FR2921442A1

FR2921442A1 - Pneumatic energy exchanger for e.g. motor unit's air generator in car, has primary chambers mechanically connected with corresponding secondary chambers such that mechanical energy is entirely absorbed and delivered to secondary gas

Info

Publication number: FR2921442A1
Application number: FR0705788A
Authority: FR
Inventors: Charles Rene Durand
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-09-24
Filing date: 2007-09-24
Publication date: 2009-03-27

Abstract

The exchanger has primary chambers (10A, 10B) traversed by a primary gas, and secondary chambers (11A, 11B) traversed by a secondary gas. Pressure of the secondary gas in an outlet of each secondary chamber is higher than pressure of the secondary gas in an inlet of the secondary chamber. Each primary chamber is mechanically connected with the corresponding secondary chamber such that mechanical energy from the primary gas and delivered by the primary chamber is entirely absorbed, with low loss, by the secondary chamber and delivered to the secondary gas.

Description

I La présente invention est relative à un échangeur d'énergie pneumatique et à ses utilisations dans un générateur d'air ou de gaz comprimé ou dans un moteur à combustion interne ou encore dans un groupe frigorifique. The present invention relates to a pneumatic energy exchanger and its uses in an air or compressed gas generator or in an internal combustion engine or in a refrigeration unit.

Les moteurs à combustion interne ont de nombreuses applications, et notamment la propulsion de véhicules automobiles. Dans ces applications les moteurs les plus utilisés, notamment lorsqu'une certaine sobriété de consommation est recherchée, sont des moteurs à pistons liés utilisant le dispositif bielle-manivelle. 1 o Or, le dispositif bielle-manivelle est à l'origine d'une forte dégradation de l'énergie mécanique par des frottements qui se manifestent surtout au passage des pistons au point mort haut. La lubrification atténue dans une certaine mesure les frottements en question, mais oblige à un refroidissement intense des cylindres et de 15 l'ensemble des pièces en mouvement, lequel est source lui-même de déperdition d'énergie sous forme de fuites thermiques. Dans certaines réalisations de ce type, le rendement thermodynamique est affecté au surplus par le fait que le rapport de compression volumique est modifié dans un sens défavorable aux faibles 20 valeurs de couple (moteur fonctionnant selon un cycle de Miller). On connaît également les moteurs dits rotatifs utilisant ni pistons ni embiellages, mais des trilobes dont le mouvement hypocycloïdal est défini par un vilebrequin et un couple d'engrenages. Ces liaisons mécaniques sont elles-aussi sources de frottement, et on déplore une situation semblable à 25 celle connue pour les moteurs à pistons liés. Les dissipations d'énergie rappelées ci- dessus ont un impact particulièrement fâcheux sur la consommation de carburant lorsque les moteurs considérés ici sont utilisés à faible couple, ce qui est une circonstance fréquente pour les moteurs automobiles en conduite urbaine. 30 Il en résulte une consommation élevée de carburant dans cette utilisation. En effet, dans ce cas l'énergie produite par la détente des gaz ne dépasse que de très peu celle nécessaire à la compression de l'air (ou du mélange carburé) avant combustion. L'importance de l'énergie perdue par frottement prend alors une valeur relative très importante par rapport à l'énergie utilisable qui est égale en importance à la différence entre l'énergie produite par la détente et celle absorbée par la compression. On connaît également des moteurs à combustion interne comprenant une première partie dite générateur de gaz, qui génère du gaz brûlé s comprimé, et une deuxième partie qui transforme l'énergie pneumatique portée par le gaz brûlé comprimé en énergie mécanique. Ces machines utilisent pour produire un gaz brûlé comprimé soit des turbines soit des pistons semi-libres. Les machines qui utilisent des turbines n'ont pas un rendement très 1 o élevé du fait du principe même des turbines. Ce n'est pas d'ailleurs le but recherché sur ces types de machines pour lesquelles on recherche avant tout une puissance massique élevée. Les machines à pistons semi-libres, ne marquent pas non plus un avantage décisif en matière de rendement. Les inconvénients de ce type de 15 machines résultent notamment du fait que les pistons sont synchronisés de façon mécanique, qu'une turbine pour transformer l'énergie pneumatique portée par le gaz issu du générateur en énergie mécanique est nécessaire, et enfin parce que le taux de compression volumique se réduit aux faibles pressions de gaz produit par le générateur. 2o En outre, du fait même de leur conception, les moteurs thermiques actuels présentent l'inconvénient de générer, en dehors du gaz carbonique, des gaz polluants et en particulier des oxydes d'azote lorsque la combustion se fait en milieu oxydant. Le but de la présente invention est de remédier le plus possible à ces 25 inconvénients, en proposant des dispositions constructives pour des moteurs thermiques à combustion interne conçus pour tous usages dans lesquels la sobriété de consommation de combustible est recherchée, et spécialement pour la propulsion de véhicules se déplaçant sur le sol, et en particulier de véhicules automobiles, de poids-lourds, d'automotrices ferroviaires et tous :3o véhicules équivalents. Accessoirement l'invention permet de concevoir et construire des générateurs d'air comprimé et des groupes frigorifiques. A cet effet l'invention a pour premier objet un échangeur d'énergie pneumatique entre un gaz primaire et un gaz secondaire comprenant au moins un étage moteur pneumatique traversé par le gaz primaire, la pression Internal combustion engines have many applications, including the propulsion of motor vehicles. In these applications the most used engines, especially when a certain sobriety of consumption is sought, are linked piston engines using the crank-rod device. 1 o However, the crank-crank device is at the origin of a strong degradation of mechanical energy by friction that occur especially when the pistons go to the top dead center. Lubrication mitigates to a certain extent the friction in question, but requires intense cooling of the cylinders and all moving parts, which is itself a source of energy loss in the form of thermal leaks. In some embodiments of this type, the thermodynamic efficiency is further affected by the fact that the volume compression ratio is modified in a direction unfavorable to low torque values (engine operating in a Miller cycle). Also known rotary engines using neither pistons nor linkages, but trilobes whose hypocycloidal movement is defined by a crankshaft and a gear pair. These mechanical connections are also sources of friction, and one deplores a situation similar to that known for linked piston engines. The energy dissipations mentioned above have a particularly detrimental impact on fuel consumption when the engines considered here are used with low torque, which is a frequent circumstance for automobile engines in urban driving. This results in high fuel consumption in this use. Indeed, in this case the energy produced by the expansion of the gas exceeds only very little that required for the compression of the air (or fuel mixture) before combustion. The importance of the energy lost by friction then takes a very important relative value compared to the usable energy which is equal in importance to the difference between the energy produced by the relaxation and that absorbed by the compression. Internal combustion engines are also known comprising a first part called a gas generator, which generates compressed combustion gas, and a second part which transforms the pneumatic energy carried by the compressed burned gas into mechanical energy. These machines use to produce compressed compressed gas either turbines or semi-free pistons. Machines that use turbines do not have a very high yield because of the very principle of the turbines. This is not the purpose of these types of machines for which we seek above all a high mass power. Semi-free piston machines are also not a decisive advantage in terms of efficiency. The disadvantages of this type of machine result in particular from the fact that the pistons are mechanically synchronized, a turbine to transform the pneumatic energy carried by the gas from the generator into mechanical energy is necessary, and finally because the rate The compression of the volume is reduced to the low gas pressures produced by the generator. 2o Moreover, because of their design, current heat engines have the disadvantage of generating, outside the carbon dioxide, polluting gases and in particular nitrogen oxides when the combustion is in an oxidizing medium. The object of the present invention is to remedy as much as possible these disadvantages, by proposing constructive arrangements for combustion internal combustion engines designed for all purposes in which the sobriety of fuel consumption is sought, and especially for the propulsion of fuel. vehicles moving on the ground, and in particular motor vehicles, heavy goods vehicles, railway railcars and all: 3o equivalent vehicles. Incidentally, the invention makes it possible to design and construct compressed air generators and refrigeration units. For this purpose the invention firstly relates to a pneumatic energy exchanger between a primary gas and a secondary gas comprising at least one pneumatic motor stage traversed by the primary gas, the pressure

du gaz primaire en entrée de l'étage moteur pneumatique étant plus forte que la pression du gaz primaire en sortie de l'étage moteur pneumatique, et au moins un étage compresseur traversé par le gaz secondaire, la pression du gaz secondaire en sortie de l'étage compresseur étant plus élevée que la pression du gaz secondaire en entrée de l'étage compresseur, l'étage moteur pneumatique et l'étage compresseur étant liés mécaniquement entre eux de façon à ce que l'énergie mécanique prélevée sur le gaz primaire et délivrée par l'étage moteur pneumatique soit absorbée entièrement, aux pertes près, par l'étage compresseur et transmise au gaz secondaire. 1 o De préférence, l'étage moteur pneumatique et l'étage compresseur comportent au moins une entrée et une sortie pneumatiques munies de dispositifs d'obturation commandables tels que des soupapes, de façon à pouvoir régler les débits et pressions des gaz primaires et secondaires, ainsi que la puissance traitée, en adaptant la séquence d'ouverture et de fermeture 15 des dispositifs d'obturation. L'étage moteur pneumatique et l'étage compresseur sont constitués par exemple d'au moins une enceinte cylindrique, éventuellement compartimentée, dans laquelle au moins un piston libre est monté mobile, l'au moins un piston libre faisant office de masselotte et de cloison de séparation o entre gaz primaire et gaz secondaire. L'au moins une enceinte cylindrique peut comporter une cloison diamétrale délimitant deux compartiments identiques et un piston libre est monté mobile dans chaque compartiment, les deux pistons libres étant reliés par une tige de façon à former un piston double, la tige traversant la cloison 25 diamétrale et ayant une longueur adaptée pour que chaque piston libre puisse balayer la quasi-totalité du compartiment dans lequel il est mobile et dans lequel il délimite deux volumes constituant une chambre primaire et une chambre secondaire. Chaque volume comporte au moins une entrée et une sortie de gaz, de telle sorte que les deux volumes disposés aux extrémités de 3o l'enceinte cylindrique puissent être traversés par l'un des gaz et les deux volumes disposées dans la partie centrale de l'enceinte cylindrique, de part et d'autre de la cloison diamétrale, puissent être traversés par l'autre gaz ; les entrées et sorties de gaz comportant des moyens d'obturation commandés selon un cycle tel que les deux pistons libres reliés par une tige exécutent des primary gas at the inlet of the pneumatic motor stage being greater than the pressure of the primary gas at the outlet of the pneumatic motor stage, and at least one compressor stage traversed by the secondary gas, the pressure of the secondary gas at the outlet of the the compressor stage being higher than the secondary gas pressure at the input of the compressor stage, the pneumatic motor stage and the compressor stage being mechanically connected to each other so that the mechanical energy taken from the primary gas and delivered by the pneumatic motor stage is completely absorbed, with losses, by the compressor stage and transmitted to the secondary gas. Preferably, the pneumatic motor stage and the compressor stage comprise at least one pneumatic inlet and outlet provided with controllable shut-off devices such as valves, so as to be able to regulate the flow rates and pressures of the primary and secondary gases. , as well as the power processed, by adapting the opening and closing sequence 15 of the shutter devices. The pneumatic motor stage and the compressor stage consist for example of at least one cylindrical chamber, possibly compartmentalized, in which at least one free piston is movably mounted, the at least one free piston serving as a flyweight and a partition separation o between primary gas and secondary gas. The at least one cylindrical chamber may comprise a diametral partition delimiting two identical compartments and a free piston is movably mounted in each compartment, the two free pistons being connected by a rod so as to form a double piston, the rod passing through the partition 25 diametrical and having a length adapted so that each free piston can scan almost the entire compartment in which it is mobile and in which it defines two volumes constituting a primary chamber and a secondary chamber. Each volume has at least one inlet and one gas outlet, so that the two volumes disposed at the ends of the cylindrical chamber can be traversed by one of the gases and the two volumes arranged in the central part of the chamber. cylindrical enclosure, on either side of the diametral partition, can be crossed by the other gas; the gas inlets and outlets comprising shutter means controlled in a cycle such that the two free pistons connected by a rod perform

mouvements d'aller et retour d'égale durée sur la quasi-totalité de la course balayable afin de permettre l'écoulement saccadé et unidirectionnel des deux gaz . Ladite enceinte cylindrique munie d'un piston double constitue un échangeur pneumatique à pistons libres simple. forward and return movements of equal duration over almost the entire sweeping stroke to allow jerky and unidirectional flow of both gases. Said cylindrical chamber provided with a double piston constitutes a simple pneumatic piston free exchanger.

L'échangeur d'énergie pneumatique peut comprendre deux échangeurs pneumatiques à pistons libres simples coaxiaux symétriques l'un de l'autre, et dont les pistons doubles exécutent des mouvements synchrones en opposition de phase. L'au moins un piston double peut comporter un alésage axial et être 1 o monté coulissant sur une tige centrale passant à travers l'alésage axial, ladite tige centrale comportant des moyens pour faire circuler et pour distribuer au moins un fluide pour la lubrification et le refroidissement. De préférence, au moins un moyen d'obturation est une soupape munie d'un dispositif de commande hydromécanique du type bascule bistable 15 comprenant un cylindre dans lequel est monté mobile un piston relié à la tête de soupape par une tige montée coulissante dans un palier prévu dans le fond d'une première extrémité du cylindre. Le piston comporte dans sa partie médiane une première gorge prolongée par au moins un canal débouchant à une première extrémité du piston et une deuxième gorge, adjacente à la 20 première gorge, et prolongée par au moins un canal débouchant à une deuxième extrémité du piston. La paroi cylindrique du cylindre comporte des lumières permettant d'alimenter en liquide peu compressible à haute pression ou en liquide peu compressible à basse pression la première gorge et la deuxième gorge afin de provoquer un mouvement de va et vient du piston 25 sous l'effet des pressions appliquées sur les deux faces du piston par le liquide peu compressible. Les lumières prévues dans la paroi cylindrique du cylindre sont disposées de telle sorte que l'énergie mise en jeu lors de l'accélération du piston sous l'effet des pressions hydrauliques est récupérée, aux pertes près, lors de la décélération du piston. o L'invention a également pour objet un générateur de gaz comprenant au moins un échangeur d'énergie pneumatique selon l'invention, et au moins un moyen d'échange ou de production d'énergie thermique alimenté en gaz par le gaz secondaire produit par l'échangeur d'énergie pneumatique et produisant un gaz constituant le gaz primaire d'alimentation de l'au moins un échangeur d'énergie pneumatique. Le générateur de gaz peut comprendre une pluralité d'échangeurs d'énergie pneumatique montés en série ou en parallèle. Le moyen d'échange ou de production d'énergie thermique est par 5 exemple un moyen de combustion isobare. Le moyen d'échange ou de production thermique peut également être un radiateur refroidi à l'air soufflé. L'invention a aussi pour objet un groupe moteur comprenant un générateur de gaz ;selon l'invention et un moteur pneumatique alimenté par le 10 générateur de gaz, ledit moteur pneumatique étant alimenté en série à partir d'un point quelconque du circuit de gaz primaire ou du circuit de gaz secondaire du générateur de gaz, ou en parallèle entre un point du circuit de gaz primaire ou secondaire à une première pression et un point du circuit de gaz primaire ou secondaire à une deuxième pression différente de la 15 première pression. De préférence, le groupe moteur comprend des moyens de commande des dispositifs d'obturation de l'au moins un échangeur d'énergie pneumatique, lesdits moyens de commande étant pilotés de telle sorte que les gaz brûlés et éventuellement l'air rejeté à l'atmosphère, sont rejetés à une :2o pression aussi faible que possible, compatible avec le débit d'air aspiré souhaité. Le groupe rnoteur peut être utilisable sur un véhicule terrestre et comprendre en outre un réservoir d'air ou de gaz brûlés comprimés disposé en tampon sur le circuit de gaz primaire ou sur le circuit de gaz secondaire, le 25 moteur pneumatique étant réversible de façon à pouvoir fonctionner en compresseur lors des ralentissements du véhicule sur lequel il est monté afin de stocker l'énergie récupérée sous forme d'air ou de gaz comprimé. De préférence, le moteur pneumatique est une machine à pistons liés par bielles et manivelles, à simple effet et à vilebrequin unique comprenant au 3o moins un cylindre haute pression et un cylindre basse pression, les cylindres étant adaptés pour que les couples correspondant aux différents cylindres, sur un tour de vilebrequin, soient aussi bien répartis que possible. Le moteur pneumatique peut comporter une pluralité de cylindres disposés en ligne de façon à ce que les axes des cylindres soient disposés dans un même plan, et en ce que l'axe du vilebrequin soit situé dans un plan parallèle au plan des axes des cylindres et écarté du plan des axes des cylindres de façon à minimiser les frottements entre les pistons et les parois intérieures du cylindre. The pneumatic energy exchanger may comprise two coaxial simple free piston pneumatic exchangers which are symmetrical to one another and whose double pistons execute synchronous movements in opposition to the phase. The at least one double piston may comprise an axial bore and be slidably mounted on a central rod passing through the axial bore, said central rod comprising means for circulating and dispensing at least one fluid for lubrication and the recooling. Preferably, at least one closure means is a valve provided with a hydromechanical control device of the flip-flop type comprising a cylinder in which is mounted movably a piston connected to the valve head by a rod slidably mounted in a bearing provided in the bottom of a first end of the cylinder. The piston has in its middle part a first groove extended by at least one channel opening at a first end of the piston and a second groove, adjacent to the first groove, and extended by at least one channel opening to a second end of the piston. The cylindrical wall of the cylinder comprises slots for supplying low compressible liquid at high pressure or low compressibility low pressure liquid the first groove and the second groove to cause a movement back and forth of the piston 25 under the effect pressures applied on both sides of the piston by the slightly compressible liquid. The lights provided in the cylindrical wall of the cylinder are arranged such that the energy involved during the acceleration of the piston under the effect of hydraulic pressures is recovered, with losses, when decelerating the piston. The subject of the invention is also a gas generator comprising at least one pneumatic energy exchanger according to the invention, and at least one means for exchanging or producing thermal energy fed with gas by the secondary gas produced by the pneumatic energy exchanger and producing a gas constituting the primary supply gas of the at least one pneumatic energy exchanger. The gas generator may comprise a plurality of pneumatic energy exchangers connected in series or in parallel. The means for exchanging or producing thermal energy is for example an isobaric combustion means. The heat exchange or production means may also be a radiator cooled with air blown. The invention also relates to a motor unit comprising a gas generator according to the invention and a pneumatic motor powered by the gas generator, said pneumatic motor being fed in series from any point of the gas circuit. primary or secondary gas circuit of the gas generator, or in parallel between a point of the primary or secondary gas circuit at a first pressure and a point of the primary or secondary gas circuit at a second pressure different from the first pressure. Preferably, the motor group comprises means for controlling the shutter devices of the at least one pneumatic energy exchanger, said control means being controlled so that the burnt gases and possibly the air released to the atmosphere, are rejected at a pressure as low as possible, compatible with the desired air flow desired. The engine group may be usable on a land vehicle and further comprise a compressed air or compressed flue gas tank in buffer on the primary gas circuit or on the secondary gas circuit, the air motor being reversible so as to be able to operate as a compressor during slowdowns of the vehicle on which it is mounted in order to store the recovered energy in the form of air or compressed gas. Preferably, the pneumatic motor is a piston engine with cranks and cranks, single-acting and with a single crankshaft comprising at least one high-pressure cylinder and one low-pressure cylinder, the cylinders being adapted so that the torques corresponding to the different cylinders on a crankshaft turn, be as well distributed as possible. The pneumatic motor may comprise a plurality of cylinders arranged in line so that the axes of the cylinders are arranged in the same plane, and in that the axis of the crankshaft is located in a plane parallel to the plane of the axes of the cylinders and spaced from the plane of the axes of the cylinders so as to minimize friction between the pistons and the inner walls of the cylinder.

Lorsque le rnoteur pneumatique est utilisé en moteur, l'admission du gaz ou de l'air est de préférence légèrement retardée par rapport au passage du piston au point rnort haut, ou lorsque le moteur pneumatique est réversible et utilisé en compresseur, le refoulement de l'air ou du gaz est de préférence légèrement avancée par rapport au point mort haut, de manière à obtenir le 1 o meilleur rendement. Le moyen de combustion isobare est par exemple une chambre de combustion alimentée par un combustible fluide injecté, et la chambre de combustion est alimentée par intermittence de façon à minimiser la production de gaz polluants tout en respectant, au cours d'un cycle, la 15 température moyenne correspondant, pour un débit d'air frais aspiré, à la puissance souhaitée du groupe. La chambre de combustion isobare peut également être alimentée en combustible solide sous forme d'une ou plusieurs cartouches disposées dans la chambre de combustion, la combustion s'effectuant dans les cartouches, 20 les cartouches étant mises en service simultanément ou successivement. L'invention a aussi pour objet un groupe frigorifique comportant un échangeur d'énergie pneumatique selon l'invention et comprenant un radiateur et un moyen pour fournir de l'air comprimé monté en série ou en parallèle sur les circuits de gaz primaire ou secondaire, le circuit de gaz secondaire de l'échangeur d'énergie pneumatique fournissant de l'air comprimé qui est refroidi par le radiateur pour former de l'air refroidi. When the pneumatic rotor is used as a motor, the admission of gas or air is preferably slightly delayed with respect to the passage of the piston at the high point, or when the pneumatic motor is reversible and used in a compressor, the discharge of the air or gas is preferably slightly advanced compared to top dead center, so as to obtain the best performance. The isobaric combustion means is for example a combustion chamber fed with an injected fluid fuel, and the combustion chamber is fed intermittently so as to minimize the production of polluting gases while respecting, during a cycle, the corresponding average temperature, for a fresh air intake flow, to the desired power of the group. The isobaric combustion chamber can also be supplied with solid fuel in the form of one or more cartridges arranged in the combustion chamber, the combustion being carried out in the cartridges, the cartridges being put into service simultaneously or successively. The invention also relates to a refrigeration unit comprising a pneumatic energy exchanger according to the invention and comprising a radiator and a means for supplying compressed air connected in series or in parallel with the primary or secondary gas circuits, the secondary gas circuit of the pneumatic energy exchanger supplying compressed air which is cooled by the radiator to form cooled air.

Le moyen pour fournir de l'air comprimé peut être un compresseur 30 aspirant de l'air ambiant. Le moyen pour fournir de l'air comprimé peut être un prélèvement sur le circuit secondaire d'un générateur de gaz. Enfin, il est possible par utilisation d'un échangeur d'énergie pneumatique selon l'invention, d'un compresseur d'air 35 conventionnel et d'échangeurs thermiques de réaliser une pompe à chaleur, les échangeurs constituant les sources froide et chaude de la pompe. 25 L'invention va maintenant être décrite plus en détails au regard des figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 est un schéma de principe d'un échangeur d'énergie pneumatique entre un gaz primaire et un gaz secondaire à pistons libres, simple. - la figure 2 est un schéma de principe d'un échangeur d'énergie pneumatique entre un gaz primaire et un gaz secondaire à pistons libres, double. - la figure 3 est une vue en coupe d'un exemple de réalisation d'un 1 o échangeur d'énergie pneumatique entre gaz primaire et gaz secondaire à pistons libres, double. - la figure 4 A et 4 B représentent schématiquement la détection de fin de course d'un équipage mobile et le traitement électronique du signal. - la figure 5 représente un schéma de principe d'un groupe moteur 15 utilisant deux échangeurs d'énergie pneumatique entre un gaz primaire et un gaz secondaire. - la figure 6 représente un schéma de principe d'un groupe moteur consommant des combustibles sous forme solide. - la figure 7 est une représentation schématique d'un dispositif de 20 commande hydromécanique d'une soupape commandée. - les figures 8 A et 8 B représentent schématiquement le principe de fonctionnement d'un moteur/compresseur. La figure 8C représente une coupe horizontale du moteur/ compresseur au niveau du vilebrequin, bielles de pistons enle- 25 vées. - la figure 9 représente schématiquement le principe de décalage de l'axe de rotation du vilebrequin d'un moteur/compresseur. - la figure 10 représente schématiquement le principe de fonctionnement d'un groupe frigorifique - La figure 11 représente schématiquement le principe d'une climatisation de véhicule automobile utilisant un groupe moteur selon l'invention. La figure 12 représente une coupe axiale d'un compartiment d'échangeur pneumatique haute pression avec piston guidé par palier à air et sans refroidissement de ce piston. La figure 12 bis représente un détail du refroidissement de la soupape contrôlant le flux primaire d'un échangeur pneumatique haute pression. Les figures 13 et 13 bis représentent des coupes axiales d'un compartiment d'échangeur pneumatique haute pression montrant le détail du guidage par palier à air d'un piston refroidi par l'air à moyenne pression. 30 :35 40 La Figure 14 est une section diamétrale de ce même échangeur haute pression illustrant de même le principe de refroidissement du piston par de l'air à moyenne pression. La figure 15 représente une section axiale d'un échangeur pneumatique basse pression. La figure 1.6 est une section de réservoir d'air comprimé chaud et à haute pression muni de labyrinthes statiques permet-tant l'expansion ou le retrait de l'air chaud confiné dans la partie centrale du réservoir. La figure 17 représente le même réservoir d'air comprimé dans lequel la partie la plus chaude de l'air comprimé est confiné dans une vessie métallique. La figure 18 représente le schéma de deux versions de pompes à chaleur. La figure 19 représente le schéma d'une pompe à chaleur pour le dé.ssalage de l'eau de mer. La figure 20 représente en coupe axiale le principe d'une obturation de l'arrivée ou du départ de l'air dans une chambre d'échangeur pneumatique au moyen de diaphragmes plats ou cylindriques. La figure 20 bis représente une vue en vue de dessus d'un diaphragme plat. Les figures 21 et 21 bis représentent des vues en perspective de la partie mobile et de la partie fixe d'un diaphragme cylindrique pour échangeur pneumatique de pompe à chaleur. CHAPITRE I : Echangeur d'énergie pneumatique. The means for supplying compressed air may be a suction compressor for ambient air. The means for supplying compressed air may be a sample from the secondary circuit of a gas generator. Finally, it is possible by using a pneumatic energy exchanger according to the invention, a conventional air compressor and heat exchangers to produce a heat pump, the heat exchangers constituting the cold and hot sources of heat. the pump. The invention will now be described in more detail with reference to the appended figures in which: - Figure 1 is a schematic diagram of a pneumatic energy exchanger between a primary gas and a free piston secondary gas, simple. - Figure 2 is a schematic diagram of a pneumatic energy exchanger between a primary gas and a secondary gas with free pistons, double. - Figure 3 is a sectional view of an exemplary embodiment of a 1 o pneumatic energy exchanger between primary gas and secondary gas free pistons, double. - Figure 4 A and 4 B schematically represent the end-of-travel detection of a mobile unit and the electronic processing of the signal. FIG. 5 represents a block diagram of a motor unit using two pneumatic energy exchangers between a primary gas and a secondary gas. FIG. 6 represents a schematic diagram of a motor group consuming fuels in solid form. Figure 7 is a schematic representation of a hydromechanical control device of a controlled valve. - Figures 8 A and 8 B schematically show the operating principle of a motor / compressor. Figure 8C shows a horizontal section of the engine / compressor at the crankshaft, piston rods removed. - Figure 9 schematically shows the principle of shift of the axis of rotation of the crankshaft of a motor / compressor. - Figure 10 schematically shows the principle of operation of a refrigerating unit - Figure 11 schematically shows the principle of a motor vehicle air conditioning using a power unit according to the invention. FIG. 12 represents an axial section of a high pressure pneumatic exchanger compartment with piston guided by air bearing and without cooling of this piston. Figure 12a shows a detail of the cooling of the valve controlling the primary flow of a high pressure pneumatic exchanger. Figures 13 and 13a show axial sections of a high pressure pneumatic exchanger compartment showing the detail of the air bearing guide of a piston cooled by medium pressure air. Fig. 14 is a diametral section of this same high pressure exchanger similarly illustrating the principle of cooling the piston by medium pressure air. Figure 15 shows an axial section of a low pressure pneumatic exchanger. Figure 1.6 is a section of hot, high-pressure compressed air tank with static labyrinths that allows expansion or removal of hot air confined to the central part of the tank. Figure 17 shows the same compressed air tank in which the hottest part of the compressed air is confined in a metal bladder. Figure 18 shows the diagram of two versions of heat pumps. FIG. 19 represents the schematic diagram of a heat pump for the dewatering of seawater. FIG. 20 shows in axial section the principle of a closure of the arrival or departure of air in a air exchanger chamber by means of flat or cylindrical diaphragms. Figure 20a shows a top view of a flat diaphragm. Figures 21 and 21a show perspective views of the movable portion and the fixed portion of a cylindrical diaphragm for heat pump air exchanger. CHAPTER I: Pneumatic energy exchanger.

L'échangeur d'énergie pneumatique décrit dans ce texte est destiné à transférer l'énergie pneumatique portée par le gaz primaire du fait de sa :30 pression sur le gaz secondaire. Dans un but de simplification l'exposé est fait en détail dans le cas où les deux gaz échangent leurs pressions, les débits étant les mêmes. Lorsque les gaz échangent leurs énergies pneumatiques et non plus seulement leurs pressions l'exposé se complique parce que la chronologie des événements décrits se complique elle-même, mais le 35 principe de fonctionnement reste cependant inchangé. Dans le même esprit de simplification il est supposé que les gaz en cause sont parfaits, qu'ils ont même atomicité, que le rapport de leurs chaleurs spécifiques est invariable avec la pression et la température et égal à 1,4. Il sera supposé par ailleurs qu'il n'y a dans le processus décrit ni perte :10 15 20 25 d'énergie mécanique par frottements, ni perte d'énergie pneumatique, ni perte thermique. Si l'on désigne par e le rapport commun de détente/compression des deux gaz en cause le rapport des pressions entre l'entrée et la sortie de l'échangeur est égal à 61'4. Toujours pour abréger l'exposé il sera supposé E>2. L'échangeur d'énergie pneumatique entre un gaz primaire et un gaz secondaire représenté schématiquement à la figure 1 est un échangeur d'énergie pneumatique à pistons libres simple. Cet échangeur d'énergie pneumatique est constitué d'un cylindre 1 fermé à ses extrémités 2 et 3 et I o divisé par une cloison diamétrale 4 en deux parties de cylindre ou compartiments 5 A et 5 B. Un équipage mobile 6 est disposé à l'intérieur du cylindre 1. L'équipage mobile 6 est constitué d'un piston 7 A et d'un piston 7 B reliés de façon rigide par une tige 9. Ainsi, l'équipage mobile 6 est un piston double. Le piston 7 A est disposé dans la partie de cylindre 5 A du :15 cylindre 1, le piston 7 B est disposé dans la partie de cylindre 5 B du cylindre 1, et la tige 9 de liaison entre les pistons 7 A et 7 B est montée coulissante dans un palier à travers la cloison diamétrale 4. Avec ces dispositions, le piston 7 A délimite dans la partie de cylindre 5 A du cylindre 1 une chambre primaire 10 A et une chambre secondaire 11A, le piston 7 B délimite dans la 20 partie de cylindre 5 B du cylindre 1 une chambre primaire 10B et une chambre secondaire 11 B. Les volumes des chambres primaires 10 A et 10 B d'une part et des chambres secondaires 11 A et 11 B d'autre part, sont variables et dépendent de la position de l'équipage mobile 6. Lorsque cet équipage mobile se déplace, il fait varier les volumes des chambres primaires 25 et secondaires. Compte-tenu de la disposition retenue dans laquelle les deux pistons 7 A et 7 B sont reliés par la tige 9, lorsque l'équipage mobile se déplace de façon à faire augmenter le volume de la chambre primaire 10 A, le volume de la chambre secondaire 11 A associée diminue, simultanément le volume de la chambre primaire 10 B diminue et le volume de la chambre 3o secondaire associée 11 B augmente. L'évolution des volumes des chambres primaires et secondaires est inversée lorsque le mouvement de l'équipage mobile 6 est inversé. L'échangeur d'énergie pneumatique comporte également des circuits de gaz destinés à faire circuler d'une part le gaz primaire à travers les chambres primaires 10 A et 10 B et d'autre part le gaz secondaire dans les chambres secondaires 11 A et 11 B. Le circuit de gaz primaire comporte un circuit d'alimentation en gaz primaire 14 se divisant en deux branches 14 A et 14 B destinées à alimenter d'une part la chambre primaire 10 A et d'autre part la chambre primaire 10 B, et un circuit d'évacuation du gaz primaire 15 comportant une branche 15 A permettant d'évacuer le gaz primaire de la chambre primaire 10 A et une branche 15 B permettant d'évacuer le gaz primaire provenant de la chambre primaire 10 B. Chacune des branches 14 A et 14 B du circuit d'alimentation 1 o en gaz primaire 14 comporte un dispositif d'obturation 18 A ou 18 B tel que par exemple un robinet, une vanne ou une soupape pouvant être commandés. De même chaque branche 15 A et 15 B du circuit d'évacuation du gaz primaire 15, comporte un dispositif d'obturation 19 A et 19 B qui est par exemple un robinet, une vanne ou une soupape pouvant être 15 commandés. De la même façon le circuit de gaz secondaire comporte d'une part un circuit d'alimentation en gaz secondaire 16 se divisant en deux branches 16 A et 16 B débouchant dans les chambres secondaires 11 A et 11 B respectivement, et un circuit d'évacuation des gaz secondaires comportant 20 deux branches 17 A et 17 B permettant d'évacuer des gaz des chambres secondaires 11 A et 11 B. Chacune des branches 16 A et 16 B des circuits d'alimentation en gaz secondaire 16, comporte un dispositif d'obturation 20 A ou 20 B respectivement, qui est par exemple un robinet, une vanne ou une soupape commandable. De même chaque branche 17 A et 17 B du circuit 25 d'évacuation des gaz secondaires comporte un dispositif d'obturation 21 A ou 21 B constitué par exemple d'un robinet, une vanne ou une soupape commandable. Lorsque l'échangeur d'énergie pneumatique est alimenté en gaz primaire à haute pression qui peut être évacué sous forme de gaz primaire à 3o basse pression, et d'autre part en gaz secondaire à basse pression, il peut évacuer un gaz secondaire à haute pression pourvu simplement que les dispositifs d'obturation des circuits primaires et secondaires soient ouverts et fermés selon un cycle adapté. Dans le mode de réalisation qui vient d'être décrit, les chambres primaires 10 A et 10 B sont disposées de part et d'autre de la cloison diamétrale 4, et les chambres secondaires 11 A et 11 B sont disposées aux deux extrémités de l'enceinte cylindrique. Mais, la disposition des chambres primaires et secondaires peut être inversée. De façon générale, chaque piston délimite, dans le compartiment qui le contient, deux volumes dont l'un constitue une chambre primaire et l'autre une chambre secondaire. On va maintenant décrire le fonctionnement d'un échangeur d'énergie pneumatique. L'équipage mobile décrit sous la poussée des gaz un mouvement alternatif en utilisant la quasi-totalité de la course géométrique 1 o disponible. Dans la réalité l'équipage mobile n'ira jamais en butée sèche, sauf pendant la phase de démarrage, non décrite dans ce texte, mais que chacun peut imaginer. La commande des dispositifs d'obturation est telle que l'équipage mobile rebrousse chemin avant que les pistons ne viennent en butée contre les fonds 2 et 3 du cylindre, ou contre la cloison transversale 4 15 en laissant subsister de minces matelas de gaz comprimé. L'exposé qui va suivre ne tient pas compte de cette circonstance. On peut considérer le mouvement de l'équipage mobile dans son mouvement ascendant à partir de sa position la plus basse. Dans cette phase du mouvement c'est la partie supérieure 5 A du cylindre 1 qui est active alors 20 que dans la partie inférieure 5 B s'opère le renouvellement des gaz qui sont l'un et l'autre à basse pression : le gaz primaire contenu dans le compartiment 10 B s'en évacue par l'obturateur ouvert 19 B pendant que le gaz secondaire accède par l'obturateur ouvert 20 B au compartiment 11 B. Bien entendu pendant cette phase les obturateurs 18 B et 21 B qui 25 commandent la haute pression, et situés à droite du cylindre comme tous les obturateurs contrôlant la haute pression, sont fermés. Dans la partie active supérieure 5 A et immédiatement avant le début du mouvement tous les obturateurs sont fermés. Le compartiment 11 A est 30 rempli de gaz secondaire qui vient d'y accéder avant que la soupape supérieure gauche 20 A ne se ferme. Le gaz secondaire contenu dans ce compartiment est donc à la basse pression. Le mouvement démarre dès lors que l'on ouvre l'obturateur 18 A à droite qui met la pression dans le compartiment 10 A qui est à son minimum 35 de volume. The pneumatic energy exchanger described in this text is intended to transfer the pneumatic energy carried by the primary gas because of its pressure on the secondary gas. For the sake of simplification, the explanation is given in detail in the case where the two gases exchange their pressures, the flow rates being the same. When the gases exchange their pneumatic energies and not only their pressures the explanation is complicated because the chronology of the events described is complicated by itself, but the operating principle remains unchanged. In the same spirit of simplification it is supposed that the gases in question are perfect, that they have even atomicity, that the ratio of their specific heats is invariable with the pressure and the temperature and equal to 1.4. It will be further assumed that there is no loss of mechanical energy in the process described by friction, pneumatic energy loss, or heat loss. If we denote by e the common ratio of expansion / compression of the two gases in question the ratio of the pressures between the inlet and the outlet of the exchanger is equal to 61'4. Always to abbreviate the exposition it will be supposed E> 2. The pneumatic energy exchanger between a primary gas and a secondary gas shown schematically in Figure 1 is a single piston free piston energy exchanger. This pneumatic energy exchanger consists of a cylinder 1 closed at its ends 2 and 3 and I o divided by a diametral partition 4 into two parts of cylinder or compartments 5 A and 5 B. A movable assembly 6 is disposed at 1. The moving element 6 consists of a piston 7 A and a piston 7 B rigidly connected by a rod 9. Thus, the movable element 6 is a double piston. The piston 7A is disposed in the cylinder portion 5A of the cylinder 1, the piston 7B is disposed in the cylinder portion 5B of the cylinder 1, and the rod 9 connecting the pistons 7A and 7B it is slidably mounted in a bearing through the diametral partition 4. With these provisions, the piston 7 A delimits in the cylinder portion 5A of the cylinder 1 a primary chamber 10A and a secondary chamber 11A, the piston 7B delimits in the Part of the cylinder 5 B of the cylinder 1 a primary chamber 10B and a secondary chamber 11 B. The volumes of the primary chambers 10 A and 10 B on the one hand and the secondary chambers 11 A and 11 B on the other hand, are variable and depend on the position of the moving assembly 6. As this moving assembly moves, it varies the volumes of the primary and secondary chambers. Given the retained arrangement in which the two pistons 7 A and 7 B are connected by the rod 9, when the moving element moves to increase the volume of the primary chamber 10 A, the volume of the chamber Associated secondary 11 A decreases, simultaneously the volume of the primary chamber 10 B decreases and the volume of the associated secondary chamber 3o 11 B increases. The evolution of the primary and secondary chamber volumes is reversed when the movement of the moving equipment 6 is reversed. The pneumatic energy exchanger also comprises gas circuits for circulating on the one hand the primary gas through the primary chambers 10 A and 10 B and on the other hand the secondary gas in the secondary chambers 11 A and 11 B. The primary gas circuit comprises a primary gas supply circuit 14 dividing into two branches 14 A and 14 B for supplying on the one hand the primary chamber 10 A and on the other hand the primary chamber 10 B, and a primary gas discharge circuit 15 having a branch 15 for discharging the primary gas from the primary chamber 10 A and a branch B for discharging the primary gas from the primary chamber 10 B. Each of the branches 14 A and 14 B of the supply circuit 1 o primary gas 14 comprises a closure device 18 A or 18 B such as for example a valve, a valve or a valve that can be controlled. Likewise, each branch 15A and 15B of the primary gas discharge circuit 15 comprises a closure device 19A and 19B which is, for example, a valve, a valve or a valve that can be controlled. In the same way, the secondary gas circuit comprises, on the one hand, a secondary gas supply circuit 16 dividing into two branches 16 A and 16 B opening into the secondary chambers 11 A and 11 B respectively, and a secondary circuit secondary gas evacuation comprising two branches 17 A and 17 B for evacuating gases from the secondary chambers 11 A and 11 B. Each of the branches 16 A and 16 B of the secondary gas supply circuits 16 comprises a shutter 20 A or 20 B respectively, which is for example a valve, a valve or a controllable valve. Similarly each branch 17 A and 17 B of the secondary gas discharge circuit 25 comprises a closure device 21 A or 21 B consisting for example of a valve, a valve or a controllable valve. When the pneumatic energy exchanger is supplied with primary gas at high pressure which can be discharged as a primary gas at low pressure, and secondly at low pressure secondary gas, it can evacuate a secondary gas at high pressure. pressure provided only that the shut-off devices of the primary and secondary circuits are opened and closed in a suitable cycle. In the embodiment just described, the primary chambers 10 A and 10 B are arranged on either side of the diametral partition 4, and the secondary chambers 11 A and 11 B are arranged at both ends of the cylindrical enclosure. But, the layout of the primary and secondary rooms can be reversed. In general, each piston defines, in the compartment that contains it, two volumes, one of which constitutes a primary chamber and the other a secondary chamber. The operation of a pneumatic energy exchanger will now be described. The moving equipment described under the thrust of the gases an alternating movement using almost all the geometric race 1 o available. In reality the mobile team will never go into dry stop, except during the start-up phase, not described in this text, but that everyone can imagine. The control of the shutter devices is such that the moving equipment turns back before the pistons abut against the bottoms 2 and 3 of the cylinder, or against the transverse partition 4 15 leaving a thin layer of compressed gas. The following description does not take this circumstance into account. The movement of the moving equipment can be considered in its upward movement from its lowest position. In this phase of the movement, it is the upper part 5A of the cylinder 1 which is active whereas in the lower part B the gas exchange is effected, both of which are at low pressure: the gas The primary contained in the compartment 10 B evacuates through the open shutter 19 B while the secondary gas accesses through the open shutter 20 B to the compartment 11 B. Of course during this phase the shutters 18 B and 21 B which 25 control the high pressure, and located to the right of the cylinder as all the shutters controlling the high pressure, are closed. In the upper active part 5A and immediately before the beginning of the movement all the shutters are closed. The compartment 11A is filled with secondary gas which has just been accessed before the upper left valve 20A closes. The secondary gas contained in this compartment is therefore at low pressure. The movement starts as soon as one opens the shutter 18 A on the right which puts the pressure in the compartment 10 A which is at its minimum of volume.

Sous l'effet de la différence des pressions auxquelles il est soumis, l'équipage mobile s'élance vers le haut pendant que le gaz secondaire contenu dans le compartiment 11 A subit un début de compression. Cette situation se maintient jusqu'à ce que l'équipage se soit déplacé de la valeur s C/E, C désignant la course géométrique. A cet instant on ferme l'obturateur 18 A précité, l'obturateur d'évacuation 19 A du gaz primaire restant toujours fermé et ceci tant que l'équipage n'aura pas parcouru la totalité de la course C, de manière à ce que le volume de gaz primaire admis dans le compartiment 10 A se détende jusqu'à la basse pression. io Pendant que le gaz primaire se détend et jusqu'à ce que l'équipage se soit déplacé de l'élongation C x (1ù1/e) (plus grande que É avec l'hypothèse prise sur e), le gaz secondaire contenu dans le compartiment supérieur 11 A continue sa compression jusqu'à atteindre la haute pression pour l'élongation précitée de C x (1ù1/e). A partir de cet instant et durant le restant de la course 15 de l'équipage il convient d'ouvrir l'obturateur 21 A de sortie du gaz secondaire pour en permettre Ile refoulement, l'obturateur 20 A basse pression d'entrée en haut à gauche restant fermé bien entendu durant cette phase finale d'ascension de l'équipage. On notera que le mouvement de l'équipage est accéléré sur la 20 première moitié de la course au terme duquel la vitesse, et donc l'énergie cinétique est maximale. Sur la deuxième moitié, le mouvement se reproduit à l'identique, mais est chronologiquement inversé. Parvenu au bout de la course C, l'équipage rebrousse chemin et entame un mouvement descendant si l'on prend soin de manoeuvrer les 25 obturateurs symétriques des précédents par rapport au plan diamétral du cylindre 1 lors des passages de l'équipage par les positions géométriques correspondantes. Ce cycle de fonctionnement est représenté au tableau 1 (0: dispositif d'obturation ouvert, F : dispositif d'obturation fermé). 3o A la lumière de cette description du fonctionnement de l'échangeur d'énergie pneumatique, on voit qu'un piston libre associé à une chambre primaire remplit une fonction d'étage moteur pneumatique et qu'associé à une chambre secondaire, il remplit une fonction d'étage compresseur et que l'étage moteur pneumatique et l'étage compresseur sont liés mécaniquement entre eux de façon à ce que toute l'énergie prélevée par l'étage moteur sur le gaz primaire soit transmise intégralement au gaz secondaire par l'étage compresseur, aux pertes près. Under the effect of the difference of the pressures to which it is subjected, the mobile equipment rises upward while the secondary gas contained in the compartment 11 A undergoes a beginning of compression. This situation is maintained until the crew has moved by the value s C / E, where C designates the geometric stroke. At this moment, the aforementioned shutter 18 A is closed, the discharge shutter 19 A of the primary gas remaining always closed and this as long as the crew has not traveled the whole of the stroke C, so that the volume of primary gas admitted into the compartment 10 A expands to the low pressure. As the primary gas relaxes and until the crew has moved from the elongation C x (1-1 / e) (larger than E with the assumption taken on e), the secondary gas contained in the upper compartment 11 A continues its compression until reaching the high pressure for the aforementioned elongation of C x (1ù1 / e). From this moment and during the rest of the race 15 of the crew it is necessary to open the shutter 21 A output of the secondary gas to allow Ile discharge, the shutter 20 A low inlet pressure at the top left left closed of course during this final phase of climbing the crew. Note that the movement of the crew is accelerated on the first half of the race at the end of which the speed, and therefore the kinetic energy is maximum. On the second half, the movement reproduces identically, but is chronologically reversed. Having reached the end of the race C, the crew turns back and starts a downward movement if one takes care to maneuver the 25 symmetrical shutters of the previous ones with respect to the diametral plane of the cylinder 1 during the passages of the crew by the positions corresponding geometric This operating cycle is shown in Table 1 (0: open shutter device, F: closed shutter device). 3o In the light of this description of the operation of the pneumatic energy exchanger, it can be seen that a free piston associated with a primary chamber performs a pneumatic motor stage function and that, associated with a secondary chamber, it fulfills a compressor stage function and that the pneumatic motor stage and the compressor stage are mechanically connected to each other so that all the energy taken by the motor stage on the primary gas is transmitted in full to the secondary gas by the compressor stage, with losses close.

Dans cet échangeur d'énergie pneumatique, les détentes et les compressions de gaz sont adiabatiques. Il en résulte que, pour un gaz diatomique, si le taux de compression est de 10, le rapport des pressions d'entrée et de sortie est de 101'4, soit, environ 25. En partant d'air à la pression atmosphérique, on peut ainsi obtenir de l'air dont la pression est 1 o d'environ 25 fois celle de l'atmosphère. In this pneumatic energy exchanger, the gas relaxers and compressions are adiabatic. As a result, for a diatomic gas, if the compression ratio is 10, the ratio of the inlet and outlet pressures is 101'4, ie, approximately 25. Starting from air at atmospheric pressure, it is thus possible to obtain air, the pressure of which is approximately 25 times that of the atmosphere.

Tableau 1 : Partie A Partie B Pr imaire Secondaire Primaire Secondaire Ad Echapt Adm Echapt Adm Echapt Adm Echapt m 18A 19A 20A 21A 18B 19B 20B 21B 1 O F F F F O O F Aller 2 3 F F F F F O O F F F F O F O O F 4 O O F O F F F Retour 5 6 O O F F F F F F O O F F F F O :15 Le fonctionnement de l'échangeur d'énergie pneumatique qui vient d'être décrit s'entend pour sa capacité maximale de débit et de puissance. Mais, débit et puissance peuvent être réglés. Pour ce faire la phase d'admission du gaz primaire doit être réduite à un parcours moindre de l'équipage mobile que la valeur précédente de CIE, soit a C/E avec 0 < a < 1. 20 Ainsi, si partant de la position la plus basse, l'équipage s'est élevé de la valeur ÀC, le gaz primaire se détend jusqu'à sa pression en aval de l'échangeur, à savoir la basse pression. 20 représente la course utile. Table 1: Part A Part B Pr imary Secondary Primary Secondary Ad Esc Em Adm Esc Adm Esc Em Adm Esc m 18A 19A 20A 21A 18B 19B 20B 21B 1 OFFFFOOF Go 2 3 FFFFFOOFFFFOFOOF 4 OOFOFFF Back 5 6 OOFFFFFFOOFFFFO: 15 The operation of the heat exchanger pneumatic energy which has just been described means for its maximum capacity of flow and power. But, flow and power can be adjusted. In order to do this, the intake phase of the primary gas must be reduced to a lower path of the moving equipment than the previous value of CIE, ie C / E with 0 <a <1. Thus, if starting from the position the lowest, the crew has risen from the value ÀC, the primary gas relaxes to its pressure downstream of the exchanger, namely the low pressure. 20 represents the useful stroke.

Pour éviter des allées et venues du gaz primaire par l'obturateur de sortie 19 A lors du reste de l'ascension de l'équipage mobile, puis de sa redescente, il convient de maintenir cet obturateur fermé, et donc de continuer la détente du gaz primaire au-delà de sa pression en aval de l'échangeur et de n'ouvrir l'obturateur 19A que, lors de la redescente de l'équipage, lorsque la pression du gaz dans le compartiment en cause aura rejoint à nouveau la basse pression. To avoid the comings and goings of the primary gas by the exit shutter 19 A during the remainder of the ascent of the moving equipment, then its descent, it is necessary to maintain this shutter closed, and thus to continue the relaxation of the primary gas beyond its pressure downstream of the exchanger and to open the shutter 19A that, during the descent of the crew, when the gas pressure in the compartment in question has rejoined the bass pressure.

De même, dans le mouvement ascendant de l'équipage mobile, le gaz 1 o secondaire ne sera refoulé du compartiment 11 A en haut de la figure au travers de l'obturateur 21 A que dans la dernière partie de la course sur la fraction C/e, et non plus CIE, et il ne sera aspiré dans le compartiment 11 B en bas de la figure au travers de l'obturateur 20 B que durant la première partie de la course, sur la fraction aC et non plus sur la course totale. 15 Le facteur ;i, qui mesure le rapport entre course utile et course géométrique, a une influence évidente sur le débit des gaz et la puissance de l'échangeur. Mais, il influence aussi la fréquence des battements de l'équipage. Lorsque diminue, la fréquence diminue et avec elle les débits de gaz traités et la puissance de l'échangeur. 20 Les choses se compliquent encore lorsque les gaz sont des gaz réels et non plus des gaz parfaits, qu'ils n'ont plus la même atomicité et que les pressions d'entrée et de sortie sont quelconques, quoique faiblement variables avec le ternps. Cependant, l'échange d'énergie pneumatique se fait selon le principe de fonctionnement qui vient d'être exposé dans le cadre de 25 la conservation de l'énergie, aux pertes près, et qui s'exprime par une relation mathématique qui met en jeu les pressions d'entrée et de sortie des gaz et leurs débits volumiques. L'échangeur d'énergie pneumatique à pistons libres dont le principe vient d'être décrit, a l'avantage de comporter un équipage mobile 6 animé 30 d'un mouvement alternatif linéaire et par conséquent un mouvement dans lequel les pertes par frottements sont beaucoup plus faibles que dans des dispositifs du type bielle-manivelle. En effet, il n'y a pas de force exercée latéralement sur l'équipage mobile. Cependant l'équipage mobile présente l'inconvénient d'être animé d'un mouvement alternatif engendrant des :35 vibrations importantes. Afin de limiter ces vibrations il est souhaitable de5 disposer de deux échangeurs d'énergie pneumatique à pistons libres identiques, disposés sur le même axe, tête-bêche, et de faire fonctionner les deux équipages mobiles en opposition de phase. Avec cette disposition, les vibrations engendrées par le premier équipage mobile sont annihilées par les vibrations engendrées par le deuxième équipage mobile. On obtient ainsi un échangeur d'énergie pneumatique à pistons libres double, dont un mode de réalisation va maintenant être décrit. Similarly, in the upward movement of the moving element, the secondary gas 1 o will be discharged from the compartment 11 A at the top of the figure through the shutter 21 A only in the last part of the stroke on the fraction C / e, and no longer CIE, and it will be sucked into the compartment 11 B at the bottom of the figure through the shutter 20 B during the first part of the race, on the fraction aC and no longer on the race total. The factor i, which measures the ratio of useful stroke to geometric stroke, has an obvious influence on the gas flow rate and the power of the exchanger. But, it also influences the frequency of the beats of the crew. When decreases, the frequency decreases and with it the flow rates of treated gas and the power of the exchanger. Things become more complicated when the gases are real gases and no longer perfect gases, they no longer have the same atomicity, and the inlet and outlet pressures are arbitrary, although they vary slightly with the time. However, the exchange of pneumatic energy is done according to the principle of operation which has just been exposed in the context of the conservation of energy, to the losses, and which is expressed by a mathematical relation which the gas inlet and outlet pressures and their volume flows. The pneumatic piston free energy exchanger whose principle has just been described, has the advantage of comprising a movable element 6 animated 30 of a linear reciprocating movement and consequently a movement in which the friction losses are many lower than in devices of the crank-handle type. Indeed, there is no force exerted laterally on the moving equipment. However, the moving element has the disadvantage of being driven by an alternating movement generating significant vibrations. In order to limit these vibrations, it is desirable to have two identical free piston pneumatic energy exchangers arranged on the same axis, head to tail, and to make the two moving equipments work in opposition to each other. With this arrangement, the vibrations generated by the first mobile unit are annihilated by the vibrations generated by the second mobile unit. This produces a double piston free piston pneumatic energy exchanger, an embodiment of which will now be described.

Echangeur d'énergie pneumatique double 1 o La figure 2 montre, à titre d'exemple, une manière de réaliser un échangeur d'énergie pneumatique double qui consiste à compléter l'échangeur schématisé en figure 1 par son symétrique par rapport au plan diamétral du fond 3 du cylindre 1. Les différentes pièces de l'échangeur original sont repérées comme sur la figure 1 alors que celles correspondantes 15 de son symétrique sont repérées avec l'accent prime. Lorsque les mouvements des équipages mobiles 6 et 6' sont synchrones les pressions dans les différents compartiments symétriques le sont aussi. C'est la raison qui a conduit à supprimer le fond diamétral 3 du cylindre de sorte que la chambre secondaire 11B est commune aux deux 20 échangeurs simples. Pour cette même raison de symétrie les dispositifs d'obturation symétriques contrôlant le passage des flux haute pression, ceux disposés à droite du cylindre 1, ont été remplacés par un dispositif unique par couple symétrique. En revanche, les dispositifs d'obturation qui contrôlent les flux basse pression, représentés à gauche ont été maintenus pour chacun 25 des compartiments. La raison en est double. D'une part, la mise en commun de dispositifs d'obturation conduit à augmenter les volumes morts non balayés par les pistons des équipages mobiles dont l'effet vient s'ajouter à celui des matelas de gaz comprimé faisant butées élastiques de fin de course évoqués précédemment. Ces volumes morts entraînent un -.3o surdimensionnement de l'échangeur et ceci particulièrement lorsque de forts taux de compression/détente sont recherchés. Or, pour les tuyauteries basse pression les volumes morts sont plus importants qu'en haute pression du fait de leur section plus grande. D'autre part, la commande individuelle des flux vers ou en provenance de chacun des compartiments fournit un moyen discriminatoire de contrôle du mouvement des deux équipages mobiles par les dispositifs d'obturation. Il suffit, par exemple, de différer légèrement le début de l'évacuation du gaz primaire de l'équipage qui a pris une légère avance sur son symétrique pour rétablir le synchronisme des mouvements. Double pneumatic energy exchanger 1 o FIG. 2 shows, by way of example, one way of producing a double pneumatic energy exchanger which consists in completing the exchanger schematized in FIG. 1 by its symmetrical relation to the diametral plane of the Bottom 3 of the cylinder 1. The various parts of the original exchanger are marked as in Figure 1, while the corresponding parts 15 of its symmetrical are marked with the prime accent. When the movements of the moving equipments 6 and 6 'are synchronous, the pressures in the different symmetrical compartments are also synchronous. This is the reason which led to the removal of the diametral bottom 3 of the cylinder so that the secondary chamber 11B is common to the two single exchangers. For the same reason of symmetry the symmetrical shutter devices controlling the passage of high pressure flows, those arranged to the right of the cylinder 1, have been replaced by a single device by symmetrical torque. In contrast, the shutter devices that control the low pressure flows, shown on the left, have been maintained for each of the compartments. The reason is twofold. On the one hand, the pooling of shutter devices leads to an increase in the dead volumes that are not swept by the pistons of the traveling crews, the effect of which is added to that of the compressed gas mattresses with end-stop elastic stops. previously mentioned. These dead volumes lead to over-sizing of the exchanger and this especially when high compression / expansion rates are sought. However, for low pressure piping dead volumes are higher than high pressure because of their larger section. On the other hand, the individual control of flows to or from each of the compartments provides a discriminatory means of controlling the movement of both mobile crews by the shutter devices. It suffices, for example, to slightly delay the beginning of the evacuation of the primary gas of the crew who has taken a slight advance on its symmetrical to restore the synchronism of the movements.

Cet échangeur d'énergie pneumatique entre un gaz primaire et un gaz secondaire présente, comme le cas précédent, l'avantage d'utiliser des équipages mobiles ayant des mouvements linéaires, ce qui minimise les pertes d'énergie par frottement. This pneumatic energy exchanger between a primary gas and a secondary gas has, as the previous case, the advantage of using moving crews with linear movements, which minimizes the energy losses by friction.

1 o Echangeur d'énergie pneumatique à tige centrale Dans les machines à pistons liés le gaz traversant s'échauffe. Ceci est vrai pour les compresseurs et davantage encore pour les moteurs thermiques où la source de chaleur ajoute des calories à un gaz déjà chaud, ce qui nécessite un refroidissement des pièces en contact avec le gaz. Celles-ci 15 constituent des surfaces enveloppantes qui contraignent le gaz en volume : le cylindre, la culasse et le piston, qui sont refroidis intensément de manière à éviter en premier lieu une dégradation physico-chimique du lubrifiant. Ce refroidissement intense entraîne à son tour une désertion calorique importante par conduction-convection, mais surtout par rayonnement. 20 Sur la machine à pistons totalement libres telle que décrite existe une autre possibilité du fait de l'absence du système bielle/manivelle/vilebrequin. Elle consiste à guider l'équipage mobile par le centre et non plus par l'extérieur. Le guidage peut se faire par une tige centrale lubrifiée et refroidie peu exposée au gaz chaud alors que les surfaces enveloppantes n'ont plus 25 que la fonction contentive et peuvent donc monter en température bien au-dessus de la température supportée par le lubrifiant. Plus élevée sera la température des surfaces enveloppantes et moins grande sera l'incitation à l'évasion des calories portées par le gaz. La chose sera mieux comprise à l'examen de la figure 3 sur laquelle 30 n'est représenté que le quart supérieur d'un échangeur double associant deux échangeurs simples identiques, puisque ce dernier a une double symétrie. Les repères des pièces correspondantes sont ceux utilisés sur la figure 1. La tige centrale 50 de guidage de l'équipage mobile 6 fait corps avec le couvercle de l'échangeur repère 2. Les dispositifs d'obturation sont des soupapes repérées 20 A pour l'entrée du gaz secondaire, 21 A pour la sortie de ce même gaz. Les soupapes d'entrée et de sortie du gaz primaire ne sont pas visibles sur la figure 3. La tulipe de la soupape 21 A de sortie du gaz secondaire a une dépouille inversée par rapport à la dépouille habituelle du fait que la pression en aval de la soupape est supérieure ou au moins égale à la pression en amont. Des écrans thermiques, en céramique par exemple, tapissent les parois intérieures du couvercle et du cylindre exposées au gaz. Ils prennent la forme d'une plaquette 2 A pour le couvercle et d'une fourrure cylindrique 1 A pour le cylindre. 1 o La lubrification est simplifiée. Sur la tige centrale d'abord, sur laquelle n'apparaissent pas d'efforts substantiels, la lubrification est faite de manière séquentielle par mise en pression périodique d'un circuit d'huile (non représenté) interne à la tige centrale et qui sert par ailleurs au refroidissement des surfaces de guidage de la tige et de l'équipage mobile. Ce circuit, dont 15 l'entrée et la sortie sont repérées 52 et 51, débouche sur la face extérieure de la tige centrale dans une zone toujours couverte par l'équipage mobile 6. Sur la surface de contact entre le piston 7 A et le tapissage intérieur du cylindre, réalisé au moyen des seuls segments 12, la lubrification est encore plus simplifiée. Elle peut être réalisée au moyen d'un matériau auto lubrifiant 20 constituant les segments. Enfin, des ailettes repérées 13, en nombre limité protègent, mais sans excès, les matériaux constitutifs du cylindre, des couvercles et des cloisons transversales qui doivent résister à la pression et à la température des gaz. 25 Détermination de la position des équipaqes et asservissement des dispositifs d'obturation. Le principe de la détermination de la position des équipages mobiles est illustré sur la figure 4 A sur laquelle les mêmes pièces portent les mêmes repères que ceux figurant sur les figures précédentes. 30 La position de l'équipage mobile est déterminée, selon le procédé le plus simple, par une détection physique au moyen d'un détecteur dont la plage de sensibilité, voisine des fins de course (ou points de rebroussement), est très faible eu égard à la course de l'équipage mobile. Hors de cette plage de sensibilité la position de l'équipage est déterminée par calcul selon les schémas objet des figures 4 A et 4 B. Les ordres d'ouverture ou de fermeture des soupapes, fonctions bien entendu de la position de l'équipage mobile sont transmis aux vérins de commande de ces dispositifs d'obturation par un asservissement (dit) "en boucle ouverte" avec cependant un recalage effectué au vu de la dérive de position constatée par le même détecteur au bout d'une course aller- retour (ce qui constitue une sorte de bouclage au bout d'un aller-retour de l'équipage mobile). Une butée mécanique 26 est représentée sur la figure 4 A où elle fait corps avec le couvercle de l'échangeur. Cette butée n'intervient, sauf 1 o accident sur la commande d'asservissement entre le mouvement du piston et celui des dispositifs d'obturation qui contrôlent ce mouvement, qu'au moment d'un arrêt et de la phase de redémarrage qui suit cet arrêt. La butée mécanique est donc disposée en retrait par rapport à la position extrême (d'inversion du mouvement) que prend l'équipage mobile en fonctionnement 15 normal. La détection de position peut être faite, par exemple, au moyen d'un aimant permanent 24 sur lequel est bobiné un enroulement 25 dont l'une des sorties est à la masse et dont l'autre délivre un signal électrique exploité par un processeur 27 qui détermine le mouvement de l'équipage mobile par 20 calcul. L'entrée de ce signal dans le processeur est repérée 28 sur la figure 4 B. Conjointement à cette information le processeur reçoit par ailleurs les valeurs des pressions amont et aval de l'échangeur, symbolisées par l'entrée 29 dans le processeur, ainsi qu'une information de temps 30 délivrée par une horloge 31. En fonction des ordres de conduite que représentent les 25 pressions et débits souhaités, d'une part, symbolisées par une entrée 32 sur un deuxième processeur 34, et de l'information caractérisant le mouvement de l'équipage mobile élaborée par le processeur 27, d'autre part, symbolisée par une deuxième entrée 33 sur le processeur 34, celui- ci établit les ordres d'ouverture et de fermeture de chacun des dispositifs d'obturation qui sont en 3o l'occurrence des soupapes actionnées chacune par un dispositif hydromécanique décrit ci-après. Sur la figure 4 B n'est représentée que la sortie du processeur 34 vers une seule soupape. Celle-ci comprend les ordres d'inversion délivrés par le processeur 34, symbolisés par l'entrée 35, sur un inverseur hydraulique 36 affecté à une soupape 38 et à son dispositif hydromécanique de commande 37. Pour accroître la plage du détecteur de fin de course l'aimant permanent 24 pénètre, lors des rebroussements de parcours de l'équipage mobile 6, dans une gorge circulaire 24' pratiquée dans la face supérieure de cet équipage. 1 o Pneumatic energy exchanger with central rod In the piston machines connected the throttle gas is heated. This is true for compressors and even more so for heat engines where the heat source adds calories to an already hot gas, which requires cooling of parts in contact with the gas. These constitute enveloping surfaces which constrain the gas by volume: the cylinder, the cylinder head and the piston, which are intensely cooled so as to avoid in the first place a physicochemical degradation of the lubricant. This intense cooling in turn leads to a significant caloric desertion by conduction-convection, but especially by radiation. On the totally free piston machine as described there is another possibility due to the absence of the connecting rod / crank / crank system. It consists in guiding the mobile equipment by the center and not by the outside. Guiding can be done by a lubricated and cooled central rod with little exposure to hot gas while the enveloping surfaces have only the contentive function and can therefore rise in temperature well above the temperature supported by the lubricant. The higher the temperature of the enveloping surfaces, the lower the incentive to escape from the calories carried by the gas. This will be better understood from the examination of FIG. 3, in which only the upper quarter of a double exchanger combining two identical single exchangers is represented, since the latter has a double symmetry. The reference marks of the corresponding parts are those used in FIG. 1. The central rod 50 for guiding the moving assembly 6 is integral with the cover of the exchanger marked 2. The closure devices are valves marked 20A for the secondary gas inlet, 21 A for the output of the same gas. The inlet and outlet valves of the primary gas are not visible in FIG. 3. The tulip of the secondary gas outlet valve 21 A has an inverted flange compared to the usual clearance because the pressure downstream of the valve is greater than or equal to the upstream pressure. Thermal screens, for example ceramic, line the inner walls of the lid and cylinder exposed to gas. They take the form of a plate 2 A for the lid and a cylindrical fur 1 A for the cylinder. 1 o Lubrication is simplified. On the central rod first, on which do not appear substantial efforts, the lubrication is done sequentially by periodically pressurizing an oil circuit (not shown) internal to the central rod and which serves in addition to the cooling of the guide surfaces of the rod and the moving equipment. This circuit, whose input and output are marked 52 and 51, opens on the outer face of the central rod in an area still covered by the moving element 6. On the contact surface between the piston 7 A and the lining the cylinder, made by means of the only segments 12, the lubrication is further simplified. It can be performed by means of a self-lubricating material 20 constituting the segments. Finally, finned fins 13, in limited number protect, but not excessively, the constituent materials of the cylinder, lids and transverse partitions which must withstand the pressure and temperature of the gases. Determination of the position of the equipment and control of the shutter devices. The principle of determining the position of mobile crews is illustrated in Figure 4 A on which the same parts bear the same marks as those shown in the previous figures. The position of the moving element is determined, according to the simplest method, by a physical detection by means of a detector whose sensitivity range, close to the end positions (or cusp points), is very low. regard to the race of the mobile crew. Outside this range of sensitivity, the position of the crew is determined by calculation according to the object diagrams of FIGS. 4A and 4B. The commands for opening or closing the valves, functions of course of the position of the moving equipment are transmitted to the control cylinders of these shutter devices by a servo (said) "open loop" with, however, a resetting made in view of the drift position observed by the same detector after a round trip ( which constitutes a sort of loopback after a round trip of the mobile crew). A mechanical stop 26 is shown in Figure 4 A where it is integral with the cover of the exchanger. This stop occurs, except 1 o accident on the servo control between the movement of the piston and that of the shutter devices that control this movement, that at the time of a stop and the restart phase that follows this stop. The mechanical stop is thus set back with respect to the extreme position (reversal of movement) that the moving element takes in normal operation. The position detection can be made, for example, by means of a permanent magnet 24 on which is wound a winding 25 of which one of the outputs is grounded and the other delivers an electrical signal operated by a processor 27 which determines the movement of the moving equipment by calculation. The input of this signal into the processor is marked 28 in FIG. 4B. In conjunction with this information, the processor also receives the values of the upstream and downstream pressures of the exchanger, symbolized by the input 29 in the processor, and time information 30 delivered by a clock 31. According to the driving commands that represent the desired pressures and flow rates, on the one hand, symbolized by an input 32 on a second processor 34, and information characterizing the movement of the moving equipment developed by the processor 27, on the other hand, symbolized by a second input 33 on the processor 34, it establishes the opening and closing orders of each of the shutter devices which are in 3o the occurrence of the valves each actuated by a hydromechanical device described below. In Figure 4 B is shown only the output of the processor 34 to a single valve. This comprises the inversion commands issued by the processor 34, symbolized by the input 35, on a hydraulic inverter 36 assigned to a valve 38 and its hydromechanical control device 37. To increase the range of the end of detector race the permanent magnet 24 penetrates, during the course reversals of the moving assembly 6, in a circular groove 24 'made in the upper face of this crew.

Dispositif hydromécanique de commande des soupapes. Les battements des équipages mobiles des échangeurs d'énergie pneumatiques décrits doivent être aussi élevés que possible en fréquence, Z o compatibles avec des frottements aéroliques raisonnables, afin d'assurer à ces échangeurs à la fois efficacité et rendement énergétique élevé. En effet, des battements trop lents allongent la durée de séjour des bouffées de gaz dans l'échangeur d'où il résulte pour chacune d'elles une perte d'énergie par fuite thermique. 15 Mais en élevant la fréquence des battements il faut impérativement disposer de dispositifs d'obturation, en l'occurrence de soupapes, qui agissent avec rapidité et à tout moment. C'est le rôle dévolu au dispositif hydromécanique de commande des soupapes qui va être décrit maintenant. Le dispositif de commande hydromécanique de type "bascule bistable" 20 représenté à la figure 7 comporte un cylindre 300 fermé à ses deux extrémités par un fond 304 et un couvercle 307 à l'intérieur duquel est disposé un piston 301, de longueur inférieure à celle du cylindre de façon à délimiter une première chambre 314, et une deuxième chambre 315. Ce piston 301 est prolongé dans son axe, par une première tige 302 25 débouchant hors du cylindre 300 en coulissant dans un palier 303 prévu dans le fond 304 d'une première extrémité du cylindre 300, et par une deuxième tige 305 débouchant hors du cylindre 300 en coulissant dans un palier 306 prévue dans le couvercle 307 fixé sur la deuxième extrémité du cylindre 300. La première tige 302 est solidaire d'une tête de soupape 308, et 3o permet de la déplacer afin d'ouvrir ou de fermer la soupape correspondante. La deuxième tige 305 débouche en regard d'un détecteur de fin de course 309 par exemple du type électromagnétique. Le piston 301 comporte dans sa partie médiane deux gorges adjacentes 310 et 311, de section trapézoïdale. Le piston 301 comporte Hydromechanical device for controlling the valves. The beats of the mobile crews of the pneumatic energy exchangers described must be as high as possible in frequency, Z o compatible with reasonable aerodynamic friction, in order to ensure that these exchangers have both efficiency and high energy efficiency. Indeed, too slow beats lengthen the residence time of the gas puffs in the exchanger which results for each of them a loss of energy by thermal leakage. But by raising the frequency of the beats it is imperative to have closure devices, in this case valves, which act quickly and at any time. It is the role of the hydromechanical valve control device that will be described now. The hydromechanical control device of the "bistable flip-flop" type represented in FIG. 7 comprises a cylinder 300 closed at its two ends by a bottom 304 and a cover 307 inside which is disposed a piston 301, of shorter length than of the cylinder so as to delimit a first chamber 314, and a second chamber 315. This piston 301 is extended in its axis, by a first rod 302 25 opening out of the cylinder 300 by sliding in a bearing 303 provided in the bottom 304 of a first end of the cylinder 300, and a second rod 305 opening out of the cylinder 300 by sliding in a bearing 306 provided in the cover 307 fixed on the second end of the cylinder 300. The first rod 302 is integral with a valve head 308, and 3o can move it to open or close the corresponding valve. The second rod 305 opens opposite a limit switch 309 for example of the electromagnetic type. The piston 301 comprises in its middle part two adjacent grooves 310 and 311, of trapezoidal section. The piston 301 comprises

également un premier canal 312 pour mettre en communication la gorge 310 avec la première chambre 314, et un deuxième canal 313 pour mettre en communication l'autre gorge 311 avec la deuxième chambre 315. La paroi 31E; du cylindre 300 comporte, dans sa partie médiane et sur sa face intérieure, une gorge centrale 317 qui alimente des lumières se présentant sous la forme de fentes étroites pratiquées dans une mince fourrure cylindrique 320 enchâssée dans la paroi intérieure du cylindre 300. Ces fentes, de forme circulaire, sont régulièrement réparties sur le parallèle moyen de la gorge 317 creusée dans la paroi du cylindre. 1 o Deux autres gorges latérales 318 et 319 placées de part et d'autre de la gorge centrale 317 et équidistantes de cette dernière alimentent elles aussi des lumières étroites et circulaires selon les parallèles moyens des gorges latérales 318 et 319. Des canalisations d'huile relient la gorge centrale d'une part, les 15 gorges latérales qui sont reliées entre elles, d'autre part, à deux réservoirs d'huile haute et basse pression au travers d'un inverseur hydraulique de manière à pouvoir mettre alternativement les chambres 314 et 315 l'une à la basse pression pendant que l'autre est à la haute pression. Pour ce faire, les lumières centrales et latérales sont disposées de telle sorte que, en dehors :2o d'une plage de position du piston très étroite qui correspond à l'équilibre instable de la bascule, les gorges du piston se placent devant les lumières du cylindre, et quelque soit la position du piston, de manière que chacune ne se trouve face qu'à une seule lumière, l'une des deux lumières en cause étant la lumière centrale et l'autre l'une des deux lumières latérales. 25 Pour garantir une bonne alimentation des lames minces d'huile qui se forment lorsque le piston se trouve dans ses positions extrêmes, des butées de faible surface 321 et 322 sont ménagées en saillie par rapport à chacune des deux faces planes du piston. Lorsque, à partir d'une butée du piston solidaire de la soupape, on met 3o la pression d'huile du réservoir HP sur la face du piston en butée sur l'un des deux fonds du cylindre, le piston et la soupape accélèrent d'un mouvement uniformément accéléré si la différence de pression entre les réservoirs HP et BP est constante jusqu'à la mi-course. A cet instant, les pressions s'inversent sur le piston du fait des canalisations pratiquées dans le corps du piston et le mouvement se poursuit par une décélération constante jusqu'à ce que le piston se mette en butée sur l'autre fond du cylindre, ou tout au moins s'en approche de très près. Pendant cette deuxième moitié de la course, le piston refoule vers la source HP l'huile consommée à cette pression durant la s première moitié de la course. Peu avant la fin de la course, il convient de procéder à une inversion de pression sur les entrées du cylindre pour, d'une part, achever la course en compensant les pertes et, d'autre part, pour empêcher un retour en arrière de l'ensemble piston et soupape. La polarité des pressions sur les sorties hydrauliques du cylindre n'est pas révélatrice de 10 la position de la soupape ouverte ou fermée : en effet, la polarité doit changer deux fois pour une course aller simple. D'où la nécessité de prévoir un détecteur de présence. Les phases d'ouverture ou de fermeture de la soupape sont très courtes. Pendant le restant du cycle la soupape est au "repos". Pour éviter 15 les fuites entre circuit HP et circuit BP à l'intérieur même du cylindre, une solution consiste à appliquer la pression BP sur les deux entrées du cylindre hydraulique pendant les périodes de "repos" de la soupape. Le circuit d'huile peut d'ailleurs être utilisé pour refroidir les soupapes "chaudes" en complément du refroidissement naturel lors de l'appui des 20 soupapes sur leurs sièges. Le dispositif hydromécanique de commande des soupapes qui vient d'être décrit trouve son application essentiellement sur les soupapes qui contrôlent le passage d'air ou de gaz brûlés dont la pression est égale ou proche de la pression 25 atmosphérique. En revanche, pour les échangeurs de faible puissance échangée ( moins de quelques dizaines de kilowatts ) le dispositif de commande des soupapes qui contrôlent le passage de gaz sous plusieurs atmosphères peut être simplifié en s'affranchissant de la récupération d'énergie dans la phase du 30 mouvement qui précède le repos de ces soupapes sur leur siège. Dans ce cas les soupapes ont une faible levée et un diamètre réduit et par conséquent une faible masse et une faible énergie cinétique. Une simple inversion de l'alimentation en huile haute et basse pression permet d'ouvrir ou de fermer la soupape. 35 Le dispositif de présence sur butée de la soupape devient inutile par ailleurs. also a first channel 312 for communicating the groove 310 with the first chamber 314, and a second channel 313 for communicating the other groove 311 with the second chamber 315. The wall 31E; of the cylinder 300 has, in its median part and on its inner face, a central groove 317 which feeds lights in the form of narrow slots formed in a thin cylindrical fur 320 embedded in the inner wall of the cylinder 300. These slots, of circular shape, are regularly distributed over the average parallel of the groove 317 dug in the wall of the cylinder. 1 o Two other lateral grooves 318 and 319 placed on either side of the central groove 317 and equidistant from the latter also feed narrow and circular lights in the mean parallels of the lateral grooves 318 and 319. Oil pipes connect the central groove on the one hand, the lateral grooves which are connected to each other, on the other hand, to two high and low pressure oil tanks through a hydraulic reverser so as to be able to alternately place the chambers 314 and 315 one at low pressure while the other is at high pressure. To do this, the central and lateral lights are arranged so that, outside: 2o a very narrow piston position range which corresponds to the unstable balance of the rocker, the piston grooves are placed in front of the lights of the cylinder, and whatever the position of the piston, so that each is facing only one light, one of the two lights in question being the central light and the other one of the two side lights. To ensure proper feeding of the thin oil slivers that form when the piston is in its extreme positions, small surface stops 321 and 322 are protruded from each of the two planar faces of the piston. When, from an abutment of the piston integral with the valve, the oil pressure of the reservoir HP is placed on the face of the piston abutting on one of the two bottoms of the cylinder, the piston and the valve accelerate. a uniformly accelerated movement if the pressure difference between HP and LP tanks is constant until halfway. At this moment, the pressures are reversed on the piston because of the pipes made in the piston body and the movement continues with a constant deceleration until the piston abuts on the other bottom of the cylinder, or at least approaches very closely. During this second half of the race, the piston delivers the oil consumed at this pressure to the HP source during the first half of the race. Shortly before the end of the race, it is advisable to carry out a pressure reversal on the entries of the cylinder to, on the one hand, complete the race by compensating the losses and, on the other hand, to prevent a backtracking of the piston and valve assembly. The polarity of the pressures on the hydraulic outputs of the cylinder is not indicative of the position of the open or closed valve: indeed, the polarity must change twice for a one-way stroke. Hence the need to provide a presence detector. The opening or closing phases of the valve are very short. During the remainder of the cycle the valve is at "rest". In order to avoid leaks between the HP circuit and the LP circuit inside the cylinder itself, one solution is to apply the LP pressure to the two hydraulic cylinder inlets during the "rest" periods of the valve. The oil circuit can also be used to cool the "hot" valves in addition to natural cooling when the 20 valves on their seats. The hydromechanical valve control device which has just been described finds its application essentially on the valves which control the passage of air or flue gases whose pressure is equal to or close to the atmospheric pressure. On the other hand, for the exchangers of low power exchanged (less than a few tens of kilowatts) the control device of the valves which control the passage of gas under several atmospheres can be simplified by avoiding the recovery of energy in the phase of the 30 movement preceding the rest of these valves on their seat. In this case the valves have a low lift and a reduced diameter and therefore a low mass and low kinetic energy. A simple inversion of the high and low pressure oil supply opens or closes the valve. The presence device on the stop of the valve also becomes useless.

LL Echangeur d'énergie pneumatique à pistons libres simple . LL Pneumatic energy exchanger with simple pistons.

L'échangeur d'énergie pneumatique décrit jusqu'ici comporte un ou cieux équipages mobiles selon que l'on considère un échangeur simple ou un échangeur double, chacun des équipages mobiles comprenant deux pistons reliés par une tige centrale. Pour des raisons de simplification on peut recourir à un ou deux équipages mobiles à piston unique guidé par une tige axiale, et éventuellement par une contretige. Le ou les équipages mobiles se déplacent alors chacun dans un compartiment unique. Si la course utile est une course aller, la course retour ne sert qu'au renouvellement des gaz. Cette course retour est alors provoquée par un retour partiel du gaz pompé qui est le gaz secondaire. Sur le plan chronologique les diagrammes de vi- tesse de la course aller et de la course retour sont dis-symétriques. L'inconvénient majeur de cette Formule réside alors dans le Fait que la course retour est plus lente que la course aller. De tels échangeurs peuvent être utiles dans certaines applications. Ils ne conviennent pas dans l'utilisation de groupes moteurs décrits dans la suite de ce texte où le débit de pompage est essentiel. The pneumatic energy exchanger heretofore described comprises one or two moving crews depending on whether one considers a single exchanger or a double exchanger, each of the mobile crews comprising two pistons connected by a central rod. For reasons of simplification can be used to one or two movable single piston crews guided by an axial rod, and possibly by contretige. The mobile crew (s) then move each in a single compartment. If the useful race is a one-way race, the return race serves only for the renewal of the gases. This return stroke is then caused by a partial return of the pumped gas which is the secondary gas. In chronological order, the speed diagrams of the outward and return run are dis-symmetric. The major disadvantage of this Formula lies in the fact that the return race is slower than the race to go. Such exchangers may be useful in some applications. They are not suitable for the use of motor groups described later in this text where the pumping rate is essential.

Mise en série d'échangeurs d'énergie pneumatique. Compensation dynamique. Serial placing of pneumatic energy exchangers. Dynamic compensation.

Selon les explications données précédemment il pour- rait sembler que les pressions d'entrée et de sortie des gaz peuvent être quelconques pour autant que la pression de sortie du gaz primaire soit plus basse que sa pression d'entrée et que la pression de sortie du gaz secondaire soit plus élevée que sa pression d'entrée, les débits res- pectant par ailleurs la condition de conservation de l'énergie aux pertes près. Dans la réalité les rapports de compression ou de détente des deux gaz ne doivent pas être trop importants. Cela tient au fait que les volumes morts, c.-à-d. non balayés par les pistons, ne sont pas nuls comme admis précédemment : il s'agit des matelas de gaz en fin de course des pistons, même très minces, et des conduits d'entrée ou de sortie des gaz jusqu'aux soupapes. Dans la pratique le taux de compression ou de détente devrait être limité si possible à une valeur de 10. According to the explanations given above, it may seem that the inlet and outlet pressures of the gases can be arbitrary provided that the outlet pressure of the primary gas is lower than its inlet pressure and that the outlet pressure of the The secondary gas is higher than its inlet pressure, the flow rates also respecting the condition of conservation of the energy at the losses. In reality, the compression or expansion ratios of the two gases must not be too great. This is because dead volumes, i.e. not swept by the pistons, are not zero as previously admitted: it is gas mattresses at the end of the piston stroke, even very thin, and gas inlet or outlet pipes to the valves. In practice the rate of compression or relaxation should be limited if possible to a value of 10.

Mais, dans l'une des applications principales des échangeurs d'énergie décrits, qui est la réalisation de groupes moteurs, les taux de compression ou de détente volumiques peuvent atteindre des valeurs bien plus importantes que 10. Lorsque cela est le cas il convient de mettre en sé- 5 10 15 20 rie au moins deux échangeurs d'énergie pneumatiques de manière à réaliser une continuité de flux du gaz primaire, d'une part, et du gaz secondaire, d'autre part. Les taux de compression ou de détente volumiques sont alors les pro-duits des taux de chacun des échangeurs pour les gaz respectifs. Cette mise en série a d'ailleurs un autre avantage qui sera décrit dans le chapitre consacré aux groupes moteurs. Lorsque les échangeurs d'énergie pneumatiques sont associés par paires par mise en série de deux échangeurs différents assurant des compressions et des détentes étagées des deux gaz, il n'est plus nécessaire de binômer dans chaque étage un échangeur avec son symétrique pour compenser l'effet dynamique du mouvement oscillatoire des équipages mobiles. Il est alors possible de réaliser la compensation dynamique par binômage de deux échangeurs simples mis en série et assurant les compression/détente étagées. Il suffit pour cela d'adapter les caractéristiques géométriques, d'une part, mécaniques, d'autre part, ( par la masse des deux équi- pages mobiles et leurs courses ) pour que les effets dynamiques se compensent mutuellement entre échangeurs disposés en série et assurant des compressions/détentes successives. Bien entendu, ces derniers sont toujours coaxiaux et leurs équipages mobiles, différents donc, oscillent en synchronisme en se rapprochant ou en s'éloignant de concert. However, in one of the main applications of the energy exchangers described, which is the production of power units, the compression or volume expansion rates can reach values that are much greater than 10. When this is the case, it is necessary to separating at least two pneumatic energy exchangers so as to achieve continuity of flow of the primary gas, on the one hand, and the secondary gas, on the other hand. The compression or volume expansion rates are then the pro-ducts of the rates of each of the exchangers for the respective gases. This serialization has another advantage that will be described in the chapter on powertrains. When the pneumatic energy exchangers are associated in pairs by placing in series two different exchangers providing compressions and staggered detents of the two gases, it is no longer necessary to binômer in each stage an exchanger with its symmetrical to compensate the dynamic effect of the oscillatory movement of mobile crews. It is then possible to achieve the dynamic compensation by binomage of two simple exchangers put in series and providing compression / step relaxation. To do this, it suffices to adapt the geometrical characteristics, on the one hand, mechanical, on the other hand (by the mass of the two moving gears and their strokes) so that the dynamic effects are mutually compensated between exchangers arranged in series. and providing successive compressions / relaxations. Of course, the latter are always coaxial and their moving crews, different therefore, oscillate synchronously approaching or moving away together.

CHAPITRE II : Générateur de gaz et groupe moteur Les machines thermiques à combustion interne, qu'elles soient à pistons, trilobes ou à ailettes, se divisent en deux groupes : le premier groupe comprend les machines dans lesquelles l'énergie produite l'est directement sous forme mécanique. Le deuxième groupe comprend celles où l'énergie produite l'est d'abord sous forme pneumatique dans une première partie de la machine dite générateur de gaz. L'énergie pneumatique est alors ponctionnable sur une sortie de gaz brûlés sous pression lesquels produisent dans une deuxième partie de la machine, qui est un moteur pneumatique, l'énergie mécanique souhaitée. Le groupe moteur objet de la présente invention relève de ce deuxième groupe à ceci près que, d'une part, il fournit au choix de l'air comprimé ou des gaz brûlés selon des plages de pression et de débit très étendues et, d'autre part, le groupe moteur en cause peut fonctionner en récepteur d'énergie selon ces mêmes plages de pression et de débit grâce à la présence d'une réserve d'énergie pneumatique fonctionnant conjointement avec le générateur de gaz. Cette deuxième caractéristique est très appréciée lorsque le groupe moteur est utilisé dans la propulsion d'un véhicule terrestre où il convient de récupérer autant que faire se peut, lors des freinages, l'énergie cinétique du véhicule et de son chargement. Le principe de fonctionnement du groupe moteur est illustré par la figure 5, donnée à titre d'exemple, sachant que le nombre de certains composants et les configurations qu'ils forment peuvent varier ainsi qu'il va être expliqué. Sur la figure 5 sont représentés deux échangeurs d'énergie pneumatiques 203 A et 203 B qui sont, de préférence des échangeurs du type décrit précédemment. Ils comprennent chacun une partie motrice ou étage moteur pneumatique 204 A et 204 B respectivement symbolisées par des trapèzes, qui traitent le flux de gaz primaire. Ils comprennent de même chacun une partie fonctionnant en compresseur ou étage compresseur 205 A et 205 B, représentée selon la même symbolique, qui traitent le flux de gaz secondaire. Dans chacun des échangeurs la partie motrice est liée mécaniquement avec la partie compresseur par une liaison mécanique sans qu'il n'existe d'autre liaison avec l'extérieur transmettant de l'énergie mécanique, en sorte que, dans chaque échangeur, l'énergie produite par la partie motrice est consommée entièrement, aux pertes près, par la partie compresseur. La liaison mécanique, selon une symbolique courante en technique des asservissements, est schématisée par deux segments parallèles en tirets. Cette liaison mécanique est réalisée en pratique dans les échangeurs pneumatiques à pistons totalement libres par l'équipage mobile ou la paire d'équipages selon qu'il s'agit d'un échangeur simple ou d'un échangeur double. CHAPTER II: Gas Generator and Power Unit Internal combustion thermal engines, whether piston, trilobe or finned, are divided into two groups: the first group comprises the machines in which the energy produced is directly in mechanical form. The second group includes those where the energy produced is first pneumatically in a first part of the machine called gas generator. The pneumatic energy is then puncturable on a pressurized flue gas output which produce in a second part of the machine, which is a pneumatic motor, the desired mechanical energy. The motor group object of the present invention belongs to this second group except that, on the one hand, it provides the choice of compressed air or flue gases with very wide pressure and flow ranges and on the other hand, the motor group in question can operate as a power receiver according to these same pressure and flow ranges by virtue of the presence of a pneumatic energy reserve operating in conjunction with the gas generator. This second characteristic is very appreciated when the power unit is used in the propulsion of a land vehicle where it is appropriate to recover as much as possible, during braking, the kinetic energy of the vehicle and its load. The operating principle of the motor unit is illustrated in Figure 5, given by way of example, knowing that the number of certain components and configurations they form may vary as will be explained. FIG. 5 shows two pneumatic energy exchangers 203 A and 203 B which are preferably exchangers of the type described above. They each comprise a motor part or air motor stage 204 A and 204 B respectively symbolized by trapezoids, which process the primary gas flow. They each likewise comprise a part operating in compressor or compressor stage 205 A and 205 B, represented according to the same symbol, which process the secondary gas flow. In each of the exchangers the driving part is mechanically connected with the compressor part by a mechanical connection without there being any other connection with the outside transmitting mechanical energy, so that in each exchanger the energy produced by the motor part is consumed entirely, with losses, by the compressor part. The mechanical connection, according to a common symbolic servo technique, is schematized by two parallel segments dashed. This mechanical connection is carried out in practice in pneumatic exchangers totally free pistons by the moving equipment or the pair of crews depending on whether it is a single exchanger or a double exchanger.

Le flux de gaz secondaire est constitué par de l'air aspiré à la pression atmosphérique et dirigé par la canalisation 206 vers l'échangeur 203 B, puis entre les deux échangeurs par la canalisation 207 B avant d'être introduit, en aval de l'échangeur 203 A, dans une chambre de combustion isobare 201 d'un type similaire à celles utilisées dans les turbines à gaz. Le carburant est amené dans cette chambre par le conduit 202 et pulvérisé au sein du flux secondaire constitué par de l'air fortement comprimé et très chaud. Les gaz brûlés sortant de la chambre de combustion sont utilisés en qualité de gaz primaire véhiculant de l'énergie pneumatique. Ce gaz est conduit par la conduite 208 A vers l'échangeur 203 A où il subit une première détente et 35 d'où il est dirigé par la canalisation 208 B vers l'échangeur 203 B où il subit une deuxième détente avant d'être repris par la canalisation 209. L'ensemble décrit ci-dessus constitue le générateur de gaz représenté en figure 5 dans l'encadrement repéré 200. Du point de vue énergétique les échangeurs ont un bilan nul, toujours 40 aux pertes près, mais que l'on s'efforcera de minimiser. La partie de l'énergie apportée par la combustion correspondant au rendement thermodynamique est récupérable sous forme pneumatique à la sortie de la conduite 209. Mais, il y a de multiples autres façons de récupérer cette énergie pneumatique détaillées dans la suite. The secondary gas flow is constituted by air sucked at atmospheric pressure and directed by the pipe 206 to the heat exchanger 203 B, then between the two heat exchangers via the pipe 207 B before being introduced downstream of the water. exchanger 203 A, in an isobaric combustion chamber 201 of a type similar to those used in gas turbines. The fuel is fed into this chamber through the conduit 202 and sprayed into the secondary stream consisting of highly compressed air and very hot. The burnt gases leaving the combustion chamber are used as primary gas conveying pneumatic energy. This gas is conducted via line 208 A to exchanger 203 A where it undergoes a first expansion and from which it is directed by line 208 B to exchanger 203 B where it undergoes a second expansion before being The assembly described above constitutes the gas generator shown in FIG. 5 in the frame marked 200. From an energy point of view, the exchangers have a zero balance, always 40 to the losses, but that the we will try to minimize. The part of the energy provided by the combustion corresponding to the thermodynamic efficiency is recoverable in pneumatic form at the outlet of the pipe 209. But, there are many other ways of recovering this pneumatic energy detailed in the following.

Dans l'exemple illustré par la figure 5 l'une de ces récupérations consiste à ponctionner par une dérivation à partir de la canalisation 207 A un débit dosé de gaz secondaire de manière à ce que le gaz primaire s'évacue de la conduite 209 à une pression légèrement supérieure, mais aussi proche que possible de la pression atmosphérique. Le soutirage de gaz secondaire, en l'occurrence d'air comprimé, est réalisé selon la figure 5 au moyen de la canalisation 211 qui alimente un moteur/compresseur pneumatique 226 qui échappe à l'atmosphère et qui entraîne par ailleurs un arbre 227. Le moteur/compresseur 226 fonctionne selon les explications qui précèdent par sa fonction motrice. Mais, la commande de ses soupapes, qui sera préférentiellement du type exposé précédemment, est telle que dans l'application automobile ce moteur/compresseur est réversible et a donc également une fonction réceptrice d'énergie mécanique lorsqu'il fonctionne en compresseur ainsi qu'il sera expliqué plus loin. Le groupe moteur comporte également un réservoir d'air sous pression 228, dont le rôle sera détaillé plus loin, raccordé au circuit haute pression en amont de la chambre de combustion. Enfin, un compresseur d'air auxiliaire 229 entraîné par un moteur électrique 230, utilisé éventuellement lors de démarrages, est lui aussi raccordé au circuit haute pression en amont de la chambre de combustion. Mais le principe général du groupe moteur revendiqué répond à des configurations beaucoup plus variées que celle illustrée par la figure 5. Tout d'abord, on peut faire varier le nombre d'échangeurs d'énergie pneumatique. II peut n'y avoir qu'un seul échangeur ou plusieurs. Dans le deuxième cas il convient de connecter les échangeurs de préférence en série, comme illustré en figure 5, de manière à obtenir la pression, et donc la température, maximale à l'entrée de la chambre de combustion, déterminante pour le rendement thermodynamique. Le montage en parallèle n'est cependant pas à exclure lorsque, pour une raison de capacité en puissance, il est plus avantageux de regrouper des échangeurs existants ou seulement étudiés plutôt que de construire ou d'étudier des échangeurs nouveaux correspondant à la capacité recherchée. Quant au soutirage ou à l'apport d'énergie par le moteur/compresseur, 35 il peut être fait de différentes manières par modification du branchement du moteur/compresseur dans le réseau pneumatique primaire ou secondaire comme il va être dit. La modification du branchement, qui a pour conséquence de modifier les plages de pression et de débit de gaz disponibles à l'entrée et à la sortie du moteur/compresseur pneumatique, et donc son couple et son régime, est l'équivalent du changement de rapport des boites de vitesse sur les moteurs d'automobiles conventionnels. L'objectif recherché est, selon le couple demandé, d'utiliser le moteur/compresseur sur la course uti- le la plus longue possible du dispositif bielle/manivelle, et donc des courses d'admission et de refoulement des gaz à pression élevée les plus longues possibles, de manière à éviter le fonctionnement de ce dispositif au seul voisinage du point mort haut où le rapport (couple de frottement/cou- ple utile) est relativement élevé. Le changement de branchement du moteur/compresseur consiste à mettre le moteur/compresseur en série sur l'une quelconque des canalisations du flux primaire ou secondaire ou encore à le connecter par des "piquages" ou raccordements entre deux canalisations quelconques du flux primaire ou seconclaire présentant entre elles des différences de pression. Ce deuxième type de branchement est l'équivalent du branchement parallèle en électricité. Lorsque aucun couple n'est demandé sur l'arbre de sortie du moteur/compresseur il est loisible de mettre l'entrée et la sortie à l'atmosphère. In the example illustrated in FIG. 5, one of these recoveries consists in puncturing a bypass from the pipe 207 A at a metered flow rate of secondary gas so that the primary gas is discharged from the pipe 209 through a slightly higher pressure, but as close as possible to the atmospheric pressure. The withdrawal of secondary gas, in this case compressed air, is performed according to Figure 5 by means of the pipe 211 which supplies a motor / air compressor 226 which escapes the atmosphere and which also causes a shaft 227. Motor / compressor 226 operates according to the foregoing explanations by its driving function. However, the control of its valves, which will preferably be of the type described above, is such that, in the automotive application, this motor / compressor is reversible and therefore also has a mechanical energy receiving function when it operates as a compressor and also it will be explained later. The engine group also comprises a pressure air tank 228, whose role will be detailed later, connected to the high pressure circuit upstream of the combustion chamber. Finally, an auxiliary air compressor 229 driven by an electric motor 230, possibly used during starts, is also connected to the high pressure circuit upstream of the combustion chamber. But the general principle of the claimed power unit responds to much more varied configurations than that illustrated in Figure 5. First, one can vary the number of pneumatic energy exchangers. There may be only one exchanger or several. In the second case it is necessary to connect the exchangers preferably in series, as shown in Figure 5, so as to obtain the pressure, and therefore the maximum temperature at the inlet of the combustion chamber, determining the thermodynamic efficiency. Parallel installation can not be ruled out, however, when, for a power capacity reason, it is more advantageous to group existing or only studied exchangers than to construct or study new exchangers corresponding to the desired capacity. As for the withdrawal or the supply of energy by the motor / compressor, it can be done in different ways by changing the connection of the motor / compressor in the primary or secondary pneumatic network as will be said. The modification of the connection, which has the effect of modifying the ranges of pressure and gas flow available at the inlet and the outlet of the motor / pneumatic compressor, and therefore its torque and its speed, is the equivalent of the change of ratio of gearboxes on conventional automobile engines. The desired objective is, according to the requested torque, to use the motor / compressor on the longest possible stroke of the crank / crank device, and thus the intake and discharge strokes of the high pressure gases. longer possible, so as to avoid the operation of this device in the vicinity of the top dead center where the ratio (friction torque / useful torque) is relatively high. The change of connection of the motor / compressor consists of putting the motor / compressor in series on any of the pipes of the primary or secondary flow or to connect it by "taps" or connections between any two pipes of the primary or secondary flow having differences in pressure between them. This second type of connection is the equivalent of the parallel connection in electricity. When no torque is requested on the output shaft of the engine / compressor it is possible to put the inlet and the outlet to the atmosphere.

La chose sera mieux comprise encore en se référant à la figure 5 où le branchement série revient à interrompre l'une quelconque des canalisations 206, 207 B, 207 A, 208 A, 208 B ou 209 de liaison entre les différents composants du générateurs de gaz, et à disposer le moteur/compresseur 226 entre les parties coupées de ces canalisations (6 possibilités). :30 Sachant que les canalisations 206 et 209 sont à l'atmosphère, les branchements parallèles selon la figure 5 peuvent se faire par piquage, sans interruption des canalisations en cause, entre deux quelconques des canalisations 206, 207 B, 207 A, 208 A, 208 B (10 possibilités). On notera par ailleurs que si l'on se fixe la pression dans la chambre :35 de combustion qui est la pression la plus élevée et dès lors qu'il y a plusieurs échangeurs en série, les pressions intermédiaires constituent une variable supplémentaire sur laquelle il est possible de jouer dans certaines limites sans même qu'il soit besoin de modifier le branchement du moteur/compresseur. La modification du branchement du moteur/compresseur peut se faire au moyen de robinets motorisés à sorties multiples dont la technique est connue et qui ne sont pas représentés sur la figure 5. Dans la pratique deux à trois modifications du branchement suffisent pour couvrir l'ensemble des plages de couple et de régime nécessaires pour la propulsion de véhicules automobiles. Le branchement parallèle, représenté sur la figure 5 correspond à une application sur véhicule automobile où le couple demandé sur l'essieu moteur est élevé, un cas qui se présente lors de fortes accélérations ou décélérations. Le moteur/compresseur est traversé dans ces conditions par de l'air très chaud, ce qui peut être toléré pour des situations de relative exception. Pour le fonctionnement stationnaire ou proche de celui-ci, qui est aussi celui des groupes moteurs à poste fixe, le moteur/compresseur pourra être placé en série sur les canalisations 208B ou 207B de liaison entre les deux échangeurs d'énergie pneumatique pour les régimes et couples moteur moyens ou encore sur la canalisation 209 de rejet à l'atmosphère du gaz primaire. Une autre possibilité avantageuse en régime quasi-stationnaire consiste à brancher le moteur/compresseur en parallèle entre l'atmosphère et les canalisations 207B ou 208B. Le moteur/compresseur est alors paré pour assurer moyennant un simple changement: de commutation de ses soupapes une fonction motrice ou une fonction de compresseur lors d'une récupération d'énergie au freinage impromptue sans même qu'il soit besoin de modifier son branchement. This will be better understood with reference to FIG. 5, in which the series connection amounts to interrupting any one of the lines 206, 207 B, 207 A, 208 A, 208 B or 209 connecting the various components of the generators. gas, and arrange the motor / compressor 226 between the cut parts of these pipes (6 possibilities). Since the ducts 206 and 209 are in the atmosphere, the parallel connections according to FIG. 5 can be done by tapping, without interruption of the pipes in question, between any two of the ducts 206, 207 B, 207 A, 208 A , 208 B (10 possibilities). Note also that if one fixes the pressure in the combustion chamber 35 which is the highest pressure and when there are several exchangers in series, the intermediate pressures constitute an additional variable on which it It is possible to play within certain limits without even having to modify the connection of the motor / compressor. The modification of the connection of the motor / compressor can be done by means of motorized valves with multiple outputs whose technique is known and which are not shown in Figure 5. In practice two to three modifications of the connection are sufficient to cover all torque and speed ranges necessary for the propulsion of motor vehicles. The parallel connection, shown in Figure 5 corresponds to an application on a motor vehicle where the requested torque on the drive axle is high, a case that occurs during strong acceleration or deceleration. The engine / compressor is traversed under these conditions by very hot air, which can be tolerated for situations of relative exception. For operation stationary or close to it, which is also that of fixed station motor groups, the motor / compressor can be placed in series on the 208B or 207B connecting lines between the two pneumatic energy exchangers for the regimes and average engine torque or on the pipe 209 of discharge to the atmosphere of the primary gas. Another advantageous possibility in quasi-stationary mode is to connect the motor / compressor in parallel between the atmosphere and the pipes 207B or 208B. The engine / compressor is then trimmed to ensure a simple change: switching its valves a drive function or a compressor function during energy recovery impromptu braking without even need to change its connection.

Enfin, en ce qui concerne la réserve d'énergie pneumatique 228 et le compresseur auxiliaire de gonflage 229, ils peuvent être raccordés eux aussi à une canalisation en pression quelconque du flux primaire ou secondaire et leurs points de piquage peuvent être choisis indépendamment l'un de l'autre. Sur la figure 5 le point de piquage de la réserve d'énergie a été placé sur la canalisation 207 A, immédiatement en amont de la chambre de combustion, un point où l'air est très chaud. Ce montage est adapté pour les véhicules automobiles où la place et le poids sont limités, mais il oblige à un calorifugeage conséquent du réservoir, intérieur surtout. Le compresseur auxiliaire 229 est branché dans l'exemple montré par la figure 5 sur la même canalisation 207 A. Cette disposition facilite le démarrage, surtout si la chambre de combustion ne comporte pas d'allumage électrique. En revanche, elle oblige à pré-voir une compression étagée pour atteindre la pression, et donc la température, nécessaire à l'autoinflammation du carburant. Finally, with regard to the pneumatic energy reserve 228 and the auxiliary inflation compressor 229, they can also be connected to any pressure line of the primary or secondary flow and their stitching points can be independently selected. the other. In Figure 5 the stitching point of the energy reserve was placed on the pipe 207 A immediately upstream of the combustion chamber, a point where the air is very hot. This assembly is suitable for motor vehicles where space and weight are limited, but it requires a substantial insulation of the tank, especially inside. The auxiliary compressor 229 is connected in the example shown in Figure 5 on the same pipe 207 A. This arrangement facilitates startup, especially if the combustion chamber does not have an electric ignition. On the other hand, it forces to pre-see a staged compression to reach the pressure, and therefore the temperature, necessary for the self-ignition of the fuel.

Recyclage d'air. Air recycling.

Dans certaines circonstances il peut être intéressant de procéder à un recyclage du gaz expulsé par le moteur/ compresseur lorsque celui-ci fonctionne dans son rôle de moteur. Les 6 possibilités de branchement recommandées précédemment pour le moteur/compresseur peuvent être classées en 2 catégories . ler cas : les branchements alimentent le moteur/compresseur en gaz brûlés, 2ème cas : les branchements alimentent le moteur/compresseur en air pur. Dans le premier cas l'air aspiré est soumis dans son intégralité au cycle thermodynamique : la puissance récoltable est maximale pour un débit d'air donné, un taux de compression donné au niveau de la chambre de combustion et une richesse du mélange carburé donnée. Dans le deuxième cas une partie seulement de l'air as- piré subit le cycle thermodynamique, l'autre partie est dé-rivé vers le moteur/compresseur : la première partie constitue le flux thermodynamisé, la deuxième le flux énergoporteur et dans ce deuxième cas la puissance récoltable est inférieure à celle récoltée dans le premier cas aux mêmes con- ditions. Il peut cependant apparaître comme judicieux, lorsque la demande de puissance n'est pas maximale, de recycler l'air expulsé par le moteur/compresseur à la pression atmosphérique pour le réintroduire en aval du filtre à air, tout d'abord parce que l'on réduit ainsi le débit d'air à filtrer et la perte de charge qui en résulte, mais encore ce flux d'air énergoporteur, s'il ne subit pas de cycle thermodynamique délibéré générateur au final d'énergie mécanique, su-bit un cycle thermodynamique involontaire et inversé du fait des fuites thermiques à la fois lors de sa compression et lors de sa détente. L'air sortant du moteur/compresseur en est expulsé à la pression atmosphérique du fait d'une commutation des soupapes adaptée du moteur/compresseur, mais par ailleurs sa température est plus basse que l'air ambiant. De ce fait on abaisse l'ensemble des températures du flux thermodynamisé ou encore on peut relever le taux de compression en amont de la chambre de combustion par rapport à la pression ambiante, l'une ou l'autre solution apportant un gain du point de vue du rendement global du groupe moteur. 5 10 15 20 25 30 35 40 Cette disposition constructive est illustrée par la figure 11 dans =laquelle les éléments déjà cités sont repris avec leurs repères. Un certain nombre d'autres éléments non impliqués dans le recyclage seront commentés à propos du conditionnement d'air. Le moteur/compresseur 226 expulse l'air par les canalisations 211' ,, 211" et 211"' jusqu'en aval du filtre à air 240 alimenté en amont en air frais par la canalisation 206' . L'air filtré et l'air recyclé se mélangent en aval du filtre 240 et sont acheminés par la canalisation 206 vers le générateur de gaz 200. Les gaz brûlés sont évacués du générateur de gaz vers l'extérieur par les canalisations 209, 209' et 209". Les vannes ou robinets 901 à 907 sont fermés ou ouverts pour permettre le recyclage souhaité et ne permettre que celui-ci. Le rôle de la réserve d'énerqie pneumatique dans l'application automobile. Pollution par les NO x. La réserve pneumatique a une triple fonction : 1. Elle perrnet de récupérer de l'énergie accumulée sous forme cinétique par le véhicule et son chargement lors des freinages récupératifs. 2. La réserve peut constituer l'unique source d'énergie pour la propulsion et les auxiliaires lorsque les besoins en énergie sont faibles : c'est le cas lorsque le véhicule circule à faible vitesse, sans grands besoins en conditionnement d'air et en énergie électrique. Il convient alors d'éteindre la chambre de combustion, le gaz traversant, qui est alors de l'air de bout en bout, continuant de transiter par la chambre de combustion. Une autre solution encore consiste dans ce cas à arrêter l'échangeur d'énergie pneumatique et à alimenter le moteur/compresseur directement à partir du réservoir d'air comprimé suivant un fonctionnement intermittent de la commutation des soupapes du moteur/compresseur décrit dans ce qui suit. 3. La réserve et la chambre de combustion isobare permettent selon un fonctionnement conjoint et particulier de limiter la production d'oxydes d'azote. Ce troisième point est développé ci-après. Dans les moteurs classiques à combustion isochore, la combustion est de courte durée (de l'ordre de la milliseconde) et, de ce fait, relativement incomplète. La combustion isobare (utilisée sur les turbines à gaz et dans le cas présent) est une combustion plus lente et plus complète : il ne subsiste guère dans les gaz brûlés de composés carbonés ou hydrogénés qui ne soient saturés en oxygène. En revanche, du fait que la combustion se fait en milieu oxydant (pour éviter les températures trop élevées et donc les fuites thermiques), on retrouve dans les gaz brûlés des traces d'oxydes d'azote. In certain circumstances it may be advantageous to recycle the gas expelled by the engine / compressor when it operates in its role of engine. The 6 connection options previously recommended for the motor / compressor can be divided into 2 categories. the case: the connections supply the engine / compressor with burnt gas, 2nd case: the connections supply the engine / compressor with clean air. In the first case the sucked air is submitted in its entirety to the thermodynamic cycle: the harvestable power is maximum for a given air flow rate, a given compression ratio at the combustion chamber and a richness of the given fuel mixture. In the second case only part of the aspirated air undergoes the thermodynamic cycle, the other part is diverted towards the engine / compressor: the first part constitutes the thermodynamic flow, the second part the heat flux and in this second part the harvestable power is less than that harvested in the first case under the same conditions. However, it may seem advisable, when the power demand is not maximal, to recycle the air expelled by the engine / compressor at atmospheric pressure to reintroduce it downstream of the air filter, first of all because the This reduces the air flow rate to be filtered and the resulting pressure drop, but also this heat-transfer air flow, if it does not undergo a deliberate thermodynamic cycle generating the final mechanical energy, su-bit a thermodynamic cycle involuntary and inverted because of thermal leakage both during its compression and during its relaxation. The air leaving the engine / compressor is expelled at atmospheric pressure due to a switching of the adapted valves of the engine / compressor, but also its temperature is lower than the ambient air. As a result, all the temperatures of the thermodynamized flow are lowered or the compression ratio upstream of the combustion chamber can be measured with respect to the ambient pressure, one or the other solution providing a gain of the view of the overall performance of the motor group. This constructive arrangement is illustrated by FIG. 11 in which the elements already mentioned are taken up with their reference marks. A number of other elements not involved in recycling will be commented on air conditioning. The motor / compressor 226 expels the air through the pipes 211 ', 211 "and 211"' downstream of the air filter 240 fed upstream with fresh air through the pipe 206 '. The filtered air and the recycled air are mixed downstream of the filter 240 and are conveyed via line 206 to the gas generator 200. The burnt gases are evacuated from the gas generator to the outside via the pipes 209, 209 ' and 209 "valves 901 to 907 are closed or opened to allow the desired recycling and allow it only The role of the tire energy reserve in the automotive application Pollution by NO x. Pneumatic reserve has a triple function: 1. It can recover energy accumulated in kinetic form by the vehicle and its load during regenerative braking 2. The reserve can be the only source of energy for propulsion and propulsion. auxiliaries when the energy requirements are low: this is the case when the vehicle is traveling at low speed, with little need for air conditioning and electrical energy. of combustion, the gas passing through, which is then air end-to-end, continuing to pass through the combustion chamber. Yet another solution consists in stopping the pneumatic energy exchanger and supplying the motor / compressor directly from the compressed air reservoir according to an intermittent operation of the engine / compressor valve switching described in what follows. follows. 3. The reserve and the isobaric combustion chamber allow according to a joint and particular operation to limit the production of nitrogen oxides. This third point is developed below. In conventional isochoric combustion engines, the combustion is of short duration (of the order of a millisecond) and, as a result, relatively incomplete. Isobaric combustion (used on gas turbines and in this case) is a slower and more complete combustion: there is hardly any carbon or hydrogenated compounds in the flue gases that are saturated with oxygen. On the other hand, because the combustion is done in an oxidizing medium (to avoid the high temperatures and thus the thermal leaks), one finds in the burned gases traces of oxides of nitrogen.

Pour éviter le plus possible la formation d'oxydes d'azote, le procédé classique consiste à recycler une partie des gaz d'échappement, en appauvrissant donc le gaz traversant en oxygène et en freinant par voie de conséquence les unions entre azote et oxygène. Mais, ce procédé a l'inconvénient d'élever les températures auxquelles s'effectue le cycle lo thermodynamique, ce qui favorise la désertion des calories (on peut refroidir un peu le gaz recyclé, mais ce n'est qu'un pis-aller). Un autre procédé, original et revendiqué ici, consiste à organiser dans la chambre de combustion une combustion intermittente et proche du taux stoechiométrique (pour appauvrir là encore le mélange en oxygène dont le carbone et :15 l'hydrogène sont très friands ; les molécules d'azote sont alors les laissées pour compte). Pendant les périodes récurrentes d'extinction de la chambre celle-ci n'est traversée que par de l'air comprimé dont une partie est fournie par la réserve pneumatique (cet air est non seulement comprimé mais également très chaud, plus de 700°C, pas suffisamment cependant pour que 20 la formation d'oxydes d'azote soit inquiétante). La température moyenne de sortie des gaz de la chambre (qui est un paramètre important dans le réglage de la puissance de la machine) se détermine en jouant sur la durée de fonctionnement de la chambre par rapport à celle de l'extinction (définie elle-même par le débit d'air comprimé ponctionnable sur la réserve qui, à son tour 25 dépend de la capacité de la réserve ; la pression dans la réserve ne doit pas trop s'effondrer sinon le rendement thermodynamique subit le même sort). On peut d'ailleurs atténuer dans une certaine mesure les fluctuations de température du flux primaire en introduisant dans la chambre, ou en amont de l'échangeur, un récepteur de chaleur fait de tôles en inox pliées ou o déployées. To avoid as much as possible the formation of nitrogen oxides, the conventional method consists in recycling a portion of the exhaust gas, thus depleting the oxygen through gas and thereby braking the unions between nitrogen and oxygen. However, this process has the drawback of raising the temperatures at which the thermodynamic cycle is carried out, which favors the desertion of calories (it is possible to cool the recycled gas a little, but it is only a second-best solution). ). Another process, original and claimed here, consists in organizing in the combustion chamber an intermittent combustion and close to the stoichiometric rate (to further deplete the oxygen mixture whose carbon and hydrogen are very fond; nitrogen are then left behind). During the recurrent periods of extinction of the chamber it is traversed only by compressed air, part of which is provided by the pneumatic reserve (this air is not only compressed but also very hot, more than 700 ° C not enough, however, that the formation of nitrogen oxides is disturbing). The average gas outlet temperature of the chamber (which is an important parameter in the machine power setting) is determined by adjusting the operating time of the chamber from that of the extinction (defined as even by the flow of compressed air puncturable on the reserve which, in turn, depends on the capacity of the reserve, the pressure in the reserve must not fall too much otherwise the thermodynamic efficiency undergoes the same fate). It is also possible to mitigate to a certain extent the temperature fluctuations of the primary flow by introducing into the chamber, or upstream of the exchanger, a heat sink made of folded or unfolded stainless steel sheets.

Moteur/compresseur pneumatique. Les moteurs pneumatiques à pistons sont connus et utiles dans l'application envisagée ici à cause de leur réservisibilité. Mais l'association dans un groupe moteur d'un générateur de gaz et d'un moteur/compresseur à pistons autorise par ailleurs trois dispositions constructives avantageuses du point de vue du rendement décrites et revendiquées ci-après. 1. Détente/compression étagée Dans les groupes moteurs à pistons conventionnels le cycle thermodynamique s'opère sans transfert et, lorsqu'ils sont poly-cylindriques, les cylindres sont identiques. Le cycle sans transfert conduit à des frottements élevés, notamment lorsque le piston est au voisinage du point 1 o mort haut en fin de compression et début de détente. Le fait que les moteurs aient plusieurs cylindres identiques ne change rien à la chose. En revanche, le groupe moteur décrit dans le présent texte est une machine à transfert et il devient possible d'envisager une détente ou, lorsqu'il récupère, une compression étagée. Cette possibilité est avantageuse pour la raison 15 suivante : dans la fonction motrice du moteur/compresseur l'air (ou le gaz) comprimé est admis dans le cylindre sur une fraction de la course à partir du point mort haut à pression constante, puis se détend sur le restant de la course. Les frottements rapportés au couple moyen entre cylindre, piston, bielle, vilebrequin et paliers de vilebrequin seront d'autant plus faibles, à :2o énergie produite donnée, que la phase d'admission sera plus longue par rapport à la course totale ou, si l'on préfère, que la différence de pression entre l'air (ou le gaz) admis et celui expulsé sera plus faible. Le même raisonnement vaut pour la fonction compression du moteur/compresseur. On a donc intérêt, du point de vue du rendement mécanique, de fractionner 25 l'écart de pression global en écarts plus petits. La figure 8 A illustre, à titre d'exemple, un arrangement schématique d'un moteur/compresseur à trois cylindres dont un cylindre HP et deux cylindres BP, ces derniers étant montés en parallèle. Dans l'exemple considéré la détente ou la compression se font donc sur deux étages de _3 o pression. De manière générale, la disposition géométrique des manetons du vilebrequin commun à l'ensemble des cylindres est telle que le moteur/compresseur puisse démarrer quelque soit la position angulaire de son arbre de sortie. De plus la commande des soupapes, faite préférentiellement par des dispositifs hydromécaniques du type décrit précédemment, est telle que l'énergie - ou encore le couple moyen - apportée ou soutirée sur un tour de l'arbre de sortie soit, autant que faire se peut, équilibrée entre les différents cylindres mis en jeu. Pneumatic motor / compressor. Pneumatic piston engines are known and useful in the application envisaged here because of their reservability. But the combination in a power unit of a gas generator and a piston engine / compressor also authorizes three advantageous constructive arrangements from the point of view of the performance described and claimed below. 1. Staged Relaxation / Compression In conventional piston engine units the thermodynamic cycle operates without transfer and, when poly-cylindrical, the cylinders are identical. The cycle without transfer leads to high friction, especially when the piston is in the vicinity of point 1 o high death at the end of compression and early relaxation. The fact that the engines have several identical cylinders does not change anything. On the other hand, the motor group described in the present text is a transfer machine and it becomes possible to envisage a relaxation or, when it recovers, a staged compression. This possibility is advantageous for the following reason: in the motor function of the engine / compressor compressed air (or gas) is admitted into the cylinder over a fraction of the stroke from the top dead center at constant pressure, then relax on the rest of the race. The friction reported to the average torque between cylinder, piston, connecting rod, crankshaft and crankshaft bearings will be even lower, to: 2o energy produced given that the intake phase will be longer compared to the total stroke or, if it is preferred that the pressure difference between the air (or gas) admitted and that expelled will be lower. The same reasoning applies to the compression function of the motor / compressor. It is therefore advantageous, from the point of view of mechanical efficiency, to split the overall pressure difference into smaller deviations. FIG. 8A illustrates, by way of example, a schematic arrangement of a three-cylinder engine / compressor including an HP cylinder and two LP cylinders, the latter being connected in parallel. In the example considered the relaxation or compression are therefore two stages of _3 o pressure. In general, the geometrical arrangement of the crank pin cranks common to all the cylinders is such that the engine / compressor can start whatever the angular position of its output shaft. In addition the valve control, preferably made by hydromechanical devices of the type described above, is such that the energy - or the average torque - brought or withdrawn on a tour of the output shaft is, as far as possible balanced between the different cylinders involved.

Sur la figure 8 B a été représentée une vue en perspective d'un moteur à un cylindre HP et de deux cylindres BP avec sa liaison avec une roue motrice. Le sens des flèches indique le sens de circulation d'air ou de gaz brûlé dans la fonction motrice. Le cylindre HP 800 comprend un piston relié à une 1 o bielle reliée elle-même à un vilebrequin 803 dont l'axe de rotation est repéré O. Le piston 801 coulisse dans l'alésage 804 raccordé de manière étanche à un carter 805. Ce carter est mis à la pression aval par une tuyauterie 806. Deux soupapes 80'7 d'entrée et de sortie contrôlent l'arrivée et le départ de l'air ou de gaz. Les organes similaires des deux cylindres BP portent les 15 mêmes repères affectés de l'accent prime. Lorsque le groupe moteur est utilisé pour la propulsion d'un véhicule deux solutions sont possibles. La première, celle représentée sur la figure 8B, consiste à entraîner directement une seule roue motrice par l'intermédiaire d'un cardan ou d'un 20 tripode repéré 820. L'autre solution non représentée, qui est classique, consiste à entraîner les deux roues motrices d'un essieu au travers d'un "pont" et d'un différentiel. Mais, dans les deux cas on peut se dispenser de l'embrayage et, comme il a été indiqué précédemment, de la boîte de vitesse. Les deux formules ont leurs avantages et leurs inconvénients. 25 La première oblige à installer deux moteurs/compresseurs si l'on veut entraîner les deux roues d'un même "essieu", mais avec un avantage d'adhérence par rapport à la formule classique en dehors même de la suppression des engrenages du pont et de son différentiel. Elle impose par ailleurs la vitesse de rotation du moteur/compresseur qui est celle de la roue motrice entraînée, mais ce léger inconvénient a une contrepartie bénéfique du point de vue du rendement mécanique parce que tournant à la vitesse de la roue, c'est-à-dire, à vitesse relativement réduite, les forces d'inertie des pièces impliquées dans la cinématique (bielle/manivelle) ne génèrent plus de frottements d'origine inertielle, ce qui est loin d'être le cas dans les moteurs classiques à pistons ou les moteurs rotatifs, surtout à régime élevé. La figure 8C représente une section horizontale en vue de dessus du moteur/compresseur faite au niveau de l'axe de rotation 00' du vilebrequin 803. Les pistons et leurs bielles sont supposés être enlevés. Les 2 carters qui séparent de manière étanche le cylindre haute pression et les 2 cylindres basse pression sont repérés 805 et 805' comme précédemment. Une cloison transversale repérée 808 installée dans le carter 805' fait office de palier de soutien du vilebrequin. Enfin, une roue dentée 809 est frettée sur l'axe de vilebrequin. Elle en entraîne une autre, identique, non visible sur la figure 8C, disposée à la verticale de la roue 809. Les deux roues dentées sont masselottées afin de corriger les effets vibratoires causés par le mouvement des masses en rotation et celles en translation. 2. Décalage latéral de l'axe de rotation du vilebrequin. FIG. 8B shows a perspective view of an engine with an HP cylinder and two LP cylinders with its connection to a driving wheel. The direction of the arrows indicates the flow direction of air or flue gas in the drive function. The HP 800 cylinder comprises a piston connected to a rod which is itself connected to a crankshaft 803 whose axis of rotation is marked O. The piston 801 slides in the bore 804 sealingly connected to a casing 805. The casing is put downstream pressure by a pipe 806. Two valves 80'7 inlet and outlet control the arrival and departure of air or gas. Similar members of the two LP cylinders carry the same 15 assigned markers of the prime accent. When the power unit is used for the propulsion of a vehicle two solutions are possible. The first, that shown in FIG. 8B, consists of directly driving a single drive wheel via a gimbal or a tripod marked 820. The other solution, not shown, which is conventional, consists in driving the two-wheel drive axle through a "bridge" and a differential. But in both cases we can dispense with the clutch and, as previously indicated, the gearbox. Both formulas have their advantages and disadvantages. The first obliges to install two engines / compressors if one wants to drive the two wheels of the same "axle", but with an advantage of adhesion compared to the classical formula even outside the suppression of the gears of the bridge and its differential. It also imposes the speed of rotation of the motor / compressor which is that of the drive wheel driven, but this slight disadvantage has a counterpart beneficial from the point of view of the mechanical efficiency because turning at the speed of the wheel, that is that is to say, at relatively low speed, the inertial forces of the parts involved in the kinematics (connecting rod / crank) no longer generate friction of inertial origin, which is far from being the case in conventional piston engines or rotary engines, especially at high speeds. Figure 8C shows a horizontal section in top view of the engine / compressor made at the axis of rotation 00 'of the crankshaft 803. The pistons and their connecting rods are supposed to be removed. The two housings that seal the high pressure cylinder and the two low pressure cylinders are marked 805 and 805 'as before. A transverse partition 808 located in the housing 805 'serves as crank support bearing. Finally, a toothed wheel 809 is hooped on the crankshaft axis. It drives another, identical, not visible in Figure 8C, arranged vertically of the wheel 809. The two toothed wheels are masselotated to correct the vibratory effects caused by the movement of the rotating masses and those in translation. 2. Lateral offset of the axis of rotation of the crankshaft.

Le décalage latéral de l'axe de rotation du vilebrequin des moteurs thermiques à pistons conventionnels est un procédé connu pour équilibrer du mieux possible les dissipations d'énergie mécanique par frottements des pistons sur la paroi interne des cylindres dans le mouvement de montée et de descente des pistons. Mais l'efficacité de ce procédé est très limitée du point 1 o de vue de la dissipation énergétique du fait de la superposition des forces thermodynamiques et des forces inertielles. Or, dans le cas présent, le processus thermodynamique, d'une part, et la transformation d'énergie pneumatique en énergie mécanique (ou inversement), d'autre part, ont lieu dans deux enceintes distinctes : le moteur/compresseur n'est guère affecté :L par les forces d'inertie du fait que l'on peut réduire sa vitesse à loisir. Dans l'application automobile le moteur/compresseur tourne à la même vitesse que les roues motrices (ou à une vitesse de rotation proche de celle des roues motrices). La figure 9 montre le principe du décalage du vilebrequin compte tenu 20 du sens de rotation de ce dernier et du couple exercé. Dans une appllication à poste fixe dans laquelle le moteur/compresseur n'a généralement qu"une fonction motrice, le décalage e peut être déterminé de manière à équilibrer les forces de frottement entre piston et cylindre pendant la phase motrice du piston (course descendante dans le cas de la 25 figure 9). Dans l'application automobile, le décalage a une influence négative durant le freinage récupératif (moteur/compresseur fonctionnant en compresseur). Il convient dans ce cas de fixer le décalage selon un compromis qui tient compte de la fréquence et de l'importance des freinages 3o récupératifs par rapport au fonctionnement habituel du moteur/compresseur qui est celui d'une propulsion par effet moteur. 3. Retard à l'admission lorsque le moteur/compresseur fonctionne selon le mode "moteur". Lorsque le moteur/compresseur fonctionne en moteur, le rendement mécanique peut être amélioré légèrement en retardant l'admission du gaz par rapport à la position du piston au point mort haut. Là encore, il convient de réaliser le meilleur compromis entre le gain réalisé sur les frottements au point mort haut et les pertes aéroliques qui résultent du fait du laminage du gaz au moment de l'ouverture (retardée) de la soupape d'admission. On peut de même, lorsque le moteur/compresseur fonctionne en 1 o compresseur, avancer légèrement la fermeture de la soupape de refoulement du gaz comprimé et mettre le cylindre à la pression amont avant même que le piston n'ait atteint le point mort haut. Lateral shifting of the axis of rotation of the crankshaft of conventional piston heat engines is a known method for balancing as best as possible the mechanical energy dissipations by friction of the pistons on the inner wall of the cylinders in the up and down movement pistons. But the efficiency of this process is very limited from the point of view of the energy dissipation due to the superposition of thermodynamic forces and inertial forces. Now, in the present case, the thermodynamic process, on the one hand, and the transformation of pneumatic energy into mechanical energy (or vice versa), on the other hand, take place in two separate enclosures: the engine / compressor is hardly affected: L by the forces of inertia because one can reduce his speed at leisure. In the automotive application the engine / compressor rotates at the same speed as the drive wheels (or at a speed of rotation close to that of the drive wheels). Figure 9 shows the principle of shifting the crankshaft given the direction of rotation of the latter and the torque exerted. In a fixed station application in which the motor / compressor generally has only one driving function, the offset e can be determined so as to balance the friction forces between the piston and the cylinder during the driving phase of the piston (downstroke in the case of Figure 9) In the automotive application, the offset has a negative influence during the regenerative braking (engine / compressor operating in compressor), it is appropriate in this case to fix the offset according to a compromise which takes into account the frequency and importance of the 3o regenerative braking compared to the usual operation of the engine / compressor which is that of a propulsion by motor effect 3. Delay on admission when the engine / compressor operates according to the mode "engine" When the engine / compressor is operating as a motor, the mechanical efficiency can be improved slightly by delaying the gas intake relative to the piston position At high dead point, again, the best compromise between the gain achieved on the top dead center friction and the air losses resulting from the rolling of the gas at the time of the (delayed) opening of the valve should be realized. intake. It is likewise possible, when the engine / compressor is operating in a compressor, to slightly advance the closing of the discharge valve of the compressed gas and to put the cylinder at the upstream pressure even before the piston has reached the top dead center.

15 Utilisation de combustibles solides. Il a été fait valoir précédemment quelques avantages du procédé à transvasement avec utilisation d'une chambre de combustion dans laquelle le combustible est brûlé à pression constante. Ce procédé a un avantage supplémentaire consistant dans le fait qu'il offre un débouché à des 20 combustibles solides, fossiles ou renouvelables, pour la production d'énergie mécanique (ou électrique, si l'énergie est distribuée à grande distance), alors que, habituellement, ils sont brûlés, lorsqu'ils ne sont pas utilisés à des fins calorifiques dans des machines à combustion externe dont le rendement, à taille donnée, est sensiblement inférieur à celui des machines à combustion 25 interne. Dans la mesure où les réserves mondiales de charbon sont des réserves d'énergie dont le tarissement sera bien plus tardif que celui des autres ressources fossiles, cette perspective n'est pas sans intérêt. Quant aux produits ligneux et aux autres sous produits combustibles d'origine agricole, ils offrent une source d'énergie, limitée en quantité certes, mais à la 30 fois écologique et pérenne. Les chambres à combustion intégrées aux cylindres ne se prêtent pas pour l'utilisation de combustibles solides, puisque ces derniers ne sont pas injectables. En revanche, les chambres à combustion non intégrées, du type utilisé sur les turbines à gaz par exemple, autorisent l'emploi de combustibles solides conditionnés en cartouches résistant à la pression et à la température élevées de la combustion. Celle-ci est à réaliser, comme précédemment pour les combustibles fluides, en milieu oxydant avec fort excès d'air dont une partie est dérivée sans traverser la chambre de combustion de manière à réguler la température en aval de la chambre en jouant sur la quantité d'air comprimé dérivée (cf. figure 6). L'allumage du combustible contenu dans les cartouches peut être fait au moyen d'un carburant fluide, mais cet allumage provoqué n'est pas strictement obligatoire, puisque du fait de la température élevée de l'air comprimé entrant, il y a auto-allumage. 1 o Cette utilisation d'une chambre de combustion non intégrée peut être faite en liaison avec un compresseur et un moteur pneumatique à pistons liés ou encore en liaison avec des échangeurs à pistons libres selon la figure 6. Cependant, un tel moteur sera trop lourd et trop encombrant pour être employé pour la propulsion d'un véhicule : le pouvoir calorifique du 15 combustible est nettement inférieur à celui des hydrocarbures; de plus, il est à conditionner en cartouches résistant à la pression et à la température; le foisonnement du combustible implique un volume de stockage relativement conséquent et enfin, la combustion avec fort excès d'air conduit à surdimensionner les dispositifs de compression et de détente. 20 La figure 6 illustre, à titre d'exemple et de manière schématique, le principe de fonctionnement d'un groupe moteur utilisant un carburant solide. La compression de l'air atmosphérique, puis la détente des gaz brûlés est effectuée dans un générateur de gaz qui est similaire à celui décrit à l'appui de la figure 5. La chambre de combustion a été remplacée par une batterie 25 de 3 cartouches 240 contenant le combustible et dans lesquelles s'effectue alternativement ou simultanément la combustion isobare. Ces cartouches, tapissées intérieurement d'un revêtement calorifuge 241, sont isolées en amont par robinets d'isolement 242 et par des clapets de non retour 243 disposés en aval de manière à mettre en service chacune des cartouches de o façon indépendante. Les gaz brûlés issus des cartouches sont filtrés dans une boîte à filtres 244. La détente complémentaire des gaz brûlés est faite dans un moteur pneumatique 226 A qui entraîne un arbre de sortie 227 A. S'agissant d'une installation à poste fixe la réserve d'énergie et le compresseur auxiliaire de la figure 5, repérés respectivement 228 A et 230 A sur la figure 6, sont raccordés cette fois sur des canalisations dont les pressions se situent à des niveaux intermédiaires. La phase de démarrage, que tout un chacun peut imaginer, est un peu plus complexe qu'avec le branchement de la figure 5, mais le calorifugeage du réservoir 228 A sera réduit en proportion de la diminution de la température de l'air comprimé stocké. Le branchement du compresseur auxiliaire sur une canalisation à pression intermédiaire permet par ailleurs de se limiter à une compression sur un seul étage. La réserve d'énergie pneumatique du réservoir 228 A seule, ou aidée 1 o par le compresseur auxiliaire 230 A, peut faire usage de "briquet" pour allumer le combustible contenu dans les cartouches. Elle peut y arriver seule pour autant que la réserve de puissance et que la température de l'air qu'elle contient soient suffisantes. Ce peut ne pas être le cas après un arrêt prolongé du groupe moteur. Pour allumer le combustible il faut impérativement de l'air 15 "fraîchement comprimé". C'est la raison pour laquelle la réserve est à brancher sur la canalisation 208 B, en aval des cartouches, lors des démarrages, au moyen d'un robinet à 3 sorties repéré 245. La réserve d'énergie pneumatique a dans l'application considérée un rôle supplémentaire qui est celui de faciliter les variations de puissance. :2o En effet, dans les machines thermiques où le carburant n'est plus injecté, mais agit à l'état de combustible accumulé, il se manifeste une inertie dans la production thermique qui entraîne une paresse aux variations de puissance demandées. Le réservoir d'air comprimé, s'il est raccordé en amont du foyer, atténue ce phénomène plus ou moins selon la quantité d'énergie qui y est :25 stockée. Use of solid fuels. It has been argued previously some advantages of the transfer process with use of a combustion chamber in which the fuel is burned at constant pressure. This process has the additional advantage that it provides an outlet for solid, fossil or renewable fuels for the production of mechanical energy (or electrical, if the energy is distributed over a long distance), while usually, they are burned when they are not used for heating purposes in external combustion machines whose efficiency, at given size, is substantially lower than that of internal combustion machines. To the extent that global coal reserves are energy reserves that will dry up much later than other fossil resources, this prospect is not without interest. As for wood products and other combustible by-products of agricultural origin, they offer a source of energy, limited in quantity certainly, but at the same time ecological and perennial. Combustion chambers integrated into the cylinders are not suitable for the use of solid fuels, since they are not injectable. On the other hand, non-integrated combustion chambers, of the type used on gas turbines, for example, allow the use of solid fuels packaged in cartridges resistant to the high pressure and temperature of combustion. This is to be performed, as previously for fluid fuels, in an oxidizing medium with a large excess of air, a portion of which is derived without passing through the combustion chamber so as to regulate the temperature downstream of the chamber by varying the amount derived compressed air (see Figure 6). The ignition of the fuel contained in the cartridges can be done by means of a fluid fuel, but this induced ignition is not strictly obligatory, since due to the high temperature of the compressed air entering, there is self-ignition. ignition. 1 o This use of a non-integrated combustion chamber can be made in conjunction with a compressor and a pneumatic piston engine linked or in conjunction with free piston exchangers according to Figure 6. However, such a motor will be too heavy and too cumbersome to be used for the propulsion of a vehicle: the heating value of the fuel is much lower than that of the hydrocarbons; in addition, it is packaged in cartridges resistant to pressure and temperature; the proliferation of fuel involves a relatively large storage volume and finally, combustion with a large excess of air leads to oversize the compression and expansion devices. Figure 6 illustrates, by way of example and schematically, the principle of operation of a power unit using a solid fuel. The compression of the atmospheric air and the expansion of the flue gases is carried out in a gas generator which is similar to that described in support of FIG. 5. The combustion chamber has been replaced by a battery 25 of 3 cartridges. 240 containing the fuel and in which the isobaric combustion is performed alternately or simultaneously. These cartridges, lined internally with a heat-insulating coating 241, are insulated upstream by isolation valves 242 and by non-return valves 243 arranged downstream so as to operate each of the cartridges independently. The burnt gases from the cartridges are filtered in a filter box 244. The additional expansion of the flue gases is made in a pneumatic motor 226 A which drives an output shaft 227 A. As a fixed installation the reserve of energy and the auxiliary compressor of FIG. 5, respectively marked 228 A and 230 A in FIG. 6, are connected this time on pipes whose pressures are at intermediate levels. The start-up phase, which anyone can imagine, is a little more complex than with the connection of Figure 5, but the insulation of the tank 228 A will be reduced in proportion to the decrease in the temperature of the stored compressed air . The connection of the auxiliary compressor on an intermediate pressure line also allows to be limited to compression on a single floor. The pneumatic energy reserve of the tank 228 A alone, or aided by the auxiliary compressor 230 A, can make use of "lighter" to ignite the fuel contained in the cartridges. It can do this alone as long as the power reserve and the temperature of the air it contains are sufficient. This may not be the case after a prolonged shutdown of the power unit. To ignite the fuel it is imperative to use "freshly compressed" air. This is the reason why the reserve is to be connected on the pipe 208 B, downstream of the cartridges, during start-ups, by means of a valve with 3 outlets marked 245. The reserve of pneumatic energy has in the application considered an additional role which is that of facilitating the variations of power. In fact, in thermal machines where the fuel is no longer injected, but acts in the state of accumulated fuel, there is an inertia in the thermal production which causes laziness to the requested variations of power. The compressed air tank, if it is connected upstream of the hearth, attenuates this phenomenon more or less according to the amount of energy stored therein.

Groupe frigorifique. Il est possible à partir du générateur de gaz décrit précédemment de concevoir son négatif, à savoir un récepteur de gaz qui peut faire office de :30 groupe frigorifique. Il suffit pour cela qu'au lieu d'apporter de l'énergie calorifique à l'air comprimé par le ou les échangeurs, on lui en retire au contraire. Le cycle thermodynamique est alors inversé. Les entrées/sorties le sont aussi et l'intérêt se porte alors sur la source froide de la machine qui est constituée par l'air expulsé du groupe alors que précédemment cette source était source de pertes calorifiques et donc de peu d'intérêt. Pour que l'air expulsé puisse l'être à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique il faut fournir cette fois au groupe de l'énergie pneumatique au moyen d'un compresseur et non plus d'un moteur/compresseur branché en série ou en parallèle selon les mêmes configurations que celles évoquées à propos du générateur de gaz. La réserve d'énergie et le compresseur d'air auxiliaire n'ont plus lieu d'être. Le schéma de principe d'un tel groupe frigorifique est illustré, à titre indicatif en figure 10 où un seul échangeur d'énergie pneumatique est utilisé Io et repéré 103. Les flux d'air cheminent selon les canalisations 106 et 107 pour le secondaire et 108 et 109 pour le primaire. La chambre de combustion du générateur de gaz est remplacée par un radiateur 101 refroidi à l'air soufflé sur ses ailettes au moyen d'un motoventilateur 102. Pour permettre l'expulsion du gaz primaire par la canalisation 109 un compresseur 112 aspire 15 l'air ambiant et le refoule par la canalisation 110 dans la canalisation de l'air secondaire 107 en amont du radiateur à air soufflé 101 (branchement parallèle). Le débit de ce compresseur est dosé de telle manière que l'air refroidi soit expulsé de la canalisation 109 à une pression légèrement supérieure à la 20 pression atmosphérique. Cet air expulsé du groupe peut servir directement comme air de réfrigération ou être utilisé comme gaz primaire dans un échangeur thermique. Lorsque l'air extérieur est très chargé en vapeur d'eau, celle-ci peut se condenser dans la partie froide du 25 circuit. Il faut donc prévoir un deshumidificateur qui n'est pas représenté sur la figure 10. L'utilisation d'un groupe réfrigérant tel que décrit peut être avantageuse, par exemple, pour le conditionnement d'air d'un véhicule automobile équipé par ailleurs d'un groupe moteur de propulsion à générateur de gaz. L'apport en air comprimé pourra alors être réalisé non plus par un compresseur spécial tel que le compresseur 112 de la figure, mais par piquage sur une canalisation en pression du circuit secondaire qui canalise de l'air frais et non des gaz brûlés du générateur de gaz. Du point de vue environnemental, qui implique bien entendu la sobriété de consommation de carburant, le groupe réfrigérant décrit présente un double avantage par 30 35 5 15 20 25 30 :35 40 rapport aux installations conventionnelles. D'une part, il ne met en jeu que trois formes d'énergie en dehors du carburant qui n'est qu'une réserve d'énergie calorifique : l'énergie calorifique dégagée par la combustion, l'énergie pneumatique qui résulte de la mise en présence sous contrainte de volume de cette énergie calorifique avec le gaz traversant (l'air) et enfin l'énergie frigorifique. Pour prendre un exemple dans l'automobile à air conditionné, deux autres formes d'énergie viennent s'insérer entre les deux dernières citées : la forme mécanique qui elle-même génère une forme pneumatique nouvelle portée par le fluide réfrigérant. Les transformations énergétiques impliquées par ce cortège de formes diverses obèrent bien entendu le rendement global de l'installation. D'autre part, le groupe réfrigérant utilise l'air comme fluide réfrigérant et celui-ci ne subit aucune transformation physico-chimique au sein du groupe. Au contraire, les groupes conventionnels utilisent encore des produits fluorés qui se révèlent être agressifs à l'égard de la couche d'ozone et lorsque ces groupes utilisent les produits de remplacement des produits fluorés ils génèrent au cours de leur existence des gaz qui participent à l'effet de serre. Utilisation du groupe moteur lui-même pour produire du froid. Refrigeration unit. It is possible from the previously described gas generator to design its negative, namely a gas receiver which can act as a refrigeration unit. Simply for this reason instead of bringing heat energy to the compressed air by the exchanger or exchangers, it is removed instead. The thermodynamic cycle is then reversed. The inputs / outputs are too and the interest is then on the cold source of the machine which is constituted by the expelled air of the group whereas previously this source was source of heat losses and therefore of little interest. So that the expelled air can be at a pressure slightly higher than atmospheric pressure this time must be provided to the group of the pneumatic energy by means of a compressor and no longer of a motor / compressor connected in series or in parallel according to the same configurations as those mentioned about the gas generator. The energy reserve and the auxiliary air compressor are no longer needed. The schematic diagram of such a refrigerating unit is illustrated, as an indication in FIG. 10, where a single pneumatic energy exchanger is used Io and marked 103. The air flows along pipes 106 and 107 for the secondary and 108 and 109 for the primary. The combustion chamber of the gas generator is replaced by an air-cooled radiator 101 blown on its fins by means of a fan motor 102. To allow the expulsion of the primary gas through the pipe 109 a compressor 112 sucks 15 ambient air and the discharge through the pipe 110 in the secondary air duct 107 upstream of the blast air heater 101 (parallel connection). The flow rate of this compressor is metered such that the cooled air is expelled from line 109 at a pressure slightly above atmospheric pressure. This expelled air from the unit can be used directly as refrigeration air or used as a primary gas in a heat exchanger. When the outside air is very charged with water vapor, it can condense in the cold part of the circuit. It is therefore necessary to provide a dehumidifier which is not shown in Figure 10. The use of a refrigerant group as described may be advantageous, for example, for the air conditioning of a motor vehicle equipped otherwise with a propulsion engine group with a gas generator. The supply of compressed air can then be achieved either by a special compressor such as the compressor 112 of the figure, but by stitching on a pressure line of the secondary circuit which channels fresh air and not burnt gases from the generator gas. From the environmental point of view, which of course implies the sobriety of fuel consumption, the refrigerant group described has a twofold advantage over conventional plants. On the one hand, it involves only three forms of energy apart from the fuel which is only a reserve of heat energy: the heat energy released by the combustion, the pneumatic energy which results from the bringing the volume of this heat energy into contact with the gas passing through (the air) and finally the cooling energy. To take an example in the air-conditioned automobile, two other forms of energy are inserted between the last two cited: the mechanical form which itself generates a new pneumatic form carried by the refrigerant. The energetic transformations involved in this procession of various forms obviously affect the overall efficiency of the installation. On the other hand, the refrigerant group uses air as a coolant and it does not undergo any physico-chemical transformation within the group. On the contrary, conventional groups still use fluorinated products that are found to be aggressive towards the ozone layer and when these groups use the substitutes for fluorinated products they generate during their existence gases that participate in the greenhouse effect. Using the motor unit itself to produce cold.

Dans l'application automobile on peut même faire l'économie d'un groupe frigorifique spécialisé pour le refroidissement de l'air diffusé en cabine. Moyennant l'adjonction au groupe moteur d'un radiateur d'énergie calorifique et d'un jeu de vannes ou robinets il est possible de faire produire au groupe moteur lui-même l'air froid distribué en cabine. L'idée consiste à alimenter le moteur/compresseur du groupe moteur lorsque celui-ci est sollicité pour la propulsion ( et non pour la récupération d'énergie au freinage ) en air comprimé exclusivement, désigné précédemment par flux énergoporteur. Avant de relâcher dans l'atmosphère à la pression atmosphérique ce flux énergoporteur, ou mieux encore, avant de le recycler, il peut être intéressant de refroidir ce flux - ou une partie de ce flux - avant qu'il ne subisse la dernière détente dans sa détente fractionnée dans le moteur/compresseur évoquée précédemment. Ce refroidissement délibéré qui vient s'ajouter au refroidissement involontaire de l'air, également mentionné plus haut, a pour résultat que cet air, revenu à la pression atmosphérique ou à une pression voisine de celle-ci, est plus froid que l'air extérieur. C'est cette circonstance qui peut être utilisée pour générer de l'air froid dans un échangeur air/air classique et climatiser ainsi la cabine. Du point de vue thermodynamique la puissance frigorifique est maximale lorsque le flux est ainsi traité en totalité. Elle est maximale également lorsque le refroidissement intervient sur le flux énergoporteur à sa pression et à sa température maximales, c.-à-d. en amont du moteur/compresseur, et en l'amenant au plus près de la température ambiante. Naturellement, le prélèvement sur la puissance mécanique du groupe moteur est alors maximale elle aussi. Mais, pour l'application automobile cette puissance frigorifique serait surabondante. D'autre part, le rendement de l'opération, désigné par coefficient d'effet frigorifique, est alors à son plus bas niveau. Sachant que ce coefficient croît lorsque la chute de pression et de température dans la détente ultime du gaz énergoporteur est minimale, la puissance frigorifique requise peut être obtenue par refroidissement d'une partie ou de la totalité du flux après une première détente dans l'étage HP du moteur/com- presseur. La puissance frigorifique est alors obtenue directement sur le flux rejeté par l'étage BP du moteur/compresseur ou au travers d'un échangeur air/air alimenté par ce flux. La chose est illustrée sur la figure 11 sur laquelle les éléments commentés précédemment sont repris avec les mêmes repères et sur laquelle est indiqué le sens de circulation des gaz lorsque le groupe moteur est en phase de pro-pulsion ( et non de récupération d'énergie ). L'air extérieur est dirigé vers un filtre 240 au moyen d'une conduite 206' . In the automotive application it is even possible to economize on a specialized refrigeration unit for cooling the air diffused in the cabin. With the addition of a heat radiator and a set of valves or valves to the motor unit, it is possible to produce the cold air distributed in the cab to the engine group itself. The idea is to supply the engine / compressor of the engine group when it is requested for the propulsion (and not for energy recovery braking) compressed air exclusively, previously designated by heat transfer flux. Before releasing this heat transfer flux into the atmosphere at atmospheric pressure, or better still, before recycling it, it may be interesting to cool this flow - or a part of this flow - before it undergoes the last relaxation in its fractional expansion in the engine / compressor mentioned above. This deliberate cooling, which is added to the involuntary cooling of the air, also mentioned above, has the result that this air, returned to atmospheric pressure or to a pressure close to it, is colder than air. outside. It is this circumstance that can be used to generate cold air in a conventional air / air exchanger and thus to cool the cabin. From a thermodynamic point of view, the cooling capacity is maximum when the flow is thus completely treated. It is also maximum when the cooling takes place on the heat transfer stream at its maximum pressure and temperature, ie. upstream of the engine / compressor, and bringing it closer to the ambient temperature. Naturally, the levy on the mechanical power of the power unit is then also maximum. But for the automotive application this cooling capacity would be superabundant. On the other hand, the efficiency of the operation, designated by coefficient of effect refrigeration, is then at its lowest level. Knowing that this coefficient increases when the pressure and temperature drop in the ultimate relaxation of the heat transfer gas is minimal, the required cooling capacity can be obtained by cooling part or all of the flow after a first expansion in the stage HP motor / compressor. The cooling capacity is then obtained directly on the flow rejected by the LP stage of the engine / compressor or through an air / air heat exchanger fed by this flow. The thing is illustrated in FIG. 11 on which the previously commented elements are taken again with the same reference numerals and on which is indicated the direction of circulation of the gases when the motor group is in the phase of propulsion (and not of energy recovery). ). The outside air is directed to a filter 240 by means of a pipe 206 '.

En aval de ce filtre, cet air, mélangé avec l'air recyclé, est dirigé par la canalisation 206 vers le générateur de gaz 200 qui, d'une part, rejette les gaz brûlés par la canalisation 209 vers l'extérieur et, d'autre part, rejette l'air comprimé, c.-à-d. le flux énergoporteur, vers le moteur/com-presseur au moyen de la canalisation 211. L'air rejeté par le moteur/compresseur 226 est recyclé par les canalisations 211', 211" et Mi"' en amont du générateur de gaz 200 comme indiqué précédemment. Le moteur/compresseur 226 comprend selon l'une des dispositions constructives évoquées précédemment les deux étages de détente 800 et 800' , le premier cité étant l'étage HP, le second l'étage BP. C'est sur la canalisation 806 reliant ces deux étages qu'est pratiquée une dérivation vers un radiateur 910 refroidi par l'air extérieur soufflé sur ses ailettes au moyen d'un ventilateur électrique 911. Des vannes ou robinets 907 et 908 permettent selon leurs ouvertures de passage de doser la partie du flux dérivé vers le radiateur 910. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Un second échangeur thermique repéré 920 permet de diffuser en cabine au choix de l'air chaud ou de l'air froid. Les calories sont apportées par les gaz d'échappement, les frigories par l'air recyclé par soufflage d'air extérieur au moyen d'un motoventilateur électrique 921 sur les ailettes de l'échangeur 920. Des vannes ou robinets repérés 901, 902, 903, 904, 905 et 906 permettent de doser comme précédemment l'apport de chaleur ou de froid. Comme précédemment, le dis-positif de deshumidification n'est pas représenté sur la figure 11. Dans la disposition représentée sur cette figure l'échange de chaud ou de froid avec l'air diffusé en cabine est pratiqué au moyen d'un échangeur unique recevant à volonté des gaz d'échappement ou de l'air recyclé refroidi par une opération délibérée. On peut par prudence séparer ces deux fonctions en prévoyant deux échangeurs distincts : un échangeur pour le chaud, peu performant, mais dans lequel les circuits primaire et secondaire sont bien séparés pour éviter une pollution de l'air diffusé en cabine par les gaz d'échappement. L'absence de performance en rendement n'est pas gênante parce que les calories véhiculées par les gaz d'échappement sont pléthoriques. Cette disposition constructive est classique. En revanche, l'échange de froid doit se faire avec un bon rendement, car l'énergie perdue se fait au détriment de la puissance mécanique requise par la propulsion. Cet échange de froid à haut rendement est difficile à concilier avec la contrainte imposée à l'échangeur utilisant les gaz d'échappement. Si donc on adopte un échangeur commun au froid et au chaud comme représenté sur la figure 11, il faut impérativement prévoir une sécurité sous la forme d'une détection hautement redondante de la présence en cabine d'oxyde de carbone ou d'un taux anormalement élevé de dioxyde de carbone et, si tel est le cas, il convient d'isoler l'échangeur en cause au moyen des vannes ou robinets 901, 904 et 906. Cette figure 11 résume en quelque sorte l'imbrication de plusieurs fonctions requises dans la conduite de véhicules terrestres et en particulier de véhicules automobiles. Il s'agit de la propulsion, du freinage et du conditionnement d'air pour la distribution en cabine à la fois d'air chaud ou d'air froid. Si l'on a pour objectif la propreté des véhicules automobiles, dont la sobriété de consommation n'est qu'un élément, important certes, il faut prendre en compte cette imbrication des fonctions qui elle-même résulte des lois de la physique et de la chimie. Cette dernière remarque clôt la liste des applications industrielles de l'invention pour ce qui concerne les moteurs thermiques et dont il apparaît qu'elles sont toutes résolument orientées vers la protection de l'environnement. 42 Tenue en température des pièces de l'échangeur haute pression. Downstream of this filter, this air, mixed with the recycled air, is directed by the pipe 206 towards the gas generator 200 which, on the one hand, rejects the gases burned by the pipe 209 to the outside and, d on the other hand, rejects compressed air, i.e. the heat transfer flow, towards the engine / com-presser by means of the pipe 211. The air rejected by the engine / compressor 226 is recycled by the pipes 211 ', 211 "and Mi"' upstream of the gas generator 200 as indicated previously. The motor / compressor 226 comprises according to one of the constructive arrangements mentioned above the two stages of relaxation 800 and 800 ', the first city being the HP stage, the second stage BP. It is on the pipe 806 connecting these two floors that is practiced a bypass to a radiator 910 cooled by the outside air blown on its fins by means of an electric fan 911. Valves or valves 907 and 908 allow according to their passage openings to dose the portion of the bypass flow to the radiator 910. A second heat exchanger identified 920 can broadcast in the cabin at the choice of hot air or cold air. The calories are supplied by the exhaust gases, the frigories by the recycled air by blowing outside air by means of an electric fan 921 on the fins of the exchanger 920. Valves or valves marked 901, 902, 903, 904, 905 and 906 make it possible to dose as previously the supply of heat or cold. As previously, the dehumidification dis-positive is not shown in FIG. 11. In the arrangement represented in this figure, the exchange of hot or cold with the air diffused in the cabin is practiced by means of a single exchanger. receiving at will exhaust gases or recycled air cooled by a deliberate operation. It is prudent to separate these two functions by providing two separate exchangers: a heat exchanger, poor performance, but in which the primary and secondary circuits are well separated to avoid pollution of the air diffused into the cabin by the gases of exhaust. The absence of performance performance is not a problem because the calories conveyed by the exhaust gases are plethoric. This constructive arrangement is classic. However, the exchange of cold must be done with a good performance, because the lost energy is at the expense of the mechanical power required by the propulsion. This high efficiency cold exchange is difficult to reconcile with the constraint imposed on the exchanger using the exhaust gas. If therefore we adopt a common heat exchanger and cold as shown in Figure 11, it is imperative to provide a security in the form of a highly redundant detection of the presence in the carbon monoxide booth or an abnormally high rate If this is the case, the exchanger in question should be isolated by means of the valves 901, 904 and 906. This figure 11 summarizes in a way the interweaving of several functions required in driving land vehicles and in particular motor vehicles. This is propulsion, braking and air conditioning for the distribution in the cabin of both hot air and cold air. If we aim for the cleanliness of motor vehicles, whose consumption sobriety is only one element, important certainly, we must take into account this interweaving of functions which itself results from the laws of physics and chemistry. This last remark closes the list of industrial applications of the invention with regard to heat engines and which appear to be all resolutely oriented towards the protection of the environment. 42 Temperature resistance of the parts of the high pressure exchanger.

Dans la conception d'un groupe moteur tel que décrit précédemment, il est souhaitable, lorsque la sobriété en consommation de carburant est recherchée, de procéder à une compres- sion/détente étagée comme illustré sur les figures 5 et 6 par deux échangeurs d'énergie pneumatique disposés en série de manière à créer par la compression de l'air aspiré, le flux secondaire, une source chaude artificielle à haute température qui se maintient par l'injection du carburant dans la chambre ]0 de combustion. Cette dernière ne pose guère de problème de te-nue en température élevée du fait de son caractère statique. Il n'en est pas de même de l'échangeur haute pression. Si l'on se réfère à la figure 3, les pertes thermiques vers l'extérieur de l'échangeur peuvent être limitées par les écrans thermiques 15 lA et 2A. Si l'on pousse la compression, et donc la température de l'air, vers des valeurs très élevées ( E 25 ) le gradient de température se concentre dans les écrans thermiques dont la température moyenne est alors très élevée alors que le support sur lequel ils sont supposés adhérer sont beaucoup plus froids. 20 De ce fait et par suite des dilatations différentes des écrans et de leurs supports, il est difficile d'obtenir une bonne liaison à haute température entre écrans et supports. Par ailleurs, les pistons doubles coulissent sur une tige centrale lubrifiée par un lubrifiant organique. Pour ne pas 25 détruire ce lubrifiant dont la tenue en température est limitée, il faut refroidir abondamment la tige centrale par une circulation d'huile interne à la tige. Ce refroidissement est préjudiciable au rendement thermodynamique de l'échangeur haute pression. 30 Pour permettre un fonctionnement à haute température avec des pertes thermiques minimales une autre solution existe consistant à guider les pistons doubles non plus par une liaison lubrifiée par un lubrifiant organique, mais lubrifiée par de l'air comprimé selon la technique des paliers à air comprimé 35 ou coussin d'air. Les figures 12, 13, 13bis et 14 illustrent cette technique. Les pièces les plus exposées à la chaleur peuvent par ailleurs être refroidies non pas par un fluide à la température ambiante, mais par de l'air comprimé dérivé de la sortie de 40 l'échangeur haute pression et réinjecté en amont de la chambre de combustion. La figure 12 bis illustre cette technique pour une soupape HP contrôlant le flux des gaz brûlés. Les figures 13 bis et 14 illustrent ce procédé pour le refroidissement des pistons à partir d'air comprimé prélevé entre les deux échangeurs 45 d'énergie pneumatique. Ces différentes figures sont commentées avec un peu plus de détail dans ce qui suit. Sur la figure 12 est représentée une moitié d'échangeur haute pression montrant le piston en position haute. Les repères 50 des pièces correspondantes sont ceux de la figure 3. Ni le piston représenté ni les soupapes visibles sur cette figure ne sont refroidis. En revanche, les tuyauteries d'arrivée et de départ de l'air ou du gaz brûlé sont tapissées intérieurement 5 15 20 25 30 35 40 45 50 avec une couche de matériau isolant thermique. La figure 12 bis montre un détail de soupape contrôlant le passage des gaz brûlés en provenance de la chambre de combustion. Cette soupape est refroidie par de l'air comprimé dérivé à partir de l'amont de la chambre de combustion ( flux secondaire à sa pression et température maximales selon flèche A ). La figure 13 montre le détail du palier à air. L'air comprimé ( p. ex. l'air pris immédiatement en amont de la chambre de combustion ) arrive par la canalisation 131 et est distribué par la pièce 132 selon des orifices disposés aux sommets d'un triangle équilatéral qui débouchent sur la liaison (tige centrale/alésage de piston). Cet air, après avoir cheminé sur ladite liaison, s'évacue par la canalisation 133 où il rejoint une pression inférieure ( p. ex. la pression d'air qui règne entre l'échangeur basse pression et l'échangeur haute pression. La figure 13 bis représente le même piston refoidi par air comprimé à une pression intermédiaire, le piston se trouvant ici en position basse. La figure 14 montre une coupe diamétrale du piston 7A et du corps 1 du cylindre de l'échangeur haute pression. La coupe est faite au niveau de l'arrivée et du départ de l'air comprimé de refroidissement. Pour un taux de compression totale de l'air de =30, le taux de compression du flux secondaire dans l'étage basse pression est de l'ordre de 4,5 ( et donc de 30/4,5=6,7 dans l'étage supérieur ). Dans ces conditions la température de l'air comprimé servant au refroidissement est de l'ordre de : (288°K)x4,5"=526°K, soit 253°C. A noter enfin que, contrairement à la situation représentée en figure 3, l'ensemble des cylindres basse et haute pression est emmailloté dans un manteau fait de matériau isolant thermique. Ce manteau n'est pas représenté sur les figures 12, 13, 13 bis, 14 et 15. In the design of a power unit as described above, it is desirable, when the fuel economy is sought, to carry out a compression / stepped relaxation as illustrated in FIGS. 5 and 6 by two heat exchangers. pneumatic energy arranged in series so as to create by the compression of the sucked air, the secondary flow, an artificial hot spring at high temperature which is maintained by the injection of fuel into the combustion chamber. The latter does not pose a problem of high temperature because of its static nature. It is not the same for the high pressure exchanger. With reference to FIG. 3, heat losses to the outside of the heat exchanger may be limited by heat shields 1A and 2A. If one pushes the compression, and therefore the temperature of the air, towards very high values (E 25) the temperature gradient is concentrated in the thermal screens whose average temperature is then very high whereas the support on which they are supposed to adhere are much colder. Because of this and because of the different expansions of the screens and their supports, it is difficult to obtain a good high-temperature bond between screens and supports. In addition, the double pistons slide on a central rod lubricated with an organic lubricant. In order not to destroy this lubricant whose temperature resistance is limited, it is necessary to cool the central rod extensively by a circulation of oil internal to the rod. This cooling is detrimental to the thermodynamic efficiency of the high pressure exchanger. In order to allow high temperature operation with minimum heat losses, there is another solution consisting of guiding the double pistons either by a connection lubricated with an organic lubricant but lubricated by compressed air according to the technique of compressed air bearings. 35 or air cushion. Figures 12, 13, 13bis and 14 illustrate this technique. The parts most exposed to heat can also be cooled not by a fluid at ambient temperature, but by compressed air derived from the outlet of the high pressure heat exchanger and reinjected upstream of the combustion chamber. . Figure 12a illustrates this technique for an HP valve controlling the flue gas flow. Figures 13a and 14 illustrate this process for cooling the pistons from compressed air taken between the two exchangers 45 of pneumatic energy. These different figures are discussed with a little more detail in what follows. In Figure 12 is shown a half of high pressure exchanger showing the piston in the high position. The marks 50 of the corresponding parts are those of FIG. 3. Neither the piston shown nor the valves visible in this figure are cooled. On the other hand, the inlet and outlet pipes of the air or the flue gas are lined internally with a layer of thermal insulating material. Figure 12a shows a valve detail controlling the passage of flue gas from the combustion chamber. This valve is cooled by compressed air derived from the upstream side of the combustion chamber (secondary flow at its maximum pressure and temperature according to arrow A). Figure 13 shows the detail of the air bearing. The compressed air (eg, the air taken immediately upstream of the combustion chamber) arrives through the pipe 131 and is distributed through the piece 132 according to orifices arranged at the vertices of an equilateral triangle which open onto the link (central stem / piston bore). This air, after having walked on said connection, is evacuated by the pipe 133 where it joins a lower pressure (for example the air pressure which prevails between the low pressure exchanger and the high pressure exchanger. 13a represents the same piston compressed by compressed air at an intermediate pressure, the piston being here in the low position, Figure 14 shows a diametral section of the piston 7A and the body 1 of the cylinder of the high pressure exchanger. at the level of the arrival and departure of the compressed cooling air For a total air compression ratio of = 30, the compression ratio of the secondary flow in the low pressure stage is of the order This means that the temperature of the compressed air used for cooling is approximately: (288 ° K) x4 , 5 "= 526 ° K, ie 253 ° C. Finally, note that, unlike the situation represented in FIG. seems low and high pressure cylinders is swaddled in a coat made of thermal insulating material. This coat is not shown in Figures 12, 13, 13a, 14 and 15.

Conservation d'air comprimé à haute pression et température élevée. Preservation of compressed air at high pressure and high temperature.

Dans l'application faite d'un groupe moteur thermique pour la propulsion d'un véhicule terrestre la réversibilité de fourniture d'énergie du groupe moteur est hautement souhaitable pour permettre la récupération de l'énergie cinétique du véhicule lors des décélérations au-delà de la marche sur l'erre. Cette réversibilité entraîne la nécessité de stocker à bord du véhicule l'énergie qui reflue lors de ces ralentissements. Si l'on se réfère à la figure 5 ce stockage est fait par accumulation d'air comprimé dans le réservoir 228. En marche normale, et jusqu'à la vitesse maximale du véhicule, le (moteur/ compresseur) 226 est alimenté à partir de la canalisation 207B. Mais, pour les fortes et fugaces accélérations ou décélérations, il est souhaitable d'alimenter le (moteur/compresseur) en air à plus haute pression. C'est ce qui est figuré sur la figure 5 où le (moteur/compresseur) est alimenté par de l'air prélevé immédiatement en amont de la chambre de combustion. Cet air étant très chaud ( pour e =30 sa température est de l'ordre de (288°K)x3e4=1123°K, soit 850°C ), il faut impérativement tapisser l'intérieur du réservoir d'une couche de matériau isolant In the application made of a thermal engine group for the propulsion of a land vehicle the reversibility of energy supply of the power unit is highly desirable to allow the recovery of the kinetic energy of the vehicle during decelerations beyond walking on the road. This reversibility entails the need to store on board the vehicle energy that flows during these slowdowns. Referring to FIG. 5, this storage is done by accumulation of compressed air in the tank 228. During normal operation, and up to the maximum speed of the vehicle, the (engine / compressor) 226 is fed from from Line 207B. But, for strong and fleeting accelerations or decelerations, it is desirable to supply the (engine / compressor) with air at higher pressure. This is shown in Figure 5 where the (engine / compressor) is supplied by air taken immediately upstream of the combustion chamber. This air being very hot (for e = 30 its temperature is of the order of (288 ° K) x3e4 = 1123 ° K, ie 850 ° C), it is imperative to line the interior of the tank with a layer of material insulating

44 pour, d'une part, éviter les fuites thermiques et, d'autre part, pour ne pas obérer les caractéristiques mécaniques du réservoir. Sur les figures 16 et 17 sont illustrés deux procédés qui améliorent encore la situation par rapport au simple cal-feutrage interne. Sur la figure 16 l'air chaud contenu dans la partie centra-le d'un réservoir métallique repère 161 circule dans un labyrinthe purement statique 162 lors des prélèvelents d'air compri- mé ou de son reflux. Ce labyrinthe complète l'effet de coupure thermique d'un matériau isolant 163 qui tapisse la paroi interne du réservoir 161. La figure 17 illustre un procédé de confinement de l'air chaud à l'intérieur d'une vessie métallique de volume variable repère 172 qui complète comme précédemment l'effet isolant du matelas intérieur 173. CHAPITRE III. Pompe à chaleur. La fonction exercée par le groupe moteur thermique décrit :o au chapitre II est réversible, c.-à-d. qu'au lieu de prélever une quantité d'énergie thermique Ql sur la source chaude, la chambre de combustion, pour ensuite en rejeter une partie plus petite Qo vers la source froide, à savoir l'atmosphère, en transformant, aux pertes près, la différence Q1-Qo en énergie 25 mécanique W, le groupe moteur thermique décrit pourrait faire l'inverse : absorber sur la source froide l'énergie Qo, rejeter sur la source chaude une quantité d'énergie thermique un peu plus grande en consommant pour ce faire l'énergie mécanique W=Q1-Qo. Dans cette fonction inversée le groupe moteur thermi- 30 que jouerait le rôle d'une pompe à chaleur. Mais, il serait mal adapté du point de vue constructif du fait que pour assurer convenablement la fonction directe et la fonction inverse, les 3 énergies Qo, Q1 et W prennent des valeurs relatives très différentes selon l'un ou l'autre cas. Il faut donc adopter 35 pour la fonction de pompe à chaleur des caractéristiques de construction différentes ainsi qu'il apparaît sur les relations physiques qui relient entre elles les 3 grandeurs précitées et les températures des sources, l'échauffement et le refroidissement dans les sources à pressions constantes : Q1/W=Q1/(Q1-Qo)) =T1/(T1-To) où To désigne la température Kelvin de sortie de l'air issu de la source froide et Tl celle de l'air entrant dans la source chaude ( on peut d'ailleurs remplacer simultanément To par la température Kelvin To' d'entrée de l'air dans la source froide et Tl par la température Kelvin Tl' de sortie de l'air de la source chaude ). Pour les moteurs thermiques ces égalités, rigoureuses pour les gaz parfaits, ne sont qu'approximatives du fait de l'excur- sion très large en température et du fait que l'air subit dans la chambre de combustion des transformations physico-chimiques ( changement d'atomicité et de volume ). L'azote étant majoritaire dans l'air et peu affecté par la combustion, la relation entre l'énergie mécanique W produite, celle consommée et les températures des sources traduit cependant la réalité avec une approximation acceptable. Pour ce qui concerne les moteurs, cette relation montre que, à défaut de pouvoir agir sur la température ambiante To, il est souhaitable d'augmenter la température Tl par une compression de l'air la plus forte possible. 44, on the one hand, to avoid thermal leakage and, on the other hand, not to overburden the mechanical characteristics of the tank. In Figures 16 and 17 are illustrated two methods that further improve the situation compared to simple internal cal-felting. In FIG. 16, the hot air contained in the central portion of a metal reference tank 161 circulates in a purely static labyrinth 162 during samples of compressed air or its reflux. This labyrinth completes the thermal cut-off effect of an insulating material 163 lining the inner wall of the tank 161. FIG. 17 illustrates a method of confining the hot air inside a metal bladder of variable reference volume 172 which completes, as before, the insulating effect of the inner mattress 173. CHAPTER III. Heat pump. The function performed by the heat engine group describes: o Chapter II is reversible, ie. that instead of taking a quantity of heat energy Ql on the hot source, the combustion chamber, to then reject a smaller part Qo towards the cold source, namely the atmosphere, transforming, with losses, the difference Q1-Qo in mechanical energy W, the thermal engine group described could do the opposite: absorb on the cold source energy Qo, reject on the hot source a quantity of thermal energy a little larger consuming for do this the mechanical energy W = Q1-Qo. In this inverted function the heat engine would act as a heat pump. But, it would be badly adapted from the constructive point of view because to ensure properly the direct function and the inverse function, the 3 energies Qo, Q1 and W take very different relative values in one or the other case. It is therefore necessary to adopt 35 for the heat pump function of the different construction characteristics as it appears on the physical relations which connect the above-mentioned 3 quantities and the temperatures of the sources, the heating and cooling in the sources to constant pressures: Q1 / W = Q1 / (Q1-Qo)) = T1 / (T1-To) where To denotes the Kelvin output temperature of the air from the cold source and Tl that of the air entering the hot source (one can also replace At the same time by Kelvin To 'air inlet temperature in the cold source and Tl by Kelvin Tl' air outlet temperature of the hot source). For thermal engines these equalities, which are rigorous for perfect gases, are only approximate because of the very wide temperature excursion and because the air undergoes physico-chemical transformations in the combustion chamber (change atomicity and volume). Since nitrogen is predominant in the air and little affected by combustion, the relationship between the mechanical energy W produced, the energy consumed and the temperatures of the sources, however, reflects the reality with an acceptable approximation. As regards the motors, this relationship shows that, failing to be able to act on the ambient temperature To, it is desirable to increase the temperature Tl by compressing the strongest possible air.

Pour ce qui concerne les pompes à chaleur en revanche, la relation entre Q1/W et les températures des sources est plus proche encore de la réalité parce que To et Ti sont proches et parce quil n'y a pas de modification physico-chimique de l'air dans les pompes. Cette dernière circonstance fait que l'air peut circuler en circuit fermé. La relation démontre par ailleurs que pour avoir le rapport Q1/W le plus grand possible il faut rapprocher autant que faire se peut les températures To et Ti. La pompe à chaleur objet du présent chapitre permet deux simplifications par rapport au groupe moteur décrit au chapitre précédent. 1° Les pressions d'air des deux sources où se font les échanges thermiques sont proches l'une de l'autre et de ce fait il n'est plus nécessaire de procéder à une (compression/expansion) étagée : un seul échangeur d'énergie pneumatique suffit par pompe à chaleur. 2° La circulation de l'énergie mécanique W est unidirectionnelle. L'accumulation d'énergie sous forme pneumatique n'est donc pas nécessaire. Ceci étant posé, le fonctionnement d'une pompe à chaleur selon l'invention est explicité ci-après à la lumière de 3 exemples d'application : la production d'eau chaude dans un ballon, la climatisation hivernale ou estivale d'un lieu d'habitation et enfin l'utilisation d'une telle pompe dans une installation de dessalage de l'eau de mer. +.5 Production d'eau chaude (Figure 18A). With regard to heat pumps, on the other hand, the relationship between Q1 / W and the temperatures of the sources is still closer to reality because To and Ti are close and because there is no physico-chemical modification of air in the pumps. This last circumstance causes air to circulate in a closed circuit. The relationship also demonstrates that to have the largest possible ratio Q1 / W we must bring as close as possible the temperatures To and Ti. The heat pump object of this chapter allows two simplifications compared to the motor group described in the previous chapter. 1 ° The air pressures of the two sources where the heat exchanges are made are close to each other and therefore it is no longer necessary to proceed to a (compression / expansion) step: a single heat exchanger pneumatic energy is sufficient for a heat pump. 2 ° The circulation of the mechanical energy W is unidirectional. The accumulation of energy in pneumatic form is therefore not necessary. With this in mind, the operation of a heat pump according to the invention is explained below in the light of three application examples: the production of hot water in a balloon, the winter or summer cooling of a place. and the use of such a pump in a seawater desalting plant. +.5 Production of hot water (Figure 18A).

La production d'eau chaude par une pompe à chaleur selon l'invention est représentée schématiquement sur la figure 18A. 50 Un ballon d'eau chaude 181 comporte une arrivée d'eau froide 182 et un départ d'eau chaude 183. L'eau contenue dans ce ballon est chauffée par un échangeur constitué par un serpentin immergé 184 ou par un échangeur de toute autre nature assurant la même fonction qui est: celle de matérialiser la source chaude de la pompe. L'air entre dans cet échangeur à la température Tl et en sort après avoir réchauffé l'eau du ballon à une température plus basse Tl'. Un deuxième échangeur 185 est en contact avec le milieu extérieur et constitue la source froide. On choisira cependant pour cet échangeur un environnement le plus chaud possible. Cet échangeur peut être par exemple un panneau solaire thermique dans lequel l'air entrant à la température To' est réchauffé jusqu'à atteindre la valeur To. A défaut d'une expo-sition au soleil l'échangeur peut être simplement aérien, en-terré ou noyé dans une pièce d'eau. Un échangeur d'énergie pneumatique 186 traite des débits volumiques d'air quasiment égaux ( ils le seraient rigoureusement s'il n'y avait des pertes d'énergie ) échangés entre sources chaude et froide. Comme l'air entrant dans la source chaude est plus chaud que celui qui en sort et que donc le débit volumique entrant est plus grand que le débit sortant, il faut aider l'échangeur d'énergie pneumatique en prenant en charge la différence de débit par un compresseur d'air conventionnel 187 entraîné par un moteur électrique 188 par exemple. L'énergie mécanique W fournie par ce compresseur ramenée à la chaleur Q1 transférée à la source chaude se calcule par la formule donnée précédemment, soit : W/Q1 = Tl/(T1-To) La température To étant une donnée sur laquelle on ne peut agir, ce rapport sera d'autant plus grand que la température Ti se rapproche de To par valeurs décroissantes. Dans la pratique, les besoins en eau chaude domestique ne dépassent guère 40°C, On fera une économie de consommation en fixant la température de l'eau du ballon à cette valeur plutôt qu'à la valeur courante de 80° adoptée pour les chauffe-eau classiques à résistance électrique. Mais, bien entendu cette économie se paye par un investissement plus important puisqu'il faudra adopter un chauffe-eau plus grand pour une même capacité thermique et puisque par ailleurs la pompe à chaleur représente un investis- sement plus important que celui d'une simple résistance électrique. Cette question de prééminence ou non de l'économie énergétique sur l'investissement se pose d'ailleurs dans toutes les applications possibles d'une pompe à chaleur pour résoudre un problème impliquant une dépense d'énergie. The production of hot water by a heat pump according to the invention is shown schematically in FIG. 18A. A hot water tank 181 comprises a cold water inlet 182 and a hot water outlet 183. The water contained in this flask is heated by an exchanger constituted by a submerged coil 184 or by a heat exchanger of any other nature providing the same function that is: that of materializing the hot source of the pump. The air enters this exchanger at the temperature Tl and leaves after having heated the water of the flask to a lower temperature Tl '. A second heat exchanger 185 is in contact with the external environment and constitutes the cold source. However, we will choose for this exchanger a warmest environment possible. This exchanger can be for example a solar thermal panel in which the air entering the temperature To 'is warmed up to reach the value To. In the absence of exposure to the sun the exchanger can be simply air, in - landed or drowned in a pond. A pneumatic heat exchanger 186 processes air flow rates that are almost equal (they would be rigorously if there were no energy losses) exchanged between hot and cold sources. As the air entering the hot source is hotter than the one coming out and therefore the inflating volume flow is greater than the outflow, it is necessary to help the air energy exchanger by taking care of the flow difference. by a conventional air compressor 187 driven by an electric motor 188 for example. The mechanical energy W supplied by this compressor reduced to the heat Q1 transferred to the hot source is calculated by the formula given above, namely: W / Q1 = T1 / (T1-To) The temperature To being a datum on which no can act, this ratio will be all the greater as the temperature Ti approaches To by decreasing values. In practice, domestic hot water needs hardly exceed 40 ° C, we will save money by setting the water temperature of the balloon to this value rather than the current value of 80 ° adopted for heating water-resistant electric resistance. But, of course, this economy is paid for by a greater investment since it will be necessary to adopt a larger water heater for the same thermal capacity and since the heat pump represents a larger investment than that of a simple one. electrical resistance. This question of whether or not the energy economy over the investment arises in all possible applications of a heat pump to solve a problem involving an expenditure of energy.

L'économie d'énergie est considérable dans l'emploi d'une pompe à chaleur. Les chiffres suivants en donnent une petite idée. Hypothèse 1: To=O°C (273°K) Ql/W=323/50=6,5 E=(323/273)=1,407 hiver T1=50°C(323°K) Hypothèse 2: To=20°C (293°K) a5 (été) T1=50°C (323°K) Q1/W=323/30=10,8 ; =(323/2931=1,276 Trois remarques peuvent être faites. 1° Il faut veiller à ce que la température To' de retour de l'air dans la source froide soit inférieure à la température de la source froide côté entrée faute de quoi le fonctionnement de la pompe est contrarié. Ainsi, dans l'hypothèse 1 ci-dessus 4 50 55 et si l'on suppose que l'air sort de la source chaude à la température Tl'=42°C (315°K), sa température à l'entrée de la source froide sera de (315x273/323)=266,2°K soit -6,8°C. S'il y avait problème, la solution consisterait à remonter la température Ti et donc le taux de compression . 2° Le circuit d'air étant fermé et tous les appareils de la pompe pouvant être rendus parfaitement étanches, il est possible de mettre le circuit sous pression avant même de démarrer la pompe. Un tel procédé facilite l'échange de chaleur tant sur la source froide que sur la source chaude. 3° Ainsi qu'il a été exposé au chapître I, les échangeurs d'énergie pneumatique simples exercent des forces de réaction sur le milieu extérieur du fait du mouvement de leur double pis-ton. Sur un véhicule de telles forces sont à compenser en asso- riant deux échangeurs formant échangeur double. Si la (compression/détente) des gaz se fait sur un seul étage les deux échangeurs simples sont identiques. Pour les pompes à chaleur où la compression/détente sur un seul étage est la règle et qui par ailleurs sont installés à poste fixe, l'utilisation d'un échangeur simple peut être envisagée dès l'instant où celui-ci est solidement arrimé sur des fondations bétonnées et noyées dans le sol. Energy saving is considerable in the use of a heat pump. The following figures give a little idea. Assumption 1: To = 0 ° C (273 ° K) Ql / W = 323/50 = 6.5 E = (323/273) = 1.407 winter T1 = 50 ° C (323 ° K) Hypothesis 2: To = 20 ° C (293 ° K) a5 (summer) T1 = 50 ° C (323 ° K) Q1 / W = 323/30 = 10.8; = (323/2931 = 1,276 Three remarks can be made 1 ° It must be ensured that the temperature To 'of return of the air in the cold source is lower than the temperature of the cold source on the input side, otherwise the The operation of the pump is thwarted Thus, in hypothesis 1 above 4 50 55 and assuming that the air leaves the hot source at the temperature Tl '= 42 ° C (315 ° K), its temperature at the inlet of the cold source will be (315x273 / 323) = 266.2 ° K is -6.8 ° C. If there were problem, the solution would be to raise the temperature Ti and thus the rate 2 ° The air circuit is closed and all the devices of the pump can be made perfectly tight, it is possible to put the circuit under pressure even before starting the pump.This process facilitates the exchange of heat both on the cold source and on the hot source 3 ° As discussed in Chapter I, the energy exchangers simple masses exert reaction forces on the outside environment due to the movement of their double pis-ton. On a vehicle such forces have to be compensated by combining two exchangers forming a double exchanger. If the (compression / expansion) of the gases is on a single stage, the two single exchangers are identical. For heat pumps where compression / expansion on a single stage is the rule and which are also installed in a fixed position, the use of a simple exchanger can be envisaged as soon as it is firmly secured on concrete foundations embedded in the ground.

Climatisation d'un lieu d'habitation. Air conditioning of a dwelling place.

Les figures 18B et 18C illustrent schématiquement une application de la pompe à chaleur selon l'invention lors de son fonctionnement hivernal suivant la figure 18B et de son fonctionnement estival suivant la figure 18C. FIGS. 18B and 18C schematically illustrate an application of the heat pump according to the invention during its winter operation according to FIG. 18B and its summer operation according to FIG. 18C.

Echangeur d'énergie pneumatique, compresseur d'air conventionnel et son moteur électrique sont marqués des mêmes repères que ceux de la figure 18A pour les éléments correspondants. L'espace à conditionner est placé à droite d'un mur repère 189 qui assure la meilleure isolation thermique possible entre cet espace et le milieu extérieur à gauche de ce mur. En situation hivernale l'échangeur thermique 185 constitue une partie de la source froide. I.l a été complété, à titre d'exemple, par un autre échangeur thermique 185' dont le fluide primaire est supposé être plus chaud que le milieu primaire de l'échangeur 185. Ce deuxième échangeur thermique peut être par exemple un échangeur exposé au soleil ou être alimenté en fluide primaire par un panneau solaire thermique. Le circuit d'air de la pompe est supposé ouvert, ce qui économise l'échangeur de l'espace à climatiser. Pneumatic energy exchanger, conventional air compressor and its electric motor are marked with the same reference numerals as those of Figure 18A for the corresponding elements. The space to be conditioned is placed to the right of a reference wall 189 which ensures the best possible thermal insulation between this space and the external environment to the left of this wall. In winter situation the heat exchanger 185 constitutes a part of the cold source. It has been supplemented, for example, by another heat exchanger 185 'whose primary fluid is supposed to be hotter than the primary medium of the exchanger 185. This second heat exchanger may be for example a heat exchanger exposed to the sun or be supplied with primary fluid by a solar thermal panel. The air circuit of the pump is supposed to open, which saves the heat exchanger of the space to be air conditioned.

En situation estivale il est généralement difficile de disposer de plus d'un échangeur thermique pour constituer la source froide. C'est la raison pour laquelle l'échangeur 185' n'est pas utilisé dans ce cas. Les chiffres suivants valables en situation hivernale donnent une idée des économies d'énergie. In summer, it is generally difficult to have more than one heat exchanger to constitute the cold source. This is the reason why the exchanger 185 'is not used in this case. The following figures valid in winter situation give an idea of energy savings.

Hypothèse 1 : To=O°C (273°K) Ql/W=303/34`=10,1 (_hiver sans T1=30°C (303°K) panneau solai-T1'=18°C (291°K) To'=262,2°K (-10,8°C) re thermique ) 48 Hypothèse 2 : To=15°C (288°K) Ql/W=303/15=20 2 ( hiver avec T1=30°C (303°K) ' panneau solai-T1'=18°C (291°K) To'=276,6°K (+3,6°C) re thermique ) Installation de dessalage ( Figure 19 ). L'eau de mer peut être dessalée dans un alambic représenté LO sur la figurel9 comprenant deux cuves 191 et 192 reliées à leur partie supérieure par un conduit 193'. L'ensemble constitue une enceinte étanche dans laquelle est fait le vide d'air par une pompe à vide 194 et son moteur 195. L'eau de mer est conte-nue dans la cuve 191 qui constitue la source chaude d'une pompe 15 à chaleur comprenant un échangeur d'énergie pneumatique 196, un compresseur 197 et son moteur 198. Le distillat est recueilli dans la cuve 192. L'échangeur thermique de la source chaude 193 est noyé dans l'eau de mer de la cuve 191 alors que l'échangeur thermique de la source froide 194 est baigné par la phase gazeuse 20 que constitue la vapeur d'eau. La condensation du distillat dans la cuve 192 est accélérée par le vide d'air, d'une part, et, d'autre part, par la ventilation de l'échangeur thermique 194 au moyen d'un ventilateur et de son moteur 195. L'eau de mer est renouvelée pour éviter la formation de 25 cristaux de sel sur l'échangeur 193. Ceci est fait au moyen des pompes 201 et 202 ayant un arbre d'entraînement commun. Une troisième pompe 203, calée sur le même arbre que les pompes 201 et 202, a pour rôle d'extraire le distillat de la cuve 192. Ces trois pompes, entraînées par un moteur 199, ont des capacités 30 d'injection ou d'extraction telles que les niveaux de liquide dans les cuves 191 et 192 restent sensiblement constants. L'eau de mer sortant de la cuve 191 rétrocède autant que faire se peut son énergie calorifique à l'eau de mer entrant dans la cuve grâce à un échangeur thermique 200. 35 Cogénération. Assumption 1: To = 0 ° C (273 ° K) Ql / W = 303 / 34` = 10.1 (winter without T1 = 30 ° C (303 ° K) solai-T1 panel = 18 ° C (291 ° C) K) To '= 262.2 ° K (-10.8 ° C) re thermal) 48 Hypothesis 2: To = 15 ° C (288 ° K) Ql / W = 303/15 = 20 2 (winter with T1 = 30 ° C (303 ° K) 'solai-T1' panel = 18 ° C (291 ° K) To '= 276.6 ° K (+ 3.6 ° C) re thermal) Desalting plant (Figure 19). The seawater can be desalinated in a still represented LO on the figurel9 comprising two tanks 191 and 192 connected at their upper part by a conduit 193 '. The assembly constitutes a sealed enclosure in which is made the vacuum of air by a vacuum pump 194 and its engine 195. The sea water is tale-nue in the tank 191 which is the hot source of a pump 15 heat exchanger comprising a pneumatic energy exchanger 196, a compressor 197 and its engine 198. The distillate is collected in the tank 192. The heat exchanger of the hot source 193 is embedded in the sea water of the tank 191 then that the heat exchanger of the cold source 194 is bathed by the gas phase 20 that constitutes water vapor. The condensation of the distillate in the tank 192 is accelerated by the vacuum of air, on the one hand, and, on the other hand, by the ventilation of the heat exchanger 194 by means of a fan and its motor 195. The seawater is renewed to prevent formation of salt crystals on exchanger 193. This is done by means of pumps 201 and 202 having a common drive shaft. A third pump 203, set on the same shaft as the pumps 201 and 202, has the function of extracting the distillate from the tank 192. These three pumps, driven by a motor 199, have injection or injection capacities 30. extraction such that the liquid levels in the tanks 191 and 192 remain substantially constant. The seawater leaving the tank 191 retrocedes as much as possible its heat energy to the seawater entering the tank through a heat exchanger 200. 35 Cogeneration.

La cogénération consiste à récupérer autant que possible l'énergie calorifique perdue sur les groupes moteurs thermiques. 40 Pour des moteurs thermiques selon la présente invention, la chaleur perdue se limite à celle contenue dans les gaz d'échappement ( il n'y a guère de chaleur perdue pour le refroidissement du groupe moteur ). Dans les installations classiques n'utilisant pas de pompes à chaleur, la chaleur récupérée est distri- 45 buée nécessairement à une température plus basse que celle pré-sente sur le groupe moteur. Au mieux, on récupère dans ce cas une énergie totale, énergie mécanique comprise, l'énergie conte-nue dans le carburant du moteur. Avec des pompes à chaleur où le groupe moteur sert de source chaude, la chaleur distribuée 50 aux points de destination sera à une température plus élevée que celle du circuit secondaire de l'échangeur thermique placé sur le groupe moteur. Pour éviter les pertes dans la distribution, il y a avantage à organiser un réseau de distribution5 à basse température bien que légèrement supérieure à celle de l'environnement. C'est un premier avantage de l'utilisation de pompes à chaleur. Si les pompes à chaleur ne prélèvent sur leur source froide que l'énergie calorifique du fluide de ce réseau de distribution, il n'y a aucun effet multiplicateur de ces pompes. En revanche, si les conditions de température sur les lieux d'utilisation sont telles que l'on puisse utiliser conjointement de l'énergie calorifique provenant d'abord de l'environnement, puis du réseau de distribution comme indiqué sur la figure 18B, alors il y a effet multiplicateur, ce qui signifie que l'on récupère au total une énergie mécanique et calorifique supérieure à celle contenue dans le combustible consommé par le groupe moteur augmentée de celle consommée par les pompes à chaleur sur les lieux d'utilisation de ces pompes. 15 Dispositifs d'ouverture ou de fermeture pour le passage de l'air entrant et sortant de l'échangeur d'énergie pneumatique ( Figures 20, 20 bis, 21 et 21 bis ). Cogeneration consists of recovering as much as possible the heat energy lost on the thermal engines. For heat engines according to the present invention, the waste heat is limited to that contained in the exhaust gas (there is hardly any waste heat for the cooling of the power unit). In conventional installations not using heat pumps, the recovered heat is necessarily distributed at a lower temperature than that present on the motor unit. At best, we recover in this case a total energy, including mechanical energy, the energy contained in the engine fuel. With heat pumps where the power plant serves as a hot source, the heat distributed at the destination points will be at a higher temperature than that of the secondary heat exchanger circuit placed on the power plant. To avoid losses in the distribution, it is advantageous to organize a distribution network5 at low temperature, although slightly higher than that of the environment. This is a first benefit of using heat pumps. If the heat pumps draw from their cold source only the heat energy of the fluid of this distribution network, there is no multiplier effect of these pumps. On the other hand, if the temperature conditions at the places of use are such that heat energy originating from the environment and then from the distribution network can be used together as shown in FIG. 18B, then there is a multiplier effect, which means that the total mechanical and heat energy recovered is greater than that contained in the fuel consumed by the power plant plus that consumed by the heat pumps at the point of use of these units. pumps. Opening or closing devices for the passage of air entering and leaving the pneumatic energy exchanger (Figures 20, 20a, 21 and 21a).

20 La figure 20 représente en coupe axiale une extrémité du cylindre 1 et de sa pièce de fermeture 2 d'un échangeur d'énergie pneumatique. Le passage du gaz est contrôlé par deux diaphragmes, l'un cylindrique, épousant la surface extérieure du cylindre 1, l'autre plat, placé contre la pièce de fermeture 2. 25 Le diaphragme cylindrique est constitué d'une virole 203 pouvant coulisser verticalement en découvrant des créneaux visibles sur la partie basse du cylindre 1 représenté en perspective sur la figure 21bis. La manoeuvre est faite, par exemple, au moyen d'un dispositif hydromécanique de commande tel :30 que celui décrit au chapître I page 19. La saisie de la virole est faite sur deux oreilles 204 solidaires de la virole 203. Le diaphragme plat est visible sur les figures 20 et 20bis et porte le repère 205. Le passage de l'air est rendu possible ou impossible selon que des évidements en forme de secteurs :35 pratiqués dans le diaphragme plat et la pièce de fermeture se recouvrent ou non par l'effet d'une orientation relative en rotation de ces deux pièces. Sur la figure 20bis apparaîssent 6 évidements en secteurs pratiqués dans le diaphragme. La pièce de fermeture en comporte 6 autres identiques qui se placent face 40 aux précédents lorsque le passage de l'air est autorisé. La manoeuvre en rotation se fait au moyen d'un bras 206 solidaire du diaphragme 205. Le bras porte à son extrémité une articulation pour la saisie par un dispositif de commande qui peut être comme précédemment un dispositif hydromécanique. 10 CHAPITRE IV L'implication de l'invention dans une nouvelle politique énergétique. Les solutions techniques à abandonner et celles à favoriser à l'avenir. 10 L'énergie produite sur notre planète est très majoritairement de l'énergie calorifique gagnée à partir de combustibles chimiques, Fossiles ou renouvelables, et de combustibles fossiles nucléaires engagés dans des réactions exothermiques, de combustion chimique pour les premiers, de réaction nucléaire 15 pour les seconds. L'énergie consommée sur Terre est, quant à elle, très majoritairement consommée sous forme mécanique ou sous forme calorifique. L'énergie électrique est principalement utilisée pour le transport de l'énergie et, à titre minoritaire, consom- 20 mée sous cette forme pour alimenter des appareils électriques ou électroniques. La question est de savoir comment procéder pour adapter la consommation, c.-à-d. les transformations énergétiques à partir de la production massive d'énergie calorifique, pour sa- 25 tisfaire les besoins rappelés ci- dessus dans les meilleures conditions environnementales ou si l'on préfère, de production minimale de gaz à effet de serre et autres polluants. 20 shows in axial section an end of the cylinder 1 and its closure part 2 of a pneumatic energy exchanger. The passage of the gas is controlled by two diaphragms, one cylindrical, conforming to the outer surface of the cylinder 1, the other flat, placed against the closure part 2. The cylindrical diaphragm consists of a shell 203 which can slide vertically by discovering crenels visible on the lower part of the cylinder 1 shown in perspective in Figure 21a. The maneuver is made, for example, by means of a hydromechanical control device such as that described in chapter I page 19. The capture of the shell is made on two lugs 204 secured to the shell 203. The flat diaphragm is visible in Figures 20 and 20a and bears the mark 205. The passage of air is made possible or impossible according to whether sector-shaped recesses: 35 made in the flat diaphragm and the closure part overlap or not by effect of a relative rotational orientation of these two parts. In Figure 20bis appear 6 recesses in sectors made in the diaphragm. The closing part comprises six other identical which are placed face 40 to the previous when the passage of air is allowed. The rotational maneuver is made by means of an arm 206 secured to the diaphragm 205. The arm carries at its end a hinge for gripping by a control device which may be as previously a hydromechanical device. CHAPTER IV Involvement of the invention in a new energy policy. The technical solutions to give up and those to favor in the future. 10 Most of the energy produced on our planet is heat energy gained from chemical fuels, fossil fuels or renewable fuels, and nuclear fossil fuels engaged in exothermic reactions, chemical combustion for the former, nuclear reaction 15 the seconds. The energy consumed on Earth is, for its part, mostly consumed in mechanical form or in heat form. Electrical energy is mainly used for the transport of energy and, as a minority, consumed in this form for powering electrical or electronic devices. The question is how to adjust the consumption, ie. energy transformations from the massive production of heat energy, to satisfy the needs mentioned above under the best environmental conditions or, if one prefers, minimum production of greenhouse gases and other pollutants.

Comment satisfaire au mieux la consommation d'énergie mécanique. 30 La consommation d'énergie mécanique sur plateforme mobile. How to best satisfy the mechanical energy consumption. 30 Mechanical energy consumption on a mobile platform.

Une bonne partie des besoins en énergie mécanique est exprimée par les transports. Pour les transports terrestres en 35 particulier, les groupes moteurs thermiques conventionnels utilisés pour la propulsion des véhicules terrestres sont mal adaptés : leur conception de base remonte aux machines à vapeur alternatives de la révolution industrielle, une époque où les pertes mécaniques, pneumatiques et thermiques des moteurs n'é- 40 taient pas un souci majeur. De ce Fait le rendement de ces moteurs est minable, surtout en circulation urbaine. Par ailleurs, les moteurs thermiques conventionnels n'ont guère de flexibilité et sont totalement irréversibles. Tout au contraire, les groupes moteurs décrits au Chapître II sont conçus pour minimi- 45 ser les pertes mécaniques, pneumatiques et thermiques et font par ailleurs un bon usage des "calories chaudes" que permet la combustion d'un carburant chimique. Au surplus, ces groupes objet de l'invention présentent une triple réversibilité : 1° la réversibilité de rotation de l'arbre de sortie, ce 50 qui dispense d'un inverseur de marche, 2° la réversibilité de la circulation de l'énergie sur l'arbre de sortie; celle-ci est bidirectionnelle : le moteur5 peut fournir de l'énergie, mais il peut aussi en recevoir, 3° enfin, le moteur objet de l'invention possède une réversibilité dans l'exécution du cycle thermodynamique en étant capable de fournir conjointement ou alternativement de l'énergie mécanique ou frigorifique. Un aspect important concernant le remplacement des moteurs thermiques actuels par des moteurs selon l'invention est le suivant : les moteurs traditionnels en charge de la propulsion des véhicules de transport terrestres ont un rendement déplorable lorsque ces véhicules sont utilisés en zone urbaine. Plus de 90 % de l'énergie contenue dans le carburant est renvoyée dans l'atmosphère en pure perte. Cela tient à deux raisons principales qui sont, d'une part, le fait que le rendement de ces moteurs s'effondre lorsque la puissance requise est réduite, ce qui est le cas en ville, et, d'autre part, que les obstacles de la circulation obligent à de fréquentes accélérations et décélérations du véhicule. Or, à cause de leur irréversibilité, les moteurs conventionnels sont incapables de récupérer l'énergie cinétique qui reflue lors des ralentissements. Non seulement ces moteurs ne récupèrent pas d'énergie mécanique, mais ils en détruisent conjointement avec le frein à friction. C'est l'effet de "frein moteur" bien connu. Dans les moteurs selon l'invention ces deux effets négatifs du point de vue énergétique sont pratiquement gommés. D'une ma- nière générale, en circulation urbaine comme en circulation extra-urbaine, et considérant un moteur thermique réversible du point de vue de la circulation de l'énergie sur l'arbre de sortie ( 2° ci-dessus ) et ayant par ailleurs un rendement constant sur la totalité de sa plage de fonctionnement, ce qui est sensiblement le cas des groupes moteurs proposés au chapître II, la consommation de carburant à la distance parcourue ( en litres par 100 km par exemple ) est en proportion linéaire de la moyenne spatiale de la résistance algébrique à l'avance-ment opposée à la progression du véhicule. Or, en circulation urbaine, et abstraction faite du vent et du dénivelé en altitude entre point de départ et point d'arrivée qui ne sont pas des hypothèses très restrictives, cette moyenne spatiale de résistance algébrique se réduit sensiblement à celle du roulement seul ( l'effet inertiel du véhicule n'intervient pas et la traînée aérodynamique est faible par rapport à la résistance op-posée par le roulement ). De ce qui précède il résulte que pour les véhicules terrestres équipés de moteurs selon chapître II, la consommation urbaine est liée sensiblement à la résistance à l'avancement par une relation de proportionalité linéaire avec la résistance du roulement, elle-même sensiblement proportionnelle au poids du véhicule. Il apparaît donc que pour des véhicules automobiles équipés de groupes moteurs thermiques selon l'invention, la consommation de carburant en milieu urbain a un effet de quasiproportionalité avec la masse du véhicule et l'adoption de pneus à faible résistance au roulement ( pneus dit "verts" ). L'augmentation du rendement des moteurs autorise d'ailleurs une réduction dans la quantité de carburant embarquée à autonomie conservée, ce qui participe à la réduction de masse de ces véhicules. Much of the mechanical energy needs are expressed by transport. Particularly for land transport, the conventional thermal engines used for the propulsion of land vehicles are poorly adapted: their basic design goes back to the alternative steam engines of the Industrial Revolution, a time when mechanical, pneumatic and engines were not a major concern. As a result the efficiency of these engines is poor, especially in urban traffic. In addition, conventional heat engines have little flexibility and are completely irreversible. On the contrary, the power units described in Chapter II are designed to minimize mechanical, pneumatic and thermal losses and also make good use of the "hot calories" that the combustion of a chemical fuel allows. Moreover, these groups object of the invention have a triple reversibility: 1 ° the reversibility of rotation of the output shaft, 50 which dispenses with a reverser, 2 ° the reversibility of the flow of energy on the output shaft; it is bidirectional: the engine 5 can supply energy, but it can also receive it, 3 ° finally, the engine object of the invention possesses a reversibility in the execution of the thermodynamic cycle by being able to provide jointly or alternatively mechanical or refrigeration energy. An important aspect concerning the replacement of the present heat engines by engines according to the invention is the following: the traditional engines in charge of the propulsion of the land transport vehicles have a deplorable performance when these vehicles are used in urban area. More than 90% of the energy contained in the fuel is returned to the atmosphere at a loss. This is due to two main reasons which are, on the one hand, that the performance of these engines collapses when the power required is reduced, which is the case in the city, and, on the other hand, that the obstacles of traffic force frequent acceleration and deceleration of the vehicle. However, because of their irreversibility, conventional engines are unable to recover the kinetic energy that flows during slowdowns. Not only do these engines not recover mechanical energy, but they also destroy it with the friction brake. This is the well known "engine brake" effect. In the engines according to the invention these two negative effects from the energy point of view are virtually erased. In a general way, in urban traffic as well as in extra-urban traffic, and considering a reversible heat engine from the point of view of the circulation of energy on the output shaft (2 ° above) and having moreover, a constant efficiency over the whole of its operating range, which is substantially the case of the power units proposed in chapter II, the fuel consumption per distance traveled (in liters per 100 km for example) is in a linear proportion of the spatial average of the algebraic resistance in advance-ment opposed to the progression of the vehicle. However, in urban traffic, and apart from the wind and altitude difference in altitude between starting point and end point which are not very restrictive assumptions, this spatial average of algebraic resistance is reduced substantially to that of the bearing alone (l inertial effect of the vehicle does not intervene and the aerodynamic drag is low compared to the resistance op-posed by the bearing). From the foregoing it follows that for land vehicles equipped with engines according to Chapter II, the urban consumption is related substantially to the forward resistance by a relationship of linear proportionality with the rolling resistance, itself substantially proportional to the weight of the vehicle. It therefore appears that for motor vehicles equipped with thermal engine units according to the invention, the fuel consumption in an urban environment has a quasi-proportional effect with the mass of the vehicle and the adoption of tires with low rolling resistance (tires called " green "). The increase in engine efficiency also allows a reduction in the amount of on-board stored fuel, which contributes to the mass reduction of these vehicles.

Les besoins d'énergie mecanique à poste fixe. Stationary mechanical energy requirements.

L'autre partie des besoins en énergie mécanique est produite pour l'essentiel à poste fixe et transportée sous la forme électrique vers une pluralité de points d'utilisation d'énergie. Là encore, les groupes moteurs décrits au chapitre II sont à préférer. Par rapport aux centrales thermiques actuelles de production d'énergie électrique, il conviendrait de réduire le rayon d'action des centrales futures. On gagnerait ainsi par réduction des pertes au transport. Ainsi qu'il est préconisé ci-après, une utilisation plus extensive'de pompes à chaleur telles que décrites au chapitre III permettrait par ailleurs de réduire le flux d'énergie transportée, ce qui représenterait un gain supplémentaire en énergie. The other part of the mechanical energy requirement is essentially produced at a fixed station and transported in electrical form to a plurality of energy utilization points. Here again, the driving groups described in Chapter II are to be preferred. Compared to existing thermal power generation plants, the scope of future plants should be reduced. This would save money by reducing transportation losses. As recommended hereafter, a more extensive use of heat pumps as described in Chapter III would also reduce the flow of energy transported, which would represent an additional energy gain.

Les besoins en énergie calorifique. Grossièrement, les besoins en énergie calorifiques peuvent être classés en deux catégories en utilisant le vocabulaire des 20 thermodynamiciens : - les besoins en calories chaudes, c.-à-d. en énergie calorifique déposée sur un support matériel à haute température ( T 250°{environ ), - les besoins en calories tièdes ( T (250°C ). 25 Sur le plan énergétique, les calories sont équivalentes, qu'elles soient chaudes ou froides, mais sur le plan de la transformation énergétique en énergie mécanique les premières sont à préférer. La réaction chimique de combustion, comme la réaction nucléaire du reste, permet la production de calories 30 aussi chaudes que souhaité si le support qui reçoit l'énergie calorifique est préchauffé. Il faut donc réserver les réactions de combustion à la production de calories chaudes. Lorsque les besoins sont exprimés en calories chaudes ils sont à satisfaire directement par une réaction de combustion, 35 éventuellement par un courant électrique circulant dans une résistance électrique ( cas de certains fours industriels et de l'éclairage en général ). En revanche, lorsque les besoins sont exprimés en calories tièdes, ce qui est majoritairement le cas dans les habitations, l'utilisation de pompes à chaleur est à 40 préférer aux chaudières alimentées en combustible chimique et tous autres appareils de chauffage des habitations ou de chauffage d'eau mettant en jeu une réaction de combustion. Les pompes à chaleur ne produisent pas de chaleur, ou n'en produisent que très peu à partir de l'énergie mécanique qu'elles consomment, 45 mais déplacent de la chaleur gratuite prélevée sur le milieu extérieur au prix, il est vrai, d'un investissement plus lourd que celui des appareils à combustion et au prix aussi d'une petite dépense d'énergie mécanique, quoique beaucoup plus faible que l'énergie calorifique déplacée. 50 De ces explications il résulte que les chaudières domestiques ou collectives ainsi que tous autres appareils de chauffage de l'air ou de l'eau utilisant une combustion de charbon, houille tourbe, etc..., de fuel domestique, gaz et même de bois et de sous-produits agricoles devraient être réformées à terme et être 55 remplacées par des pompes à chaleur. The needs for heat energy. Roughly, heat energy requirements can be categorized into two categories using the vocabulary of the 20 thermodynamicists: - hot calorie requirements, i.e. heat energy deposited on a high-temperature material support (T 250 °), - warm calorie requirements (T (250 ° C).) In terms of energy, the calories are equivalent, whether they are hot or However, in the case of energy conversion into mechanical energy, the former is preferable.The chemical reaction of combustion, like the nuclear reaction of the remainder, allows the production of calories 30 as hot as desired if the support which receives the energy The heating reactions must be reserved for the production of hot calories.When the requirements are expressed in hot calories they are to be satisfied directly by a combustion reaction, possibly by an electric current circulating in an electrical resistance ( some industrial ovens and lighting in general), but when the need is expressed in calories In most homes, the use of heat pumps is preferred to boilers fed with chemical fuel and any other home heating or water heating appliances involving a combustion reaction. . Heat pumps do not generate heat, or produce very little of it from the mechanical energy they consume, 45 but move free heat taken from the outside environment at the price, it is true, an investment heavier than that of combustion appliances and at the cost of a small expenditure of mechanical energy, although much lower than the heat energy displaced. 50 From these explanations it follows that domestic or collective boilers and all other air or water heaters using a combustion of coal, coal peat, etc ..., domestic fuel, gas and even wood and agricultural by-products should be eventually reformed and replaced by heat pumps.

Les appareils de cuisson à combustion ou électriques à effet ohmique posent un problème particulier. Théoriquement, les pompes à chaleur peuvent prendre le relais, mais leur avantage énergétique est plus faible. Il convient alors de peser cas par cas les termes économiques, environnementaux et gastronomiques. De manière plus résolue encore faudra-t-il condamner à l'avenir le chauffage des habitations et de l'eau pour les besoins domestiques par des appareils fonctionnant avec de simples résistances électriques, parce que ces appareils impli- quent un fort gâchis énergétique en amont. Comme indiqué précédemment, l'ensemble des mesures préconisées ci-dessus conduit à décharger les lignes de transport électrique, ce qui se traduira sûrement par de nouvelles économies d'énergie. Combustion cooking or electric appliances with ohmic effect pose a particular problem. Theoretically, heat pumps can take over, but their energy advantage is lower. It is then necessary to weigh case by case the economic, environmental and gastronomic terms. Even more resolutely still, in the future, it will be necessary to condemn the heating of homes and water for domestic purposes by appliances operating with simple electrical resistances, because these appliances imply a strong energetic waste of energy. upstream. As indicated above, all the measures recommended above lead to the unloading of electric transmission lines, which will surely result in new energy savings.

Claims

Revendicationsclaims

1. Echangeur d'énergie pneumatique entre un gaz primaire et un gaz secondaire comprenant au moins un étage moteur pneumatique(10A, 10B ; 10A', 10B' ;104 ; 204A, 204B) traversé par le gaz primaire, la pression du gaz primaire en entrée de l'étage moteur étant plus forte que la pression du gaz primaire en sortie de l'étage moteur, et au moins un étage compresseur (11A, 11B ; 11A' ; 105 ; 205A, 205B) traversé par le gaz secondaire, la pression du gaz secondaire en sortie de l'étage compresseur étant plus élevée que la 1 o pression du gaz secondaire en entrée de l'étage compresseur, l'étage moteur pneumatique et l'étage compresseur étant liés mécaniquement entre eux de façon à ce que l'énergie mécanique prélevée sur le gaz primaire et délivrée par l'étage moteur pneumatique soit absorbée entièrement, aux pertes près, par l'étage compresseur et transmise au gaz secondaire. 15 1. Pneumatic energy exchanger between a primary gas and a secondary gas comprising at least one pneumatic motor stage (10A, 10B; 10A ', 10B'; 104; 204A, 204B) traversed by the primary gas, the primary gas pressure at the inlet of the engine stage being greater than the pressure of the primary gas at the outlet of the engine stage, and at least one compressor stage (11A, 11B; 11A '; 105; 205A, 205B) traversed by the secondary gas, the pressure of the secondary gas at the outlet of the compressor stage being higher than the 1 o pressure of the secondary gas at the inlet of the compressor stage, the pneumatic motor stage and the compressor stage being mechanically connected to each other so as to that the mechanical energy taken from the primary gas and delivered by the pneumatic motor stage is absorbed entirely, with losses, by the compressor stage and transmitted to the secondary gas. 15

2. Echangeur d'énergie pneumatique selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'étage moteur pneumatique(10A, 10B ; 10A', 10B' ;104 ; 204A, 204B) et l'étage compresseur (11A, 11B ; 11A' ; 105 ; 205A, 205B) comportent des entrées et des sorties pneumatiques munies de dispositifs d'obturation (18A, 18B, 19A, 19B, 20A, 20B, 21A, 21B, 19A', 19B', 20A') 20 commandables tels que des soupapes, de façon à pouvoir régler les débits et pressions des gaz primaires et secondaires, ainsi que la puissance traitée, en adaptant la séquence d'ouverture et de fermeture des dispositifs d'obturation. 2. A pneumatic energy exchanger according to claim 1 characterized in that the pneumatic motor stage (10A, 10B; 10A ', 10B'; 104; 204A, 204B) and the compressor stage (11A, 11B; 11A '; 105; 205A, 205B) have pneumatic inputs and outputs with controllable closure devices (18A, 18B, 19A, 19B, 20A, 20B, 21A, 21B, 19A ', 19B', 20A ') such as valves, so as to be able to adjust the flows and pressures of the primary and secondary gases, as well as the power treated, by adapting the opening and closing sequence of the shutter devices.

3. Echangeur d'énergie pneumatique selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'étage moteur pneumatique (10A, 25 10B ; 10A', 10B') et l'étage compresseur (11A, 11B ; 11A') sont constitués d'au moins une enceinte cylindrique (1), éventuellement compartimentée, dans laquelle au moins un piston libre (7A, 7B) est monté mobile, l'au moins un piston libre faisant office de masselotte et de cloison de séparation entre gaz primaire et gaz secondaire. 30 A pneumatic energy exchanger according to claim 1 or claim 2, characterized in that the pneumatic motor stage (10A, 10B; 10A ', 10B') and the compressor stage (11A, 11B; 11A '). are constituted by at least one cylindrical enclosure (1), possibly compartmentalized, in which at least one free piston (7A, 7B) is movably mounted, the at least one free piston serving as a flyweight and partition wall between gases primary and secondary gas. 30

4. Echangeur d'énergie pneumatique selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'au moins une enceinte cylindrique (1) comporte une cloison diamétrale (4) délimitant deux compartiments identiques (5A, 5B), et en ce que un piston libre (7A, 7B) est monté mobile dans chaque compartiment (5A, 5B), les deux pistons libres (7A, 7B) étant reliés par une tige (9) de façon à 55 2921442 former un piston double, la tige (9) traversant la cloison diamétrale (4) et ayant une longueur adaptée pour que chaque piston libre (7A, 7B) puisse balayer la quasi-totalité du compartiment (5A, 5B) dans lequel il est mobile et dans lequel il délimite deux volumes constituant une chambre primaire (10A, s 10B) et une chambre secondaire (11A, 11B), chaque volume comportant au moins une entrée et une sortie de gaz, de telle sorte que les deux volumes disposés aux extrémités de l'enceinte cylindrique (1) puissent être traversés par l'un des gaz, et les deux volumes disposées dans la partie centrale de l'enceinte cylindrique, de part et d'autre de la cloison diamétrale (4), puissent 1 o être traversés par l'autre gaz, les entrées et sorties de gaz comportant des moyens d'obturation commandés (18A, 18B, 19A, 19B, 20A, 20B, 21A, 21B) selon un cycle tel que les deux pistons libres (7A, 7B) reliés par une tige (9) exécutent des mouvements d'aller et retour d'égale durée sur la quasi-totalité de la course balayable afin de permettre l'écoulement saccadé et 15 unidirectionnel des deux gaz, ladite enceinte cylindrique munie d'un piston double constituant un échangeur pneumatique à pistons libres simple. 4. A pneumatic energy exchanger according to claim 3, characterized in that the at least one cylindrical chamber (1) comprises a diametral partition (4) delimiting two identical compartments (5A, 5B), and in that a free piston (7A, 7B) is movably mounted in each compartment (5A, 5B), the two free pistons (7A, 7B) being connected by a rod (9) so as to form a double piston, the rod (9) passing through the diametral partition (4) and having a length adapted so that each free piston (7A, 7B) can scan almost all of the compartment (5A, 5B) in which it is movable and in which it delimits two volumes constituting a primary chamber (10A, 10B) and a secondary chamber (11A, 11B), each volume having at least one inlet and one gas outlet, so that the two volumes disposed at the ends of the cylindrical chamber (1) can be crossed by one of the gases, and the two volumes arranged in the central of the cylindrical chamber, on either side of the diametral partition (4), 1 o be traversed by the other gas, the gas inlets and outlets comprising controlled shutter means (18A, 18B, 19A, 19B, 20A, 20B, 21A, 21B) according to a cycle such that the two free pistons (7A, 7B) connected by a rod (9) execute movements of return and return of equal duration on almost all of the sweeping stroke to allow jerky and unidirectional flow of the two gases, said cylindrical enclosure provided with a dual piston constituting a single piston free air exchanger.

5. Echangeur d'énergie pneumatique selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend deux échangeurs pneumatiques simples coaxiaux, connectés en parallèle ou en série, ayant des ca- 20 ractéristiques géométriques et mécaniques telles que, lors-que les équipages mobiles de ces deux échangeurs exécutent des mouvements synchrones et en opposition de phase, les réactions oscillatoires générées par l'un de ces échangeurs sur son environnement soient compensées par celles générées 25 par l'autre échangeur. 5. A pneumatic energy exchanger according to claim 4, characterized in that it comprises two coaxial single pneumatic exchangers, connected in parallel or in series, having geometric and mechanical characteristics such that, when mobile crews of these two exchangers perform synchronous and counter-phase movements, the oscillatory reactions generated by one of these exchangers on its environment are compensated by those generated by the other exchanger.

6. Echangeur d'énergie pneumatique selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce que au moins un piston double (6) comporte un alésage axial et est monté coulissant sur une tige centrale (50) passant à travers l'alésage axial, ladite tige centrale comportant des moyens 30 (51, 52) pour faire circuler et pour distribuer au moins un fluide pour la lubrification et le refroidissement. 6. A pneumatic energy exchanger according to claim 4 or claim 5, characterized in that at least one double piston (6) has an axial bore and is slidably mounted on a central rod (50) passing through the axial bore. said central rod having means (51, 52) for circulating and dispensing at least one fluid for lubrication and cooling.

7. Echangeur d'énergie pneumatique selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que au moins un moyen d'obturation (18A, 18B, 19A, 19B, 19A', 19B', 20A, 20B, 20A', 21A, 21B) est une soupape 35 munie d'un dispositif de commande hydromécanique du type bascule bistable, ledit dispositif comprenant un cylindre (300) dans lequel est monté mobile un piston (301) relié à la tête de soupape (308) par une tige (302) montée coulissante dans un palier (303) prévu dans le fond (304) d'une première extrémité du cylindre, le piston comportant dans sa partie médianeune première gorge (310) prolongée par au moins un canal (312) débouchant à une première extrémité du piston et une deuxième gorge (311), adjacente à la première gorge, et prolongée par au moins un canal (313) débouchant à une deuxième extrémité du piston, la paroi cylindrique du cylindre (300) s comportant des lurnières permettant d'alimenter en liquide peu compressible à haute pression ou en liquide peu compressible à basse pression la première gorge et la deuxième gorge afin de provoquer un mouvement de va et vient du piston (301) sous l'effet des pressions appliquées sur les deux faces du piston par le liquide peu compressible, les lumières prévues dans la Io paroi cylindrique du cylindre étant disposées de telle sorte que l'énergie mise en jeu lors de l'accélération du piston sous l'effet des pressions hydrauliques soit récupérée, aux pertes près, lors de la décélération du piston. 7. Pneumatic energy exchanger according to any one of claims 2 to 6, characterized in that at least one closure means (18A, 18B, 19A, 19B, 19A ', 19B', 20A, 20B, 20A ' , 21A, 21B) is a valve 35 provided with a hydromechanical control device of the flip-flop type, said device comprising a cylinder (300) in which is mounted movably a piston (301) connected to the valve head (308) by a rod (302) slidably mounted in a bearing (303) provided in the bottom (304) of a first end of the cylinder, the piston having in its middle part a first groove (310) extended by at least one channel (312) opening at a first end of the piston and a second groove (311), adjacent to the first groove, and extended by at least one channel (313) opening at a second end of the piston, the cylindrical wall of the cylinder (300) being light-filled allowing to feed in little compressible liquid at high pressure the first groove and the second groove are subjected to low-compressible liquid at low pressure in order to cause the piston (301) to move back and forth under the effect of the pressures applied on both faces of the piston by the slightly compressible liquid, the lights provided in the Io cylindrical wall of the cylinder being arranged such that the energy involved during the acceleration of the piston under the effect of hydraulic pressures is recovered, with losses, when decelerating the piston.

8. Générateur de gaz ( 100, 200 ) caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un échangeur d'énergie pneumatique ( 103, 203A, 203B ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, et au moins un moyen d'échange ou de production d'énergie thermique ( 101, 201, 240 ), ledit moyen d'échange ou de production d'énergie thermique étant alimenté en gaz par le gaz secondaire produit par l'au moins un échangeur d'énergie pneumatique, et produisant un gaz constituant le gaz primaire d'alimentation de l'au moins un échangeur d'énergie pneumatique. 8. Gas generator (100, 200) characterized in that it comprises at least one pneumatic energy exchanger (103, 203A, 203B) according to any one of claims 1 to 7, and at least one d exchange or production of thermal energy (101, 201, 240), said heat energy exchange or production means being supplied with gas by the secondary gas produced by the at least one pneumatic energy exchanger, and producing a gas constituting the primary supply gas of the at least one pneumatic energy exchanger.

9. Générateur de gaz selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il 25 comprend une pluralité d'échangeurs d'énergie pneumatique (203A, 203B) montés en série ou en parallèle. 9. Gas generator according to claim 8, characterized in that it comprises a plurality of pneumatic energy exchangers (203A, 203B) connected in series or in parallel.

10. Générateur de gaz selon la revendication 8 ou la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen d'échange ou de production d'énergie thermique (201, 240) est un moyen de combustion isobare. :30 10. Gas generator according to claim 8 or claim 9, characterized in that the means for exchange or production of thermal energy (201, 240) is isobaric combustion means. :30

11. Générateur de gaz selon la revendication 8 ou la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen d'échange ou de production thermique (101) est un radiateur refroidi à l'air soufflé. 11. Gas generator according to claim 8 or claim 9, characterized in that the heat exchange means or production (101) is a radiator cooled air blown.

12. Groupe moteur comprenant un générateur de gaz (200) selon la revendication 10 et un moteur pneumatique (226, 226A) alimenté par le :35 générateur de gaz caractérisé en ce que ledit moteur pneumatique est alimenté en série à partir d'un point quelconque du circuit de gaz primaire ou du circuit de gaz secondaire du générateur de gaz, ou en parallèle entre un point du cir- cuit de 15 20gaz primaire ou secondaire à une première pression et un point du circuit de gaz primaire ou secondaire à une deuxième pression différente de la première pression. 12. A power unit comprising a gas generator (200) according to claim 10 and a pneumatic motor (226, 226A) supplied by the gas generator characterized in that said pneumatic motor is fed in series from a point any of the primary gas circuit or the secondary gas circuit of the gas generator, or in parallel between a point of the primary or secondary 20gas gas flow at a first pressure and a point of the primary or secondary gas circuit to a second pressure different from the first pressure.

13. Groupe moteur selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commande des dispositifs d'obturation de l'au moins un échangeur d'énergie pneumatique, lesdits moyens de commande étant pilotés de telle sorte que les gaz brûlés et éventuellement l'air rejeté à l'atmosphère, sont rejetés à une pression aussi faible que possible, compatible avec le débit d'air aspiré souhaité. io 13. Motor unit according to claim 12, characterized in that it comprises means for controlling the shutter devices of the at least one pneumatic energy exchanger, said control means being controlled so that the burnt gases and possibly the air released to the atmosphere, are discharged at a pressure as low as possible, compatible with the desired air intake rate. io

14. Groupe moteur selon la revendication 12 ou la revendication 13, utilisable sur un véhicule terrestre caractérisé en ce qu'il comprend en outre un réservoir (228) d'air ou de gaz brûlés comprimés disposé en tampon sur le circuit de gaz primaire ou sur le circuit de gaz secondaire, et en ce que le moteur pneumatique (226) est réversible de façon à pouvoir fonctionner en 15 compresseur lors des ralentissements du véhicule sur lequel il est monté afin de stocker l'énergie récupérée sous forme d'air ou de gaz comprimé. 14. Motor unit according to claim 12 or claim 13, usable on a land vehicle characterized in that it further comprises a tank (228) of compressed air or compressed gas burnt on the primary gas circuit or on the secondary gas circuit, and in that the air motor (226) is reversible so as to be able to operate as a compressor during slowdowns of the vehicle on which it is mounted in order to store the energy recovered in the form of air or of compressed gas.

15. Groupe moteur selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que le moteur pneumatique (226, 226A) est une machine à pistons liés par bielles et manivelles, à simple effet et à vilebrequin unique 20 comprenant au moins un cylindre haute pression et un cylindre basse pression, les cylindres étant adaptés pour que les couples correspondant aux différents cylindres, sur un tour de vilebrequin, soient aussi bien répartis que possible. 15. Motor unit according to any one of claims 12 to 14, characterized in that the pneumatic motor (226, 226A) is a piston engine with cranks and cranks, single-acting and crankshaft 20 comprising at least one high pressure cylinder and a low pressure cylinder, the cylinders being adapted so that the pairs corresponding to the different cylinders, on a crankshaft turn, are distributed as well as possible.

16. Groupe moteur selon la revendication 15, caractérisé en ce que le 25 moteur pneumatique comporte une pluralité de cylindres disposés en ligne de façon à ce que les axes des cylindres soient disposés dans un même plan, et en ce que l'axe du vilebrequin soit situé dans un plan parallèle au plan des axes des cylindres et écarté du plan des axes des cylindres de façon à minimiser les frottements entre les pistons et les parois intérieures du :30 cylindre. 16. Motor unit according to claim 15, characterized in that the pneumatic motor comprises a plurality of cylinders arranged in line so that the axes of the cylinders are arranged in the same plane, and in that the axis of the crankshaft is located in a plane parallel to the axis of the cylinders and spaced apart from the plane of the axes of the cylinders so as to minimize friction between the pistons and the inner walls of the cylinder.

17. Groupe moteur selon la revendication 16, caractérisé en ce que, lorsque le moteur pneumatique est utilisé en moteur, l'admission du gaz ou de l'air est légèrement retardée par rapport au passage du piston au point mort haut, ou lorsque le moteur pneumatique est réversible et utilisé encompresseur, le refoulement de l'air ou du gaz est légèrement avancée par rapport au point mort haut, de manière à obtenir le meilleur rendement. 17. Power unit according to claim 16, characterized in that, when the air motor is used as a motor, the admission of gas or air is slightly delayed relative to the passage of the piston at top dead center, or when the pneumatic motor is reversible and used compressor, the discharge of air or gas is slightly advanced compared to top dead center, so as to obtain the best performance.

18. Groupe moteur selon l'une quelconque des revendications 12 à 17, caractérisé en ce que le moyen de combustion isobare (201) est une chambre de combustion alimentée par un combustible fluide injecté, et en ce que la chambre de combustion est alimentée par intermittence de façon à minimiser la production de gaz polluants tout en respectant, au cours d'un cycle, la température moyenne correspondant, pour un débit d'air frais aspiré, à la puissance souhaitée du groupe. Io 18. Power unit according to any one of claims 12 to 17, characterized in that the isobaric combustion means (201) is a combustion chamber fed by a fluid fuel injected, and in that the combustion chamber is powered by intermittence so as to minimize the production of polluting gases while respecting, during a cycle, the corresponding average temperature, for a fresh air intake flow, to the desired power of the group. io

19. Groupe moteur selon l'une quelconque des revendications 12 à 17, caractérisé en ce que la chambre de combustion isobare est alimentée en combustible solide sous forme d'une ou plusieurs cartouches (240) disposées dans la chambre de combustion, la combustion s'effectuant dans les cartouches, les cartouches étant mises en service simultanément ou 15 successivement. 19. Power unit according to any one of claims 12 to 17, characterized in that the isobaric combustion chamber is fed with solid fuel in the form of one or more cartridges (240) disposed in the combustion chamber, the combustion In the cartridges, the cartridges are operated simultaneously or successively.

20. Groupe frigorifique comportant un générateur de gaz (100) selon la revendication 11 et un moyen pour fournir de l'air comprimé monté en série ou en parallèle sur les circuits de gaz primaire ou secondaire, le circuit de gaz secondaire du générateur de gaz fournissant de l'air comprimé qui est refroidi 20 par le radiateur (101) pour former de l'air primaire refroidi. 20. Refrigerating unit comprising a gas generator (100) according to claim 11 and means for supplying compressed air connected in series or in parallel to the primary or secondary gas circuits, the secondary gas circuit of the gas generator. supplying compressed air which is cooled by the radiator (101) to form cooled primary air.

21. Groupe frigorifique selon la revendication 20, caractérisé en ce que le moyen pour fournir de l'air comprimé est un compresseur (112) aspirant de l'air ambiant. 21. Refrigerating unit according to claim 20, characterized in that the means for supplying compressed air is a compressor (112) sucking ambient air.

22. Groupe frigorifique selon la revendication 20 caractérisé en ce que le 25 moyen pour fournir de l'air comprimé est un prélèvement sur le circuit secondaire d'un générateur de gaz. 22. Refrigerating unit according to claim 20, characterized in that the means for supplying compressed air is a sample taken from the secondary circuit of a gas generator.

23. Groupe moteur selon l'une quelconque des revendications 12 à 19 dont le moteur/compresseur est alimenté en gaz secondaire et caractérisé par le fait que l'air expulsé par ce moteur/ 3O compresseur est recyclé en aval du filtre à air. 23. Motor unit according to any one of claims 12 to 19, the engine / compressor is supplied with secondary gas and characterized in that the air expelled by the engine / compressor 3O is recycled downstream of the air filter.

24. Groupe frigorifique utilisant un groupe moteur selon l'une quelconque des revendications 12 à 19 dont le moteur/ compresseur est alimenté en gaz secondaire exclusivement et caractérisé par le fait que ce gaz secondaire est refroidi avant %5 ultime détente jusqu'à la pression atmosphérique, les frigories utilisables étant directement transportées par ce gaz secondaire ou transmises vers leur utilisation au travers d'un échangeur air/air. 24. Cooling unit using a power unit according to any one of claims 12 to 19, the engine / compressor is supplied with secondary gas exclusively and characterized in that the secondary gas is cooled before the ultimate relaxation to the pressure atmospheric, the usable frigories being directly transported by this secondary gas or transmitted to their use through an air / air exchanger.

25. Pompe à chaleur utilisant l'air atmosphérique comme gaz traversant, destinée au chauffage de l'eau pour les besoins courants, domestiques ou collectifs, au conditionnement d'air hivernal ou estival ainsi qu'au dessalage de l'eau de mer au moyen d'un alambic caractérisée par le fait que la source froide et la source chaude communiquent au travers d'un ou plusieurs échangeurs d'énergie pneumatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 aidé(s) par un ou plusieurs compresseur(s) ou générateur(s) de gaz selon l'une quelconque des revendications 8 à 10 monté(s) en parallèle du ou des échangeur(s) pour refouler l'air entrant dans la source chaude de manière à équilibrer, aux pertes près, l'énergie pneumatique échangée dans le ou les échangeur(s) pneumatique(s). 25. Heat pump using atmospheric air as a passing gas, intended for heating water for common household or collective needs, for winter or summer air conditioning and for desalting seawater at sea. means of an alembic characterized in that the cold source and the hot source communicate through one or more pneumatic energy exchangers according to any one of claims 1 to 7 aided by one or more compressors ( s) or gas generator (s) according to any one of claims 8 to 10 mounted in parallel to the exchanger (s) for discharging the air entering the hot source so as to balance, losses near , the pneumatic energy exchanged in the pneumatic exchanger (s).