Brevet FR3136256A1 — publié le 20231208

Machine thermique du type moteur volumétrique à combustion interne à quatre temps comportant un piston oscillant prismatique (1) divisant en deux parties une chambre associée (2) ledit piston (1) étant à double effet. La machine comporte des moyens pour l’ouverture ou la fermeture des soupapes d’admission (41) et (43) et des soupapes d’échappement (42) et (44) pour l’une et l’autre des deux parties de la chambre associée (2) situées de part et d’autre du dit piston (1). La machine comporte en outre des moyens d’allumage (51) et (52), tels des bougies ou des injecteurs, situés dans les chambres pour allumer le mélange gazeux comprimé afin de provoquer la détente motrice, suivie de l’échappement, de l’admission et à nouveau de la compression. La machine comporte également des moyens pour transformer le mouvement de rotation alternative du piston oscillant (1) lié en rotation à un arbre (22) en un mouvement de rotation continue d’un vilebrequin (33), un exemple en étant une manivelle quadratique. Le principal avantage tiré de cette conception réside dans l’absence de frottement entre le piston prismatique oscillant (1), guidé par et lié en rotation avec son arbre (22), et sa chambre associée (2). L’huile devient inutile. Le rendement mécanique est augmenté. Il n’y a pas d’usure du piston et de sa chambre associée. Figure pour l’abrégé : Fig2 Moteur volumétrique à combustion interne à quatre temps avec piston oscillant prismatique Domaine technique de l’invention La présente invention concerne un moteur volumétrique à combustion interne à quatre temps avec piston oscillant prismatique. Le domaine technique est celui des moteurs volumétriques thermiques. Etat de la technique antérieure Un moteur à combustion interne à quatre temps est généralement doté d’au moins un piston cylindrique et d’au moins une chambre associée elle aussi cylindrique. Souvent, il y a un phénomène d’usure dû au frottement entre le piston cylindrique et la chambre associée cylindrique provoqué par des forces de poussée latérale. Celles-ci sont souvent engendrées par le classique système cinématique bielle-manivelle. Le phénomène d’usure est appelé « ovalisation de chambre ». On connaît par ailleurs des machines thermiques à cycle de Stirling où le piston est guidé dans la chambre associée, par exemple le piston torique (FR2539811) ou le piston prismatique (FR2846374 & FR3113710). L’état de l’art comprend surtout une machine de transvasement dotée de quatre valves, deux valves de chaque côté d’un piston oscillant prismatique, l’une d’aspiration et l’autre de refoulement (FR3106860). Pour éviter les frottements entre le piston et la chambre, on utilise un piston oscillant prismatique et sa chambre associée. Comme le piston oscillant prismatique est guidé par et lié avec un arbre en rotation alternative, il ne frotte pas contre la paroi de la chambre associée. Le jeu entre le piston oscillant prismatique et sa chambre associée est le plus petit possible pour minimiser les fuites relatives d’un espace à l’autre de part et d’autre du piston oscillant prismatique. Mais ce jeu doit rester suffisamment grand pour éviter le serrage entre le piston oscillant prismatique et sa chambre associée. Ce serrage peut être provoqué par une dilatation thermique du piston oscillant prismatique plus importante que celle de la chambre associée. Le choix des matériaux est donc crucial. Brève présentation des différentes figures D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore dans la description suivante d’un mode préféré de réalisation et de variantes donnés à titre d’exemples non limitatifs en référence aux dessins annexés sur lesquels : , selon l’invention, est un schéma présentant un piston oscillant prismatique dans sa chambre associée lié en rotation à un arbre en rotation alternative, et comportant de chaque côté du piston un espace de volume variable chaque espace étant doté d’une soupape d’admission, d’une soupape d’échappement et d’un moyen d’allumage. , selon l’invention, est un schéma présentant un piston oscillant prismatique dans sa chambre associée lié en rotation à un levier de manivelle quadratique permettant de transformer le mouvement de rotation alternatif du piston oscillant prismatique en un mouvement de rotation continue du vilebrequin. , selon l’invention, est un schéma présentant un piston oscillant prismatique dans sa chambre associée, le piston allant de gauche à droite. , selon l’invention, est un schéma présentant un piston oscillant prismatique dans sa chambre associée, le piston étant en fin de course à droite tout en ne heurtant pas la paroi de la chambre associée. , selon l’invention, est un schéma présentant un piston oscillant prismatique dans sa chambre associée, le piston allant de droite à gauche. , selon l’invention, est un schéma présentant un piston oscillant prismatique dans sa chambre associée, le piston étant en fin de course à gauche tout en ne heurtant pas la paroi de la chambre associée. , selon l’invention, est un schéma présentant un piston oscillant prismatique dans sa chambre associée, le piston allant de gauche à droite. , selon l’invention, est un schéma présentant un piston oscillant prismatique dans sa chambre associée, le piston allant de droite à gauche. , selon l’invention, est un schéma présentant un piston oscillant prismatique dans sa chambre associée, lié en rotation à un arbre en rotation alternative autour duquel un joint d’étanchéité est réalisé. , selon l’invention, est un schéma présentant un arbre oscillant avec un joint à lèvre. , selon l’invention, est un schéma présentant un arbre oscillant avec un joint chaussette de torsion. , selon l’invention, est un schéma présentant un arbre oscillant avec un joint disque de torsion. «Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation La selon l’invention, est un schéma présentant un piston oscillant prismatique (1) dans sa chambre associée (2) lié en rotation à un arbre (22) en rotation alternative, et comportant d’un premier côté du piston un espace de volume variable doté d’une soupape d’admission (41), d’une soupape d’échappement (42) et d’un moyen d’allumage (51) et comportant d’un deuxième côté du piston un espace de volume variable doté d’une soupape d’admission (43), d’une soupape d’échappement (44) et d’un moyen d’allumage (52). Le volume balayé par le piston (1) doit être maximal sans pour autant que ce même piston (1) ne heurte en bout de course les soupapes (41), (42), (43) et (44), ni les moyens d’allumage (51) et (52). La selon l’invention, est un schéma présentant un piston oscillant prismatique (1) dans sa chambre associée (2) lié en rotation à un levier de manivelle quadratique transformant le mouvement de rotation alternative du piston oscillant prismatique (1) via l’arbre (22) en mouvement de rotation continue du vilebrequin (33). Les figures 3 à 8 selon l’invention, sont des schémas d’un moteur à combustion interne à quatre temps avec un piston oscillant prismatique (1), la chambre associée (2) ayant des bords parallèles, ceci pour faciliter la fabrication du moteur. Les soupapes (41), (42), (43) et (44) sont dans des logements non balayés par le piston (1). La selon l’invention, est un schéma présentant un piston oscillant prismatique (1) dans sa chambre associée (2), le piston allant de gauche à droite. À gauche du piston, la soupape (43) est ouverte et l’admission du mélange gazeux côté gauche a lieu. À droite du piston, la soupape (41) est fermée et la compression côté droit a lieu. La selon l’invention, est un schéma présentant le piston oscillant prismatique (1) dans sa chambre associée (2), le piston étant en fin de course à droite tout en ne heurtant pas la paroi de la chambre associée (2). À droite du piston (1), le moyen d’allumage (51) permet d’allumer le mélange gazeux. La selon l’invention, est un schéma présentant un piston oscillant prismatique (1) dans sa chambre associée (2), le piston allant de droite à gauche. À gauche du piston, la soupape (43) est fermée et la compression du mélange gazeux côté gauche a lieu. À droite du piston, la soupape (41) est fermée et la détente-motrice du mélange gazeux côté droit a lieu. La selon l’invention, est un schéma présentant le piston oscillant prismatique (1) dans sa chambre associée (2), le piston étant en fin de course à gauche tout en ne heurtant pas la paroi de la chambre associée (2). À gauche du piston (1), le moyen d’allumage (52) permet d’allumer le mélange gazeux. La selon l’invention, est un schéma présentant un piston oscillant prismatique (1) dans sa chambre associée (2), le piston allant de gauche à droite. À gauche du piston, la soupape (44) est fermée et la détente-motrice du mélange gazeux côté gauche a lieu. À droite du piston, la soupape (42) est ouverte et l’échappement côté droit a lieu. La selon l’invention, est un schéma présentant un piston oscillant prismatique (1) dans sa chambre associée (2), le piston allant de droite à gauche. À gauche du piston, la soupape (44) est ouverte et l’échappement a lieu. À droite du piston, la soupape (41) est ouverte et l’admission côté droit a lieu. La selon l’invention, est un schéma présentant un piston oscillant prismatique (1) dans sa chambre associée (2), lié en rotation à un arbre en rotation alternative (22) autour duquel un joint d’étanchéité (8) est réalisé dans un boîtier rapporté contenant un pallier. La , selon l’invention, est un schéma présentant un arbre oscillant (22) avec un joint à lèvre (8a). La , selon l’invention, est un schéma présentant un arbre oscillant (22) avec un joint chaussette de torsion (8b). La , selon l’invention, est un schéma présentant un arbre oscillant (22) avec un joint disque de torsion (8c). Le joint (8) autour de l’arbre en rotation alternative (22) peut garantir soit une étanchéité relative comme c’est le cas quand il se décline en joint à lèvre (8a) selon la figure (10a) soit une étanchéité absolue comme c’est le cas quand il se décline aussi en joint chaussette de torsion (8b) selon la figure (10b) ou encore en joint disque de torsion (8c) selon la figure (10c). Machine thermique du type moteur volumétrique à combustion interne à quatre temps caractérisée en ce qu’elle comporte un piston oscillant prismatique (1) divisant en deux parties une chambre associée (2). Machine suivant la revendication 1 caractérisée en ce qu’elle comporte des moyens pour l’ouverture ou la fermeture des soupapes d’admission (41, 43) et des soupapes d’échappement (42, 44) pour chacune des deux parties de la chambre associée (2) situées de part et d’autre du dit piston (1). Machine suivant les revendications 1 à 2 caractérisée en ce qu’elle comporte en outre des moyens d’allumage (51) et (52), tels des bougies ou des injecteurs, chaque moyen d’allumage étant situé dans chacune des parties de chaque côté du piston (1) pour allumer le mélange gazeux comprimé afin de provoquer la détente motrice, suivie de l’échappement, de l’admission et à nouveau de la compression. Machine suivant les revendications 1 à 3 caractérisée en ce qu’elle comporte des moyens pour transformer le mouvement de rotation alternative du piston oscillant (1) lié à un arbre (22) en un mouvement de rotation continue d’un vilebrequin (33), un exemple en étant une manivelle quadratique.