Brevet FR2683856A1 — publié le 19930521

MOTEUR THERMIQUE cycle à 4 temps complétés La présente invention a pour objet l'augmentation du rendement thermodynamique dans un moteurthermique cycle à 4temps par l'utilisation dans le cycle, de l'énergie cinétique des gaz d'échappement et la transformation de cette énergie en force motrice. Dans les moteurs de conception classique, les gaz rejetés dans l'atmosphère représentent une perte de 35% de l'énergie produite par la combustion du carburant, perte supérieure à l'énergie motrice utilisée estimée à 25 % environ, I'énergie restante étant dissipée en rayonnement refroidissement, et entrainement mécanique des différents équipements propres au moteur. Dans le moteur conforme à l'invention la nouveauté porte sur la création, à la base des cylindres d'une chambre secondaire dans laquelle les gaz arrivant à vitesse élevée de la chambre d'explosion agissent sur le fond du piston, ou leur énergie cinétique se transforme, en force motrice; les gaz rejetés pouvant être dirigés vers un turbo-générateur d'électricité pour utilisation totale de l'énergie restante. II y a lieu de préciser que, les quatre temps du cycle étant conservés, le mécanisme de commande des soupapes dans la partie haute des cylindres reste inchangé, le fonctionnement de l'ensemble demeure donc conforme aux techniques actuellement développées. Les dessins annexés sur planches 1/2 et 2/2 illustrent l'invention. PI 1/2 La figure 1 représente, selon l'invention, le cylindre moteur vu en coupe sur deux plans précisés en B.B. sur figure 4 PI. 2/2. La figure 2 représente ie bloc cylindre, vu en coupe suivant A.A., avec, au centre la culasse inférieure, les entrées et sortie des gaz et la prise d'air de balayage. PI 2/2 La figure 3 est une représentation graphique du cycle à 4temps selon l'invention. La figure 4 est la représentation schématique d'un ensemble moteur turbo-générateur selon l'invention. En référence à ces dessins l'invention s'explique de la façon suivante. L'évacuation des gaz de la chambre principale (chambre d'explosion) 1 s'effectuera par la plus large ouverture admissible, deux soupapes par exemple,afin qu'ils acquièrent, dès leur sortie, la plus grande vitesse possible; ils seront alors transférés dans la chambre secondaire 2 située à la base du cylindre, par une tubulure 3 de forme, de section, et en un matériau tels qu'ils ne devront subir que très peu de perte en vitesse et température. La culasse 4 formant cette chambre comportera une gouttière d'entrée 5 dont le profil sera étudié de façon que les gaz arrivant par 8 soient dirigés vers le fond du piston sur lequel ils exerceront une forte poussée en direction du point mort haut, ils y perdront sous forme de travail moteur, une grande partie de leur énergie et seront renvoyés, par inversion, vers la gouttière de sortie 6 et l'ouverture déchappement 9 puis dirigés par le collecteur Il soit vers un turbo-générateur d'électricité dans lequel ils céderont utilement le reste de leur force vive, soit à l'air libre, par pot d'échappement interposé. Afin d'assurer le balayage de la chambre secondaire 2 une entrée d'air 10 sera prévue dans le bloc cylindre, à l'opposé des entrées 8 et sortie 9 des gaz chauds et en correspondance avec une encoche 7 prévue dans la culasse 4 pour assurer la répartition de l'airs aspiré Cette prise d'air sera fermée à toute pression intérieure par un clapet à ressort 12 qui ne s'ouvrira, par dépression dans la chambre 2 que lors de la remontée du piston vers le point mort haut. (temps compression) manoeuvre d'ouverture assistée, si besoin était, par commande électro magnétique ou autre afin de favoriser l'entrée de l'air. Le dispositif mécanique autorisant, selon l'invention le plein emploi de la puissance des gaz dits d'échappement est représenté schématiquement sur fig.1 PL. 1/2, il est de conception technique classique; le piston n'étant plus soumis qu'à des efforts axiaux peut ne pas comporter de jupe sa hauteur sera suffisante pour y situer les segments indispensables à l'étanchéité, à la lubrification, et pour les deux extrêmes, résister à la chaleur du fait des températures élevées dans chacune des deux chambres. La culasse 4fera corps avec la glissière de pied de bielle. Elle comportera, en son centre une chambre à joints d'étanchéité 13 sans pour autant servir de guidage à la tige du piston qui la traverse, tige tubulaire qui assurera le transfert de l'huile de graissage au piston Le graphique représenté fig.3 PL 212 précise pour chacun des quatre temps les opérations respectives dans chacune des deux chambres; les courbes ne sont qu'indicatives pour chaque fonction, sans précision quant aux valeurs. La cote X figure l'angle de rotation du vilebrequin entre le point d'ouverture de la soupape d'échappement et sa position au moment où les gaz prennent contact avec le fond du piston. Pour un fonctionnement correct, la poussée des gaz sur la face inférieure du piston ne devra s'effectuer qu'au cours de sa remontée vers le point mort haut, régime ralenti inclus, I'angle d'avance à l'échappement sera déterminé en conséquence. L'emploi des technologies nouvelles et produits nouveaux, les céramiques par exemple, ne pourront qu'accroître les performances du moteur réalisé selon l'invention. La figure 4 PL. 2/2 schématise à titre d'exemple un ensemble moteur turbogénérateur (2 blocs bi-cylindres à 90 ): dans cette version, la réalisation de certains éléments du turbo (éléments mobiles, fixes, ou spécialement ajoutés) en des matériaux catalyseurs peut assurer une moindre nocivité des gaz résiduels à leur sortie dans l'atmosphère. REVENDICATIONS 1 - Dispositif autorisant le captage de l'énergie contenue dans les gaz d'échappement d'un moteur thermique, cycle à quatre temps, et la transformation de cette énergie en force motrice, caractérisé par: le transfert des gaz de la chambre d'explosion 1 à la chambre secondaire 2 située à la base du cylindre, dans cette chambre, ils sont dirigés par un profil approprié de la culasse 4 contre le fond du piston, d'où après cession d'énergie transformée en force motrice, ils seront renvoyés vers l'orifice d'échappement 6 puis conduits par Il vers un turbo-générateur d'électricité pour utilisation de l'énergie restante. 2 - Dispositif suivant revendication 1 caractérisé : en ce que la culasse 4 formant la chambre secondaire 2 fait corps avec la glissière de pied de bielle, elle comporte en son centre, une chambre à joints d'étanchéité 13 permettant le libre passage de la tige du piston. 3 - Dispositif selon revendication 1 caractérisé par: un clapet 12 d'admission d'air de balayage dans la chambre secondaire 2 ayant pour fonction d'autoriser l'entrée de l'air par 10 et 7 lorsque la chambre 2 est en dépression, et de s'opposer à toute sortie de gaz durant les autres temps du cycle. 4- Dispositif suivant revendication 1 caractérisé par: I'emploi de l'énergie restante des gaz à la sortie de la chambre secondaire 2 pour entrainement d'un turbo-générateur assurant la production électrique et, si possible, traitant les gaz traversant le turbo par passage sur matériaux catalyseurs de façon à n'évacuer que le minimum de gaz nocifs.