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WO 2015/177076 1 PCT/EP2015/060855
Moteur à air comprimé à chambre active incluse
et à distribution active à l'admission
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
L'invention concerne un moteur fonctionnant notamment avec
de l'air comprimé, ou tout autre gaz, et utilisant une chambre dite
chambre active
L'invention concerne la distribution à l'admission d'un tel
moteur et plus particulièrement pour un moteur comportant une
chambre active incluse, et notamment pour un moteur autodétendeur
plurimodal à chambre active incluse.
ETAT DE LA TECHNIQUE
On appelle distribution l'ensemble des moyens utilisés pour
alimenter un tel moteur en gaz comprimé.
Les inventeurs ont déposé de nombreux brevets concernant des
motorisations ainsi que leurs installations, utilisant des gaz et plus
particulièrement de l'air comprimé pour un fonctionnement totalement
propre en site urbain et suburbain :
Ils ont notamment déposé une demande de brevet
internationale VVO-A1-03/036088 au contenu de laquelle on pourra se
reporter, concernant un groupe moto-compresseur ¨ moto-alternateur à
injection d'air comprimé additionnel fonctionnant en mono-énergie et
en pluri-énergies.
Dans ces types de moteur fonctionnant avec de l'air comprimé
et comportant un réservoir de stockage d'air comprimé, il est
nécessaire de détendre l'air comprimé stocké à très haute pression
dans le réservoir - mais dont la pression diminue au fur et à mesure
que le réservoir se vide - à une pression intermédiaire stable dite
pression finale d'utilisation, dans une capacité tampon - dite capacité
de travail - avant son utilisation dans le ou les cylindres moteurs du
moteur.
Pour résoudre les problèmes de détendeur, les inventeurs ont
aussi déposé une demande de brevet WO-A1-03/089764, au contenu
de laquelle on pourra se reporter, concernant un détendeur dynamique
à débit variable et une distribution pour moteurs alimentés avec
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injection d'air comprimé, comportant un réservoir d'air comprimé à
haute pression et une capacité de travail.
Dans le fonctionnement de ces moteurs à détente de
charge , le remplissage de la chambre d'expansion représente
toujours une détente sans travail qui est nuisible au rendement global
de la machine.
Pour résoudre le problème indiqué ci-dessus, les inventeurs ont
alors déposé une demande de brevet WO-A1-2005/049968 décrivant un
moteur à air comprimé alimenté préférentiellement par de l'air
comprimé, ou par tout autre gaz comprimé, contenu dans un réservoir
de stockage à haute pression, préalablement détendu à une pression
nominale de travail dans une capacité tampon dite capacité de travail.
Dans ce type de moteur selon les enseignements de WO-A1-
2005/049968 :
- la chambre d'expansion est constituée d'un volume variable
équipé de moyens permettant de produire un travail, elle est jumelée et
en contact par un passage permanent avec l'espace compris au-dessus
du piston moteur principal qui est équipé d'un dispositif d'arrêt du
piston à son point mort haut,
- durant l'arrêt de la course du piston moteur à son point mort
haut, l'air ou le gaz sous pression est admis dans la chambre
d'expansion lorsque celle-ci est à son plus petit volume et, sous la
poussée, va augmenter son volume en produisant un travail,
- la chambre d'expansion étant maintenue sensiblement à son
volume maximum, l'air comprimé qui y est contenu se détend ensuite
dans le cylindre moteur en repoussant ainsi le piston moteur dans sa
course descendante en fournissant à son tour un travail,
- durant la remontée du piston moteur pendant le temps
échappement, le volume variable de la chambre d'expansion est
ramené à son plus petit volume pour recommencer un cycle de travail
complet.
La chambre d'expansion du moteur selon cette invention
participe activement au travail. Le moteur est ainsi dit moteur à
chambre active .
Le document WO-A1-2005/049968 enseigne notamment un
cycle thermodynamique en quatre phases lors de son fonctionnement
en mode mono-énergie à air comprimé caractérisé par :
- une détente isotherme sans travail ;
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- un transfert ¨ légère détente avec travail dit quasi-isotherme ;
- une détente polytropique avec travail ;
- un échappement à pression ambiante.
Le document WO-A1-2008/028881, qui présente une variante
des enseignements du document WO-A1-2005/049968, enseigne le
même cycle thermodynamique, mais en utilisant un dispositif
bielle-manivelle traditionnel, la chambre d'expansion du moteur selon
l'invention participant activement au travail.
Les moteurs selon les enseignements des documents
WO-A1-2005/049968 et WO-A1-2008/028881 sont dits moteurs à
chambre active .
Par la suite, les inventeurs ont déposé une demande de brevet
pour un moteur à air ou à gaz comprimé à chambre active incluse qui
met en uvre le même cycle thermodynamique que les moteurs selon
les enseignements de WO-A1-2005/049968 et WO-A1-2008/028881,
ainsi qu'un dispositif bielle-manivelle conventionnel.
Selon les enseignements du document WO-A1-2012/045693,
les inventeurs ont proposé un moteur à chambre active incluse,
comportant au moins un piston monté coulissant dans un cylindre et
entraînant un vilebrequin au moyen d'un dispositif bielle-manivelle
traditionnel et fonctionnant selon un cycle thermodynamique à quatre
phases comportant :
- une détente isotherme sans travail ;
- un transfert ¨ légère détente avec travail dit quasi-isotherme ;
- une détente polytropique avec travail ;
- un échappement à pression ambiante.
Alimenté préférentiellement par de l'air comprimé, ou tout autre
gaz comprimé, contenu dans un réservoir de stockage à haute
pression, à travers une capacité tampon dite capacité de travail qui est
alimentée par de l'air comprimé, ou tout autre gaz comprimé, contenu
dans un réservoir de stockage à haute pression, qui est détendu à une
pression moyenne dite pression de travail dans une capacité de travail
préférentiellement à travers un dispositif de détendeur dynamique,
dans lequel :
- la chambre active est incluse/incorporée dans le cylindre
moteur ;
- le cylindre moteur comporte au moins un piston monté
coulissant dans au moins un cylindre dont le volume balayé par le
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piston est divisé en deux parties distinctes dont une première partie
constituant la chambre active CA et une deuxième partie constituant la
chambre de détente CD ;
- le cylindre est fermé à sa partie supérieure par une culasse
comportant au moins un conduit et un orifice d'admission, et au moins
un conduit et un orifice d'échappement et qui est aménagé de telle
sorte que, lorsque le piston est à son point mort haut, le volume
résiduel compris entre le piston et la culasse est, par construction,
sinon inexistant, réduit aux seuls jeux minimum permettant le
fonctionnement sans contact entre le piston et la culasse ;
- l'air comprimé ou le gaz sous pression est admis dans le
cylindre au-dessus du piston lorsque le volume de la chambre active
CA est à son plus petit volume et qui, sous la poussée continue de l'air
comprimé à pression constante de travail, va augmenter son volume en
produisant un travail représentant la phase de transfert quasi-
isotherme ;
- l'admission de l'air comprimé, ou du gaz sous pression, dans
le cylindre est obturée dès lors que le volume maximal de la chambre
active CA est atteint, et que la quantité d'air comprimé, ou du gaz sous
pression, comprise dans ladite chambre active se détend alors en
repoussant le piston sur la deuxième partie de sa course qui détermine
la chambre de détente CD en produisant un travail assurant ainsi la
phase de détente ;
- le piston ayant atteint son point mort bas, l'orifice
d'échappement est alors ouvert pour assurer la phase d'échappement
pendant la remontée du piston sur la totalité de sa course.
Le volume de la chambre active incluse CA et le volume de la
chambre de détente CD sont dimensionnés de telle sorte qu'à la
pression nominale de fonctionnement du moteur, la pression en fin de
détente au point mort bas est proche de la pression ambiante,
notamment atmosphérique. Le volume de la chambre active est
déterminé par la fermeture de l'admission.
Avantageusement, et notamment en fonctionnement mono-
énergie à air comprimé, le moteur à chambre active incluse décrit ci-
dessus comporte plusieurs cylindres successifs de cylindrées
croissantes.
Préférentiellement, le moteur est alimenté à l'instar des
enseignements des documents VVO-A1-2005/049968 et
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WO-A1-2008/028881, par de l'air comprimé, ou par tout autre gaz
comprimé, contenu dans un réservoir de stockage à haute pression,
préalablement détendu, à une pression nominale de travail, dans une
capacité tampon - dite capacité de travail.
5 Toutefois, même si il est possible dans le cas d'un moteur pluri
étagé d'alimenter le premier des cylindres à des pressions élevées, il
reste nécessaire de détendre l'air comprimé à très haute pression
contenu dans le réservoir de stockage à haute pression jusqu'à une
pression nominale de travail et cette opération de détente, soit
entraîne une perte de rendement par l'utilisation d'un détendeur
conventionnel soit, avec l'utilisation des enseignements de
VVO-A1-03/089764, ne coûte pas d'énergie, mais cette détente ne
permet pas d'effectuer un quelconque travail de détente entre la haute
pression contenue dans le réservoir et la pression nominale de travail
dans la capacité de travail à volume constant.
Les inventeurs ont alors déposé une nouvelle demande de
brevet WO-A1-2012/045694 au contenu de laquelle on pourra se
reporter qui revendique un moteur à air comprimé à chambre active
incluse dans lequel :
- le réservoir de stockage d'air comprimé à haute pression, ou
de tout autre gaz sous pression, alimente directement l'admission du
cylindre moteur ;
- le remplissage de la chambre active incluse CA s'effectue à
une pression d'admission constante à chaque tour moteur, cette
pression d'admission étant dégressive au fur à mesure de la diminution
de la pression dans le réservoir de stockage au fur et à mesure de la
vidange progressive de ce réservoir ;
- le volume de la chambre active incluse CA est variable et est
augmenté progressivement au fur et à mesure de la diminution de la
pression dans le réservoir de stockage qui détermine ladite pression
d'admission ;
- les moyens d'ouverture et de fermeture de l'admission de l'air
comprimé dans la chambre active incluse CA permettent non
seulement d'ouvrir l'orifice et le conduit d'admission sensiblement au
point mort haut de la course du piston, mais ils permettent aussi de
modifier la durée et/ou le secteur angulaire de l'admission, ainsi que la
section de passage de l'ouverture ;
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- le volume de la chambre active incluse CA est dimensionné
pour la pression maximum de stockage, puis il est progressivement
augmenté de telle sorte que, en fonction de la pression d'admission,
du rapport de volumes entre la chambre active incluse CA et la
chambre de détente CD, la pression en fin de détente avant l'ouverture
de l'échappement se trouve proche de la pression atmosphérique.
Le moteur selon WO-A1-2012/045694 fait aussi fonction de
détendeur, l'invention permettant ainsi de proposer un moteur dit
autodétendeur qui, pour l'alimentation de la chambre active CA, ne
nécessite aucun détendeur indépendant d'un quelconque type.
Le moteur autodétendeur plurimodal à chambre active incluse
selon les enseignements du document WO-A1-2012/045694 met
notamment en oeuvre, lors de son fonctionnement en mode mono
énergie air comprimé, un cycle thermodynamique à trois phases
comportant :
- une phase de transfert isobare et isotherme
- une phase de détente polytropique avec travail
- une phase d'échappement à pression ambiante.
Dans le fonctionnement de ce moteur, le volume, variable en
fonction de la pression du réservoir de stockage haute pression, de la
chambre active incluse détermine la quantité d'air comprimé injecté.
Plus la pression d'admission est élevée, plus le volume de la chambre
active doit être petit.
Afin d'obtenir un fonctionnement correct dans toutes les phases
d'utilisation du moteur, il convient donc de l'alimenter avec une grande
précision en fonction des divers paramètres notamment de vitesse ou
régime de rotation, de la pression d'alimentation, de la charge
déterminée par la position de l'accélérateur, de la température.
A cet effet, il est nécessaire de pouvoir faire varier :
- le moment de l'ouverture de l'admission en fonction du régime
de rotation du moteur avant ou après le point mort haut pour tenir
compte des inerties des gaz, mais aussi du rapport entre les temps
d'établissement de la pression,
- le moment de fermeture de l'admission, en fonction du régime
de rotation du moteur, mais aussi de la pression d'admission,
- la levée de la soupape d'admission en fonction de la charge
souhaitée.
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La difficulté réside dans la réalisation des moyens d'ouverture
et de fermeture de l'admission de l'air comprimé dans la chambre
active incluse qui permettent non seulement d'ouvrir l'orifice et le
conduit d'admission sensiblement au point mort haut de la course du
piston, mais qui permettent aussi de modifier la durée et/ou le secteur
angulaire de l'admission, ainsi que la section de passage de
l'ouverture.
La distribution des moteurs de tous types est généralement
assurée par des soupapes dont le fonctionnement est bien connu. Une
soupape vient obturer le conduit d'admission et/ou d'échappement et
elle comporte une tête de soupape maintenue par des ressorts en
appui sur un siège de soupape circulaire formé autour d'un orifice
mettant en communication le conduit d'admission et/ou d'échappement
avec la chambre de combustion et/ou d'expansion contenue dans le
cylindre.
La tête de soupape ouvre le circuit en pénétrant la chambre à
alimenter mue par des systèmes mécaniques de came et de poussoirs
agissant sur la queue ou tige de la soupape qui prolonge la tête de la
soupape.
Dans d'autres domaines de motorisation et pour d'autres
raisons techniques concernant notamment la réduction de la pollution
et dans le but de maitriser l'admission et l'échappement des moteurs
conventionnels à combustion, un grand nombre de motoristes
travaillent sur des systèmes permettant de contrôler le phasage et la
durée des ouvertures de soupapes en cours de fonctionnement et ont
déposé de nombreux brevets concernant ces applications. Des
systèmes mécaniques complexes pilotés par des moteurs électriques
pas à pas ont aussi été développés et commercialisés, notamment par
BMVV (Marque Déposée) avec le dispositif appelé Vamos .
Les inventeurs ont aussi déposé la demande de brevet WO-A1-
03/089764 au contenu de laquelle on pourra se reporter concernant
une distribution par soupape à commande progressive.
De nombreux travaux ont été entrepris concernant des
dispositifs électromécaniques, notamment commandés par des
électroaimants facilement pilotables pour prendre en compte les divers
paramètres de fonctionnement, mais les puissances électriques devant
être mise en oeuvre pour permettre les accélérations et la vitesse de
8
déplacement des soupapes demandent, compte tenu du poids et de l'inertie
de ces dernières, des puissances considérables.
L'invention, adaptée notamment aux moteurs à air comprimé à
chambre active, et notamment aux moteurs autodétendeurs plurimodaux à
chambre active incluse, propose de résoudre l'ensemble des problèmes
évoqués ci-dessus tout en apportant un surcroit de puissance.
Le dispositif de distribution active à l'admission selon l'invention
appliqué aux moteurs à air comprimé utilise l'air comprimé contenu dans le
réservoir de stockage haute pression et/ou dans le circuit d'admission pour
mouvoir la soupape d'admission afin d'ouvrir puis de fermer le conduit
d'admission permettant d'alimenter la chambre active du moteur, l'air
comprimé ayant servi à ces actions étant ensuite réutilisé dans le moteur pour
produire un complément de travail.
BREF RESUME DE L'INVENTION
Selon un aspect de la présente invention, un objectif est de fournir un
moteur à chambre active fonctionnant selon un cycle thermodynamique à trois
phases comportant :
- une phase de transfert isobare et isotherme ;
- une phase de détente polytropique avec travail ;
- une phase d'échappement à pression ambiante ;
ce moteur comportant :
- au moins un cylindre alimenté par un gaz sous pression, contenu
dans un réservoir de stockage à haute pression,
- au moins un piston qui est monté coulissant dans ce cylindre,
- un vilebrequin entraîné par le piston au moyen d'un dispositif
bielle-manivelle,
- une culasse qui ferme à sa partie supérieure le volume du cylindre,
qui est balayé par le piston, et qui comporte au moins un conduit d'admission
dans lequel s'écoule un flux de gaz sous pression de remplissage du cylindre,
un orifice d'admission du gaz sous pression au-dessus du piston, et au moins
un orifice d'échappement et un conduit d'échappement, la culasse étant
agencée de telle sorte que, lorsque le piston est à son point mort haut, le
volume résiduel compris entre le piston et la culasse est, par construction,
réduit aux seuls jeux minimum permettant le fonctionnement sans contact
entre le piston et la culasse,
Date Reçue/Date Received 2021-09-28
8a
- au moins une soupape d'admission qui coopère de manière étanche
avec un siège de soupape formé dans la culasse et qui délimite l'orifice
d'admission,
moteur dans lequel :
-- le volume du cylindre balayé par le piston est divisé en deux parties
distinctes dont une première partie constituant une chambre active qui est
incluse dans le cylindre et une deuxième partie constituant une chambre de
détente,
-- sous la poussée continue du gaz sous pression admis dans le
cylindre, à pression constante de travail, le volume de la chambre active
augmente en produisant un travail représentant la phase de transfert isobare
et isotherme,
-- l'admission du gaz sous pression dans le cylindre est obturée dès
que le volume maximal de la chambre active est atteint, la quantité de gaz
sous pression comprise dans ladite chambre active se détendant alors en
repoussant le piston sur la deuxième partie de sa course qui détermine la
chambre de détente en produisant un travail assurant ainsi la phase de détente
polytropique,
-- le piston ayant atteint son point mort bas, l'orifice d'échappement
est alors ouvert pour assurer la phase d'échappement pendant la remontée
du piston sur la totalité de sa course jusqu'à son point mort haut,
-- le couple et le régime du moteur sont commandés par l'ouverture et
la fermeture de la soupape d'admission en permettant d'ouvrir la soupape
d'admission, sensiblement au point mort haut de la course du piston, et en
permettant, par la fermeture de la soupape, de modifier la durée et/ou le
secteur angulaire de l'admission, ainsi que la section de passage de
l'ouverture d'admission afin, en fonction de la pression du gaz comprimé
contenu dans le réservoir de stockage et de la pression en fin de phase de
détente, de déterminer la quantité de gaz sous pression admise ainsi que le
volume de la chambre active,
caractérisé en ce que:
- a) la soupape d'admission est montée mobile en déplacement axial
entre une position basse de fermeture dans laquelle elle est en appui étanche
sur son siège de soupape, et une position haute d'ouverture,
- b) dans le sens de son ouverture, la soupape d'admission se déplace
axialement, dans le sens opposé à celui de l'écoulement du flux de gaz sous
pression de remplissage du cylindre,
Date Reçue/Date Received 2021-09-28
8b
- c) dans sa position de fermeture, la soupape d'admission est
maintenue fermée de façon autoclave sur son siège de soupape par la
pression régnant dans le conduit d'admission et s'appliquant à la soupape
d'admission,
- d) le moteur comporte des moyens de commande de l'ouverture de
la soupape d'admission, sensiblement au point mort haut de la course du
piston, pour provoquer le décollement de la soupape d'admission de son siège
pour permettre l'établissement de la pression d'admission dans la chambre
active, la soupape parcourant alors sa course complète d'ouverture sous
l'action des efforts différentiels de pression exercés par le gaz sous
pression
sur des parties correspondantes de la soupape d'admission,
- e) le moteur comporte un vérin pneumatique de fermeture de la
soupape d'admission qui comporte un cylindre de vérin et un piston de
fermeture qui est lié en déplacement axial avec la soupape d'admission, et qui
est monté coulissant dans le cylindre de vérin à l'intérieur duquel il
délimite de
manière étanche une chambre de commande du vérin, dite chambre de
fermeture,
- f) le moteur comporte au moins un canal qui relie le conduit
d'admission à une source de gaz sous pression qui est soit la partie
supérieure
de la chambre active du cylindre, soit le conduit d'admission, soit le
réservoir
de gaz sous pression,
- g) le moteur comporte un canal de distribution active qui relie ladite
chambre de fermeture à la partie supérieure de la chambre active et une valve
d'obturation de la circulation du gaz dans le canal de distribution active,
dite
valve de distribution active, dont l'ouverture est commandée pour mettre la
chambre de fermeture en communication avec la partie supérieure de la
chambre active, fermer la soupape d'admission et produire un travail qui
s'ajoute au travail de la charge de gaz sous pression préalablement admise,
via le conduit d'admission, dans la chambre active.
D'autres aspect(s), objectif(s), mode(s) de réalisation, et/ou
avantage(s) de la présente invention, tous étant préférentiels et/ou
optionnels,
sont brièvement décrits ci-dessous et dans les sections suivantes.
Par exemple, l'invention propose un moteur à chambre active
fonctionnant selon un cycle thermodynamique à trois phases comportant :
- une phase de transfert isobare et isotherme ;
- une phase de détente polytropique avec travail ;
- une phase d'échappement à pression ambiante ;
Date Reçue/Date Received 2021-09-28
8e
ce moteur comportant :
- au moins un cylindre alimenté par un gaz sous pression,
préférentiellement par de l'air comprimé, contenu dans un réservoir de
stockage à haute pression,
- au moins un piston qui est monté coulissant dans ce cylindre,
- un vilebrequin entraîné par le piston au moyen d'un dispositif
bielle-manivelle traditionnel,
- une culasse qui ferme à sa partie supérieure le volume du cylindre,
qui est balayé par le piston, et qui comporte au moins un conduit d'admission
dans lequel s'écoule un flux de gaz sous pression de remplissage du cylindre,
un orifice d'admission du gaz sous pression au-dessus du piston, et au moins
un orifice d'échappement et un conduit d'échappement, la culasse étant
agencée de telle sorte que, lorsque le piston est à son point mort haut, le
volume résiduel compris entre le piston et la culasse est, par construction,
réduit aux seuls jeux
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minimum permettant le fonctionnement sans contact entre le piston et
la culasse,
- au moins une soupape d'admission qui coopère de manière
étanche avec un siège de soupape formé dans la culasse et qui
délimite l'orifice d'admission,
moteur dans lequel :
-- le volume du cylindre balayé par le piston est divisé en deux
parties distinctes dont une première partie constituant une chambre
active qui est incluse dans le cylindre et une deuxième partie
constituant une chambre de détente,
-- sous la poussée continue du gaz sous pression admis dans le
cylindre, à pression constante de travail, le volume de la chambre
active augmente en produisant un travail représentant la phase de
transfert isobare et isotherme,
-- l'admission du gaz sous pression dans le cylindre est obturée
dès que le volume maximal de la chambre active est atteint, la quantité
de gaz sous pression comprise dans ladite chambre active se
détendant alors en repoussant le piston sur la deuxième partie de sa
course qui détermine la chambre de détente en produisant un travail
assurant ainsi la phase de détente polytropique,
-- le piston ayant atteint son point mort bas, l'orifice
d'échappement est alors ouvert pour assurer la phase d'échappement
pendant la remontée du piston sur la totalité de sa course jusqu'à son
point mort haut,
-- le couple et le régime du moteur sont commandés par
l'ouverture et la fermeture de la soupape d'admission en permettant
d'ouvrir la soupape d'admission, sensiblement au point mort haut de la
course du piston, et en permettant, par la fermeture de la soupape, de
modifier la durée et/ou le secteur angulaire de l'admission, ainsi que la
section de passage de l'ouverture d'admission afin, en fonction de la
pression du gaz comprimé contenu dans le réservoir de stockage et de
la pression en fin de phase de détente, de déterminer la quantité de
gaz sous pression admise ainsi que le volume de la chambre active,
caractérisé en ce que :
- a) la soupape d'admission est montée mobile en déplacement
axial entre une position basse de fermeture dans laquelle elle est en
appui étanche sur son siège de soupape, et une position haute
d'ouverture,
10
- b) dans le sens de son ouverture, la soupape d'admission se
déplace axialement, dans le sens opposé à celui de l'écoulement du flux de
gaz sous pression de remplissage du cylindre,
- c) dans sa position de fermeture, la soupape d'admission est
maintenue fermée de façon autoclave sur son siège de soupape par la
pression régnant dans le conduit d'admission et s'appliquant à la soupape
d'admission,
- d) le moteur comporte des moyens de commande de l'ouverture de
la soupape d'admission, sensiblement au point mort haut de la course du
piston, pour provoquer le décollement de la soupape d'admission de son siège
pour permettre l'établissement de la pression d'admission dans la chambre
active, la soupape parcourant alors sa course complète d'ouverture sous
l'action des efforts différentiels de pression exercés par le gaz sous
pression
sur les parties correspondantes de la soupape d'admission,
- e) le moteur comporte un vérin pneumatique de fermeture de la
soupape d'admission qui comporte un cylindre de vérin et un piston de
fermeture qui est lié en déplacement axial avec la soupape d'admission, et qui
est monté coulissant dans le cylindre de vérin à l'intérieur duquel il
délimite de
manière étanche une chambre de commande du vérin, dite chambre de
fermeture,
- f) le moteur comporte au moins un canal qui relie le conduit
d'admission (8) à une source de gaz sous pression qui est soit la partie
supérieure de la chambre active du cylindre, soit le conduit d'admission, soit
le réservoir de gaz sous pression,
- g) le moteur comporte un canal de distribution active qui relie ladite
chambre de fermeture à la partie supérieure de la chambre active et une valve
d'obturation de la circulation du gaz dans le canal de distribution active,
dite
valve de distribution active, dont l'ouverture est commandée pour mettre la
chambre de fermeture en communication avec la partie supérieure de la
chambre active, fermer la soupape d'admission et produire un travail qui
s'ajoute au travail de la charge de gaz sous pression préalablement admise,
via le conduit d'admission, dans la chambre active.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention :
- la valve de distribution active est commandée selon le cycle suivant :
i) ouverture de la valve de distribution active pour mettre la chambre
de fermeture en communication avec la chambre active pour, provoquer la
fermeture de la soupape d'admission puis, au cours de la phase de détente,
permettre la détente du gaz comprimé, contenu dans la chambre de fermeture,
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dans la chambre de détente du cylindre en produisant un travail qui s'ajoute
au travail de la charge de gaz sous pression préalablement admise, via le
conduit d'admission, dans la chambre active,
ii) en fin de la phase de détente, fermeture à nouveau de la valve de
distribution active pour maintenir à l'intérieur de la chambre de fermeture la
pression du gaz détendu dont la valeur est proche de celle de la pression
atmosphérique ;
- selon un premier mode de réalisation, lesdits moyens d) de
commande de l'ouverture de la soupape d'admission comportent :
- dl) ledit qui relie la partie supérieure de la chambre active au conduit
d'admission ou au réservoir de gaz sous pression, ledit canal faisant alors
fonction de canal de commande d'ouverture de la soupape d'admission ;
- d2) et une valve commandée d'obturation de la circulation du gaz
dans le canal de commande d'ouverture, dite valve d'ouverture ;
- ladite valve de commande d'ouverture est commandée selon le cycle
suivant :
kl) en fin de phase d'échappement, lorsque le piston est sensiblement
au point mort haut de sa course, ouverture de ladite valve, pour permettre
d'établir dans la chambre active une pression identique à celle régnant dans
le conduit d'admission et provoquer le décollement de la soupape d'admission
de son siège,
k2) la soupape d'admission parcourt alors sa course complète
d'ouverture sous l'action des efforts différentiels de pression exercés par le
gaz sous pression sur les parties correspondantes de la soupape d'admission,
k3) fermeture de ladite valve dès que la soupape d'admission s'ouvre ;
- le moteur comporte un canal qui relie ladite chambre de fermeture
au conduit d'admission et/ou au réservoir de gaz sous pression, et une valve
d'obturation de la circulation du gaz dans ce canal dont l'ouverture puis la
fermeture sont commandés, pour provoquer la fermeture de la soupape
d'admission, préalablement à la mise en communication de la chambre de
fermeture avec le volume du cylindre balayé par le cylindre.
- selon un deuxième mode de réalisation, lesdits moyens de
commande de l'ouverture de la soupape d'admission, comportent un doigt
formé en relief sur la face supérieure du piston qui, au cours de la fin de
course
du piston vers son point mort haut, agit, à travers l'orifice d'admission, sur
une
portion en vis à vis de la soupape d'admission pour la décoller de son siège.
- la valve de distribution active est commandée selon le cycle suivant :
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j) ouverture de la valve de distribution active pour mettre la chambre
de fermeture en communication avec la chambre active pour mettre la
chambre de fermeture en communication avec la chambre de détente du
cylindre, pour permettre la détente du gaz comprimé, contenu dans la chambre
de fermeture, dans la chambre de détente du cylindre en produisant un travail
qui s'ajoute au travail de la charge de gaz sous pression préalablement admise
dans la chambre active,
jj) en fin de la phase de détente, fermeture à nouveau de la valve de
distribution active pour maintenir à l'intérieur de la chambre de fermeture
une
pression dont la valeur est proche de celle de la pression atmosphérique ;
- la position haute maximale d'ouverture de la soupape d'admission
est définie par une butée réglable dont la position axiale, selon la direction
de
déplacement de la soupape d'admission, est commandée pour faire varier de
débit de gaz sous pression admis dans le cylindre via le conduit d'admission.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention
apparaîtront à la lecture de la description, à titre non limitatif, de
plusieurs
modes de réalisation, faite en regard des dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1A représente schématiquement un moteur selon
l'invention, à chambre active incluse dans le cylindre, qui est illustré en
coupe
axiale à son point mort bas, et son dispositif d'alimentation en air comprimé
;
- les figures 1B à 1D sont des vues analogues à celle de la figure 1A
sur lesquelles le moteur est illustré dans différentes phases
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successives de fonctionnement du moteur selon l'invention et dans
lesquelles la figure 1B représente le moteur en cours d'admission, la
soupape d'admission ayant été ouverte dès le point mort haut ;
- la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1D qui
illustre un deuxième mode de réalisation d'un moteur selon l'invention ;
- la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 1B qui
illustre un troisième mode de réalisation d'un moteur selon l'invention ;
- la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 1D qui
illustre un quatrième mode de réalisation d'un moteur selon l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DES FIGURES
Description des figures la à 1D.
La figure 1A représente un moteur auto-détendeur à chambre
active équipé d'un ensemble de distribution active d'admission selon
l'invention.
On a représenté aux figures 1A, à 1D un moteur à chambre
active CA fonctionnant selon un cycle thermodynamique à trois phases
comportant :
- un transfert isobare et isotherme ;
- une détente polytropique avec travail ;
- un échappement à pression ambiante.
Le moteur comporte au moins un cylindre 1, dont un seul est
représenté, qui est alimenté par un gaz sous pression,
préférentiellement par de l'air comprimé, contenu dans un réservoir de
stockage à haute pression 12.
Le moteur comporte un piston 2 qui est monté coulissant dans
ce cylindre 1, et un vilebrequin 5 qui est entraîné par le piston 2 au
moyen d'un dispositif bielle-manivelle 3, 4 traditionnel.
Le volume du cylindre moteur 1 qui est balayé par le piston 2
est divisé selon une ligne imaginaire DD' (correspondant à un plan de
division orthogonal à l'axe du cylindre) en deux parties : une première
partie constituant la chambre active CA, qui est ainsi incluse dans le
cylindre 1, et une deuxième partie constituant la chambre de détente
CD.
Le moteur comporte encore une culasse 6 qui ferme à sa partie
supérieure le volume du cylindre 1, qui est balayé par le piston 2.
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La culasse 6 comporte au moins un conduit d'admission 8 qui
est relié au réservoir 12 et dans lequel s'écoule le flux de gaz sous
pression de remplissage du cylindre, un orifice d'admission 7 du gaz
sous pression au-dessus du piston 2.
La culasse comporte encore au moins un orifice d'échappement
et un conduit d'échappement (non représentés).
La culasse 6 est agencée de telle sorte que, lorsque le piston 2
est à son point mort haut, le volume résiduel compris entre le piston 2
et la culasse 6 est, par construction, réduit aux seuls jeux minimum
permettant le fonctionnement sans contact entre le piston 2 et la
culasse 6.
La culasse 6 comporte au moins une soupape d'admission 9,
dont une est illustrée, qui coopère de manière étanche avec un siège
de soupape 20 formé dans la culasse 6 et qui délimite l'orifice
d'admission 7.
De manière connue, dans un tel moteur :
- le volume du cylindre 1 balayé par le piston 2 est divisé en
deux parties distinctes dont une première partie constituant une
chambre dite chambre active CA qui est incluse dans le cylindre 1, et
une deuxième partie constituant une chambre de détente CD,
- sous la poussée continue du gaz sous pression admis dans le
cylindre 1, à pression constante de travail, le volume de la chambre
active CA augmente en produisant un travail représentant la phase de
transfert quasi-isotherme,
- l'admission du gaz sous pression dans le cylindre 1 est
obturée dès que le volume maximal choisi de la chambre active CA est
atteint, la quantité de gaz sous pression comprise dans la chambre
active CA se détendant alors en repoussant le piston 2 sur la deuxième
partie de sa course qui détermine la chambre de détente CD en
produisant un travail assurant ainsi la phase de détente,
- le piston 2 ayant atteint son point mort bas, l'orifice
d'échappement est alors ouvert pour assurer la phase d'échappement
pendant la remontée du piston 2 sur la totalité de sa course jusqu'à
son point mort haut,
- le couple et le régime du moteur sont commandés par
commande de l'ouverture et la fermeture de la soupape d'admission 9
en permettant d'ouvrir la soupape d'admission 9, sensiblement au point
mort haut de la course du piston (verticalement selon l'orientation de la
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figure), et en permettant, par la fermeture de la soupape 9, de modifier
la durée et/ou le secteur angulaire de l'admission, ainsi que la section
de passage de l'ouverture d'admission afin, en fonction de la pression
du gaz contenu dans le réservoir de stockage 12 et la pression en fin
5 de phase de détente, de déterminer la quantité de gaz sous pression
admise ainsi que le volume de la chambre active CA.
Le conduit d'admission 8 est directement relié au réservoir à
haute pression 12 qui alimente ainsi directement la chambre active CA
et se trouve à la même pression que celle du réservoir.
10 La pression régnant dans le conduit d'admission 8 est identique
à celle du réservoir de stockage 12, par exemple de l'ordre de 100
bars et elle est supérieure à celle régnant dans la chambre active CA
et la chambre de détente CD, par exemple égale à 1,5 bar au moment
du cycle correspondant au point mort bas du piston, en fin de détente,
15 juste avant l'ouverture de la soupape d'échappement.
Selon l'invention, la soupape d'admission 9 est montée mobile
en déplacement axial entre une position basse (en considérant
l'orientation générale verticale des figures et sans référence à la
gravité terrestre) de fermeture ¨ représentée à la figure 1A - dans
laquelle elle est en appui étanche sur son siège de soupape 20, et une
position haute d'ouverture ¨ représentée à la figure 1B.
Dans le sens de son ouverture, la soupape d'admission 9 se
déplace axialement ¨ vers le haut, dans le sens opposé à celui de
l'écoulement du flux F de gaz sous pression de remplissage du
cylindre. Ainsi, la soupape d'admission s'ouvre dans le sens opposé au
flux d'air sous pression de remplissage du cylindre du moteur.
Dans sa position de fermeture, la soupape d'admission 9 est
maintenue fermée de façon autoclave sur son siège de soupape 20 par
la pression régnant dans le conduit d'admission 8 et s'appliquant à la
soupape d'admission, c'est-à-dire sur la tête de la soupape à l'intérieur
du conduit d'admission 8.
Le moteur comporte des moyens de commande de l'ouverture
de la soupape d'admission 9, sensiblement au point mort haut de la
course du piston, pour provoquer le décollement de la soupape
d'admission 9 de son siège 20 et permettre d'établir dans la chambre
active une pression à celle régnant dans le conduit d'admission 8.
Lors de sa phase d'ouverture, la soupape parcoure alors sa
course complète d'ouverture sous l'action des efforts différentiels de
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pression exercés par le gaz sous pression sur les parties
correspondantes de la soupape d'admission et notamment sur la tête
de la soupape, c'est-à-dire d'une part sur la surface inférieure 22 en
forme de disque soumise à la pression régnant dans le cylindre 1, et
d'autre part sur la surface supérieure 24 soumise à la pression régnant
dans le conduit d'admission 8, la différence entre les aires de ces deux
surfaces correspondant sensiblement à l'aire de la section de la tige ou
queue 26 de la soupape 9.
Dans sa position fermeture, la soupape d'admission 9 est
maintenue sur son siège 20, de façon autoclave par la pression de l'air
comprimé contenu dans le circuit d'admission, et/ou dans le réservoir
de 12 stockage de l'air comprimé, la pression dans la chambre active
CA et la chambre de détente CD du moteur étant plus faible durant les
phases détente et d'échappement de fonctionnement.
Le moteur comporte un vérin pneumatique V de fermeture de la
soupape d'admission 9 qui, à titre d'exemple non limitatif, est ici
aménagé dans la culasse 6.
Le vérin V comporte un cylindre de vérin 100 et un piston de
fermeture 102 qui est lié en déplacement axial avec la tige 26 de la
soupape d'admission 9, et qui est monté coulissant dans le cylindre de
vérin 100 à l'intérieur duquel il délimite de manière étanche une
chambre supérieure 104 du vérin, appelée chambre de fermeture de la
soupape 9.
Le moteur comporte un canal X1 de distribution active qui relie la
chambre de fermeture 104 à la partie supérieure de la chambre active
CA agencée incluse dans le cylindre 1.
La position haute maximale d'ouverture de la soupape
d'admission 9 est définie par une butée réglable 30 qui s'étend dans la
chambre 104 et dont la position axiale, selon la direction axiale de
déplacement de la soupape, est commandée (par des moyens non
représentés sur les figures) pour faire varier le débit de gaz sous
pression admis dans le cylindre via le conduit d'admission. La butée
réglable commandée fait ainsi fonction de papillon commandé par
un accélérateur. Les déplacements de la buté sont par exemple
commandés et provoqués au moyen d'un moteur électrique pas à pas.
La butée réglable 30 permet de stopper la course ascendante et
automatique de la soupape d'admission 9 en modifiant sa levée en
fonction de paramètres demandés de fonctionnement du moteur.
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Le moteur comporte une valve commandée Y d'obturation de la
circulation du gaz dans le canal X1 de distribution active, appelée
valve Y de distribution active, dont l'ouverture peut être commandée
pour mettre la chambre 104, de fermeture de l'admission, en
communication avec la partie supérieure de la chambre active CA en
établissant dans la chambre de fermeture 104 une pression
complémentaire sur la face supérieure du piston 102 en repoussant,
par l'action de ce piston, la soupape d'admission 9 sur son siège 20 et
en fermant ainsi le circuit d'admission en mettant ainsi fin au travail de
la chambre active CA.
La valve Y de distribution active est alors maintenue ouverte
durant le temps de détente en permettant au gaz comprimé contenu
dans la chambre de fermeture 104 de se détendre conjointement avec
le gaz contenu dans la chambre de détente, tout en produisant un
travail qui s'ajoute au travail de la charge de gaz sous pression
préalablement admise, via le conduit d'admission, dans la chambre
active.
Le moteur comporte un canal X2 de commande de l'ouverture
de la soupape d'admission 9 qui relie la partie supérieure de la
chambre active CA au conduit d'admission 8.
Le moteur comporte une valve Z commandée d'obturation de la
circulation du gaz dans le canal X2, appelée valve d'ouverture de la
soupape d'admission, dont l'ouverture peut être commandée pour
mettre la partie supérieure de la chambre active CA en communication
avec le conduit d'admission 8.
Lorsque le piston 2 du moteur est proche de son point mort
haut (Figure 1B), par ouverture de la valve d'ouverture Z, le circuit
d'admission est, au moment choisi, mis en communication avec la
chambre active CA du cylindre en y permettant l'établissement d'une
pression identique à celle contenue dans le circuit d'admission et, du
fait de la différence d'aires mentionnée précédemment, la pression,
repousse automatiquement la soupape d'admission 9 vers le haut et la
soupape d'admission, dans son mouvement, ouvre le circuit
d'admission.
Par exemple, pour une soupape d'un diamètre de 20 mm
commandée par une queue de soupape de 6 mm, la surface inférieure
est égale à 3,14 cm2 et la surface supérieure est égale à 2,86 cm2
(3,14 ¨ 0,28), une poussée de 28 kg s'exerce pour ouvrir
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automatiquement la soupape d'admission 9 et permettre le remplissage
de la chambre active CA.
La fermeture de la soupape d'admission 9 est ensuite assurée
par la mise en communication de la chambre active CA avec la
chambre de fermeture 104 créant ainsi une pression complémentaire
sur la surface supérieure du piston 102 du vérin V de fermeture qui
repousse alors la soupape d'admission 9 sur son siège 20 et ferme /
obture l'admission pour permettre le cycle de détente de la chambre
active CA dans la chambre de détente CD..
Dès le début de la détente (Figure 10) le volume de la chambre
de fermeture 104 est maintenu en communication avec la chambre de
détente CD du moteur et l'air comprimé contenu dans la chambre de
fermeture 104 se détend dans la chambre de détente CD du moteur en
produisant un travail qui vient s'ajouter au travail de détente de la
charge admise dans la chambre active.
Ainsi, au sens de l'invention, la valve Y est une valve de
distribution active, et le canal X1 est un canal de distribution active.
En fin de détente, la communication entre la chambre active et
la chambre de détente du cylindre et la chambre de fermeture 104 est
à nouveau obturée en maintenant dans cette dernière une pression
proche de la pression atmosphérique, en permettant le renouvellement
du cycle.
On comprend dès lors le fonctionnement de la distribution dite
active selon l'invention dans lequel, avantageusement, l'énergie
nécessaire à l'ouverture et la fermeture de la soupape d'admission 9
est fournie par la pression régnant dans le réservoir de stockage et /
ou le circuit d'admission pour l'ouverture, et régnant dans la chambre
active pour la fermeture, puis est ensuite réutilisée en produisant un
complément de travail dans le cylindre.
Le volume de la chambre de fermeture 104 est de valeur
réduite par exemple, à titre non limitatif, inférieur à 10% de la
cylindrée du cylindre 1.
Il en va de même pour les canaux reliant l'admission et la
chambre active, et la chambre de fermeture 104 à la chambre de
détente CD, dont les sections de passage sont calculées pour
permettre un débit suffisant pour l'établissement des pressions dans
les différentes chambres.
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Ces divers canaux ont des diamètres réduits par exemple de
l'ordre de 0,5 à 2 millimètres pour un diamètre du conduit principal
d'admission de l'ordre de 20 millimètres.
Préférentiellement on utilisera des valves Y et Z du type
électromécaniques, constituées notamment sous la forme
d'électrovannes adaptées et facilement pilotables par un boitier de
gestion électronique (non représenté).
En outre le pilotage par gestion électronique et commande
pneumatique permet des vitesses d'ouverture et de fermeture de la ou
des soupapes et des phasages angulaires de commande de grande
précision.
Dans le cycle de fonctionnement de la distribution active décrit
ci-dessus la détente du volume d'air contenu dans la chambre de
fermeture s'effectue conjointement à celle de la chambre active et aux
pertes de charge près allant de la pression nominale à la pression
d'échappement.
Description de la figure 2
La description qui suit est effectuée par comparaison avec le
mode de réalisation préalablement décrit en référence aux figures 1A à
1D.
La conception précédente est complétée par un canal
supplémentaire X3 qui relie le conduit d'admission 8 à la chambre de
fermeture 104 du vérin V.
Le moteur comporte aussi une valve T commandée d'obturation
de la circulation du gaz, de l'air comprimé, dans le canal X3, dont
l'ouverture peut être commandée pour mettre le conduit d'admission 8
et/ou le réservoir 12 en communication avec la chambre de fermeture
104.
Ainsi, la chambre de fermeture 104 dispose d'au moins deux
conduits, X3 et X1 munis chacun de moyens commandés d'obturation,
T et Y, permettant de mettre la chambre de fermeture 104,
successivement en communication avec d'une part avec le circuit
d'admission et/ou le réservoir de stockage à haute pression 12, et
d'autre part avec la chambre active et de détente du cylindre.
La fermeture de la soupape d'admission 9 est assurée par la
mise en communication du circuit d'admission et/ou du réservoir de
20
stockage avec la chambre de fermeture 104, via le canal X3, et par commande
de l'ouverture de la valve T, en créant ainsi une pression complémentaire sur
la surface du piston de fermeture 102 qui repousse la soupape d'admission 9
sur son siège 20 et ferme l'admission pour permettre le cycle de détente de la
chambre active CA dans la chambre de détente CD.
Ainsi, la détente active de la chambre de fermeture 104 peut être
retardée pour intervenir plus tard dans le cycle, par commande l'ouverture de
la valve Y.
Dès le début de la détente, ou en cours de détente, le volume de la
chambre de fermeture 104 est mis en communication avec la chambre de
détente CD et l'air comprimé contenu dans la chambre de fermeture 104 se
détend dans la chambre de détente CD en produisant un travail qui vient
s'ajouter au travail de détente de la charge admise dans la chambre active CA.
Sensiblement en fin de détente, la communication entre la chambre
active et de détente du moteur et la chambre de fermeture 104 est à nouveau
obturée en maintenant dans cette dernière une pression proche de la pression
atmosphérique autorisant le renouvellement du cycle.
Description de la figure 3.
La description qui suit est effectuée par comparaison avec le premier
mode de réalisation illustré aux figures 1A à 1D.
Selon ce mode de réalisation, il est prévu des moyens mécaniques (et
non plus des moyens pneumatiques) pour provoquer le décollement de la
soupape d'admission 9 de son siège 20, qui agissent directement sur la tête
de la soupape d'admission 9.
Dans le cas d'un moteur devant fonctionner à des vitesses de rotation
sensiblement constantes, et qui ne nécessite donc pas de variations du calage
de l'ouverture de l'admission, l'ouverture de la soupape d'admission 9 est
avantageusement simplifiée par l'intégration d'un tel dispositif mécanique.
A cet effet, lesdits moyens de commande de l'ouverture de la soupape
d'admission 9, sont constitués par un doigt D, ou poussoir, qui est formé en
relief sur la face supérieure du piston 2 et qui
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s'étend verticalement vers le haut en regard de la tête en vis à vis de
la soupape d'admission 9.
De par son agencement et son dimensionnement, le doigt D de
commande d'ouverture est apte à coopérer mécaniquement avec la
face inférieure 20 de la tête de la soupape d'admission 9 pour pousser
cette dernière verticalement vers le haut.
C'est au cours de la fin de course du piston vers son point mort
haut, que le doigt D agit, à travers l'orifice d'admission, sur la portion
en vis à vis de la face inférieure 22 de la tête de la soupape
d'admission 9 pour la décoller de son siège.
Le doigt D est positionné au droit de la partie inférieure de la
tête de la soupape d'admission de telle sorte qu'il soulève légèrement
la soupape d'admission en créant une fuite qui met en communication
le circuit d'admission avec la chambre active CA en établissant dans la
chambre de fermeture 104 une pression complémentaire sur la surface
supérieure du piston 102 et, par l'action du piston 102 lié à la queue
de la soupape, en repoussant la soupape d'admission 9 sur son siège
en fermant ainsi le circuit d'admission en mettant fin au travail de la
chambre active CA.
20 La
soupape parcourt alors sa course complète d'ouverture sous
l'action des efforts différentiels de pression exercés par le gaz sous
pression sur les parties correspondantes de la soupape d'admission 9.
Après ouverture de la soupape d'admission, et début du cycle
de détente, du fait de la descente du piston 2, le doigt D n'agit plus sur
la soupape d'admission 9, et la suite du cycle est identique à celle
décrite en référence aux figures 1A à1D, en mettant en oeuvre la valve
Y.
Description de la figure 4
La description qui suit est effectuée par comparaison avec le
deuxième mode de réalisation illustré à la Figure 2.
L'agencement du canal X2 et de la valve associée Z de
commande l'ouverture de la soupape d'admission est modifié.
Le vérin V est un vérin à double effet à deux chambres
étanches séparées par le piston 102.
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La chambre inférieure 105 est une chambre de commande
l'ouverture de la soupape d'admission 9 qui, par le canal X2, est reliée
au conduit d'admission 8 et/ou au réservoir 12 de gaz sous pression.
Ainsi, la chambre de fermeture 104 dispose d'au moins deux
conduits, X3 et X1, munis chacun de moyens commandés d'obturation
T, Y permettant de mettre la chambre de fermeture 104,
successivement en communication avec d'une part avec le circuit
d'admission et/ou le réservoir de stockage à haute pression 12, et
d'autre part avec la chambre active et de détente du cylindre.
L'ouverture de la soupape d'admission 9 est commandée par la
valve Z qui alimente en gaz sous pression la chambre inférieure 105 du
vérin V qui est une chambre d'ouverture.
La fermeture de la soupape d'admission 9 est assurée par la
mise en communication du circuit d'admission et/ou du réservoir de
stockage avec la chambre de fermeture 104, via le canal X3 et par
commande de l'ouverture de la valve T, en créant ainsi une pression
complémentaire sur la surface du piston de fermeture 102 qui repousse
la soupape d'admission 9 sur son siège 20 et qui ferme l'admission
pour permettre le cycle de détente de la chambre active CA dans la
chambre de détente CD.
La fermeture est obtenue du fait de l'aire du piston 102 soumise
à la pression qui est plus importante côté de la chambre 104, que du
côté chambre 105 d'ouverture (la différence correspondant
sensiblement à l'aire de la section de la tige de la soupape
d'admission).
Ainsi, la détente active de la chambre de fermeture peut être
retardée pour intervenir plus tard dans le cycle, par commande
l'ouverture de la valve Y.
Dès le début de la détente, ou en cours de détente, le volume
de la chambre de fermeture 104 est alors mis en communication avec
la chambre de détente CD et l'air comprimé contenu dans la chambre
de fermeture 104 se détend dans la chambre de détente en produisant
un travail qui vient s'ajouter au travail de détente de la charge admise
dans la chambre active.
Sensiblement en fin de détente, la communication entre la
chambre active et de détente du moteur et la chambre de fermeture
104 est à nouveau obturée en maintenant dans cette dernière une
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pression proche de la pression atmosphérique autorisant le
renouvellement du cycle.
Selon cette conception, le piston 102 du vérin V commande
successivement l'ouverture et la fermeture de la soupape d'admission
9.
Selon une variante, non représentée, il est possible, comme
pour la chambre 104, de relier la chambre 105 à la chambre active
grâce à un canal X1' et une valve Y', en réalisant ainsi deux circuits
parallèles de distribution active.
Les volumes de la chambre de fermeture 104 et de la chambre
d'ouverture 105 peuvent alors être mis en communication avec la
chambre de détente et l'air comprimé qui y est contenu se détend dans
la chambre de détente en permettant d'augmenter le travail de détente
de la charge admise en se détendant dans le cylindre moteur principal.
En raison de la souplesse d'utilisation et des possibilités de
réglage(s) quasi illimités, le moteur équipé de la distribution
d'admission active selon l'invention peut être utilisé sur tous
véhicules terrestres, maritimes, ferroviaires, aéronautiques. Le moteur
à chambre active selon l'invention peut aussi et avantageusement
trouver son application dans les groupes électrogènes de secours, de
même que dans de nombreuses applications domestiques de
cogénération produisant de l'électricité, du chauffage et de la
climatisation.
Le moteur à chambre active selon l'invention a été décrit avec
un fonctionnement avec de l'air comprimé. Toutefois, il peut utiliser
n'importe quel gaz comprimé/gaz à haute pression, sans pour autant
sortir du champ de l'invention revendiquée.
L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisations
décrits et représentés : les matériaux, les moyens de commande, les
dispositifs décrits peuvent varier dans la limite des équivalents, pour
produire les mêmes résultats. Le nombre de cylindres moteurs, leurs
cylindrées, le volume maximum de la chambre active par rapport au
volume déplacé du/des cylindre(s) et le nombre d'étages de détente,
peuvent varier.
