Brevet FR3033001A1 — publié le 20160826

La présente invention s'applique au domaine de la transformation de l'énergie thermique en travail. Elle vise plus particulièrement une machine de compression et détente de type ciseaux destinée à être utilisée, en particulier, dans un système faisant travailler un fluide pour valoriser les pertes thermiques d'un moteur, par exemple à l'échappement ou sur toute autre source chaude. En effet, malgré l'amélioration du rendement des moteurs, une forte proportion de l'énergie reste perdue sous forme de chaleur. Ces pertes représentent de l'ordre de 65% dans le cas des moteurs à combustion interne, essence ou diesel. Elle est libérée par la combustion dans le circuit de refroidissement du moteur ou dans les gaz d'échappement, qui forment une source chaude par rapport à l'atmosphère ambiant. Plusieurs types de systèmes utilisant un fluide de travail chauffé par cette source chaude ont été envisagés. Dans tous les cas, le fluide effectue un cycle au cours duquel il doit être pompé ou comprimé pour entrer dans un échangeur avant de pouvoir, ensuite, fournir de l'énergie mécanique par une détente. Certains systèmes de transformation de l'énergie thermique en énergie mécanique utilisent un cycle de Rankine. Il s'agit d'un cycle fermé au sens où le fluide est récupéré après la détente, refroidi et recyclé pour être comprimé avant de retourner dans l'échangeur. De plus, le fluide, généralement de l'eau, est sous forme vapeur en sortant de l'échangeur avec la source chaude, puis sous forme liquide après refroidissement. Ces caractéristiques assurent un bon rendement intrinsèque aux systèmes utilisant ce cycle. Par contre, ils présentent un certain nombre d'inconvénients, parmi lesquels, la nécessité d'installer un système de refroidissement qui est encombrant et qui ponctionne une partie du flux thermique de refroidissement disponible pour le moteur thermique, pénalisant en cela le rendement global du véhicule. C'est pourquoi, d'autres voies ont déjà été explorées, avec des systèmes utilisant un cycle ouvert. Dans ce cas, le fluide de travail est de l'air qui est aspiré en entrée de compresseur et rejeté dans l'atmosphère après la détente. 3033001 2 Un premier mode de réalisation, décrit dans W012062591, utilise une turbine monté côte à côte avec un compresseur, sur le même axe. L'air est comprimé dans le compresseur, échauffé par les gaz d'échappement dans l'échangeur, puis détendu dans la turbine. L'énergie récupérée par la turbine sur l'axe de rotation sert pour une part à 5 entraîner le compresseur, le reste étant disponible pour les applications souhaitées. L'utilisation d'une turbine nécessite un flux d'air continu. Pour avoir un bon rendement de la turbine, il faut un débit élevé, tout en gardant une pression suffisante en entrée de celle-ci. De plus, les vitesses de rotation sont élevées (plus de 100 000 tours/min). Les turbocompresseurs adaptés à ces conditions sont généralement imposants ce qui 10 aboutit à une architecture turbine plus compresseur encombrante et chère. De plus, la taille d'un système de refroidissement adapté serait prohibitive pour un petit véhicule. Un mode de réalisation alternatif s'inspire du moteur à pistons avec air chaud et utilise un cycle de Brayton. Typiquement, dans ce cas, le système fonctionne avec deux 15 pistons couplés au même axe de rotation par leur vilebrequin. Au cours d'une rotation, l'air est admis de l'extérieur dans le premier piston qui s'abaisse, il est ensuite refoulé vers l'échangeur avec les gaz d'échappement lorsque le premier piston remonte, puis il se détend dans le deuxième piston qui s'abaisse, enfin il est refoulé vers l'extérieur lorsque le deuxième piston remonte. Le système à pistons accepte des vitesses de 20 rotation inférieures d'un ordre de grandeur à celles de la turbomachine pour atteindre des pressions importantes et ainsi un rendement acceptable. Cela diminue d'autant les contraintes d'intégration. Par contre, les pistons avec leurs systèmes d'admission offrent des sections de passage réduites au fluide de travail. Il en résulte que la taille des pistons doit être importante pour passer le débit nécessaire à extraire la puissance 25 dégagée par les gaz d'échappement. De plus, le système utilise un système à pistons et vilebrequin ainsi qu'un système dédié à l'admission et à l'échappement du fluide de travail constitué d'au moins un arbre à cames ainsi que de soupapes destinées à l'ouverture et à la fermeture d'orifices d'entrée et de sortie du fluide de travail dans le système de transformation de l'énergie thermique en énergie mécanique. On aboutit 30 ainsi à un système complexe soit qui est encore encombrant, soit qui a une puissance limitée. 3033001 3 Il est également connu comme variante de réalisation à la machine à pistons alternatifs, des machines rotatives à palettes pour effectuer des cycles de compression et détente. La machine à palettes permet notamment d'obtenir un taux de compression et un débit élevés avec des vitesses de rotation faible et un encombrement plus petit. 5 Cependant, la machine à palettes reste limitée en termes de taux de compression obtenu. De plus elle comporte des inconvénients en ce qui concerne les frottements. En effet il faut assurer une étanchéité au contact des palettes et de la paroi de la chambre de travail du gaz, alors que le mouvement des palettes comporte une composante radiale du fait de la forme ovale de la chambre autour de l'axe de rotation. La force 10 d'appui exercée par les palettes contre la paroi augmente les frottements. Cet inconvénient est aggravé par le fait que les frottements se font à sec pour éviter de polluer avec du lubrifiant l'air traversant la machine dans un circuit ouvert. L'invention a pour but de proposer un moyen de réaliser les fonctions de compression et de détente du fluide de travail fournissant des performances élevées en 15 termes de taux de compression et de débit , en améliorant l'encombrement et les pertes dues aux frottements par rapport à une machine à palettes. Présentation de l'invention : 20 L'invention concerne une machine de compression et détente comportant un corps avec au moins une chambre de révolution autour d'un axe de symétrie et des pistons tournant autour de l'axe de symétrie et divisant la chambre en cellules tournant avec les pistons, ladite machine comprenant en outre un dispositif de coordination du mouvement desdits pistons configuré pour que, lors d'un tour de rotation, chaque cellule 25 effectue au moins un premier cycle d'expansion/contraction correspondant à une étape de compression d'un premier flux de gaz passant par cette cellule et au moins un deuxième cycle d'expansion/contraction correspondant à une étape de détente d'un deuxième flux de gaz passant par cette cellule 30 Les caractéristiques de la machine de compression et de détente en débit et en pression influencent favorablement le rendement d'un système de récupération 3033001 4 d'énergie de plusieurs façons. Au niveau du cycle thermodynamique, cette machine, qui fonctionne sur le même principe de compression ou de détente d'un gaz dans une cellule close qu'un piston à mouvement alternatif permet d'atteindre des pressions utiles importantes avec une vitesse de rotation plus faible que les turbocompresseurs, donc 5 un gain d'encombrement et de poids. Par ailleurs, les sections de passage importantes autorisées par le déplacement en rotation des cellules dans la chambre, autorise un débit plus important et réduisent les pertes de charge dans la machine par rapport aux pistons d'encombrement comparable. De plus, contrairement aux palettes d'une machine à palettes, le mouvement des pistons ne comprend pas de composante 10 radiale. Il est donc plus facile de concevoir leur interface avec la paroi de la chambre pour assurer l'étanchéité entre cellules et de minimiser les frottements. De préférence, le dispositif de coordination est configuré pour que chaque cellule effectue le même nombre de premiers cycles d'expansion/contraction correspondant à 15 une étape de détente de gaz que de deuxièmes cycles d'expansion/contraction correspondant à une étape de compression de gaz Cela correspond à un nombre pair de cycles d'expansion/contraction effectués par les cellules. Du point de vue mécanique, cela peut être réalisé avec deux paires de pistons, 20 les pistons de chaque paire ayant un mouvement solidaire. Les pistons de chaque paire sont, par exemple, diamétralement opposés. Une telle configuration peut donc être réalisée avec un dispositif de coordination du mouvement des pistons ayant une architecture simplifiée. 25 Avantageusement, la chambre comporte des ouvertures d'entrée et de sortie du gaz pour chaque cycle d'expansion/contraction des cellules, la section de passage de l'ouverture d'entrée du gaz étant supérieure à la section de passage de l'ouverture de sortie sur le ou les premiers cycles et la section de passage de l'ouverture d'entrée du gaz étant inférieure à la section de passage de l'ouverture de sortie sur le ou les 30 deuxièmes cycles. 3033001 5 Avantageusement, la machine dispose d'au moins quatre ouvertures pour permettre le transfert du fluide. Il y a au moins deux ouvertures ménagées sur la machine et communiquant avec l'air ambiant, et au moins deux autres ouvertures également ménagées sur la machine et communiquant avec l'échangeur. Les pressions du fluide 5 de travail sont différentes de sorte que les sections d'ouvertures sont adaptées en conséquence. La zone d'échange avec l'air ambiant est dite basse pression et celle avec l'échangeur est dite haute pression. De plus, la machine comporte deux ouvertures par zone (HP et BP) car le sens d'écoulement est différent. Par zone, une ouverture est destinée à la circulation du fluide de travail de l'intérieur de la machine vers l'extérieur, 10 l'autre ouverture permettant une circulation de celui-ci de l'extérieur de la machine vers l'intérieur. Avantageusement, la machine comprend deux paires de pistons. 15 Selon différentes variantes de l'invention qui pourront être prises ensemble ou séparément : - l'écart entre deux ouvertures d'une même zone, par exemple zone HP ou zone BP, est plus petit que l'écart entre deux ouvertures de deux zones distinctes HP et BP ; 20 - l'ouverture d'entrée du premier cycle est à proximité de l'ouverture de sortie du deuxième cycle ; - l'ouverture de sortie du premier cycle est à proximité de l'ouverture d'entrée du deuxième cycle ; - les ouvertures d'entrée du premier cycle et de sortie du deuxième cycle sont 25 respectivement diamétralement opposées par rapport aux ouvertures d'entrée du deuxième cycle et de sortie du premier cycle ; - les ouvertures d'entrée du premier cycle et de sortie du deuxième cycle présentent une section plus importante que les ouvertures de sortie du premier cycle et d'entrée du deuxième cycle. 30 3033001 6 De préférence également, chaque cellule effectue lors d'un tour de rotation, un et un seul premier cycle et un et un seul deuxième cycle, une étape d'admission du premier cycle sur une cellule ayant un intervalle de temps commun avec une étape d'échappement du deuxième cycle sur la cellule qui la suit dans le mouvement de 5 rotation. Cela permet d'augmenter le débit de gaz passant par la machine. L'admission du premier cycle sur une cellule peut aussi être décalée en temps par rapport à l'échappement du deuxième cycle sur la cellule qui la suit dans le mouvement de rotation. Cela permet d'augmenter la pression durant l'étape de chauffage dans 10 l'échangeur. Avantageusement, le dispositif de coordination comporte des moyens de coordination du mouvement des pistons, séparés fluidiquement de la chambre de révolution. Cette configuration permet de lubrifier correctement la mécanique des moyens de 15 coordination et d'éviter d'introduire du lubrifiant dans la chambre où tournent les pistons. De préférence, des moyens d'étanchéité entre les pistons et la paroi interne de la chambre sont conçus pour séparer les cellules et permettre un frottement à sec sur les parois de la chambre. Compte tenu du fait que seuls lesdits moyens d'étanchéité 20 s'intercalent entre le piston rotatif et la paroi interne de la chambre, la surface de frottement est réduite. Une telle réduction se traduit par une augmentation de l'étanchéité, ce qui permet d'atteindre à la fois une pression et un rendement accru de la machine. Compte tenu en outre du frottement à sec, l'air évacué hors de la machine fonctionnant en cycle ouvert, n'est pas chargé de particules de lubrification, de sorte que 25 l'atmosphère n'est pas pollué. Avantageusement, la section de la chambre suivant un plan axial est arrondie, par exemple ovale, elliptique ou circulaire. Cela permet de concevoir des moyens d'étanchéité d'un seul tenant et plus résistants à l'usure. 30 3033001 7 L'invention concerne également un dispositif de récupération d'énergie d'une source thermique chaude, ledit dispositif comportant un échangeur de chaleur entre un fluide de travail et la source chaude ainsi qu'une machine de compression et de détente telle que décrite précédemment, et ledit dispositif étant configuré de telle sorte que, à un 5 instant donné, le fluide de travail rentre dans l'échangeur après avoir suivi l'étape de compression dans un premier cycle de la machine et ressorte de l'échangeur pour suivre l'étape de détente dans un deuxième cycle la machine. Ledit dispositif pourra être configuré de telle sorte que, à un instant donné, le fluide de 10 travail rentre dans une des cellules de la machine durant un temps d'admission et ressort d'une autre des cellules de la machine après avoir suivi une étape de compression. Alternativement ou cumulativement, ledit dispositif est configuré de telle sorte que, à un 15 instant donné, le fluide de travail rentre dans l'échangeur après avoir suivi l'étape de compression dans l'une des cellules de la machine et ressort de l'échangeur pour suivre l'étape de détente dans la même cellule ou dans une autre des cellules de la machine. Encore alternativement ou cumulativement, ledit dispositif est configuré de telle sorte 20 que, à un instant donné, le fluide de travail rentre dans l'échangeur après avoir suivi l'étape de compression dans l'une des cellules de la machine et ressorte de la machine de compression détente après avoir suivi une étape de détente. De préférence, dans ce dispositif, tout le flux de gaz passant par l'un des premiers 25 cycles est traité par un seul des deuxièmes cycles. Cela correspond en particulier à une machine à quatre pistons ce qui permet de gagner en encombrement et aussi sur les pertes dues aux frottements dans la machine et sur la complexité de réalisation. Avantageusement, le dispositif de récupération d'énergie utilise un cycle ouvert avec 30 l'atmosphère ambiant. Le fluide utilisé est donc de l'air. Dans le cas d'une application pour véhicule automobile, par exemple, le cycle ouvert a l'avantage par rapport à un 3033001 8 cycle fermé qu'il n' y a pas d'échangeur de refroidissement à placer dans la partie avant qui prélèverait une partie des calories de refroidissement du moteur thermique. De plus, le circuit de refroidissement nécessite de prélever une partie de l'énergie pour fonctionner. Ainsi, même si le rendement d'un cycle ouvert est intrinsèquement moins 5 élevé que celui d'un cycle fermé, le rendement global et l'intégration dans le véhicule sont meilleurs. Dans une application particulière, les gaz d'échappement d'un moteur thermique forment la source chaude. Ce sera avantageusement le cas pour une installation sur un 10 véhicule automobile. Dans ce dispositif, le fluide de travail circule préférentiellement à contre courant des gaz d'échappement dans l'échangeur de chaleur. 15 Description des dessins et de l'invention : La présente invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, en référence aux dessins annexés sur lesquels : 20 La figure 1 présente schématiquement l'installation d'un système selon l'invention pour valoriser l'énergie des gaz d'échappement d'un moteur thermique. La figure 2 présente schématiquement une vue en perspective d'un premier mode de réalisation de machine ciseaux à pistons selon l'invention. La figure 3 présente schématiquement une vue de côté d'un deuxième mode de 25 réalisation de machine ciseaux à pistons selon l'invention. La figure 4 présente schématiquement une vue de côté d'un troisième mode de réalisation de machine ciseaux à pistons selon l'invention. La figure 5 présente schématiquement le fonctionnement d'une machine ciseaux à pistons selon l'invention dans un système de récupération d'énergie. 30 3033001 9 L'invention concerne une machine rotative à pistons de type ciseaux conçue pour être utilisée dans un système de récupération d'énergie en faisant travailler un fluide suivant un cycle comprenant les étapes d'admission, compression, chauffage puis de détente, échappement, comme cela a été exposé précédemment. L'exemple de réalisation de 5 l'invention est présenté dans le cadre d'une intégration sur un véhicule automobile propulsé par un moteur thermique, pour valoriser l'énergie dissipée par les gaz d'échappement. Cependant, le déposant n'entend pas limiter la portée de son invention à ce cadre car il est facile de transposer le type de source de chaleur ou d'énergie récupérée à d'autres installations. 10 Le système schématiquement présenté en exemple sur la figure 1 utilise de l'air comme fluide de travail, avec un cycle ouvert. L'air est aspiré à condition atmosphérique ambiante avant compression puis rejeté dans l'atmosphère après la détente. Comme il a été expliqué plus haut, ce choix est avantageux en termes d'intégration sur un 15 véhicule mais il n'exclut pas le choix d'un cycle fermé, avec refroidissement du fluide de travail dans d'autres installations. Le système décrit en exemple comporte ici : - une source chaude constituée par les gaz d'échappement circulant dans la ligne 20 d'échappement 1 en provenance du moteur thermique 2 ; - un échangeur de chaleur 3 entre ces gaz d'échappement et l'air, placé sur la ligne d'échappement 1 ; - une machine 4 de compression et détente, effectuant d'une part la compression de l'air allant dans l'échangeur 3, d'autre part la détente de l'air chaud sortant de 25 l'échangeur 3 ; - des conduites 5 pour faire circuler l'air comprimé de la machine 4 vers l'échangeur 3 et des conduites 6 pour renvoyer l'air chauffé dans l'échangeur 3 vers la machine 4 ; - des conduites 7 pour aspirer l'air ambiant vers la machine 4 et des conduites 8 30 pour rejeter l'air ayant travaillé vers l'atmosphère ; - un système 9 d'entraînement et de récupération d'énergie. 3033001 10 Dans le mode de réalisation présenté sur la figure le système 9 d'entraînement et de récupération d'énergie est un moyen de transmission mécanique entre l'axe 10 de la machine 4 de compression et de détente et l'arbre 11 du moteur entraînant le véhicule, 5 destiné à récupérer le supplément de couple apporté par l'axe 10. Dans une variante, ce système 9 peut être un moteur électrique relié à l'axe 10 de la machine 4, destiné à fonctionner en générateur sous l'action de l'axe 10. Selon un premier mode de réalisation, en référence à la figure 2, la machine 4 ciseaux à 10 pistons comprend un corps creux 12a formant une chambre 12 cylindrique de section transversale circulaire autour d'un axe L-L. Le corps creux comporte quatre lumières formant des ouvertures 16, 17, 18, 19 dans la chambre 12. Sur l'exemple, ces ouvertures sont effectuées sur la paroi extérieure de la 15 chambre 12. Elles peuvent être segmentées, ici en trois orifices, sur la longueur de la chambre 12 suivant l'axe de rotation, comme c'est représenté sur la figure 2. Elles ont une extension angulaire définie autour de l'axe de rotation et sont rapprochées deux par deux. 20 Sur l'exemple, en référence à la figure 2 et en tournant dans le sens contraire des aiguilles d'une montre : - une première ouverture 16 est située en bas et est destinée à être reliée à la conduite 7 aspirant l'air ambiant, - une deuxième ouverture 17 est située en haut, sensiblement à la verticale de la 25 première ouverture 16, et est destinée à être reliée à la conduite 5 envoyant l'air dans l'échangeur 3, - une troisième ouverture 18 est située également en haut, proche de la deuxième ouverture 17, et est destinée à être reliée à la conduite 6 amenant l'air sortant de l'échangeur 3, 3033001 11 une quatrième ouverture 19 est située en bas, sensiblement à la verticale de la troisième ouverture 18 et proche de la première ouverture 16, et est destinée à être reliée à la conduite 8 rejetant l'air dans l'atmosphère. 5 Quatre pistons 14a, 14b, 14c, 14d tournant autour de l'axe L-L sont installés à l'intérieur de la chambre 12. Ils sont configurés pour occuper chacun une portion de secteur angulaire d'angle donné entre la paroi cylindrique extérieure de la chambre 12 et une surface cylindrique intérieure 13 de section transversale à l'axe de rotation L-L circulaire. 10 Ces pistons sont groupés en deux paires de pistons diamétralement opposés. Les pistons de chaque paire sont solidaires. Par contre, les deux paires de pistons peuvent tourner autour de l'axe de manière différente, en s'écartant ou se rapprochant. De cette manière, les quatre pistons définissent deux à deux et entre la paroi extérieure de la 15 chambre 12 et la surface intérieure 13, quatre cellules 15a, 15b, 15c, 15d dont le volume peut augmenter ou diminuer. Le mouvement des deux paires de pistons est coordonné de telle sorte que chacune des quatre cellules 15a, 15b, 15c, 15d suive deux cycles d'expansion et de contraction 20 tout en passant devant les quatre ouvertures 16, 17, 18, 19 de la chambre 12. Pour obtenir ce résultat, une première paire de pistons 14a, 14c est reliée à un premier arbre 20 qui réalise une portion de la surface intérieure cylindrique 13 sur environ une moitié de longueur suivant l'axe de rotation. Ce premier arbre 20, par exemple, est 25 creux et laisse passer un deuxième arbre 21 qui réalise la surface cylindrique 13 sur la deuxième moitié de longueur suivant l'axe de rotation et auquel est fixé la deuxième paire de pistons 14b, 14d. De cette manière les deux paires de pistons 14a-14c, 14b-14d, peuvent être entraînées séparément en rotation par les deux arbres 20, 21. 30 Les deux arbres traversent une face transversale de la paroi de la chambre 12 et sont couplés, à l'extérieur de cette chambre 12, entre eux et/ou avec l'arbre 10 sortant de la 3033001 12 machine ciseaux 4, par un dispositif de coordination 22 de leurs mouvements qui leur permet de réaliser les cycles d'expansion/contraction des cellules 15a, 15b, 15c, 15d tandis que l'arbre 10 de la machine 4 suit un mouvement de rotation régulier. Ce dispositif de coordination des mouvements des pistons peut être réalisé, par exemple, 5 par un mécanisme d'engrenage à train épicycloïdal. La traversée de la chambre 12 par les arbres 20, 21 est équipée d'un moyen d'étanchéité qui permet d'assurer que le lubrifiant utilisé pour les mécanismes du dispositif de coordination 22 des pistons 14a, 14b, 14c, 14d ne rentre pas dans la 10 chambre 12. Cela évite ainsi que l'air passant dans les cellules puis rejeté dans l'atmosphère ne soit pollué par ce lubrifiant. Chaque piston ayant une forme qui épouse celle de la paroi intérieure de la chambre 12 et de la surface cylindrique intérieure 13 réalisée par les deux arbres 20, 21, les quatre 15 cellules sont théoriquement séparées de telle sorte que l'air qu'elles contiennent soit comprimé ou détendu suivant leurs variations de volume quand elles ne passent pas devant une ouverture 16, 17, 18, 19. Cependant les contacts d'un piston 14a, 14b, 14c, 14d avec les parois de la chambre 12 20 et la portion de surface cylindrique intérieure 13 réalisée par l'arbre 21, 20 auquel il n'est pas relié, sont mobiles. L'étanchéité d'une cellule 15a, 15b, 15c, 15d entre les pistons 14a, 14b, 14c, 14d la délimitant est avantageusement assurée par des segments d'étanchéité 23 placés à la surface dudit piston et frottant contre les parois sur lesquelles il glisse. 25 Il est à noter que les pertes par frottement dans la machine ciseaux dus aux mouvements des pistons 14a, 14b, 14c, 14d dans la chambre sont de la sorte uniquement liées au glissement de ces segments 23 sur les parois. Il s'agit donc d'une technologie induisant un minimum de pertes, en particulier par le fait que les 30 mouvements des pistons restent tangentiels aux parois contre lesquelles il s'agit d'assurer l'étanchéité. 3033001 13 Sur l'exemple de la figure 2, le volume interne de la chambre 12 dans lequel se déplace les pistons 14a, 14b, 14c, 14d a la forme d'un tore de section rectangulaire. Un segment d'étanchéité 23 est donc formé de quatre portions rectilignes, deux suivant les parties 5 du bord du piston glissant contre les faces planes délimitant axialement la chambre 12, une suivant la partie glissant contre la face cylindrique de la chambre 12 et une suivant la partie glissant sur l'arbre 20, 21 qui ne tourne pas en phase avec le piston. Selon un deuxième mode de réalisation, en référence à la figure 3, le corps creux 12a 10 est modifié de sorte que les parois transversales à l'axe L-L de la chambre 12 viennent rejoindre, avec une continuité de tangente, la paroi cylindrique périphérique de cette chambre. De plus, ces parois transversales se raccordent tangentiellement à la surface 13 cylindrique interne formée par la paroi externe des deux arbres 20, 21 auxquels sont attachés les pistons. Le volume dans lequel se déplace les pistons prend donc la forme 15 d'un tore de section ovoïdale, avec une portion rectiligne de la section au niveau des arbres 20, 21 et de la partie extérieure. Ce mode de réalisation permet de réaliser des segments d'étanchéité d'un seul tenant, sans raccord entre deux portions rectilignes. 20 Selon un troisième mode de réalisation, en référence à la figure 4, le corps creux 12a et les parois externes des deux arbres 20, 21 sont conçus de manière à ce que le volume dans lequel se déplacent les pistons prenne la forme d'un tore de section circulaire. Cette forme permet d'utiliser des segments d'étanchéité 23 de forme circulaire. La 25 surface intérieure 13 formées par les parois des arbres 20, 21 entraînant les pistons n'est plus cylindrique mais a une forme de révolution engendrées par la portion de cercle correspondante. Cette forme permet d'obtenir une meilleure tenue des segments et d'assurer une meilleure étanchéité entre les pistons et les parois de la chambre 12. 30 En référence à la figure 5, les pistons 14a, 14b, 14c, 14d tournant dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, la machine ciseaux 4 fait circuler l'air de manière discontinue 3033001 14 dans le système, par aspiration/refoulement de bouffées de gaz correspondant au passage des cellules 15a, 15b, 15c, 15d devant les ouvertures 16, 17, 18, 19, de la chambre 12. 5 Les pistons 14a, 14b, 14c, 14d sont identiques en taille et les deux paires de pistons 14a-14c, 14b-14d suivent le même mouvement de manière déphasée. Les quatre cellules 15a, 15b, 15c, 15d suivent donc un cycle identique au cours d'une rotation complète, qui est décrit ci-après pour indiquer comment la machine fait circuler l'air. 10 Une paire de pistons 14a-14c ralentit lorsqu'elle est proche de la verticale, sur la figure 5, l'un des pistons 14a se trouvant entre les ouvertures d'aspiration 16 de l'air ambiant et de refoulement 19 vers l'atmosphère. Pendant ce temps, l'autre paire de pistons 14b-14d accélère de telle sorte que le piston 14b qui vient de passer devant l'ouverture d'aspiration 16 rattrape le piston 14c de la première paire, placé en haut, et que le 15 piston 14d, qui vient de passer devant l'ouverture dédiée au gaz revenant de l'échangeur 3, rattrape le piston 14a de la première paire, situé en bas. De cette manière, la cellule 15a située entre le piston 14a presque arrêté vers le bas et le piston 14b qui s'en éloigne aspire l'air ambiant par l'ouverture 16. Le piston 14a situé 20 vers le bas, en s'interposant entre les ouvertures du bas 16, 19, empêche que cette cellule 15a n'aspire de l'air extérieur par l'ouverture 19 de refoulement. Pendant ce temps, la cellule 15b située entre le piston 14c presque arrêté vers le haut et le piston 14b qui s'en rapproche comprime l'air qu'elle contient et qui vient d'être aspiré dans l'air ambiant. A un moment donné, bien que son mouvement soit lent, le piston 14c avance 25 et dégage l'ouverture 17 dédiée à la communication avec l'échangeur 3 et l'air comprimé dans la cellule 15b peut s'échapper vers l'échangeur. Par ce mécanisme, en référence à la figure 5 la machine aspire donc de l'air ambiant basse pression par l'ouverture 16 basse de droite et rejette de l'air haute pression par 30 l'ouverture 17 haute de droite. 3033001 15 Par un mécanisme symétrique et simultanément, la machine aspire de l'air haute pression, provenant de l'échangeur 3, par l'ouverture haute de gauche 18 et renvoie de l'air détendu à basse pression vers l'atmosphère par l'ouverture 19 basse de gauche. 5 Par un mécanisme décalé, les instants d'aspirations de l'air haute pression provenant de l'échangeur 3, par l'ouverture haute de gauche 18, et de renvoi de l'air détendu à basse pression vers l'atmosphère, par l'ouverture 19 basse de gauche, sont décalés dans le temps. Cela permet d'améliorer le rendement de la machine. En effet, la cellule 15c, située entre le piston 14c presque arrêté vers le haut et le piston 14d qui s'en 10 éloigne, est le siège d'une détente de l'air qu'elle contient. Cet air provient de l'ouverture 18 relié à la sortie de l'échangeur 3 lorsque le piston 14c du haut n'occultait pas l'ouverture d'arrivée d'air 18. De manière similaire à ce qui se passe entre les deux ouvertures 19, 18 du bas, le 15 mouvement du piston 14c et sa taille angulaire sont déterminés de manière à ce qu'il s'interpose entre l'ouverture de sortie 17 de l'air haute pression et l'ouverture d'entrée 18 de l'air chauffé haute pression. De cette manière, il n'y a pas de mélange entre l'air traversant la machine 4 par la droite pour aller vers l'échangeur 3 et l'air traversant la machine 4 par la gauche en sortant de l'échangeur. 20 Le circuit de retour se termine dans la cellule 15d située entre le piston 14a presque arrêté vers le bas et le piston 14d qui le rattrape. En se contractant la cellule 15 refoule l'air détendu vers l'atmosphère par l'ouverture 19. 25 On peut également noter que ce mode de fonctionnement sépare la machine ciseaux 4 à pistons approximativement en une zone haute pression dans la moitié supérieure et une zone basse pression dans la moitié inférieure, en référence à la figure 5. Les ouvertures 16, 19 de la zone basse pression seront avantageusement adaptées 30 pour laisser passer le même débit que les ouvertures 17, 18 qui leurs correspondent dans le circuit d'air mais placées dans la zone haute pression de masse volumique plus 3033001 16 grande,. Les ouvertures 16, 19 de la zone basse pression sont donc avantageusement plus larges que celles de la zone haute pression car le volume massique de l'air qui les traverse est plus grand. Cela permet d'avoir un débit de passage important au travers de la machine ciseaux 4 et de ne pas créer de pertes de charges parasites au niveau 5 des ouvertures basses pression. On peut noter sur l'exemple de réalisation présenté, en référence à la figure 5, une différence entre les ouvertures 16-19 de la zone basse pression et les ouvertures 17-18 de la zone haute pression. 10 La taille importante des ouvertures 16-19 de la zone basse pression par rapport à l'extension angulaire du piston 14a qui est placé entre elles, entraîne le fait que l'aspiration d'air dans la cellule 15 a de droite et le refoulement de l'air dans la cellule 15d de gauche peuvent avoir lieu simultanément sur un intervalle de temps dans le 15 cycle de fonctionnement de la machine. Ce phénomène peut être intéressant pour favoriser la circulation de l'air et augmenter le débit traversant la machine. Au contraire, sur l'exemple, la taille relative du piston 14c passant par le haut et des ouvertures 17-18 de la zone haute pression fait qu'à un moment donné le piston 14c 20 bloque toute communication de l'une de ces ouvertures 17, 18 avec l'une quelconque des cellules 15b, 15c passant devant elles. Dans cet exemple, les phases d'aspiration de l'air provenant de l'échangeur 3 dans une première cellule 15c par l'ouverture d'arrivée 18 et de refoulement par l'ouverture de sortie 17 de l'air comprimé dans la cellule 15b qui suit la première cellule 15c dans le mouvement de rotation se passent à 25 deux instant successifs disjoints. Des variantes de fonctionnement peuvent être envisagées suivant les tailles relatives des ouvertures et des pistons ainsi que de la position des ouvertures. Cependant, les pistons présentent tous la même envergure angulaire. 30 D'autres modes de réalisation sont également envisageables en faisant varier le nombre de pistons et d'ouvertures dans la chambre 12. Cependant le nombre de pistons et 3033001 17 d'ouvertures sera a priori un multiple de quatre, pour faire en sorte qu'à chaque circuit aspirant l'air pour l'envoyer vers l'échangeur corresponde un circuit recevant l'air de l'échangeur pour le rejeter vers l'atmosphère. 5 Le fonctionnement du système de récupération d'énergie, au démarrage, pourra commencer avec l'entraînement de la machine ciseaux 4 par le système 9 d'entraînement et de récupération d'énergie mécanique. Lorsque le fonctionnement du système est amorcé, le cycle global de cinq temps peut 10 être décrit en suivant une des bouffées d'air passant dans la machine ciseaux 4. Dans un premier temps, une cellule 15a passant devant l'ouverture 16 du bas à droite aspire cette bouffée d'air, prise dans l'atmosphère au moyen de la conduite 7 et fait augmenter son volume à pression constante. Dans un deuxième temps, la cellule 15b se contracte en volume en tournant, comprime cette bouffée d'air et la pousse dans la canalisation 5 au travers de l'ouverture 17. La compression peut se faire jusqu'à une plage de pression de fonctionnement optimale, entre 3 et 12 bars dans l'application automobile présentée. Dans un troisième temps, cette bouffée d'air est transférée vers l'échangeur chaleur air/gaz d'échappement 3 par la canalisation 5. Par l'énergie thermique qu'elle reçoit sa température augmente et sa pression également, 25 Dans le mode de réalisation présenté, l'air traverse l'échangeur 3 dans le sens opposé des gaz d'échappement à l'intérieur de canalisations spécifiques. Cette disposition d'échangeur, adaptée à la configuration de la ligne d'échappement 1, optimise les échanges thermiques pour une distance de contact donnée entre l'écoulement des gaz d'échappement et le flux d'air de travail. De plus le niveau de pression élevé de l'air 30 dans le circuit permet de concevoir un échangeur 3 compact. 15 20 3033001 18 Dans un quatrième temps, une bouffée d'air chauffé et comprimé est renvoyée vers la machine ciseaux 4 par le troisième conduit 6. L'air entre dans la machine 4 par l'ouverture 18 du haut et se détend dans une cellule 15c qui augmente de volume en tournant. 5 En référence à nouveau à la figure 5, la détente de l'air comprimé chaud entraine la première paire de pistons 14a-14d en rotation autour de l'axe L-L et engendre une énergie mécanique. Le dispositif de coordination 22 des pistons utilise une partie de cette énergie pour faire bouger également la deuxième paire de pistons 14b-14-d et 10 faire effectuer à la machine ciseaux 4 les deux premier temps comprimant les bouffées d'air arrivant dans l'échangeur. Le dispositif de coordination 22 des pistons restitue l'énergie restante sur l'arbre 10 tournant sortant de la machine ciseaux 4. Le système fonctionne en mode récupération dès que l'énergie fournie par la détente est supérieure à l'énergie de compression et aux pertes du dispositif. 15 Dans le cinquième temps, en continuant sa rotation et en se contractant la cellule 15d expulse la bouffée d'air vers la conduite 8 de rejet vers l'atmosphère au travers de l'ouverture 19 du bas. A la fin de la détente, la pression et la température de l'air diminuent. L'air est évacué vers l'extérieur à une température de l'ordre de 100°C. 20 L'étape de compression de l'air dans la machine 4 correspond aux deux premiers temps du cycle, d'aspiration puis compression, tandis que l'étape de détente correspond aux quatrième et cinquième temps, de détente puis échappement. 25 Une machine ciseaux 4 permet d'atteindre des pressions de l'ordre de 3 à 20 bars avec des vitesses de rotation inférieure à 10000 tours /min. En ce qui concerne le débit, il y a dans l'exemple quatre cellules 15a, 15b, 15c, 15d, qui passent en continu devant les ouvertures 14a, 14b, 14c, 14d, de la chambre 12. Donc, 30 le premier temps d'un cycle démarre immédiatement à la suite du premier temps du cycle précédent. Il n'est ainsi pas nécessaire de laisser passer un temps comme sur 3033001 19 une machine à quatre temps à pistons alternatifs. De plus, les quatre temps se passent dans la même chambre 12, alors que, en comparaison, dans une machine alternative, on utiliserait un piston pour l'étape d'aspiration/compression de l'air venant de l'atmosphère et un piston pour l'étape de détente/échappement de l'air chauffé. La 5 machine est donc beaucoup plus compacte qu'une machine à pistons à mouvement alternatif pour un même débit. De plus, de part la conception de la circulation d'air dans la machine, les ouvertures peuvent être optimisées. Du fait que ces ouvertures concernent des zones différentes 10 de la chambre et aussi que les moyens tournants ont un mouvement continu en passant devant, la géométrie de la machine permet d'optimiser les sections de passage. Ces sections de passage permettent de diminuer les pertes de charge. Par comparaison avec une machine utilisant des pistons à mouvement alternatif, une telle machine permet de gagner ainsi plusieurs facteurs dans le débit passé avec moins de pertes de 15 charges, ce qui améliore le rendement du système. Par ailleurs, comparée à une machine à palettes, qui constitue un autre type de machine volumétrique rotative, la configuration permet, entre autres avantages, de mieux contrôler le taux de compression et de détente des cellules, donc d'obtenir des 20 performances équivalentes avec un volume moindre. Dans une variante de réalisation (non représentée), un air d'admission déjà comprimé passe dans la conduite 7 pour être aspiré dans une cellule 15a au cours du premier temps du cycle , ce qui permet de réduire la taille de la machine à iso performance, A 25 titre d'exemple l'air comprimé peut être issu d'un turbo compresseur qui utilise les gaz d'échappement comme source d'entraînement en rotation du compresseur. Dans une autre variante de réalisation (non représentée) l'air d'admission, qu'il s'agisse d'un air ambiant ou d'un air comprimé, est préalablement refroidi avant son entrée dans 30 la machine par un refroidisseur d'air d'alimentation par exemple, cela permet de réduire 3033001 20 la température d'entrée du fluide de travail dans l'échangeur et donc d'augmenter l'efficacité du dispositif de récupération d'énergie. En effet, pour fonctionner de manière optimale, la température du fluide de travail à 5 l'entrée de l'échangeur doit être inférieure à la température de la source chaude circulant dans l'échangeur. Dans le cadre d'une application à un véhicule propulsé par un moteur thermique, le système sera de plus avantageusement adapté aux variations de régimes ou de 10 conditions atmosphériques, par exemple en introduisant des systèmes de type by-pass sur le circuit d'air et sur la ligne d'échappement des gaz moteur avant l'échangeur de chaleur, pour adapter les flux à l'énergie qui peut être récupérée. Par ailleurs, dans une variante en vue d'optimiser le rendement, un refroidissement additionnel de la machine volumétrique rotative par un circuit d'eau, d'air ou via des ailettes, permet d'empêcher 15 un réchauffement trop important de celle-ci, par les frottements et le fluide de travail venant de l'échangeur. REVENDICATIONS1. Machine de compression et détente comportant un corps (12a) avec au moins une chambre (12) de révolution autour d'un axe de symétrie et des pistons tournant (14a, 14b, 14c, 14d) autour de l'axe de symétrie et divisant la chambre en cellules (15a, 15b, 15c, 15d) tournant avec les pistons, ladite machine comprenant en outre un dispositif de coordination (22) du mouvement desdits pistons, le dispositif de coordination (22) étant configuré pour que, lors d'un tour de rotation, chaque cellule (15a, 15b, 15c, 15d) effectue au moins un premier cycle d'expansion/contraction correspondant à une étape de compression d'un premier flux de gaz passant par cette cellule et au moins un deuxième cycle d'expansion/contraction correspondant à une étape de détente d'un deuxième flux de gaz passant par cette cellule. 2. Machine de compression et détente selon la revendication précédente, dans laquelle le dispositif de coordination (22) est configure pour que chaque cellule (15a, 15b, 15c, 15d) effectue le même nombre de premiers cycles d'expansion/contraction correspondant à une étape de détente de gaz que de deuxièmes cycles d'expansion/contraction correspondant à une étape de compression de gaz. 3. Machine de compression et détente selon la revendication 1 ou 2, comportant dans le corps (12a) des ouvertures d'entrée (16, 18) et de sortie (17, 19) du gaz pour chaque cycle d'expansion/contraction des cellules (15a, 15b, 15c, 15d) et dans laquelle la section de passage de l'ouverture d'entrée (16) du gaz est supérieure à la section de passage de l'ouverture de sortie (17) sur le ou les premiers cycles et la section de passage de l'ouverture d'entrée (18) du gaz est inférieure à la section de passage de l'ouverture de sortie (19) sur le ou les deuxièmes cycles. 4. Machine de compression et détente selon la revendication 3, dans laquelle l'ouverture d'entrée (16) du premier cycle est à proximité de l'ouverture de sortie (19) du deuxième cycle. 3033001 22 5. Machine de compression et détente selon la revendication 3 ou 4, dans laquelle l'ouverture de sortie (17) du premier cycle est à proximité de l'ouverture d'entrée (18) du deuxième cycle. 5 6. Machine de compression et détente selon l'une des revendications 3 à 5, dans laquelle les ouvertures d'entrée (16) du premier cycle et de sortie (19) du deuxième cycle sont respectivement diamétralement opposées par rapport aux ouvertures d'entrée (18) du deuxième cycle et de sortie (17) du premier cycle. 10 7. Machine de compression et détente selon l'une des revendications 3 à 6, dans laquelle les ouvertures d'entrée (16) du premier cycle et de sortie (19) du deuxième cycle présentent une section plus importante que les ouvertures de sortie (17) du premier cycle et d'entrée (18) du deuxième cycle. 15 8. Machine de compression et détente selon l'une des revendications précédentes, comprenant deux paires de pistons (14a-14c, 14b-14d) et dans laquelle chaque cellule (15a, 15b, 15c, 15d) effectue lors d'un tour de rotation, un et un seul premier cycle et un et un seul deuxième cycle, une étape d'admission du premier cycle sur une cellule (15a) ayant un intervalle de temps commun avec une étape 20 d'échappement du deuxième cycle sur la cellule (15d) qui la suit dans le mouvement de rotation. 9. Machine de compression et détente selon la revendication précédente, dans laquelle l'admission du premier cycle sur une cellule (15a) est décalée en temps par rapport 25 à l'échappement du deuxième cycle sur la cellule (15b) qui la suit dans le mouvement de rotation. 10. Machine de compression et détente selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le dispositif de coordination (22) comporte des moyens de coordination 30 du mouvement des pistons (14a, 14b, 14c, 14d), séparés fluidiquement de la chambre (12) de révolution. 3033001 23 11. Machine de compression et détente selon l'une des revendications précédente, comprenant des moyens d'étanchéité (23) entre les pistons (14a, 14b, 14c, 14d) et la paroi interne de la chambre (12), conçus pour séparer les cellules (15a, 15b, 15c, 5 15d) et permettre un frottement à sec sur les parois de la chambre (12). 12. Machine de compression et détente selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la section de la chambre (12) suivant un plan axial est arrondie. 10 13. Dispositif de récupération d'énergie d'une source thermique chaude (1), ledit dispositif comportant un échangeur de chaleur (3) entre un fluide de travail et la source chaude ainsi qu'une machine de compression (4) et de détente selon l'une des revendications précédentes, et ledit dispositif étant configuré de telle sorte que, à un instant donné, le fluide de travail rentre dans l'échangeur (3) après avoir suivi 15 l'étape de compression dans un premier cycle de la machine (4) et ressorte de l'échangeur (3) pour suivre l'étape de détente dans un deuxième cycle la machine (4). 14. Dispositif selon la revendication précédente dans lequel tout le flux de fluide de 20 travail passant par l'un des premiers cycles est traité par un seul des deuxièmes cycles de la machine (4). 15. Dispositif de récupération d'énergie selon l'une des revendications 13 ou 14, utilisant un cycle ouvert avec l'atmosphère ambiant. 25 16. Dispositif de récupération d'énergie selon l'une des revendications 13 à 15 dans lequel les gaz d'échappement (1) d'un moteur thermique (2) forment la source chaude. 30