ENERGY RECOVERY THERMAL ENGINE EQUIPPED WITH A MULTIPLE-FUNCTION DUAL EFFECT PISTON

MOTEUR THERMIQUE A RECUPERATION D'ENERGIE EQUIPE D'UN PISTON MULTIFONCTION DOUBLE EFFET

French Abstract

Moteur thermique à récupération d'énergie thermique, équipé
d'un piston multifonctions double effet, afin d'obtenir deux
forces de travail par tour sur une seule bielle.
L'invention concerne un moteur thermique doté d'un piston
double effet, destiné à faire travailler la bielle (113) à la
compression sous l'effet d'une explosion dans la chambre de
travail supérieur (173) et à l'extension sous l'effet d'une
force résultant d'une restitution d'énergie dans la chambre de
travail inférieur (157), ces deux forces agissent sur chaque
bielle et par tour. L'air comprimé dans la chambre de compression
(156) est surchauffé lors de son passage dans l'échangeur
de chaleur (105) avant d'agir sur le piston de compression récu-pération
(109) qui est destiné à transformer l'énergie thermique
en énergie mécanique par effet thermodynamique.
Le moteur selon l'invention est destiné aux mêmes utilisa-tions
que les moteurs thermiques actuels.

Claims

-21-
REVENDICATIONS: Les réalisations de l'invention, au sujet
desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège
est revendiqué, sont comme il suit:
1)Moteur thermique associé à un système intégré destiné
à transformer en énergie mécanique l'énergie de la chaleur
générée par le fonctionnement de la partie moteur thermique,
le fonctionnement de la partie moteur thermique étant assuré
par la combustion d'un apport de carburant dans la chambre
de travail supérieur, seulement une partie de l'énergie
dégagée par la combustion est transformée en travail,
l'énergie non transformée en travail est dispersée sous
forme de chaleur, pour récupérer et transformer cette
chaleur en travail mécanique, le moteur thermique est
caractérisé en ce que la partie moteur thermique soit
associé à un système intégré de transformation partielle de
la chaleur perdue en travail mécanique, que le dit moteur
thermique comporte un piston de travail solidaire d'un
piston annulaire double effet, que le dit piston annulaire
double effet lors de son déplacement dans une chambre de
compression provoque une variation de volume et utilise
l'une de ces faces pour comprimer de l'air ambiant, que cet
air ambiant comprimé soit surchauffé au contact des pièces
chaudes constituantes de la partie moteur thermique, que cet
air ambiant comprimé surchauffé soit canalisé vers une
chambre de récupération d'énergie, que la dite chambre de
récupération d'énergie ait un volume variable obtenu par le
déplacement du dit piston annulaire qu'il contient, que la
dite chambre de récupération d'énergie soit fermée par une
soupape d'admission inférieure et une soupape d'échappement

-22-
inférieure avant que la dite chambre de récupération
d'énergie arrive à son volume minimum, qu'au moment du début
de l'augmentation de volume de la dite chambre de
récupération d'énergie, il s'effectue l'ouverture de la dite
soupape d'admission inférieure de la dite chambre de
récupération d'énergie, que l'air comprimé dilaté sous
l'effet de la chaleur au contact des pièces chaudes du dit
moteur thermique, pénètre dans la dite chambre de
récupération d'énergie et pousse sur la face du dit piston
annulaire, que cette dite face est opposée à la face
utilisée pour la compression de l'air comprimé, que la
différence d'énergie mécanique entre l'opération de
compression de l'air comprimé et l'opération de détente de
l'air comprimé surchauffé contribue à l'effort de
compression produit dans une chambre de travail spécifique à
la partie moteur thermique, que l'énergie mécanique non
absorbée par le travail de compression produit dans la dite
chambre de compression et le travail de compression produit
dans la dite chambre de travail spécifique à la partie
moteur thermique, soit transmise à un vilebrequin par
l'intermédiaire d'une bielle, que cette énergie contribue à
une augmentation de la puissance du moteur thermique sans
augmenter la consommation de carburant.
2)Moteur thermique selon la revendication 1, caractérisé
en ce qu'une soupape d'échappement supérieure soit
contrainte à l'ouverture par une butée mécanique entre le
dit piston de travail dédié au moteur thermique et la dite
soupape d'échappement supérieure, que le contact s'effectue
au moment de la fin de course basse du dit piston de travail
dédié au dit moteur thermique.

-23-
3) Moteur thermique selon la revendication 2 caractérisé
en ce que le contact entre la dite soupape d'échappement
supérieure et le fond du dit piston de travail dédié au
moteur thermique soit amorti par un ressort.
4)Moteur thermique selon la revendication 2 caractérisé
en ce que le dit piston de travail dédié au moteur thermique
soit équipé d'une soupape d'admission supérieure logée dans
le dit piston de travail dédié au dit moteur thermique, que
la priorité à l'ouverture entre la dite soupape
d'échappement supérieure et la dite soupape d'admission
supérieure soit conditionnée par la différence de résistance
à la compression entre chaque ressorts de rappel des dites
soupapes.
5)Moteur thermique selon la revendication 2,3, ou 4
caractérisé en ce que la dite soupape d'échappement
supérieure soit équipée d'un conduit destiné à son
refroidissement.
6) Moteur thermique selon l'une quelconque des
revendications 1,2,3,4 ou 5 caractérisé en ce qu'une
soupape d'admission inférieure conditionnant l'alimentation
en air ambiant comprimé surchauffé de la dite chambre de
récupération d'énergie soit contrainte à l'ouverture par une
came solidaire du vilebrequin.
7)Moteur thermique selon la revendication 6 caractérisé
en ce que la dite soupape d'admission inférieure soit
équipée d'un piston de compensation de pression destiné à
aider la fermeture de cette dite soupape d'admission
inférieure.

-24-
8)Moteur thermique selon l'une quelconque des
revendications 1,2,3,4,5 ou 6 caractérisé en ce qu'une
soupape d'échappement inférieure conditionnant l'évacuation
de l'air contenu dans la dite chambre de récupération
d'énergie, soit contrainte à l'ouverture par une came
solidaire du vilebrequin.
9) Moteur thermique selon l'une quelconque des
revendications 1,2,3,4,5,6,7 ou 8 caractérisé en ce que
l'air ambiant, soit aspiré vers la dite chambre de
compression, en passant au travers d'un système de clapet
anti-retour d'admission.
10) Moteur thermique selon l'une quelconque des
revendications 1,2,3,4,5,6,7 ou 8 caractérisé en ce que par
le moyen d'un turbocompresseur, l'air ambiant soit sous
pression contraint de se diriger vers la dite chambre de
compression en passant au travers d'un système de clapet
anti-retour d'admission.
11) Moteur thermique selon l'une quelconque des
revendications 1,2,3,4,5,6,7,8,9 ou 10 caractérisé en ce que
l'air comprimé s'échappe de la dite chambre de compression
en passant au travers d'un système de clapet anti-retour de
sortie.
12) Moteur thermique selon l'une quelconque des
revendications 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 ou 11 caractérisé en ce
que la dite partie moteur thermique soit entourée d'un
échangeur de chaleur collectant les gaz d'échappement du
dit moteur thermique et d'autre part de l'air surchauffé
provenant des pièces chaudes constituant le moteur

-25-
thermique, que le transfère de la chaleur entre les gaz
d'échappement du dit moteur thermique vers l'air comprimé
surchauffé se réalise au travers d'une cloison d'échange
séparant les gaz d'échappement du moteur thermique et
d'autre part l'air surchauffé provenant des pièces chaudes
constituant le moteur thermique.
13) Moteur thermique selon revendication 12 caractérisé
en ce que des cloisons internes du dit échangeur de chaleur
entourant la dite partie moteur thermique, que ces dites
cloisons soient pourvues d'absorbeurs d'ondes acoustiques,
afin d'ajouter au dit échangeur de chaleur une fonction
d'absorbeur de son.
14) Moteur thermique selon l'une quelconque des
revendications 1,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12, ou 13 caractérisé
en ce que le refroidissement de l'intérieur du dit piston de
travail soit assuré par la circulation d'air résultant de
l'échappement de la dite chambre de récupération d'énergie,
que cet air soit ensuite utilisé pour le gavage de la dite
chambre de travail du moteur thermique, que le gavage de
l'air d'admission du moteur thermique se produise au moment
de l'ouverture de la dite soupape d'admission supérieure et
de la dite soupape d'échappement supérieure, que l'entrée de
l'air comprimé dans la dite chambre de travail du moteur
thermique pousse les gaz d'échappement du dit moteur
thermique vers la sortie d'échappement du dit moteur
thermique.
15) Moteur thermique selon revendication 12, 13 ou 14
caractérisé en ce que les gaz d'échappement du dit moteur
thermique évacués du dit échangeur de chaleur entourant le

-26-
moteur thermique, soient canalisés au travers d'un autre
échangeur de chaleur situé sur la conduite de sortie du dit
échangeur de chaleur entourant le moteur thermique, afin
qu'il transmette sa température à un élément externe au dit
moteur.
16) Moteur thermique selon l'une quelconque des
revendications 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14 ou 15
caractérisé en ce que l'air d'échappement évacué de la dite
chambre de récupération d'énergie, soit canalisé au travers
d'un échangeur de chaleur installé sur une conduite
d'échappement de la dite chambre de récupération d'énergie,
afin qu'il transmette sa température à un élément externe au
dit moteur.
17) Moteur thermique selon l'une quelconque des
revendications 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15 ou 16
caractérisé en ce qu'un film de graissage nécessaire au
glissement des segments soit diffusé par une bague poreuse
et que la dite bague poreuse soit approvisionnée par un
liquide de lubrification provenant du circuit de
lubrification du dit moteur .
18) Moteur thermique selon l'une quelconque des
revendications 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15 ou 16
caractérisé en ce qu'un film de graissage nécessaire au
glissement des segments soit diffusé par une bague poreuse
et que la dite bague poreuse soit alimentée par un doseur de
liquide de lubrification spécifique à cette fonction.
19) Moteur thermique selon l'une quelconque des
revendications 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17 ou

-27-
18 caractérisé en ce que l'étanchéité par segmentation soit
assurée par deux segments superposés en contact sur une de
leurs faces cylindriques identiques avec un troisième
segment afin de constituer un anneau étanche.
20) Moteur thermique selon la revendication 19,
caractérisé en ce que ces trois segments soient maintenus
latéralement par un anneau élastique afin de faciliter le
montage de l'ensemble pré-monté des trois segments.
21) Moteur thermique selon la revendication 19 ou 20
caractérisé en ce que les dits segments soient équipés d'un
système à ressort, afin de plaquer les segments sur l'une
des faces latérales de leur logement.
22) Moteur thermique selon l'une quelconque des
revendications 19,20 ou 21 caractérisé en ce que des
montages de segments soient superposés et espacés entre eux,
afin d'obtenir un espace annulaire entre deux montages de
segments, que le dit espace soit en communication avec un
circuit de lubrification par le moyen d'un canal débouchant
sur l'extrême partie basse d'un espace nécessaire entre le
jeu de segments du bas et l'intérieur d'une gorge de
logement du jeu de segments du bas , que la dite
lubrification assure aussi une fonction de refroidissement
des dits segments.
23) Moteur thermique selon l'une quelconque des
revendications
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,15,16,17,18,19,20,21 ou 22
caractérisé en ce que les gaz d'échappement du dit moteur
thermique et l'air d'échappement de la dite chambre de

-28-
récupération d'énergie se cumulent pour fournir de l'énergie
cinétique à une double turbine, que cette dite double
turbine restitue l'énergie cinétique des dit gaz
d'échappement à l'air d'admission du dit moteur thermique
pour gaver la dite chambre de travail du dit moteur
thermique et expulser les gaz d'échappement du dit moteur
thermique vers l'extérieur de la dite chambre de travail.
24) Moteur thermique selon l'une quelconque des
revendications
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,22 ou 23
caractérisé en ce que l'air d'admission comprimé surchauffé
de la dite chambre de récupération d'énergie, soit soumis à
une élévation de température par un apport de chaleur
externe supplémentaire transmis lors de son passage dans un
échangeur de chaleur situé sur une canalisation d'admission
de la dite chambre de récupération d'énergie, afin d'obtenir
une puissance de détente supplémentaire.
25) Moteur thermique selon l'une quelconque des
revendications
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,22,23 ou
24 caractérisé en ce que les balourds engendrés par les
mouvements des pièces mobiles, soient atténués par deux
masses d'équilibrage équivalentes, tournant sur le même axe
et ayant un sens de rotation opposé l'un par rapport à
l'autre et dont les effets convergents s'opposent aux
balourds des dites pièces mobiles.
26) Moteur thermique selon la revendication 25
caractérisé en ce que les dites masses d'équilibrage
équivalentes soient intégrées à des pièces existantes.

-29-
27) Moteur thermique selon l'une quelconque des
revendications
1,6,7,8,9,10,11,12,13,15,16,17,18,19,20,22,23,25 ou 26
caractérisé en ce que le dit moteur thermique équipé de la
dite soupape d'admission supérieure et de la dite soupape
d'échappement supérieure, que les dites soupapes soient
contraintes à l'ouverture par un système autre que la butée
mécanique conditionné par la fin de course de descente du
dit piston de travail, que ce système soit de type
hydrostatique.
28) Moteur thermique selon l'une quelconque des
revendications
1,6,7,8,9,10,11,12,13,15,16,17,18,19,20,22,23,25 ou 26
caractérisé en ce que le dit moteur thermique équipé de la
dite soupape d'admission supérieure et de la dite soupape
d'échappement supérieure, que les dites soupapes soient
contraintes à l'ouverture par un système autre que la butée
mécanique conditionné par la fin de course de descente du
dit piston de travail, que ce système soit de type
pneumatique.
29) Moteur thermique selon l'une quelconque des
revendications
1,6,7,8,9,10,11,12,13,15,16,17,18,19,20,22,23,25 ou 26
caractérisé en ce que le dit moteur thermique équipé de la
dite soupape d'admission supérieure et de la dite soupape
d'échappement supérieure, que les dites soupapes soient
contraintes à l'ouverture par un système autre que la butée
mécanique conditionné par la fin de course de descente du

-30-
dit piston de travail, que ce système soit de type
électromagnétique.
30) Moteur thermique selon la revendication 27,28 ou 29
caractérisé en ce que le système d'ouverture des dites
soupapes soit soumis à un mécanisme de gestion du moment et
du temps d'ouverture, par un procédé géré par le résultat
d'une lecture de type mécanique de la vitesse de rotation.
31) Moteur thermique selon l'une quelconque des
revendications 27,28 ou 29 caractérisé en ce que le système
d'ouverture des dites soupapes soit soumis à un mécanisme de
gestion du moment et du temps d'ouverture, par un procédé
géré par le résultat d'une lecture de type hydraulique de la
vitesse de rotation.
32) Moteur thermique selon l'une quelconque des
revendications 27,28 ou 29 caractérisé en ce que le système
d'ouverture des dites soupapes soit soumis à un mécanisme de
gestion du moment et du temps d'ouverture, par un procédé
géré par le résultat d'une lecture de type électronique de
la vitesse de rotation.
33) Moteur thermique selon l'une quelconque des
revendications
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,
24,25,26,27,28,29,30,31 ou 32 caractérisé en ce que l'air
comprimé généré par le dit système de récupération d'énergie
soit dévié par le moyen d'un système de vannes, pour que cet
air comprimé soit stocké dans plusieurs réservoirs,
thermiquement isolés, alimentés séparément, qu'un premier
réservoir de petite contenance serve à stocker l'énergie de

-31-
courte restitution, que le remplissage du premier réservoir
déclenche le remplissage d'un second réservoir destiné à une
deuxième restitution, que le remplissage du dit second
réservoir déclenche le remplissage d'un troisième réservoir
destiné à une troisième restitution, et ceci sans limitation
de possibilité, que les restitutions d'énergie soient
obtenues par l'ouverture des vannes d'isolation de chaque
réservoir, que les vannes soient commandées par gestion
automatique suivant les besoins de redémarrage, d'addition
de puissance ou de freinage.

Description

CA 02669322 2009-05-07
-1-
INTRODUCTION
Domaine de l'invention : MOTEUR THERMIQUE A RECUPERATION
D'ENERGIE EQUIPE D'UN PISTON MULTIFONCTION DOUBLE EFFET.
Description de l'art antérieur:
Les moteurs thermiques traditionnels sont :
1)Le moteur quatre temps (quatre cylindres simples effets)
Ce type de moteur ne fournit que deux explosions par tour et
nécessite la gesticulation de ses quatre bielles et de ses
quatre pistons, chaque piston nécessite ses propres soupapes
et embiellage. Son volume et son poids est important.
Nota: Des conceptions différentes variant de un à huit pis-
tons ou plus sont possibles.
Pour augmenter la puissance, on a recours à une version tur-
bocompresseur destinée à augmenter la pression du ou des gaz
d'admission.
2)Le moteur deux temps (un cylindre simple effet)
Ce moteur ne fournit qu'une explosion par tour et a
l'inconvénient d'utiliser un mélange comprenant du carburant
et de l'huile de lubrification, ce qui nuit à la qualité des
gaz rejetés.
3)Les moteurs rotatifs.
Ces moteurs sont d'une réalisation complexe.
la correcte lubrification des pièces mobiles engendre une
pollution des gaz d'échappements qui entrainent des particu-
les de lubrifiant dans le circuit d'échappement.
La durée de vie de ces moteurs reste limitée.

CA 02669322 2009-05-07
-2-
SOMMAIRE DE L'INVENTION :
La présente invention concerne un moteur thermique équipé
d'un piston multifonctions double effet, le dit piston par
tour moteur effectue les opérations suivantes :
1) La compression de l'air ambiant dans une chambre de
travail.
2) La restitution du travail résultant d'une explosion ou
d'une combustion suite à un apport de carburant dans
cette dite chambre de travail.
3) L'aspiration et la compression de l'air ambiant, cet
air aura été éventuellement avant aspiration préalable-
ment refroidi par l'air issu de l'échappement du moteur
à air.
4) La récupération de la puissance délivrée par l'air com-
primé réchauffé par la chaleur perdue du dit moteur.
Le moteur selon l'invention à l'avantage de fournir sur une
seule bielle, un travail par tour moteur équivalent au tra-
vail fournit par un moteur 2 temps, auquel s'additionne le
travail résultant de la dilatation de l'air comprimée ré-
chauffée par la chaleur habituellement perdue. Ce monteur
permet d'augmenter fortement le rendement et de diminuer
proportionnellement la consommation et le rejet des gaz
polluants. A puissance égale, le dit moteur reste inférieur
en poids et encombrement par rapport aux moteurs quatre
temps actuels.
L'association des fonctions du piston, travail, compression
et moteur à air chaud permet :
1)De transmettre les efforts nécessaires à la compression
directement d'un piston à l'autre sans générer de frottement

CA 02669322 2009-05-07
-3-
et de perte par inertie des pièces qui auraient été néces-
saire à la transmission de ces forces.
2)De transmettre la puissance du moteur à air chaud d'un
piston à l' autre sans générer de frottement et de perte par
inertie des pièces qui auraient été nécessaire à la trans-
mission de ces forces.
3)D'utiliser les faces les mieux disposées à la lubrifi-
cation pour le guidage des pistons solidaires.
4) De par sa conception, d'économiser en réalisation et en
perte par inertie, sur les pièces en mouvement de tout ce
qui conçoit l'embiellage.
Selon des modes narticuliers de réalisation: Le
moteur thermique est équipé d'un piston de travail solidaire
d'un piston annulaire double effet, le dit piston annulaire
lors de son déplacement génère une variation de volume dans
une chambre de compression, cette diminution de volume est
destinée partiellement ou totalement à la compression de
l'air ambiant, d'autre part le dit piston annulaire subit
sur la face concernant la chambre de travail inférieur, une
poussée supérieur à celle qui aura été nécessaire à la com-
pression, ce supplément d'énergie ajouté à l'air comprimé
provient partiellement la chaleur perdue générée par le dit
moteur et éventuellement un (ou plusieurs) élément externe
au dit moteur, le système peut être multiple dans un but
d'équilibrage ou de multiplication de la puissance.
la culasse supérieur du moteur thermique peut être équi-
pée d'une soupape d'échappement supérieur contrainte à
l'ouverture par effet d'entraînement dans la fin de course
basse du piston de travail, le contact entre la soupape et

CA 02669322 2009-05-07
-4-
le fond du piston peut être éventuellement amorti par un
ressort de contact, selon une autre version le dit piston de
travail peut être équipé d'une deuxième soupape d'admission
supérieur entraînée elle-même par le piston de travail, la
priorité à l'ouverture entre la soupape d'échappement supé-
rieur et la soupape d'admission supérieur peut être condi-
tionnée par la différence de résistance à la compression en-
tre les ressorts des dites soupapes, la soupape
d'échappement supérieur peut être équipée d'un conduit des-
tiné à son refroidissement.
La culasse inférieur peut être équipée d'une (ou plu-
sieurs) soupape d'admission inférieur et soupape
d'échappement inférieur que la (ou les) dite soupape soit
contrainte à l'ouverture par une (ou plusieurs) came soli-
daire du vilebrequin, que la (ou les) dite soupape soit ou
non équipée d'un piston de compensation de pression.
Des gaz (ou de l'air) sous pression atmosphérique ou sous
pression résultant de l'utilisation d'un turbocompresseur ou
d'une turbine, peuvent être envoyés vers l'admission de la
chambre de compression, en passant au travers d'un ou plu-
sieurs clapet anti-retour d'admission pour ensuite sous
forme comprimée, qu'ils s'échappent par un ou plusieurs cla-
pet anti-retour de sortie vers un échangeur de chaleur si-
tué d'une part sur la sortie d'échappement supérieur et
d'autre part sur le pourtour du moteur thermique, l'air com-
primé surchauffée peut être pulsé dans une conduite et en-
suite admis dans un passage libéré par le levage de la sou-
pape d'admission inférieur du moteur à air chaud, la dite
soupape d'admission est ouverte au moment de la remontée du

CA 02669322 2009-05-07
-5-
dit piston de compression/récupération, le dit piston ayant
préalablement lors de sa fin de course de descente, comprimé
un volume d'air emprisonner, la soupape d'échappement infé-
rieur et la soupape d'admission inférieur étant fermées, ce-
ci affin d'obtenir un effet ressort amortisseur de fin de
course, se qui permet lors du début de la remontée du dit
piston d'avoir une pression équivalente des deux côtés de
la soupape d'admission inférieur, ceci dans le but de récu-
pérer la quasi totalité de la puissance délivrée par le sur-
chauffage de l'air comprimée au moment du début de la re-
montée du piston de compression/récupération.
L'intérieur du piston de travail peut être ventilé par la
circulation d'air résultant de l'échappement du moteur a air
chaud, cet air peut ensuite être utilisé pour le gavage de
la chambre de travail au moment de l'ouverture de la soupape
d'admission supérieur et de la soupape d'échappement supé-
rieur du dit moteur thermique, les gaz d'échappement sont
évacués sous la poussée de l'air d'admission vers la sortie
d'échappement supérieur.
l'air ou les gaz évacué des sorties d'échappement des mo-
teurs peut être canalisés au travers d'un (ou plusieurs
échangeur) de chaleur.
Le film de graissage nécessaire au glissement des segments
peut être diffusé par une ou plusieurs bagues poreuses, la
(ou les) dite bague peut être approvisionnée par un liquide
de lubrification provenant du circuit de lubrification du
dit moteur, la (ou les) dite bague poreuse peut être alimen-
tée par un doseur de liquide de lubrification spécifique à
cette fonction.

CA 02669322 2009-05-07
-6-
L'étanchéité par segmentation peut être assurée par deux
segments superposés en contact avec un troisième segment,
ces trois segments peuvent être logés dans une gorge ou en
appuient sur un épaulement et peuvent être maintenus par un
anneau élastique ou une bague, les dit segments sont éven-
tuellement équipés d'un système à ressort, les montages peu-
vent être superposés afin d'obtenir un espace annulaire en
communication avec un circuit de lubrification spécifique ou
commun avec le circuit de lubrification du moteur, un canal
d'évacuation peut être situé sur l'extrême partie basse de
l'espace nécessaire entre le jeu de segments du bas et
l'intérieur de la gorge ou de l'épaulement contenant les
dits segments, la dite lubrification peut assurer aussi une
fonction de refroidissement.
La chambre de travail inférieur peut comporter une sortie
d'échappement libre vers l'extérieur ou vers une turbine,
la dite chambre peut aussi être alimentée par un carburant
de même propriété ou de propriétés différentes du carburant
alimentant la chambre de travail supérieur, cette alimenta-
tion en carburant peut être de façon permanente ou momenta-
née, ou seulement l'une des deux dites chambres peut être
alimentée en carburant, le carburant peut se consumer au fur
et a mesure de son injection du fait de la température éle-
vée existante dans les dites chambres ou par un procédé
d'élévation ponctuel et sectoriel de la température .
Les balourds engendrés par les mouvements des pièces mobi-
les, peuvent être atténués par deux masses équivalentes in-
tégrées ou non à des pièces existantes, tournant sur le même
axe et ayant un sens de rotation opposé l'un à l'autre et

CA 02669322 2009-05-07
-7-
dont les effets convergents s'opposent aux balourds des di-
tes pièces mobiles.
Le dit moteur thermique peut être équipé d'une (ou plu-
sieurs) soupape d'admission et d'une (ou plusieurs) soupape
d'échappement contraintes à l'ouverture par des systèmes au-
tres que la butée mécanique conditionné par la fin de course
de descente du piston de travail, ces systèmes peuvent êtres
de type hydrostatique, à air ou autre gaz comprimé ou sous
l'effet de l'action d'électro-aimant, ces systèmes peuvent
être soumis ou non à un mécanisme d'avance ou de retard à
l'ouverture ou à la fermeture, des dites soupapes par un
procédé géré par le résultat d'une lecture de type mécani-
que, hydraulique ou électronique de la vitesse de rotation.
L'air comprimé peut être dévié par le moyen d'un système
d'une (ou plusieurs) vanne, pour que cette énergie soit
stocker dans un ou plusieurs réservoirs alimentés séparé-
ment ou simultanément, un premier réservoir peut être de
petite contenance pour stocker l'énergie de courte restitu-
tion, le remplissage du premier réservoir peut déclencher
le remplissage d'un second réservoir pouvant être destinée à
une deuxième restitution, le remplissage du second réservoir
peut être déclenché par le remplissage d'un troisième réser-
voir pouvant être destiné à une troisième restitution, et
ceci sans limitation de possibilité, la (ou plusieurs) res-
titution d'énergie peuvent être obtenu par l'ouverture d'une
(ou plusieurs) vanne d'isolation de chaque réservoir, la (ou
les) dite vanne peut être gérée manuellement ou commandée
par gestion automatique suivant les besoins.

CA 02669322 2009-05-07
-ô-
L'échangeur de chaleur, pouvant être intégré au dit moteur
thermique, restitue par le contact des gaz d'échappement
avec la cloison séparant les gaz d'échappement et l'air com-
primé, la majeur partie de l'énergie thermique générée par
les gaz d'échappement du dit moteur thermique, et éventuel-
lement une énergie calorifique extérieur au dit moteur,
cette chaleur est transmise vers l'air comprimé sortie au
travers du clapet anti-retour de sortie du compresseur,
l'autre partie de l'air comprimé pouvant être envoyé vers
des espaces afin de refroidir les ailettes du dit moteur
thermique, les cloisons internes du dit échangeur peuvent
être totalement ou partiellement pourvues d'absorbeurs
d'ondes acoustiques, les absorbeurs étant destinés à suppri-
mer les ondes émises par les gaz d'échappement, de l'air
comprimé sortie du compresseur et celles générées au tra-
vers des composants constituant la chambre de travail supé-
rieur du dit moteur thermique.
Les sorties d'échappements des deux moteurs peuvent se
cumuler pour fournir de l'énergie cinétique à une double
turbine, cette double turbine peut restituer l'énergie ciné-
tique des dit gaz d'échappement à la compression de l'air
d'admission, pour qu'ensuite l'air comprimé gave la chambre
de travail supérieur et expulse les dit gaz d'échappement
vers l'extérieur de la dite chambre de travail.
Le piston de travail peut-être dissocié en deux parties
dont l'une reçoit l'axe de pied de bielle et la deuxième
partie recouvre la première partie, emprisonnant l'axe de
pied de bielle.

CA 02669322 2009-05-07
-9-
Le piston de travail peut-être le support d'un piston de
compression intégré ou démontable.
Les gaz d'échappement du moteur thermique peuvent passer
dans un catalyseur épurateur intégré ou non a l'échangeur de
chaleur.
Affin de permettre leur démontage, les composants consti-
tuants l'échangeur de chaleur peuvent êtres constitués de
demi-pièces montées face à face.
Afin de permettre leur démontage, les composants consti-
tuants l'échangeur de chaleur peuvent êtres de forme héli-
coïdale, ce qui permet le montage et le démontage des pièces
en effectuant un mouvement rotatif.
Afin de permettre le démontage, des composants constituants
l'échangeur de chaleur, les ailettes peuvent avoir des pas-
sages en quinconces pour forcer l'air à circuler de façon
répartie et progressivement du froid vers le chaud.
Avant son entrée dans le dit moteur à air chaud, ou le
système de stockage, l'air comprimé d'alimentation du moteur
à air chaud, peut être chauffé par une autre source de cha-
leur, que celle perdue par le dit moteur thermique.
Le stockage de l'air comprimé peut se réaliser sous forme
d'air frais avant qu'il ne passe et se réchauffe dans
l'échangeur de chaleur.
La sortie des gaz d'échappement du moteur thermique peut
servir à réchauffer un élément externe au dit moteur, comme
par exemple une cabine de conduite.

CA 02669322 2009-05-07
-10-
La sortie des gaz d'échappement du moteur à air chaud peut
servir à refroidir un élément externe au dit moteur, comme
par exemple une cabine de conduite.
L'admission de la chambre de compression peut-être assurée
par des clapets habituellement utilisés sur des compresseurs
à air.
L'air d'admission de la chambre de compression peut-être
refroidi par son passage dans un échangeur de chaleur, qui
est en contacte avec l'air détendu sortant de l'échappement
de la chambre de récupération d'énergie.
Le refroidissement interne du piston de travail peut-être
assuré par l'admission d'air du moteur thermique.
L'air d'admission du moteur thermique peut provenir tota-
lement ou partiellement de l'échappement du moteur à air
chaud.
La conduite de liaison entre l'échappement du moteur à air
chaud et la chambres de travail supérieur peut-être équipée
d'un échangeur de chaleur afin de modifier la température de
l'air d'admission qui ensuite refroidie les composants in-
terne du moteur.
Le passage (des gaz ou) de l'air d'admission comprimé des-
tiné à gaver la chambre de travail supérieur, peut-être
conditionné par le passage libéré par l'escamotage du piston
(de travail du moteur thermique) de l'ouverture du dit pas-
sage d'admission.
Le passage (des gaz) ou de l'air d'admission comprimé des-
tiné à gaver la chambre de travail supérieur, peut-être
conditionné par la mise en communication du (ou des) passage

CA 02669322 2009-05-07
-11-
existant sur le piston de travail et le passage du (ou des)
passage existant dans la chemise correspondant à ce piston
de travail supérieur en coïncidence avec l'ouverture de la
soupape d'admission installée sur le piston de travail supé-
rieur.
Une partie ou la totalité des gaz de compression peut-être
détournée au profit d'un stockage d'énergie ou d'une autre
utilisation externe au fonctionnement du moteur.
Le stockage de l'air comprimé peut être issu de la décélë-
ration ou du freinage d'un véhicule, qui consiste a utiliser
le travail du compresseur affin de dévier l'énergie de l'air
comprimé vers un (ou plusieurs) réservoir.
L'énergie stockée dans un (ou plusieurs) réservoir peut
être restituée vers le moteur à air pour aider ou mouvoir le
moteur thermique.
L'énergie stockée dans un (ou plusieurs) réservoir peut
être restituée vers le moteur à air pour démarrer le moteur
thermique.
La soupape d'admission inférieur située sur l'entrée du mo-
teur à air chaud peut être équipée d'un piston de compensa-
tion de pression pour éviter l'ouverture intempestive de la
dite soupape.
Le piston annulaire de compression et restitution d'énergie
peut être fait de matière isolante ou comporter une couche
de matière isolante, ceci pour éviter de transmettre la cha-
leur du moteur à air chaud vers l'air aspiré dans la partie
compresseur.

CA 02669322 2009-05-07
-12-
Le piston de travail destiné à recevoir une soupape peut-
être équipé d'un siège de soupape avec ou non son système de
fixation.
L'ouverture et la fermeture des soupapes d'admission et
d'échappement peut-être décalée d'une soupape à l'autre en
jouant sur différence de raideur entre le ressort de rappel
de la soupape d'admission et la différence de raideur du
ressort de la soupape d'échappement.
Les soupapes d'admission ou d'échappement peuvent-êtres
équipées d'un conduit destiné au refroidissement et à la lu-
brification des dites soupapes et que ce conduit soit en
communication avec le système de lubrification du moteur ou
un système de lubrification indépendant au dit moteur.
Le refroidissement des soupapes d'admission et
d'échappement supérieur peut être assuré par le passage par-
tiel de l'air évacué du moteur a air chaud.
Le (ou les) sabot destiné à pousser la (ou les) soupapes
commandées par le vilebrequin peut-être équipé d'une canali-
sation de retour suffisamment dimensionné pour évacuer le
lubrifiant destiné à la lubrification et au refroidissement
de la (ou des) dites soupapes.
L'ouverture commandée des orifices d'admission et
d'échappement de la chambre de travail inférieur peuvent
être effectué par une distribution rotative solidaire ou non
du vilebrequin.
Les principales pièces fixes peuvent êtres maintenues par
effet d'empilement sous la contrainte de vis ou goujons suf-

CA 02669322 2009-05-07
-13-
f isamment élastique pour encaisser les dilatations des piè-
ces empilées.
Le bas de la chemise de travail supérieur peut-être équipé
d'une pièce destinée à maintenir dans sa partie inférieur
une bague poreuse et éventuellement la segmentation inf é-
rieure.
La chambre du moteur à air chaud dite chambre de travail
inférieur en plus de sa capacité de restitution d'énergie,
peut être dopée par la combustion d'une faible alimentation
de carburant, enflammé dès lors que la soupape d'admission
du moteur à air chaud est fermée.
La canalisation d'alimentation du moteur à air chaud peut
être équipée d'un échangeur de chaleur destiné à surchauffer
l'air comprimé circulant dans la dite canalisation.
La canalisation d'alimentation du moteur thermique peut
être équipée d'un échangeur de chaleur destiné à chauffer ou
refroidir l'air comprimé circulant dans la dite canalisa-
tion.
La canalisation d'évacuation du moteur à air chaud peut
être équipée d'un échangeur de chaleur destiné à refroidir
un gaz ou un liquide destiné à refroidir un composant ex-
terne au dit moteur.
Une ou les deux pièces destinées à vaincre le balourd na-
turel du moteur peuvent-êtres des pièces déjà utilisées à
d'autres fonctions interne ou externe au moteur.

CA 02669322 2009-05-07
-14-
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS :
La figure 1 sous forme de sections partielle latérale re-
présente plus particulièrement le piston de travail, le pis-
ton de compression et les clapets du compresseur.
-La figure 2 sous forme de section partielle longitudinale
représente plus particulièrement le piston de travail, la
chambre de travail inférieur avec ses soupapes.
-La figure 3 sous forme de section partielle longitudinale
représente plus particulièrement le passage de l'air dans le
piston de travail, l'admission de l'air comprimé dans la
chambre de travail inférieur.
- La figure 4 représente sous forme de section partielle une
version de réalisation d'obtention d'un anneau de lubrifiant
refroidisseur prisonnier entre deux jeux de segments étan-
ches.
- La figure 5 représente sous forme de section partielle
un montage de valves et réserves d'air sur la conduite d'
alimentation du moteur à air chaud.
- La figure 6 représente sous forme de section partielle,
une version de séparation des gaz de sortie du moteur à air
chaud d'avec les gaz d'entré du moteur thermique.
- DESCRIPTION DE REALISATIONS PREFERENTIELLES
Moteur thermique à piston de travail (111 figure 1) assem-
blé sur une bielle (113 figure 1) par l'intermédiaire d'un
axe de pied de bielle (175 figure 3), le piston de compres-
sion/récupération (109 figure 1) est ensuite monté sur le
piston de travail (111 figure 1) et coiffe l'axe de pied de

CA 02669322 2009-05-07
-15-
bielle (175 figure 3), l'anneau élastique (110 figure 1
maintien les deux dit pistons assemblés.
- Lors de la descente des pistons la chambre de compression
(156 figure 2) se remplie d'air par le clapet anti-retour
(108 figure 1), cet air ressort sous forme comprimé, au tra-
vers d'un clapet anti-retour (128 figure 1), l'air comprimé
est pulsé dans l'échangeur de chaleur (105 figure 1) pour se
réchauffer au contacte des ailettes (152 figure 2 ) (170 fi-
gure 3) en passant par les passages (151 figure 2 ) disposés
en quinconce et les espaces (142 figure 2) (141 figure 2).
- L'air comprimé préchauffé est poussé dans le conduit ( 102
figure 1 ) pour pénétrer dans l'espace ( 143 figure 2 afin
de prendre la chaleur de la cloison ( 106 figure 1 ) et sor-
tir de l'échangeur de chaleur par la conduite (150 figure 2
).
- La conduite (150 figure 2 ) étant éventuellement équipé
d'un système de stockage comprenant une ( ou plusieurs )
vanne ( 401 405 409 figure 5), un ( ou plusieurs ) réser-
voir ( 402 406 410 figure 5), et éventuellement d'un sys-
tème de sur-chauffage de l'air comprimé (411 figure 5 ) (411
figure 3 ).
- Lors de l'ouverture de la soupape d'admission inférieure
(158 figure 2 ), par l'action de la came (191 figure 3) et
du sabot ( 192 figure 3 ), l'air chaud comprimé rempli la
chambre de travail inférieur ( 157 figure 2), pour resti-
tuer l'énergie de la compression additionné de l'énergie de
la chaleur perdue, en forçant la remonté du piston (109 fi-
gure 1 ).
- La soupape d'échappement ( 146 figure 2 ) préalablement
contrainte à l'ouverture par une came situé sur le vilebre-

CA 02669322 2009-05-07
-16-
quin et La descente du piston (109 figure 1 ) permettent
d'évacuer l'air partiellement détendu vers la conduite de
sortie d'échappement ( 145 figure 2 ).
- La conduite d'échappement inférieur ( 145 figure 2 ), peut
envoyer l'air directement vers le passage ( 174 figure
3),après éventuellement être passé dans un échangeur ( 172
figure 3 ).
- Suivant une autre version, la sortie d'échappement ( 505
figure 6 ) transporte l'air ( ou les gaz ), éventuellement
au travers d'un échangeur ( 507 figure 6 ), pour ensuite en-
trainer totalement ou partiellement une double turbine ( 503
figure 6 ).
- Dans le cas de la version concernée par le montage de la
double turbine ( 503 figure 6 ) l'air d'admission ( 502 fi-
gure 6 ) est comprimé par la dite turbine et envoyé dans la
canalisation ( 501 figure 6 ) et le passage ( 174 figure 3).
- L'ouverture de la soupape d'admission (124 figure 1)
conditionnée par la fin de course basse du piston de travail
supérieur ( 111 figure 1 ), permet à l'air comprimé de péné-
trer dans la chambre de travail supérieure (173 figure 3 ),
en chassant les gaz d'échappement du passage libéré par la
soupape (123 figure 1),cette dite soupape étant contrainte à
l'ouverture par la fin de course basse du dit piston de tra-
vail.
25- Les gaz d'échappement évacués par la sortie d'échappement
( 104 figure 1 ) peuvent être contraint à passer dans un
épurateur catalytique ( 103 figure 1 ) pour ensuite circuler
autour de la cloison d'échange ( 106 figure 1), afin de ré-
chauffer l'air comprimé circulant à sens inverse de l'autre
côté de la dite cloison.

CA 02669322 2009-05-07
-17-
La face intérieur de la partie externe de l'échangeur de
chaleur ( 105 figure 1), peut être doublée d'un absorbeur
de son ayant une capacité à isoler thermiquement la partie
externe du dit échangeur.
5- Une isolation thermique et phonique peut être installée
autour des ailettes (152 figure 2 ) ( 170 figure 3 ).
Le piston de travail supérieur (111 figure 1) conçu pour
porter un jeu de segments étanche avec éventuellement un
anneau de lubrification (311 figure 4) prisonnier entre les
jeux de segments (310, 303 figure 4). Les dits jeux de seg-
ments peuvent-êtres plaqués sous l'effet des ressorts (307
figure 4) incorporés ou non à la bague (304 figure 4) et à
l'anneau élastique (302 figure 4) afin d'éviter les fuites
de lubrifiant au moment du changement de direction de la
résultante des forces appliquées à ces dits jeux de seg-
ments. L'ensemble des jeux de segments peuvent-êtres démon-
tables lorsque le piston (301 figure 4) est en place, dès
lors que l'ensemble des jeux de segments et de leur système
de ressort soit maintenu dans un épaulement simple ou étagé
et contraint à leurs positions par une bague (304 figure 4)
et un anneau élastique (302 figure 4). La circulation du
lubrifiant peut se faire par des orifices (305 figure 4)
dont au moins l'un est destiné à évacuer le lubrifiant dans
la partie la plus basse pour éviter toute rétention de lu-
brifiant. Le dit anneau de lubrification (311 figure 4)
peut-être mis en circulation par des orifices du type (305
figure 4) mis en communication avec des canaux de retour
(126 figure 1) , L'alimentation du dit anneau de lubrifica-
tion (311 figure 4) peut-être en communication avec le cir-
cuit de lubrification du moteur par l'axe creux de pied de

CA 02669322 2009-05-07
-18-
bielle (175 figure 3) et un forage effectué dans la bielle
(113 figure 1).
La soupape (124 figure 1) est maintenue par le ressort
(125 figure 1), appuyé par la bague (130 figure 1), ver-
rouillée par l'anneau élastique (131 figure 1). Le piston
(111 figure 1) doit être aussi équipé après la mise en
place de l'étanchéité (127 figure 1) de la soupape (123 fi-
gure 1) avec la butée (132 figure 1) et l' anneau élastique
(133 figure 1).
- Choisir la résistance à l'écrasement des ressorts de sou-
pape (121 figure 1) et (125 figure 1) en fonction de la
priorité à l'ouverture que l'on veut obtenir, la soupape
équipée du ressort le plus puissant s'ouvrira la dernière
et se fermera la première.
- La soupape (123 figure 1) comporte un conduit de refroi-
dissement (140 figure 2) qui est en communication avec
l'intérieur du moteur et le séparateur d'huile ( 120 figure
1 ), une partie de l'air sortant du moteur à air chaud peut
être destinée à passer ce dit conduit pour refroidir la
soupape après déshuilage, pour ensuite passer dans le
conduit ( 101 figure 1) et rejoindre l'admission d'air (107
figure 1 ). L'entrée de l'air de refroidissement chargé de
vapeur d'huile, dans la chambre de compression ( 156 figure
2 ) vas permettre une légère et suffisante lubrification du
piston de compression ( 109 figure 1 et des segmenta-
tions ( 129 figure 1 ) ( 154 figure 2).
- Le montage du ressort de soupape (121 figure 1) avec la
bague (351 figure 5) et l'anneau élastique (350 figure 5)
ne s'effectue qu'après la mise en place de la culasse (180
figure 3). Pour faciliter le montage de l'anneau élastique

CA 02669322 2009-05-07
-19-
(350 figure 5) il est possible de mettre en position haute
le piston (111 figure 1) pour qu'il soulève la soupape (123
figure 1) et de la rendre accessible au-dessus de la
culasse (180 figure 3).
5- La soupape (123 figure 1) peut-être contrainte à
l'ouverture par l'intérieur du piston (111 figure 1). Le
montage de la soupape (123 figure 1) est à effectuer sur le
piston (111 figure 1) avant le montage de la bielle (113
figure 1) et de l'axe de pied de bielle (175 figure 3).
L'étanchéité de la chambre de travail (173 figure 3) au
passage de la soupape (123 figure 1) peut-être assuré par
un segment ou un jeu de segments (127 figure 1). La butée
(132 figure 1) peut-être maintenue par un anneau élastique
(133 figure 1) et être équipée ou non d'un amortisseur à
ressort intégré ou non à la dite butée.
Selon une version, les bagues poreuses de lubrification
non représentées sont montées à force dans leur logement
respectif aménagé dans chaque chemise de travail. Les ba-
gues poreuses de lubrification peuvent-êtres alésées en
même temps que les chemises de travail respectives .
- Selon une autre version (non illustré), les dites bagues
poreuses de lubrification, peuvent-être bridées en position
par un anneau fixé par vis, la dite bague poreuse de lubri-
fication peut-être bridée par l'anneau tout en laissant le
jeu suffisant au fonctionnement du segment d'étanchéité qui
lui est logé dans un épaulement réalisé dans la bague po-
reuse de lubrification.
L'alimentation de la bague poreuse de lubrification peut-
être assuré par un conduit communicant d'une part avec une
gorge de répartition autour de la bague poreuse et d'autre

CA 02669322 2009-05-07
-20-
part communiquer avec le circuit de lubrification du mo-
teur, cette canalisation permet aussi de vider le lubri-
fiant situé autour de la dite bague poreuse lors de
l'arrêt du moteur.
- La culasse inférieure (159 figure 2) peut-être équipée
selon version d'une (ou plusieurs) soupape (146 figure 2)
(158 figure 2) contrainte à l'ouverture par le soulèvement
d'un (ou plusieurs) sabot (178 figure 3) (192 figure 3)
provoqué par une (ou plusieurs) came (191 figure 3) soli-
daire du vilebrequin (179 figure 3).
- La ( ou les ) soupape (146 figure 2) (158 figure 2)
peut-être refroidie et lubrifiée par une (ou plusieurs)
canalisation (176 figure 3) (161 figure 2) en communica-
tion avec le circuit de lubrification du moteur au travers
du ( ou des ) coussinet (162 figure 2) (177 figure 3).
L'étanchéité de la chambre de compression (156 figure
2) est assurée par les segments ( ou jeu de segments ) (154
figure 2) (129 figure 1).
L'étanchéité de la chambre de travail supérieur (173
figure 3) est assurée par les segments ( ou jeu de seg-
ments) (127 figure 1) ( toute la figure 4).
L'étanchéité de la chambre de travail inférieur (157
figure 2) est assurée par les segments ( ou jeu de seg-
ments) (129 figure 1) ( 112 figure 1).
La chaleur restante contenue dans les gaz d'échappement
peut être récupéré par un échangeur thermique ( 506 figure
3) ( 506 figure 6).

Representative Drawing