Brevet FR2702007A1 — publié le 19940902

BLOC THERMO-PULSEUR GENERATEUR D'ENERGIE THERMIQUE PULSEE POUR ENTRAINEMENT D'UN TURBO-MOTEUR L'utilisation d'une turbine à gaz dans la motorisation directe ou indirecte, d'un véhicule automobile, s'avère à ce jour difficilement réalisable du fait des hautes températures produites par le ou les brûleurs fonctionnant en continu, et dans un espace aussi réduit que celui réservé, par les constructeurs au moteur traditionnel, à bord des véhicules actuels. L'invention concerne un générateur d'énergie thermique pulsée dont le cycle de fonctionnement est très proche du cycle 4 temps classique. Le bloc thermo pulseur, objet de l'invention, comprend tous les éléments indispensables à la formation de la masse gazeuse, dans une chambre d'explosion (ou de combustion) intégrée au bloc, ainsi que le dispositif d'éjection des gaz, dès leur mise à feu, vers les aubages de la turbine. Un balayage de la chambre s'effectue entre deux explosions, contribuant, avec un refroidissement par circulation d'eau, au maintien du bloc thermo-pulseur à une température comparable à celle d'un bloc moteur classique. Les dessins annexés sur planches 1/4; 2/4, 3/4, 4/4 illustrent l'invention. P1. 1/4 la figure 1 représente schématiquement les 4 temps du cycle. ler temps : admission d'air (compresseur) 2ème temps : compression en chambre + injection carburant 3ème temps : allumage - éjection ---- admission d'air (compresseur) 4ème temps: balayage. P1. 2/4 fig. 2 précise la position des soupapes et du boisseau pour chacun des quatre temps. P1. 2/4 la fig. 3 est une coupe suivant A-A fig. 4 du bloc thermo-pulseur situant la chambre d'explosion, sa soupape de remplissage et le boisseau d'éjection. La fig. 4 vue en plan du bloc thermo-pulseur ou figurent, en particulier, les deux soupapes d'admission d'air et la soupape de chambre. Pi. 3/4 Fig. 5 coupe suivant E-E Pi 2/4 du bloc culasse précisant la structure générale du boisseau avec ses circuits de graissage, de refroidissement par eau, et d'air de balayage du boisseau. Fig. 6 est une coupe agrandie du boisseau au droit des augets d'entrainement en rotation, par pression de l'huile de graissage. Fig. 7 vue agrandie du dispositif d'étanchéité à l'huile de graissage du mécanisme de manoeuvre du boisseau. Fig. 8 est un exemple de joint pour étanchéité à l'huile et aux gaz. P1. 4/4 Fig.9 vue d'ensemble d'un mécanisme de manoeuvre du boisseau donné à titre d'exemple. Fig.10 est une représentation schématique d'un turbo-moteur équipé de trois blocs thermo-pulseur reposant chacun sur un cylindre de compression d'air dont le piston fonctionne au régime de l'arbre moteur. En référence aux dessins annexés, le bloc thermo-pulseur est constitué et fonctionne comme suit : le bloc culasse I porte l'empreinte de la chambre d'explosion (ou combustion) 2 fermée à sa base par une plaque 3 dans laquelle est pratiquée une ouverture circulaire 4 pour entrée d'air de remplissage, et fermée, chambre mise en pression, par la soupape inversée 5.La chambre comporte également les orifices pour injecteur et bougie d'allumage, l'injection se faisant en cours de remplissage et l'allumage dès fermeture de la soupape 5 fig.3 Pu.2/4 Un boisseau 7 obture l'orifice de sortie des gaz et, par rotation libère ceux-ci dès leur mise à feu, cette rotation partielle (60 environ) s'effectue par un mécanisme comme représenté, à titre d'exemple, frg. 9 P1. 4/4 mécanisme qui doit nécessairement tourner à mi régime de l'arbre à came (fig. 4 P1. 2/4). afin que le boisseau reste en position ouverture durant les 3ème et 4ème temps éjection immédiatement suivie d'un balayage. Voir fig. 2. P1. 1/4. Selon l'invention, le boisseau 7 représenté sur Pl. 3/4 est constitué d'un noyau cylindrique 8 dans lequel sont réalisées deux gouttières 9 longitudinales et diamétralement opposées, emmanché de manière immuable dans un tube 10, L'ensemble ainsi créé devant coulisser librement mais de façon très précise dans un tube formant fourreau il celui-ci faisant corps par emmanchement dur avec le bloc culasse 1. Une lumière pratiquée à milongueur du boissseau, et dans son plan diamétral 12 assure l'évacuation rapide des gaz lors de sa rotation en position ouverture, une lumière semblable étant pratiquée en concordonnance, sur le fourreau 11. Des joints d'étanchéité circonférentiels et longitudinaux 13 sont disposés dans des logements appropriés, et judicieusement situés à la surface du boisseau. Le graissage sous pression est assuré, de part et d'autre de la lumière de sortie des gaz, par des canalisations pratiquées dans le bloc culasse 1 et débouchant tangentiellement au boisseau 7 au droit d'augets 14 sur lesquels s'exerce la pression de l'huile, favorisant le graissage et la rotation du boisseau dans le sens de l'ouverture fig. 6 P1. 3/4. Le boisseau est maintenu axialement dans son logement par les boitiers 16 et 17 fixés, de façon étanche, au bloc culasse 1, son axe de manoeuvre traverse librement le boitier 17, l'étanchéité à l'huile de graissage du mécanisme de commande étant assurée par empilage alterné de rondelles, pour moitié à alésage précis sur axe, pour l'autre moitié à diamètre précis dans boitier, voir fig. 7 P1. 3/4. Les deux boitiers sont prévus avec évidements pour une circulation d'air obtenue par dépression (effet Venturi) en tuyère; une prise d'air 15 fig.4 P1. 2/4 est reliée, par tubulure appropriée au boitier 16, l'air aspiré traverse le boisseau par les canalisations 9 assurant son refroidissement et entraînant en tuyère les vapeurs d'huile et les gaz parvenant à s'échapper entre le boisseau et son fourreau. En complément d'équipement, le bloc thermo-pulseur comporte également deux soupapes d'admission d'air 6 et leur mécanisme d'entrainement fig. 3 et 4 P1. 2/4, mécanisme de conception classique, donné à titre d'exemple. Le bloc ainsi constitué se fixe, et obture la partie supérieure du cylindre d'un compresseur à piston, les sièges des trois soupapes 5 et 6 s'inscrivant dans son diamètre intérieur. Le compresseur est solidaire du turbo-moteur dans sa structure et son fonctionnement L'arbre moteur du turbo entraine, à même vitesse, le piston du compresseur, la liaison mécanique de mise en mouvement des organes du bloc thermo-pulseur, et tous les accessoires indispensables pour eau, huile, injection, allumage, etc. La fig. 10 P1. 4/4 schématise, à titre d'exemple, un turbo-moteur équipé de trois blocs thermo-pulseur. L'énergie directement appliquée sur les aubages de la turbine, son rayon d'application, la réduction indispensable du rapport vitesse rotor-arbre moteur font que la puissance de sortie sur arbre doit être très supérieure à celle relevée sur un moteur quatre temps classique, de même cylindrée. REVENDICAHONS 1 Générateur d'énergie thermique pulsée, dénommé "Bloc thermo pulseur" caractérisé par : un ensemble constitué de tous les éléments nécessaires à la formation d'une masse gazeuse sous pression, dans une chambre d'explosion indépendante, à sa mise à feu, à son éjection rapide vers les aubages d'une turbine, ainsi que les mécanismes techniquement classiques de mise en mouvement des organes mobiles indispensables. Cet ensemble comprend: un bloc culasse 1 comportant l'empreinte de la chambre 2, une platine de fermeture de la chambre 3 dans laquelle est pratiquée une ouverture circulaire de remplissage en air 4, fermée, chambre mise en pression, par une soupape inversée 5, sont également prévus les accessoires d'injection et d'allumage. 2 Dispositif selon revendication 1 caractérisé par: un système d'éjection rapide des gaz comprenant : un boisseau rotatif 7 constitué d'un noyau cylindrique 8 dans lequel sont pratiquées deux gouttières longitudinales et diamétralement opposées 9, emmanché de manière immuable dans un tube 10, l'ensemble ainsi créé devant coulisser librement et de façon très précise dans un tube formant fourreau 11 lequel est emmanché dur dans le bloc culasse 1. Une lumière 12 pratiquée à mi longueur du boisseau, et dans son plan diamétral assure l'évacuation des gaz lors de sa rotation partielle (60 environ) en position ouverture,une lumière semblable étant pratiquée en concordance dans le fourreau 11. Des joints d'étanchéité circonférentiels et longitudinaux 13 sont disposés dans des logements appropriés et judicieusement situés à la surface du boisseau. Le graissage sous pression est assuré, de part et d'autre de la lumière de sortie des gaz par des canalisations pratiquées dans le bloc culasse et débouchant tangentiellement au boisseau au droit d'augets 14 pratiqués dans celui-ci, la pression sur ces augets devant aider à sa rotation durant l'ouverture. 3 Dispositif selon revendications 1 et 2, assurant le refroidissement du boisseau et la collecte des gaz et vapeurs d'huile parvenant à s'échapper entre boisseau et fourreau; leur transfert dans la tuyère étant assuré par une circulation d'air obtenue par dépression dans un ajutage 15. Cet ajutage étant relié à l'un des deux boitiers 16 qui obturent, de façon étanche, les extrémités du fourreau, l'air aspiré traversant longitudinalement le boisseau par les canalisations 9 et assurant son refroidissement. 4 Dispositif selon revendications 1 et 2 caractérisé par l'emploi d'un compresseur monocylindrique (composante du groupe turbo moteur) sur lequel vient se fixer le bloc thermo pulseur, sa platine 3 reposant sur la face supérieure du cylindre, la soupape de chambre 5 et les deux soupapes d'admission 6 s'inscrivant dans le cercle généré par son diamètre intérieur. L'arbre moteur entraine, à son régime, le piston et les mécanismes de commande des trois soupapes intégrées au bloc thermo-pulseur, par une transmission appropriée. 5 Dispositif selon les revendications prises dans leur ensemble caractérisé par un cycle 4 temps défini comme précisé ci-dessous. - ler temps : admission d'air (compresseur) - 2ème temps: compression en chambre + injection carburant - 3ème temps : allumage - éjection ---- admission d'air (compresseur) - 4ème temps: balayage.