Brevet FR2769950A1 — publié le 19990423

La présente invention concerne un dispositif pour améliorer le rendement de tout moteur utilisant l'ensemble piston-bielle manivelle-villebrequin. Usuellement l'ensemble piston-bielle monte et descend dans le cylindre en un mouvement alternatif, du point mort haut au point mort bas. Ce mouvement alternatif est transformé en mouvement rotatif par la combinaison manivelle-vilebrequin. Mouvement alternatif Dans l'ensemble alternatif lorsque le piston a atteint le point mort haut le mélange gazeux comprimé au maximum est enflammé, les gaz en combustion produisent par l'augmentation soudaine de leur volume une poussée maximum sur la tête du piston. Sous cette poussée le piston descend, le volume de la chambre de compression augmente, les gaz se détendent et leur poussée diminue rapidement, jusqu'à être nulle au point mort bas. Mouvement rotatif Lorsque la manivelle se trouve à la verticale de l'axe du villebrequin, correspondant au point mort haut du piston,(point midi en cadrant solaire) elle reçoit de la bielle la poussée maximum provenant du piston. En ce point le couple sur le villebrequin est nul. Dans la rotation qui suit, la manivelle part progressivement d'un couple nul suivant sa course circulaire marqué par les points horaires avec un couple qui commencera à être efficace à partir de 1h 30 jusqu'à son rendement optimum lorsque la direction de la bielle sera perpendiculaire au rayon de la manivelle,(tangente au diamètre de sa rotation : Figure 1). A l'évidence les deux zones de rendement optimum , zone de l'alternatif et zone du rotatif ne sont pas synchrones (Figure 2). Le dispositif selon l'invention permet de conjuguer la bielle (C ) le piston ( P ) étant en position optimum possible , avec la manivelle ( B ) en position de couple maximum. Pour la compréhension nous mettons à plat le système rotatif et considérons Une barre (a-b) reposant sur un instrument de mesure en son centre (m) , en son extrémité (a) elle est contenue par une "fourchette" Figure 3. Toute force verticale appliquée sur (m-b) sera mesurée en (m), (a) étant immobilisée . Un poids suspendu en (b) provoquera en (a) une poussée verticale vers le haut , et en (b) une poussée parallèle vers le bas ( nous sommes en présence d'un couple ). Sur cette figure, comme sur les suivantes, (a-b ) est marquée de 1 a 10, (m) étant au point 5. Toute diminution de (m-b) diminue la résultante en ( m ) figure 4 ( a-b ) étant diminuée de 1/10sème ,le poids suspendu en (h) Figure ( 5 ) nous traçons une barre oblique ( h'-b ) de telle façon que (h') soit à la verticale de (h). Nous sommes en présence d'une barre coudée (a-b-h'). Suspendu en (h') le poids (p) provoquera en (m) une résultante égale à la résultante qu'il créait lorsqu'il était suspendu en (h). L'élément majeur est que, à résultante égale, (h') se trouve à 3 points au dessus de (a-b). Sur la figure 6 nous abandonnons le poids suspendu en (h') pour le remplacer symboliquement par un système alternatif: cylindrepiston-bielle placé à la verticale de (h) et de (h'). le piston (p') par l'intermédiaire de la bielle (j) applique une poussée verticale sur (m-b) en (h). Sur la figure 7 nous utilisons la barre coudée décrite figure 5 : le piston (p') pousse sur l'extrémité coudée , en (h') , la force ainsi que nous l'avons vu figure (5) s'appliquant en (h) il est remarquable que la bielle ( j ) conservant la même longueur figure 7 que figure 6 le piston se trouve plus haut dans le cylindre, par conséquent la chambre de combustion offre moins de volume figure 7 que figure 6, la compression est plus grande, la puissance des gaz plus élevée, donc la poussée en (h') plus importante. Le couple produit est plus important en (r2) figure 7 qu'en (rl) fig 6. Reprenons le moteur classique, figure 8 et plaçons une pièce de liaison (A) de dimensions appropriées, solidaire en ( D ) de la manivelle (B) qui devient une "manivelle coudée" de principe comparable au principe de la "barre-coudée" décrite figure 7, l'extrémité (D') de cette manivelle (O D D') recevant le pied de bielle ( C ). La "MANIVELLE-COUDEE " constitue la présente invention Sur la figure 8 le bras de manivelle (O-D ) conserve sa position optimum ( D-P ) perpendiculaire au rayon, et tangentant la circonférence, le piston ( P ) en haut de course se trouve en zone d'excellent rendement, (D') est relié à ( D ) par la pièce (A): (P) à son rendement optimum est ainsi conjugué avec (B ) à son meilleur couple. Le rendement optimum du système sera déterminé entre ces deux options par le choix de la dimension de la partie ( A La figure 9 représente le schéma de la manivelle coudée. La figure 10 représente un exemple de l'aspect possible d'une manivelle coudée. REVENDICATIONS 1) Le dispositif suivant l'invention est une manivelle coudée qui permet, dans tout moteur à explosion ou combustion, de conjuguer en leurs position de rendement optimum les éléments altematifs piston et bielle avec les éléments rotatifs manivelle et vilebrequin. Figure 9 II est constitué d'une pièce mécanique A de dimensions appropriées solidaire de la manivelle en B et reliée par un axe au pied de bielle C, AB formant une manivelle coudée. Le piston P en sa zone de rendement maximum est ainsi relié avec la manivelle B a son point de meilleur couple. La dimension de la partie A de la manivelle coudée détermine le gain de rendement total.