Brevet FR2605069A1 — publié le 19880415

La présente invention concerne tous les moteurs à pistons alternatifs et, dans le cas général, tous les transformateurs du mouvement alternatif du milieu en un mouvement rotatif. Les types connus de ces moteurs et transformateurs sont caractérisés par leur inaptitude à satisfaire simultanément aux impératifs suivants: a) puissance élevée ; b) continuité de trans- formation du couple moteur de l'arbre entraîné; c) aptitude à la récupération d'énergie ; d) absence des charges de choc ; e) absence du risque d'arrêt du moteur par suite des surcharges f) rendement élevé par rapport à la valeur théoriquement accessible, g) minimum des manipulations nécessaires pour la commande. Le moteur selon l'invention peut prétendre à pouvoir satisfaire à tous les impératifs ci-dessus énumérées. Ce moteur est composé des trois ensembles principaux : I. Unité de pression ; II. Arbre principal ; 111. Arbre entraîné du récupérateur. 1. Unité de pression est composée d'une chambre de combustion (dans le cas général : de haute pression) 1 (qui peut se trouver à l'intérieur de l'arbre 18), d'une pompe à combustible 9, d'une pompe à air à piston 6 (ou bien des pompes à fentes échelonnées 23-24). Le liquide (ou gaz) sous haute pression de la chambre 1 est injecté dans les cylindres (ou directement à les géné- rateurs échelonnés 19-20-21-22-...) 10, lova, lOb, 10c. Afin d'obtenir une étanchéité parfai!e entre Ic piston, et la jupe de la pompe 6 à air, l'huile est injectée dans l'espace 8 entre le > srq- ments sous une pression optimale.Le combustible et l'air injectés par les pompes 9 et 6 sort mélangés dans le mélangeur 5, puis, afin d'améliorer la qualité de brassage, le mélange pas à travers une grille 4 en tungstène, d'oû il est injecté dans la voie 2 dans laquelle il est allumé à l'aide de la bougie 3. Une fois la température élevée créée dans la chambre 1, la bougie peut être débranchée. Pour la maintien de la haute température dans la chambre 1, celle-ci est encadrée par une couche d'isolation thermique et, en plus, par une cavité 14 (à l'intérieur du carter 17), à travers laquelle passent les gaz d'échappement et ce jusqu'au pot 15 d'échappement. Les quatre cylindres sont jumelés et forment deux couples: 10-10a et 10b-10c. Au démarrage on envoie sur deux des cylindres (p.e. 10 et 10c) le gaz sous une haute pression, de la cham bre I et à travers les vannes d'admission 12 et 12e ; ce gaz pousse les pistons 11 et lIc ne:- le bas, créant ainsi une pression dans les cavités hydrauliques 19a et 22a. Par la force de pression, le fluide passe des cavités 19a et 22a à travers les turbines 19-20 et 21-22 dans les cavités 20a et 21a, puis pousse les pistons 1 la et i lb. Le gaz contenu dans les cylindres 10a et lOb s'e-a- cue à travers les vannes d'échappement 13a et 13b dans la cavité 14.Dés que les pistons lia et l lob ont poussé les capteurs à tige 44 du point d'allumage , les vannes d'échappement 13a et 13b se ferment et les vannes d'admission 12a et 12b s'ouvrent. A partir de là, tous les quatre cylindres se mettent à fonctionner en mode automatique. Le gaz haute pression freine le mouvement de translation des pistons I la et i lb, puis les pousse vers le bas. Dès que le contact entre les pistons l la et 1 lob et les capteurs 44 est interrompu, les vannes d'admission 12a et 17b se ferment, après quoi la poursuite du mouvement des pistons i la et 1 lob se fait par la force de l'expansion du gaz.Afin de contrôler la fuite du fluide hydraulique des cavités des turbines 19-20 et 21-22, les capteurs à tige 43 sont montés dans les cylindres lOa, lOb, 10c. Le contact entre les pistons et ces capteurs crée un signal de fuite du fluide hydraulique, dont le niveau doit être compensé à l'aide des pompes spéciales. II. Afin de transformer l'énergie du mouvement alternatif des pistons des cylindres 10, lOa, lOb, 10c, sur l'arbre principal 18 sont montés deux (ou tout autre nombre ou bien le cascade 23-24 de) générateurs hydrauliques (ou à gaz) 19a-19-20-20a et 21a-21-22-22a avec les turbines à fente 19-20 et 21-22 et au moins une pompe à fentes. Au moins deux générateurs sont des élements de l'additionneur (19a-19-20-20a)-18-(21a-21-22-22a) de l'énergie mécanique. Le milieu (eau, mercure ou gaz) traversant sous une haute pression les générateurs 19-20 et 21-22, transmet la quasi-totalité de son énergie cinétique à l'arbre d'entraînement.Ces générateurs ont la propriété suivante : ils ajoutent leur couple moteur au couple moteur de l'arbre, quelle que soit la vitesse de ce derniér ; autrement dit, ils remplissent la fonction d'une boîte de vitesses automatique où le rapport peut prendre n'importe quelle valeur en continu dans une très grande plage, ceci sans utilisation de l'embrayage. Sur l'arbre 18 on peuvent monter un pignon 26 (ou une hélice d'avion, d'hélicoptère, de bateau etc.) ainsi que plusieurs turbines complémentaires utilisant, par exemple, l'énergie des amortisseurs à piston, des gaz d'échappement etc. III. Pour le freinage d'un véhicule et la récupération de son énergie cinétique, le registre 32 s'ouvre, entraînant la pompe 28-29 à fentes, située sur le même arbre 18 que les générateurs 19-20 et 21-22; cette pompe possède la propriété suivante : la vanne 32 étant fermée, la valeur de sa résistance à la rotation est proche de zéro. Le fluide haute préssion est transmis du tron çon 28 de la pompe 28-29 à travers le conduit hydraulique 31 sur le générateur 36-37; sur le même arbre 27 est monté le volant 42 avec un couple d'inértie élevée, ainsi qu'une pompe 38-39 à fentes ; à partir du générateur 36-37 le fluide revient dans la pompe 28-29 à travers le conduit hydraulique 30.Pour la transmission de l'énergie de l'arbre du récupérateur à l'arbre 18 moteur, la vanne 35 s'ouvre et le fluide passe à partir de la pompe et à travers le conduit hydraulique 34 sur le tronçon du générateur 20 de l'arbre moteur ; ayant traversé le générateur 19-20, le fluide revient dans la pompe 38-39 à travers le conduit hydraulique 33. Sur l'arbre 27 du récupérateur peuvent être montées également quelques turbines à fentes complémentaires (40-41) utilisant l'énergie accessoire, p.e. celle des gaz d'échappement, solaire, du vent etc. Ces turbines ont une propriété suivante: montées sur le même axe, elles ne produisent quasiment aucune interférence. Le système de groupes turbo ll-lll sera appelé le groupe turbo universel. Pour des raisons de sécurité, nous recommandons de fabriquer le volant du récupérateur comme une bobine de fil, dont les extrémités seront encastrées dans l'arbre. Afin d'obtenir un rendement maximum du moteur, il est recommandé de choisir la valeur d'interstice des fentes des vannes d'admission 12, 12a, 12b, 12c (pour une valeur de consigne de la course des pistons 11, i la, i lb, llc) en fonction de l'économie maximum du moteur. La conduite d'un véhicule équipé du moteur selon l'invention peut être assurée, au fond, à l'aide d'une seule pédale, la pédale de frein étant utilisée uniquement dans des cas extrêmes. Approximativement, le rendement du moteur selon l'invention pourrait atteindre 80ego (par rapport à la valeur théoriquement accessible) et son encombrement pourrait être réduit de 2 à 7 fois par rapport l'encombrement des moteurs existants. REVENDICATIONS i) Moteur permettant (afin d'obtenir l'universalité d'utilisation et une très haute efficacité des transformations d'énergie) son milieu moteur (eau, air, vapeur, gaz, mercure, etc.) est envoyé sous haute pression d'un espace quelconque 1 sur le générateur à fentes 19-20 (ou sur le générateur échelonné 19-20-21-22 etc.) de l'arbre principal 18 du groupe turbo universel à fentes ll-lll. Le groupe turbo universel à fentes ll-lll est composé d'un arbre principal 18 et d'un arbre 27 du récupérateur ; sur chaque arbre sont montés au moins un générateur (19-20, 21-22, 36-37, 40-41) (ou un générateur échelonné) à fentes et au moins une pompe (28-29, 38-39) (ou une pompe échelonnée 23-24) à fentes ; sur l'arbre du récupérateur sera monté également un volant 42 une des pompes (28-29) de l'arbre principal 18 est reliée par des conduits hydrauliques 30 et 31 à un des générateurs (36-37) de l'arbre 27 du récupérateur ; une des pompes (38-39) de l'arbre du récupérateur est reliée à un des générateurs (19-20) de l'arbre principal à l'aide des conduits hydrauliques 33 et 34. Ces deux circuits sont équipés des vannes de commande 32 et 35. L'énergie est récupérée du moteur à l'aide d'un pignon (ou d'un hélice propulsive du bateau, ou d'un hélice d'avion, ou de toute turbine à fentes, etc.)26 monté sur l'arbre principal. 2) Moteur selon la revendication 1 çaractérisé en ce que, afin qu'il soit utilisé en tant qu'un moteur turbo réactif, la haute pression de l'air est produite à l'aide des pompes à fentes échelonnées 28-29. Les gaz d'échappement sont évacués de la cavité 20a. 3) Moteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que, afin de réduire les encombrements du groupe turbo universel, la préssion du milieu moteur (vapeur ou gaz) est envoyé préalablement sur le piston hydraulique à mouvement alternatif 11, déplaçant le fluide moteur (eau, huile, mercure) de la cavité hydraulique 19a dans la cavité 20a, et vice versa. 4) Moteur selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce qu'il comporte, afin d'anéantir le balourd mécanique, quatre cylindres dont le cylindre 10 travaille en phase avec le cylindre 10c, tandis que le cylindre lOa travaille en phase avec le lOb ; les cylindres sont couplés: 10-1 On et lOb-iOc. Les cavités de ces couples communiquent à l'aide des conduits hydrauliques des turbines 19-20 et 21-22. 5) Moteur selon les revendications 1, 3 et 4 caractérisé en ce que le capteur 44 à tige du couple optimum d'ouverture des clapets d'admission (12, 12a, 12b, 12c) et le capteur 43 à tige de fuite du fluide moteur des cavités 19a, 20a, 21a, 22a, sont montés dans les cavités des cylindres 10, l0a, lOb, 10c. 6) Moteur selon la revendication 3 caractérisé en ce que, afin qu'il soit utilisé en tant qu'un moteur à explosion, une pompe 6 à piston est utilisée au lieu des pompes à fentes échelonnées (28-29); dans ce cas, afin d'empecher la fuite du gaz à travers la pompe à l'air 6, on envoie de l'huile sous pression dans l'espace 8 entre les segments d'étanchéité. 7) Moteur selon chacune des revendications précédentes caractérisé en ce que, dans les buts de sécurité et de fiabilité, le volant 42 de son récupérateur représente une bobine de fil en acier de section rectangulaire, dont les extrémités seront encastrées dans l'arbre. 8) Moteur à explosion selon la revendication 3 caractérisé en ce que, afin d'obtenir une meilleure combustion du fuel dans le canal 2, le mélange air/fuel traverse une grille en tungstène 4.