Brevet FR2570559A1 — publié le 19860321

SYSTE9IE D'ALIMENTATION DE COURANT pOuR UN VEHICIJLE AlJTO^lORILE L'invention se rapporte a un système d'alimentation de courant pour un véhicule automobile à moteur à combustion. Dans les systèmes d'alimentation de courant du type précité, on utilisait jusqu ici pour la production du courant une dynamo qui était entraînée par la rotation du moteur du véhicule en vue de produire le courant. Or, par le document "The Development of a 1kW electrical output free piston stirling engine alternator unit" paru à propos de la 18e Annual Intersociety Energy Conversion Engineering Conference à Orlando, Floride-USA en août 1983, document publié par David M. Berchowitz, on connaît maintenant un moteur stirling à piston libre avec générateur linéaire pour la production du courant. La présente invention a pour objet de mettre au point un système d'alimentation de courant du type cidessus qui, en puissance et en répartition dans le temps, garantisse à peu près une production de courant illimitée et remplace complètement la dynamo employée jusqu'ici. Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait qu'au moteur du véhicule est associé un moteur stirling à piston libre en soi connu comportant un générateur linéaire, le moteur stirling étant chauffé par les gaz d'échappement du moteur et/ou par un brûleur à carburant et étant refroidi par un circuit de refroidissement constitué par l'eau de refroidissement du moteur ou par le refroidisseur à air de celui-ci, et que l'énergie électrique produite par le générateur linéaire est redressée électroniquement et transmise directement à une batterie et/ou au circuit électrique. Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, le moteur stirling et le générateur linéaire sont logés dans un carter fermé rempli d'un gaz de travail chauf fant la partie du carter associée au moteur stirling et refroidissant la partie du carter opposée associée au générateur linéaire. Selon une autre particularité de l'invention, en cas d'adjonction d'un brûleur à carburant à l'unité modu laire comprenant le moteur stirling à piston libre et le générateur linéaire, l'alimentation de courant s'effectue indépendamment du fonctionnement du moteur du véhicule. Selon l'invention il peut s' avérer avantageux que l'unité modulaire avec le dispositif redresseur électronique soit réalisée sous la forme d'un bloc pouvant etre ajouté en supplément. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description d'un mode de réalisation pris comme exemple, mais non limitatif, et illustré par le dessin annexé, sur lequel : la figure 1 est un schéma synoptique représentant les divers éléments réunis et formant un enseible fonctionnel ; la figure 2 représente schématiquement le moteur stirling à piston libre avec générateur linéaire en liaison active avec le véhicule automobile. Sur la figure 1 du dessin, le système d'alimentation de courant proposé est représenté schématiquement sous la forme d'éléments groupés en un ensemble fonctionnel. Le moteur stirling à piston libre 12a représenté à la figure i et le générateur linéaire 12b qui sont réunis en une unité modulaire 12 dans un carter fermé 12c sont associés au moteur 10 du véhicule automobile avec son réservoir de carburant 11 de manière sue dans un exemple de réalisation, le moteur stirling 12a soit chauffe par la conduite lOa des gaz d'échappement du moteur 10 et que le générateur linéaire 12b soit refroidi par le circuit d'eau de refroidissement lOb du moteur 10 ou par le refroidisseur à air 15 de celui-ci. Le carter 12c dans lequel se trouve tous les éléments constitutifs du moteur et du générateur est hermétiquement fermé et rempli d'un gaz de travail - par exemple de l'hélium à une pression d'environ 10 bars - Le cycle thermodynamique de cette unité-modulaire 12 englobe l'expan sion isotherme du gaz chaud avec adduction uniforme de chaleur et le refroidissement isochore par le rechauffement du régénérateur. La première est provoquée par la course de travail du piston et le second par la course du piston déplaceur. La course dans le sens oppose du piston de travail provoque la compression isotherme du gaz froid avec dissipation de chaleur et la course dans le sens opposé du piston déplaceur provoque le réchauffement isochore par refroidissement du régénérateur. Dans ce cas, le rendement théorique du cycle correspond au rendement de Carnot. Le moteur stirling à piston libre 12a n'a que deux pièces mobiles, à savoir le piston déplaceur et le p-iston de travail, la bobine dugénerateurlinéaire 12b étant rigidement raccordée à ce dernier (figure 2). Le générateur linéaire 12b lui-même se compose de ladite bobine et d'un aimant fixe. Si, maintenant la partie du carter 12c qui est associée au moteur stirling 12a est chauffée à par exemple 5O00C par les gaz d'échappement du moteur 10 arrivant par la conduite 10a et si la partie opposée du carter 12c est refroidie à par exemple 80"C par le circuit d'eau de refroidissement 10b ou le refroidisseur à air 15, le piston déplaceur et le piston de travail deviennent 1-e siège d'oscillations rectilignes entre les matelas de gaz, et ce avec un déphasage d'environ 90" conformément au cycle thermodynamique précédemment décrit.Par suite de son déplacement dans le champ magnétique, la bobine produit une tension électrique alternative qui est appliquée par des traversées pratiquées dans le carter 12c à un redresseur électronique 17 et de là à la batterie 14 du véhicule ou directement à son circuit électrique 16 ou encore simultanément aux deux. Le système d'alimentation de courant proposé peut aussi etre conçu de telle sorte qu'une alimentation de courant soit également possible indépendamment du fonctionnement du moteur du véhicule. Dans ce cas, on utilise pour le chauffage un brûleur 13 relié au réservoirà carburant 11 par une conduite lia. La solution la plus favorable pour obtenir une alimentation en courant optimale aussi bien avec que sans moteur pourrait être apportée par la combinaison du chauffage par brûleur et du chauffage par les gaz d'échappement. Le moteur 10 du véhicule étant froid ou arrêté, on peut ainsi produire et consommer du courant de façon quasiment illimitée, ce qui naturellement oblige à prélever un peu de carburant sur le réservoir 11 et, lorsque le moteur est bien chauffé, on peut alors arrêter le brûleur, et c'est le gaz d'échappement chaud qui assure la relève du chauffage. La sélection ou -la combinaison des deux états s'effectue sans aucune difficulté. I1 est également facile de réaliser l'unité modulaire 12 et lue dispositif redresseur-électronique 17 sous la forme d'un bloc pouvant être ajouté en supplément pour transformer ainsi n'importe quel type de véhicule. Jusqu'ici l'alimentation en courant d'un véhicule automobile, surtout en ville, ne pouvait se faire que de façon relativement limitée, et en particulier à l'arrêt du moteur la consommation assurée par la batterie seule était très précaire. Par ailleurs, le taux de transformation du carburant-en courant n'est en moyenne que de 10%, alors qu'avec la mesure proposée ici, on peut atteindre un taux de transformation chaleur/courant de 20 à 30%. La dynamo actuellement nécessaire peut être complètement supprimée et la batterie de dimension sensiblement réduite. Ainsi, grâce à la présente invention, on peut obtenir pour les véhicules automobiles un gain de confort et de rentabilité non négligeable. REVENDICATIONS 1. Système d'alimentation de courant pour un véhicule automobile à moteur à ooXkustion, caractérisé par le fait qu'au moteur (10) du véhicule est associé un moteur stirling à piston libre (12a) en soi connu comportant un générateur linéaire (12b), le moteur stirling (12a) étant chauffé par lesgaz d'échappement du moteur (10) et/ou par un brûleur à carburant (13) et étant refroidi par un circuit de refroidissement (lOb, 15) constitué par l'eau de refroidissement (10h) du moteur (10) ou par le refroidisseur à air (15) de celui-ci, et que l'énergie électrique produite par le générateur linéaire (12b) est redressée électroniquement et transmise directement à une batterie (14) et/ou au circuit électrique (16). 2. Système d'alimentation de courant selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moteur stirling (12a) et le générateur linéaire (12b) sont logés dans un carter fermé (12c) rempli d'un gaz de travail chauffant la partie du carter associée au moteur (12a) et refroidissant la partie du carter opposée associée au générateur linéaire (12b). 3. Système d'alimentation de courant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'en cas d'adjonction d'un brûleur à carburant (13) à l'unité modulaire comprenant le moteur stirling à piston libre (12a) et le générateur linéaire (12b), l'alimentation de courant s'effectue indépendamment du--fonctionnement du moteur du véhicule. 4. Système d'alimentation de courant selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'unité modulaire (12) avec le dispositif redresseur électronique (17) est réalisée sous la forme d'un bloc pouvant être ajouté en supplément.