Brevet FR2499627A1 — publié le 19820813

249962r Moteurs endothermi5ues à "charge creuse" Les moteurs à combustion interne alternatifs, pour une in- Linité d'usages, sont connus. Le combustible (carburants, naphte et autres, également gazeux) forme avec l'air un mé- lange explosif qui est brûlé à l'intérieur d'une chambre di- te de combustion formée par un cylindre et un piston. Le pis- ton actionne l'arbre coudé au moyen de la bielle. La puis- sance est évidemment fonction de la pression engendrée par l'explosion qui se manifeste sur le piston comme sur les autres parois de la chambre de combustion. On connaît également, dans le domaine des explosifs, la char- ge dite "charge creuse", c'est-à-dire la charge d'explosion constituée par une enveloppe métallique à une extrémité de laquelle a été obtenue une cavité ouverte du c8té opposé à l'amorce. De telle façon l'explosion, au lieu de se déve- lopper dans toutes les directions, se concentre en une onde explosive qui détermine un jet axial localisé dans une zone Cylindrique dont l'axe résulte être le prolongement de l'axe géométrique de la charge. La forme de la cavité diffère beaucoup d'un cas à un autre, mais celles coniques ou bien hémisphériques sont préférées et les effets majeurs sont obtenus avec les cavités hyper- boliques. L'augmentation de la pression de service est d' ' environ 15-20 Lois celle fournie par une charge normale, alors que la vitesse de l'onde peut dépasser 9000m/sec. 24996?7 L'invention en objet détermine dans la combustion du mé- lange explosif des moteurs à combustion interne alternatifs, étincelle et à allumage spontané, des phénomènes assimi- lables à ceux décrits précédemment, avec une augmentation considérable du rendement et de la puissance du moteur, ainsi qu'il sera illustré plus loin. Suivant cette invention, le mélange explosif air-combusti- ble et la partie du piston communiquant avec la chambre de combustion, présentent des charges électriques de même si- gne et de valeur adéquate. Il se crée ainsi, dans le volume du mélange explosif, en conséquence du phénomène de répulsion réciproque des char- ges électriques de même signe, et avec des dimensionnements et forme adéquats de la chambre de combustion, une cavité ouverte vers le piston et située du c8té opposé à celui du point d'amorce. De cette manière, exploitant l'effet dit "effet Munroe" de la "charge creuse", une concentration de l'onde explo- sive dans un jet axial dont l'axe coïncide avec celui du Piston se détermine, et donc une multiplication considé- rable de l'effet utile de l'explosion. Les charges électriques sont fournies au moyen de généra- teurs,électrostatiques et dynamoélectriques électriquement reliés au moyen de collecteurs et balais ou autres moyens, par la partie du piston communiquant avec la chambre de combustion et par les électrodes qui pourvoient à charger électriquement le combustible et l'air affluant dans la chambre de combustion. Dans une forme préférée de réalisation, les charges electri- ques du mélange explosif et de la partie du piston communi- quant avec la chambre de combustion sont de signe négatif. Pour déterminer la formation dans le mélange explosif, d'une cavité de forme optimale, on prévoit en l'espèce le montage sur la partie du piston communiquant avec la Cham- bre de combustion, d'un pédoncule ou éléments similaires, S'amenuisant vers son extrémité libre en forme d'hyperbo- lobde de rotation ou de c8ne ou autre forme avantageuse. Dans un type préféré, ce pédoncule est isolé par rapport au piston et relié aux générateurs électriques. Dans une autre forme de réalisation, les parois fixes de la chambre de combustion sont elles aussi pourvues de charges électriques. Les charges électriques de ces parois fixes de la chambre de combustion et également les charges électriques de la partie du piston communiquant avec la chambre de combus- tion, du pédoncule et du mélange explosif, sont selon les types de réalisation, des charges électriques respectivement de signe différent ou de même signe, de va- leur égale ou différente, en vue de faciliter la formation et la persistance des charges dans le mélange explosif et aussi de créer des accumulations optimales de celui-ci dans les différentes zones de la chambre de combustion, facili- tant la formation dans le mélange explosif d'une cavité propre & l'effet Munroe optimal. Les caractéristiques et buts de cette invention seront ren- dus encore plus clairs par l'exemple suivant de réalisation, accompagné de dessins schématiques. Figure 1 Moteur endothermique à étincelle, schématisé d'après l'objet de l'invention. Figure 2 Détail d'une chambre de combustion. Figure 3 Détail du cylindre en phase d'explosion. Le moteur comprend un bâti 10, les cylindres 11, la tête 12, les soupapes d'admission 13 et de décharge 14, les bougies 15 avec électrode 15', la chambre de combustion 16 avec parois 16', les pistons 17 avec biellesl8 et l'arbre Coudé 19. La chambre de combustion est substantiellement cylindrique. En position centrale, le sommet du piston porte un pédoncu- le 20 métallique à forme d'hyperbololde de rotation, dont l'axe de symétrie coïncide avec l'axe du piston. Ce pédon- cule résulte électriquement isolé du piston par le diélec- trique 21 et présente une charge négative fournie au moyen du patin 24 isolé du corps du piston courant sur le balai relatif 25. Au moyen d'un dispositif schématiquement indiqué par 23, le mélange air-combustible se charge lui aussi négative- ment, au fur et à mesure qu'il passe dans le conduit 22 pour alimenter la chambre. La charge négative du pédoncule crée une action de répul- sion contre le microgouttes du combustible donnant lieu à la cavité 26 presqu'en forme d'hyperbololde de rotation correspondant substantiellement à la surface du pédoncule et pratiquement située entre la masse de combustible 27 et la partie 17' du piston 17 pourvu de pédoncule. Les particules du mélange tendent en même temps à s'amasser autour de l'électrode de p8le opposé de la bougie 15, for- mant une zone plus riche 28. La génération des différentes charges de signe négatif ou positif, avec des valeurs optimales d'intensité ou de ten- sion est confiée, suivant les utilisations préférées, à des dispositifs de composition diverse, de type électrostatique ou dynamo-électrique, déjà connus substantiellement en tech- nique et desquels une description détaillée est donc évitée par brièveté. 2499627 Les avantages de cette invention sont évidents. Les gaz provoqués par l'explosion du mélange, en analogie avec ce qui se produit dans la "charge creuse" des explo- sifs en général, dans les projectiles en l'espèce, se con- centrent, ainsi qu'il est indiqué à la fig. 3, dans un jet cylindrique 29 orienté dans la direction opposée à celle de l'amorçage, c'est-à-dire de la bougie et donc vers le pis- ton. On a ainsi une multiplication de l'effet utile avec une augmentation considérable de la pression sur le piston lui-mOme et donc de la vitesse et de la force de propulsion de celui-ci. La concentration du combustible au voisinage de la bougie, améliore encore la combustion avec des effets similaires à ceux de la charge "stratifiée". Le tout avec augmentation du rendement, diminution de la consommation à égalité de puissance ou augmentation de puissance a égalité de consommation. Etant donné que les applications de l'invention ont été décrites à titre d'exemple indicatif et non limitatif, il est entendu que toute application équivalente des concepts d'invention exposés, et tout produit réalisé et/ou opé- rant suivant les caractéristiques de l'invention, rentre- ront dans son domaine de protection. Revendications 1. Moteur endothermique alternatif avec allumage à étincelle ou spontané, caractérisé du fait que le mélange explosif air-combustible et la partie du piston communiquant avec la chambre de com- bustiont présentent des charges électriques du même signe, Créant dans le volume du mélange explosif, en conséquence du phénomène de répulsion réciproque des charges électriques de même signe et avec des dimensionnements et une forme de la chambre de combustion adéquats et des valeurs adéquates des charges électriques, une cavité ouverte vers le piston et déterminant, en exploitant l'effet dit "effet Munroe" des "charges creuses", une concentration de l'onde explo- sive dans un jet axial dont l'axe coïncide avec celui du piston et donc une multiplication de l'effet utile de l'ex- Plosion. 2. Moteur endothermique alternatif suivant la revendication 1, caractérisé du fait que le point d'amorçage du mélange ex- plosif se trouve de la partie opposée à celle o se créée la cavité dans ce mélange. 3. Moteur endothermique alternatif suivant la revendication 1, caractérisé du fait que les charges électriques sont four- nies par des générateurs électrostatiques et dynamoélectri- ques, électriquement reliés au moyen de collecteurs et balais et d'autres moyens, _à la partie du piston commu- niquant avec la chambre de combustion et aux électrodes qui pourvoient à charger électriquement le combustible et l'air affluant dans la chambre de combustion. 4. Moteur endothermique alternatif suivant la revendication 1, caractérisé du fait que les charges électriques du mélange explosif et de la partie du piston communiquant avec la chambre de combustion sont de signe négatif. 5. Moteur endothermique alternatif suivant la revendication 1, Caractérisé du fait que la partie du piston communiquant avec la chambre de combustion est pourvue d'un pédoncule ou au- tres éléments similaires, s'amenuisant vers son extrémité libre en forme d'hyperbololde de rotation ou de c8ne ou autre forme avantageuse en vue de déterminer dans le mélan- ge explosif une cavité de dimensions et forme optimales pour obtenir les effets utiles les meilleurs. 6. Moteur endothermique alternatif suivant la revendica- tion 5, caractérisé du fait que le pédoncule ou éléments similai- res du piston est isolé du piston et relié aux générateurs électriques. 7. Moteur endothermique alternatif suivant la revendica- tion 1, caractérisé du fait que les parois fixes de la chambre de Combustion sont elles aussi pourvues de charges électriques. 8. Moteur endothermique alternatif suivant la revendica- tion 7, caractérisé du fait que les parois de la chambre de combus- tion, la partie du piston communiquant avec la chambre de combustion, le pédoncule et le mélange explosif, présentent, suivant les types de réalisation, des charges électriques de signe respectivement différent ou égal, de valeur égale ou différente, en vue de graduer et régler l'effet "Munroew.