Brevet FR2776011A1 — publié le 19990917

I La présente invention concerne un système mécanique pouvant être utilisé comme moteur à combustion interne, mais également comme pompe, compresseur. ou équivalent. Les moteurs à combustion interne actuellement sur le marché sont pratiquement tous composés, à leur base, d'un ou de plusieurs pistons, d'une ou de plusieurs bielles et d'un vilebrequin. Ils transforment donc tous un mouvement alternatif (déplacement du piston) en mouvement rotatif (vilebrequin). La présente invention permet de remédier à la perte d'énergie due à cette transformation de mouvement. Elle comporte en effet exclusivement des éléments ayant un mouvement rotatif. Elle se compose d'une sphère statique (S) servant de volume clos. Cette sphère étant séparée intérieurement en deux parties par une cloison (C) articulée sur un axe y y'. Sur le même plan que cette cloison se loge un axe z z', perpendiculaire à y y'. Sur cet axe z z' est articulé une seconde cloison (P) de chaque coté de la cloison (C). Le système se compose ainsi de quatre volumes clos. Un volant moteur (V) contourne la sphère intérieure, et tourne selon un axe m m' décalé d'environ 45 (en théorie, cet angle peut être de 1 à 89 ) par rapport à l'axe y y'. Les deux côtés de la cloison (P) sont solidaires au volant moteur (V) par un axe x x' sur le même plan que la cloison (P) et perpendiculaire à l'axe z z'. Le volant moteur (V) en tournant suivant un axe mni m' entraîne, par l'intermédiaire de l'axe x x', les deux côtés de la cloison (P), cette cloison étant solidaire de la cloison (C) en z z' celle-ci tourne également sur son axe y y'. Ainsi en un tour de volant moteur (V), chaque côté de la cloison (P) se sera éloignés puis rapprochés de chaque côté de la cloison (C) créant ainsi un changement de volume dans chacun des quatre volumes clos de ce système.20 Des ouvertures seront pratiqués dans la sphère (S) pour l'échappement des gaz brûlés (E), l'admission des gaz frais (A) et le transfert des gaz frais (T) (fonctionnement de type 2 temps). Des ouvertures seront aussi prévues dans la sphère (S) pour le logement d'une ou de plusieurs bougies d'allumage, dans le cas d'utilisation d'essence ou de gaz comme carburant, pour le logement d'un ou de plusieurs injecteurs d'essence ou de gasoil, suivant le carburant utilisé, ou pour tout autre système d'injection25 ou d'allumage utilisés sur les systèmes classiques à piston, bielle et vilebrequin. La mise en place de segments (de même nature que ceux équipant les systèmes classiques à piston, bielle et vilebrequin) pourra être prévue pour la bonne étanchéité de chaque volume, ainsi que pour l'étanchéité entre le volant moteur (V) et la sphère (S). Ainsi deux volumes séparés par la cloison (C), que l'on nommera volume 1 (Vol. 1) et volume 2 (Vol. 2) pourront être utilisés pour le temps de transferts, de compression, de détente et d'échappement des gaz brûlés, et les deux autres volumes que l'on nommera volume 3 (Vol.3) et volume 4 (Vol.4) serviront pour l'admission, la précompression et le transfert des gaz frais. Selon des modes particuliers de réalisation: > Les quatre volumes pourront être utilisés pour l'admission, la compression, la détente et l'échappement. Dans ce cas, l'ouverture prévue pour le transfert pourra être supprimée et il pourra y avoir adjonction d'un compresseur à l'admission, et adjonction de différents systèmes permettant la distribution des gaz frais et brûlés dans les différents volumes de travail (clapets, distributeur rotatif, ou tout autre mécanisme pouvant effectuer ce travail de distribution). > Le système pourra se constituée simplement d'une demi cloison(P), ce qui ne délimiterai que trois volumes clos, l'un de ces volumes pouvant être utilisés pour le temps de transferts. de compression. de détente et d'échappement des gaz brûlés et l'autre pour l'admission, la précompression et le transfert des gaz frais. Ou bien, deux volumes pourront être utilisés pour l'admission, la compression, la détente et l'échappement. 5 Dans ce cas il pourra y avoir adjonction d'un compresseur à l'admission, et adjonction de différents systèmes permettant la distribution des gaz frais et brûlés dans les différents volumes de travail (clapets, distributeur rotatif, ou tout autre mécanisme pouvant effectuer ce travail de distribution). > Le système pourra se constituée simplement d'une demi cloison(C) et d'une sphère tronquée, ce qui ne délimiterai que deux volumes clos, l'un de ces volumes pouvant être utilisés pour le temps de transferts, de compression, de détente et d'échappement des gaz brûlés et l'autre pour l'admission, la précompression et le transfert des gaz frais. Ou bien, les deux volumes pourront être utilisés pour l'admission, la compression, la détente et l'échappement. Dans ce cas il pourra y avoir adjonction d'un compresseur à l'admission, et adjonction de différents systèmes permettant la distribution des gaz frais et brûlés dans les différents volumes de travail (clapets, distributeur rotatif, ou tout autre mécanisme pouvant effectuer ce travail de distribution).15 >La sphère pourra être divisée en autant de volumes que le permet la résistance des matériaux utilisés. Tous ces volumes pouvant être utilisé pour l'admission, la compression, la détente, l'échappement, ou le transfert. Dans ce cas il pourra y avoir adjonction de systèmnes complémentaires comme compresseur. distributeur rotatif, ou tout autre mécanisme pouvant effectuer ce travail de distribution. Par exemple, dans le cas d'une division de la sphère (S) en douze volumes clos, l'on pourra rajouter les pièces suivantes: Deux20 cloisons de chaque côtés de la cloison (C) et solidaires à celle-ci suivant un angle de 60 et 120 par rapport a l'axe z z'. Deux cloisons de chaque cotés de la cloison (P) et solidaires à celle-ci suivant un angle de 60 et par rapport à l'axe z z'. Le volant moteur (V) tournera sur un axe m m' décalé d'environ 67.5 par rapport à l'axe y y'. Le système se composera ainsi de douze volumes clos. > Le système, qu'il soit divisé en deux volumes clos ou en d'avantages, pourra être utilisé pour l'admission et le refoulement d'un liquide ou d'un gaz. dans ce cas des ouvertures seront pratiquées dans la sphère (S) pour l'admission et le refoulement. 1 sera ainsi utilisé comme pompe, compresseur ou équivalent. > Dans le cas d'un fonctionnement de type 2 temps. le transfert du mélange d'admission précompressé pourra passer par une lumière aménagée dans la sphère mais également dans le volant moteur, celui-ci servant ainsi en quelque sorte de distributeur rotatif (FIG. 2, 3, 4).30 > Le refroidissement interne du système pourra se faire par une circulation d'huile à l'intérieur des cloisons (C) et (P) et des axes y y',z z', x x', cette circulation d'huile servira en même temps au graissage des pièces constitutives du moteur grâce à des orifices pratiqués sur ceux-ci. La récupération de l'huile servant au graissage entre les cloisons et la sphère pourra se faire par l'intermédiaire de segment de type racleur Les dessins annexés illustrent l'invention: La figure I représente les éléments constitutifs de l'invention dans le cas d'une utilisation comme moteur à combustion interne. La figure 2 représente le moteur avec son échappement, son transfert, et son admission au PMH du volume 1. La figure 3 représente le moteur avec son échappement, son transfert, et son admission 40 après le PMH du 3 volume 1. La figure 4 représente le moteur avec son échappement, son transfert, et son admission 50 avant le PMB du volume 1. En référence aux dessins, le système se compose d'une sphère statique (S) servant de volume clos. Cette sphère étant séparée intérieurement en deux parties par une cloison (C) articulée sur un axe y y' et servant dans sa partie supérieure de 'culasse' et dans sa partie inférieure de 'séparation de chambre' d'admission et précompression. Sur le même plan que cette cloison se loge un axe z z', perpendiculaire à y y'. Sur cet axe z z' est articulé une seconde cloison (P) de chaque coté de la cloison (C), cette cloison servant de 'pistons'. Le système se compose ainsi de quatre volumes clos. Un volant moteur (V) contourne la sphère intérieure, et10 tourne selon un axe m m' décalé de 45 par rapport à l'axe y y', ce volant moteur pouvant se comparer de par sa fonction à un 'vilebrequin'. Les deux côtés de la cloison (P) ['pistons'] sont solidaires au volant moteur (V) ['vilebrequin']par un axe x x' sur le même plan que la cloison (P) ['pistons'] et perpendiculaire à l'axe z z'. Le volant moteur (V) ['vilebrequin'] en tournant suivant un axe m m' entraîne, par l'intermédiaire de l'axe x x', [ayant la même fonction de transmission de force que la 'bielle' sur un moteur classique] les deux côtés de15 la cloison (P) ['pistons']. Cette cloison étant solidaire de la cloison (C) ['culasse' et 'séparation de chambre'] en z z' celle-ci tourne également sur son axe y y'. Le volant moteur pourra être relié à la boite de vitesse par l'intermédiaire d'une couronne dentée sur son pourtour (non dessinée). Des ouvertures seront pratiqués dans la sphère (S) pour l'échappement des gaz brûlés (E), l'admission des gaz frais (A) et le transfert des gaz frais (T). Des ouvertures seront aussi prévus dans la sphère (S) pour le logement d'une bougie d'allumage et/ou pour le logement d'un injecteur. A titre d'exemple non limitatif, pour un moteur d'environ 1000 cm3 la sphère intérieur aura un diamètre de 170 mm, elle peut être en alliage d'aluminium recouvert intérieurement d'un traitement de surface du style: chrome, nikasil ou autre. La 'culasse', la 'séparation de chambre' et les 'pistons' pourront être en alliage d'aluminium. Les portées d'axe y y', x x', et l'axe interne z z' en acier cémenté. Le volant moteur sera25 en acier au nickel-chrome. Les axes y y' et x x' tourneront sur des roulements classiques ou à aiguille, tandis que l'axe z z' et le volant moteur glisseront sur des coussinets. Une segmentation sera placée entre 1) les pistons, la culasse et la séparation de chambre et 2) la sphère. Des segments (par exemple en T) seront aussi placés aux jonctions du volant moteur et de la sphère. Des segments seront aussi prévus au.x endroits ou se frôlent 1) les pistons, la culasse et la séparation de chambre et 2) le support de l'axe z z', ainsi que en bouts30 de ce support d'axe et contre la sphère. Ce support d'axe aura, pour notre moteur de 1000 cm3, un diamètre de 64 mm. Une circulation d'huile (non dessinée) entrera par les deux côtés de l'axe y y', passera par la 'culasse' et par la 'séparation de chambre', passera par l'axe z z', par les deux 'pistons' et sortira par les deux côtés de l'axe x x'. Au passage, il graissera les roulements de l'axe y y', lubrifiera le contact 'culasse'/sphère et35 'séparation de chambre'/sphère par l'intermédiaire d'orifices calibrés, graissera l'axe z z', lubrifiera le contact 'pistons'/sphère par l'intermédiaire d'orifices calibrés, graissera les roulements de l'axe x x' et finalement graissera les coussinets du volant moteur. Cette circulation d'huile servira également pour le refroidissement des pièces internes du moteur. Ainsi constitué le présent moteur pourra se comparer à un bicylindre deux temps par sa similitude de cycles moteur: Deux volumes séparés par la cloison (C) ['culasse'], que l'on nommera volume 1 (Vol. 1) et volume 2 (Vol. 2) pourront être utilisés pour le temps de transferts, de compression, de détente et d'échappement des gaz brûlés; et les deux autres volumes séparés par la cloison (C) ['séparation de 5 chambre'] que l'on nommera volume 3 (Vol.3) et volume 4 (Vol.4) serviront pour l'admission, la précompression et le transfert des gaz frais. Deux échancrures dans la 'culasse' et dans la 'séparation de chambre' laisseront sortir les gaz d'échappement et rentrer les gaz d'admission aux moments opportuns. Le transfert du mélange d'admission précompressé passera par une lumière aménagée dans la sphère et dans le volant moteur, le volant moteur10 servant ainsi en quelque sorte de distributeur rotatif. L'on pourra bénéficier d'un diagramme de distribution asymétrique, il pourrait être théoriquement comme ceci: AOE 90 avant PMB, FE PMB, AOT 45 avant PMB, RFT 15 après PMB, AOA 5 avant PMB, RFA 15 après PMH.' Ce système pourra avoir une application industrielle dans tous les domaines ayant besoin de la force d'un moteur conventionnel à piston, bielle et vilebrequin, puisqu'il pourra remplacer celui-ci de façon systématique. De part sa conception même, il pourra se comparer à un bicylindre deux temps, et de part son excellente admission (il pourra atteindre un taux de remplissage égale ou supérieur à 1), il pourra également se comparer à un quatre cylindre 4 temps (2 temps moteur se produiront par tour de vilebrequin). De plus, il pourra utiliser toute les énergies déjà utilisés dans les moteurs classiques (essence, gasoil. gaz etc.). Si l'on20 ajoute à son excellent remplissage un système d'injection d'essence, directement dans la chambre de précompression ou dans la chambre de combustion, l'on pourra obtenir une qualité de combustion exceptionnel, qui en fera un moteur très 'propre' et économe, ce qui intéresse une multitude de personnes au vu des conditions actuelles de pollution. Dans le cas d'une utilisation comme pompe ou compresseur, il pourra aussi bien être utilisé dans le domaine du bricolage, dans le domaine des machines industrielles, que dans le domaine médical (coeur artificiel). AOE:Avance à L'Ouverture de l'Echappement. FE: Fermeture Echappement. AOT: Avance à l'Ouverture du Transfert. RFT: Retard à la Fermeture du Transfert. AOA: Avance à l'Ouverture de l'Admission. RFA: Retard à la Fermeture de l'Admission. PMB: Point Mort Bas. PMH: Point Mort Haut. REVENDICATIONS 1) Système mécanique pouvant être utilisé commne moteur à combustion interne, caractérisé par le fait qu'il comporte une sphère statique (S) servant de volume clos. Cette sphère étant séparée intérieurement en deux parties par une cloison (C) articulée sur un axe y y'. Sur le même plan que cette cloison se loge un axe z z', perpendiculaire à y y'. Sur cet axe z z' est articulé une seconde cloison (P) de chaque coté de la cloison (C). Le système se compose ainsi de quatre volumes clos. Un volant moteur (V) contourne la sphère intérieure, et tourne selon un axe m m' décalé d'environ 45 (en théorie, cet angle peut être de 1 à 89 ) par rapport à l'axe y y'. Les deux côtés de la cloison (P) sont solidaires au volant moteur (V) par un axe x x' sur10 le même plan que la cloison (P) et perpendiculaire à l'axe z z'. Des ouvertures sont pratiqués dans la sphère (S) pour l'échappement des gaz brûlés (E), l'admission des gaz frais (A) et le transfert des gaz frais (T) (fonctionnement de type 2 temps). Des ouvertures sont aussi prévues dans la sphère (S) pour le logement d'une ou de plusieurs bougies d'allumage, pour le logement d'un ou de plusieurs injecteurs ou pour tout autre système d'injection ou d'allumage utilisés sur les systèmes classiques à piston, bielle et vilebrequin. Ainsi,15 deux volumes séparés par la cloison (C), que l'on nommera volume I (Vol.l) et volume 2 (Vol.2) seront utilisés pour le temps de transferts, de compression, de détente et d'échappement des gaz brûlés; et les deux autres volumes que l'on nommera volume 3 (Vol.3) et volume 4 (Vol.4) serviront pour l'admission, la précompression et le transfert des gaz frais. 2) Système selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les quatre volumes seront utilisés pour l'admission, la compression, la détente et l'échappement. Dans ce cas, l'ouverture prévue pour le transfert sera supprimée et il y aura adjonction d'un compresseur à l'admission, et adjonction de différents systèmes permettant la distribution des gaz frais et brûlés dans les différents volumes de travail (clapets, distributeur rotatif, ou tout autre mécanisme pouvant effectuer ce travail de distribution). 3) Système selon la revendication 1 caractérisé par le fait que celui-ci sera constitué simplement d'une demi cloison(P), l'un des volumes sera utilisé pour le temps de transferts, de compression, de détente et d'échappement des gaz brûlés et l'autre pour l'admission, la précompression et le transfert des gaz frais. Ou bien, deux volumes seront utilisés pour l'admission, la compression, la détente et l'échappement. Dans ce cas il y aura adjonction d'un compresseur à l'admission, et adjonction de différents systèmes permettant la distribution des gaz frais et brûlés dans les différents volumes de travail (clapets, distributeur rotatif, ou tout30 autre mécanisme pouvant effectuer ce travail de distribution). 4) Système selon la revendication 1 caractérisé par le fait que celui-ci sera constitué simplement d'une demi cloison(C) et d'une sphère tronquée, l'un des volumes sera utilisé pour le temps de transferts, de compression, de détente et d'échappement des gaz brûlés et l'autre pour l'admission, la précompression et le transfert des gaz frais. Ou bien, les deux volumes seront utilisés pour l'admission, la compression, la détente35 et l'échappement. Dans ce cas il y aura adjonction d'un compresseur à l'admission, et adjonction de différents systèmes permettant la distribution des gaz frais et brûlés dans les différents volumes de travail (clapets, distributeur rotatif, ou tout autre mécanisme pouvant effectuer ce travail de distribution). 5) Système selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la sphère sera divisée en autant de volumes que le permet la résistance des matériaux utilisés. Tous ces volumes seront utilisés pour l'admission, la 6 compression, la détente, l'échappement, le transfert. Dans ce cas il y aura adjonction de systèmes complémentaires conunmme compresseur, distributeur rotatif, ou tout autre mécanisme pouvant effectuer ce travail de distribution. 6) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait qu'il sera utilisé pour l'admission et le refoulement d'un liquide ou d'un gaz, et ce qu'il soit divisé en un nombre quelconque de volume clos, dans ce cas des ouvertures seront pratiquées dans la sphère (S) pour l'admission et le refoulement. i sera ainsi utilisé comme pompe, compresseur ou équivalent. 7) Système selon l'une quelconque des revendications 1, 3, 4, 5, caractérisé par le fait que le transfert du mélange d'admission précompressé passera par une lumière aménagée dans la sphère mais également dans le volant moteur, celui-ci ayant ainsi la fonction de distributeur rotatif. 8) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que le refroidissement interne du système se fera par une circulation d'huile à l'intérieur des cloisons (C) et (P) et des axes y y', z z', x x' cette circulation d'huile servira en même temps au graissage des pièces constitutives du système.15