Brevet FR2588917A1 — publié le 19870424

Production d'énergie nydropneumatitlue par un moteur à combustion interne et son utilisation dans un ensemble de propulsion. La présente invention concerne un moteur à combustion interne trans mettront son énergie en énergie hydropneumatinue et un ensemble de propulsion dans lenuel est utilisé ce moteur comme sous ensemble. Les sous ensembles sont 10) Le moteur à combustion interne assurant la mise sous pression d'un mélange constitu par un fluide et un gaz en proportion variable. Le gaz peut & re de l'air et le luide de llhuiles c'est cet exemple tue nous allons choisir alors oue d'autres fluides ou gaz peuvent être utilisés. 20) Une transmission assurant le transfert du gaz et du fluide vers des réservoirs de stockage et vers les outils à alimenter en énergie. Ces outils peuvent être des moteurs hydrauliques accouplés aux roues d'un véhicule . Ciest cet exemple rxue nous avons choisi. 30) Une commande conjuguée des ensembles de propulsion constituée par des vannes motorisées à ouverture progressive, un régulateur recevant les informations des mesures des pressions en amont et en aval des divers sous ensembles et de la position de l'ensemble mobile du moteur indiquée par une came. Les pressions mesures caractérisent le fonctionnement du véhicule en particulier les conditions de freinage, de patinage ou de blocage d'une ou de plusieurs roues. Le régulateur nui détecte ces conditions de marche commande les vannes pour annuler tout commencement de mauvais fonctionnement du véhicule. Le régulateur permet egalement de commander les autres sous ensembles par exemple le radiateur de refroidissement de huile, la pression de 1' axile et d'air dans le système de suspension hydropneumatiques la production d'énergie électrique par une génératrice entrainée par un moteur hy dram 1 joue. Le régulateur commande le régime du ou des moteurs à combustion interne en fonction de la pression à l'intérieur du réservoir 20. Plusieurs moteurs peuvent entre utilisés et raccordés en parallèle. Leur fonctionnement en cascade est commandé par le régulateur. La figure i représente : Le moteur à combustion interne constitué par un carter 1, des chemises 2 et 7, des pistons 4 accouplés par une bielle 5 oui entraine une came 9. Des cloisons 8 séparant plusieurs chambresDeux chambres 3 de combustion. Deux chambres 13 utilisées comme moteurs hydro pneutitfues entraînant les pistons dans les fonctions dlun moteur à combus tion interne en fonctionnement quatre temps réalise ici avec seulement deux cambres de combustion.La lubrification est assurée par huile injectée sous pression par le réservoir 19 en meme temps que l'air situé dans ce meme réservoir.Ce mélange est mis sous pression par l'énergie de la combustion interne dans les chambres 3 transmise aux autres chambres 13 et 14 par les pistons 4 et ó reliés entre eux par la bielle 5. Cette bielle est éouipée d'une came 9 qui indique la position de l'ensemble mobile , pistons bielle, à chaque instant de son mouvement. Le réservoir de stockage 18 contient une réserve d'huile. Le réservoir de stockage 20 contient de l'huile et de l'air sous pression. Les quatre chambres 14 sont, par le mouvement des deux pistons 6, remplies par un mélange d'huiles provenant du réservoir 18, par aspiration et d'air, provenant du réservoir 20, sous pression. Par l'action des deux pistons 6 ce mélange d'huile et d'air est envoyé sous pression dans le réservoir 20. Nous avons vu rue le réservoir de stockage 19 contient,avec une pression engendrée par les deux pistons 4 au moment de la détente du moteur à combustion interne, l'huile de lubrification et l'air situé a la partie supérieure de ce réservoir. Le mélange d'air avec l'huile permet la compressibilité du mélange qui évite des pressions trop fortes pendant les compressions. Cette compressibilité dans le réservoir de stockage 20 permet une variation du niveau d'huile dans le réservoir et également une mise en réserve d'une énergie disponible par augmentation de la différence de pression entre les réservoirs 20 et 18. Les vannes motorisées à ouverture progressive 11 12, 15, 16, 17 installées sur des tuyauteries reliant les réservoirs et les diverses cham Sres, assurent le passage de l'huile et de l'air dans une proportion régulée et au moment commandé par un régulateur 25 représenté Fig. 2. Les informations fournies par les mesures des pressions en amont et en aval des divers sous ensembles, et par la position de la came 9 permet tent au régulateur de commander l'ouverture ou la fermeture des vannes. La came 9 permet la commande du fonctionnement des soupapes et de lt inJection du carburant dans les chambres de combustion. Une vanne 21 permet le passage de l'air entre les réservoirs 19 et 20. La figure 2 représente un exemple d' utilisation de moteur à combustion interne décrit ci-dessus. Il s'agit de l'utilisation de ce moteur comme sous ensemble dans un ensemble de propulsion. Un véhicule possédant, par exemple, quatre roues 21 est propulsé par quatre moteurs hydrauliques reversibles 24 accouplés aux roues qui peuvent ainsi devenir, par exemple, toutes motrices. Un ou plusieurs moteurs peu vent entratner chaque roue. L'huile sous pression dans le réservoir 20 alimente chaque moteur hydraulique avant entre transportée dans le réservoir 18. Nous avons vu ossue l'huile contenue dans le réservoir le est envoyée sous pression dans le réservoir 20 aprés compression dans les chambres 14 Fig. 1 du moteur à combustion interne. La commande de la vitesse du véhicule agit directement sur les vannes 22 et 23 Fig. 2 pour augmenter ou diminuer le débit de l'huile dans les moteurs hydraulioues; Seront ainsi commandées les accélérations et les dec célérations, donc le freinage dii véhicule. Le régime dii ou des moteurs à combustion interne est commandé par le régulateur 25 en fonction de la pression dans le réservoir 20. Lr,rs d'un freinage les roues deviennent motrices et les pressions en mont t en aval des vannes 22 et 23 s'inversent. Lorsqu'elles deviennent gls aux pressions dans les réservoirs 1S et 20 le régulateur commande l'inversion du sens d'écoulement de l'huile par ouverture des vannes 29 et fermeture des vannes 30. l'énergie de freinage est alors récupérée par l'augmentation de la pression disponible dans le réservoir 20. Si un blocage ou un patinage d'une ou de plusieurs roues se produit, un déséquilibre des pressions mesurées en aval des vannes 22 ou 23 informe le régulateur qui agit sur l'ouverture ou la fermeture de la vanne du moteur accouplé à la roue en défaut. Ce défaut est alors annulé par ce dispositif d'antipatinage et d'antiblocage des roues. D'autres sous ensembles sont: le radiateur 32 du refroidissement de l'huile dont la température est régulée par la vanne 31. Le stockage 34 d'huile et éventuellement d'air sous pression alimente une suspension hydropneumatiques la pression est régulée par la vanne 33. La pompe hy drap use i entraînant une génératrice d'énergie électrique dont la vitesseest régulée par la vanne 35 en fonction de la charge des batteries électriques. D'autres sous ensembles peuvent être utilisés par exemple des outils te terrassement, des pelleteuses, des vérins hydrauliques pour grue.' ,des scies, et en général tous outils commandés hydrauliquement ou pueumatinuement, puisque l'huile et l'air sont disponibles. Ll:lir sous pression peut également être utilisé pour alimenter en carburant le moteur à combustion interne. Cette possibilité remplaçant l'uti1isation d' un turbo compresseur. Le régime du fonctionnement du moteur à combustion interne est uniquement onction de la pression à l'intérieur du réservoir 20, pression maintenue dans des limites commandées par le régulateur 25. Ces limites seront déterminées pour obtenir des meilleures conditions de fonctionnement de l'ensemble de propulsion. Ces conditions sont Possibilité d'augmenter la pression permettant le fonctionnement en récupération d'énergie. I-:eilleur rendement des moteurs hydrauliques et disposition d'un couple suffisant pour assurer une accélération souhaitable. Maximum de temps pendant lenuel le moteur à combustion interne, ou les moteurs utilisés en cascade, seront maintenus à leur meilleur régime de fonctionnement, rendement, usure, bruit, etc... En cas d'appel important et de longue durée de puissance des moteurs hydrauliques, la pression dans le réservoir 20 diminue et le régulateur commande l'augmentation du régime du moteur à combustion interne ou éventuellement le fonctionnement en cascade des autres moteurs utilisés sur le mtme véhicule. Inversement, un appel de longue durée d'une puissance faible amène un abaissement du régime du moteur à combustion interne. L'absence de vi le. > renuin supprime les contraites des pistons perpendiculairement aux chemises et diminue leur usure et ovalisation. L'utilisation de plusieurs moteurs à combustion interne sur le m8me véhicule peut être intéressante et leur encombrement le permet. La fabrication en série d'un seul type de moteur, par exemple un moteur de 600 cm3 permettrait d'obtenir des puissances équivalentes à l'utilisation de moteurs de 00, 1200, 1800, 2400, 3000 cm3. La fabrication serait d'un coût moins élevé, ainsi que le stockage des pièces détachées. Le rendement de fonctionnement du véhicule serait amélioré puisque les moteurs seraient utilisés à leur meilleur régime en cascade en fonction des puissances appelées. Rendement, usure, bruit, seraient améliorés. Il serait possible d'aller au garage se faire dépanner en cas d'arrêt d'un des moteurs, un seul en fonctionnement pouvant assurer la propulsion à allure réduite du véhicule. L'invention permet de ne plus utiliser les organes équipant hahituellement les véhicules : 304tue de vitesse, embrayage, freins, dispositif d'antiblocage des roues, et vilebrequin dont I'nsence permet de supprimer la composante perpendiculaire aux chemises des contraintes et ainsi de diminuer l'usure et ltovalis.ltion des chemises. REVENDICATIO8dS 1) Dispositif caractérisé par la constitution d'un moteur à combustion interne permettant la transformation de son énergie hydropneumatinue par mise sous pression d'un mélange d'un fluide et d'un gaz 1 à 10 Fig. 1. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les pistons 4 et 6 sont accouplés par une bielle 5. 3) Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les diverses chambres 3, 13 et 14 sont parcourues chacunes par un piston 4 permettant ainsi le fonctionnement de la chambre 3 en moteur à combustion interne, des chambres 13 en moteur hydropneumatique, des chambres 14 en génératrices de pression d'un mélange de fluide et de gaz. 4) Dispositif selon les revendications 1 2 et 3 caractérisé en ce qu' une came solidaire de la bielle 5 permet par son déplacement d'obtenir l'information de la situation à chaque instant de l'ensemble mobile piston bielle 4, 5, 6. 5) Dispositif selon les revendications 3 et 4 caractérisé en ce aue, par l'injection du mélange d'huile et de gaz par les vannes 12 actionnées en fonction de la position de l'ensemble mobile bielle pistons indiquée par la came 9, les deux chambres 13 fonctionnent en moteur hydropneumati qile et permettent ainsi le fonctionnement à quatre temps du moteur à com fusion interne comportant deux chambres de combustion. 6) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que les cham :res 13 assurent la lubrification des chambres de combustion 3 par l'admission d'une huile sous pression dans les chambres 13. 7) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que énergie hydropneumatique constituée par les mélanges fluides gaz mis sous pression par le ou les moteurs à combustion interne sont stockés dans des réservoirs 18, 19 et 20. 8) Dispositif pour transformer l'énergie hydraulique en énergie mécanique caractérisé en ce qu'il utilise des moteurs hydrauliques alimentés en huile sous pression dont l'énergie provient de moteur selon la revendication 1 et de stockage selon la revendication 7. 9) dispositif selon les revendications 1 à 8 caractérisé en ce que les sous ensembles décrits et d'autres sous ensembles:radiateur de refroidissement du fluide 32 Fig. 2, du stockage du mélange fluide gaz sous pression utilisé pour une suspension hydropneumatique du véhicule 34 Fig. 2, moteur hydraulinue d'entrainement dtne génératrice d'énergie électrique?consti- tuent un ensemble de propulsion par l'accouplement des moteurs hydrauliques 24 aux roues 21 d'un véhicule. 10) Dispositif selon la revendication 9 caractérisé en ce qu'un régulateur 25 Fig. 2, informé par la position de la came 9 et par les mesures des pressions en aval des vannes 22 et 23, permet la détection et l'annu- lation, par commande de l'ouverture ou la fermeture des vannes 22 ou 23, d'un patinage ou d'un blocage d'une ou de plusieurs roues de véhicule, le fonctionnement en récupération d'énergie engendrée par un freinage par action sur les vannes 29 et 30 et également l'admission par les vannes 11 12, 15, 16 et 17 d'un mélange des fluides et de l'air dans des proportions variables.