réchauffnge de l'eau tandis que la partie haute de cat espace est ne communication direste avec la tubulure d'échappement dans laque laquelle passe également letube,de réchauffage de l'eau. Cette lumiere @@@@te la contre pr@@@ion d'échappement revondication4 Le cylindre du système dans sa partie haute istér@@@ée par la course du piston est entouré de revêtement réfractaire à coulée isolant ther@ mique@ent se sub@tituan aux chemises d'eau classiques. revendication 5 le piston creux @ sa partie supérieur est isolé par une épai s@@ur du même revêtement conblant cotte cavité il est sur monté d'un convercle boulonné à lui on cuivre ou aluminium à ailettage radial per@ettant l'echange thermique et la turbulence de l'eau en voie de vaporisation avec les gas@ d'echappement@ Un Revendication 6 Un clapet de sécurité situé entre 1 pompe de mise en pression de l'eau et le réchauffuer permet par évacuation de vapeur dans le réchauffe eur une régulation de rofroid issement de celui-ci limitant la température de fonctionnement du cylindre en ce noint revendication 7 le circuit d'injection d'eau comporte une pompe d'alime tation 50kgs de pression limite du clapet de sécurité, l'injecti@@ @e fait soit direct@e@t par injecte@r clapet s'il n'y a pas de deuxième pompe ni clapet de sécurité, soit indirecte e t (@temps) par pompe d'injection IQ rsociVe la lvougrspe dont le pluton est solids - DD faieuuwt faisant i de de & .pe 1a ape ~~~~~~~~~~~ I n-ndicatione (suite) Associée à la soupape dont le piston est solidaire l'injsotion se faisant par l'axe de la soupape. Revendication 8 un clapet régulateur dont le fonctionnement dépend d'un ressort et de la tension de vapeur dans le réchauffeur exercée sur un piston qu'il comporte permet l'injection seulement si cette tension de vapeur est sur isante l'ouvertute du clapet faisant retour de l'eau su réservoir Revendication 9 Hormis la valve manométrique l'injection d'eau est modifiée par un pointeau de réglage communiquant lui-même en retour au réservoir en sortie de pompe d'injection Revendication 10 l'alimentation en eau pr @ise en pre@sion jusqu'à 50kgs est régulée en prossion par une capeule manométrique comportant une chambre pneumatique et un re@sort faisant office de ré@@r@oir de pression. progre@ive Revendication 11 La culasse du système est elle-même isolée thermiquement par une couobe de revêtment réfractaire partout ou e@la est possible. Revendication 12 la partie bas@e du cylindre est refroidie par ailettes ou par chemeises d'eau dans la partie non en rapport directe avec les gam@ moteurs Revendication 13 le piston est refroidis par une circulation d'uile ontre les @egmente avec alles et reto ur au maneton,l'huile est refroidie par radiateur Revendication 14 le cylindre en fonte peut également etre en alliage résitant à haute température ,titans comme le piston. La recherche du fonctionnement à haute température relative n'étant limité que par laqualité du graissage.