WO2011128525A1 - Vilebrequin a deplacement lineaire - Google Patents

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WO2011128525A1
WO2011128525A1 PCT/FR2011/000208 FR2011000208W WO2011128525A1 WO 2011128525 A1 WO2011128525 A1 WO 2011128525A1 FR 2011000208 W FR2011000208 W FR 2011000208W WO 2011128525 A1 WO2011128525 A1 WO 2011128525A1
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crankshaft
variable
piston
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PCT/FR2011/000208
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Gérard POUILLE
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Pouille Gerard
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H21/00—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides
    • F16H21/10—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane
    • F16H21/16—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane for interconverting rotary motion and reciprocating motion
    • F16H21/18—Crank gearings; Eccentric gearings
    • F16H21/36—Crank gearings; Eccentric gearings without swinging connecting-rod, e.g. with epicyclic parallel motion, slot-and-crank motion
    • F16H21/365—Crank gearings; Eccentric gearings without swinging connecting-rod, e.g. with epicyclic parallel motion, slot-and-crank motion with planetary gearing having a ratio of 2:1 between sun gear and planet gear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C3/00—Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/04—Crankshafts, eccentric-shafts; Cranks, eccentrics
    • F16C3/06—Crankshafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/22—Internal combustion engines

Definitions

  • the present invention consists in eliminating the diametric pressure of a linear back and forth motion transformed into a rotational movement and vice versa: see development 1
  • the present invention eliminates the minimum bore ratio of the piston and cylinder assembly for a given stroke, by canceling the pendulum movement of the connecting rod: see development 2 applied to the expansion motor.
  • the prior art assumed at least two distinct mechanical elements to transform a linear back and forth motion into rotational movement and vice versa: connecting rod and crankshaft.
  • the invention confuses these two elements in their roles.
  • crankshaft is crankshaft, the piston as its axis shaft can be confused and connect directly to the invention.
  • the big point A is a point belonging to the perimeter of the large disk C: the rotation of the large disk C around its central axis transmits a circular motion at the large point A:
  • the large point A is a point belonging to the perimeter of the small disk c: the rotation of the small disk c around its central axis positioned in the center of the radius of the large disk C transmits to the large disk C a rotational movement around its central axis, the large point G being a sliding point common to the two disks and belonging to their common perimeter of the combined perimeter: the displacement of the large point A is a line segment corresponding to the diameter of the large disk C:
  • the large disk C has a pitch diameter of twice the pitch diameter of the small disc c.
  • the center of the small disc c is located in the middle of the radius of the large disc C.
  • a large force F is applied to A:
  • the invention brings the small diametric pressure f to the rotation. - -
  • a large force F is applied to A:
  • the invention cancels the pendulum movement of its "connecting rod"
  • the invention proposes creating a sufficient dimensional ratio between the stroke of a piston and its bore in order to mechanically create a volumetric difference between the initial pressure chamber and its decompression chamber. , something difficult to achieve in the state of the prior art for the following reasons:
  • the sudden increase in pressure at the ignition of the gas mixture makes it difficult to lengthen the connecting rod complementary source weight to stiffen given its working length.
  • the piston must have a longer skirt due to a greater angle of attack on ascent or descent (PMH, PMB).
  • a partial depressive phase can also appear at the end of the relaxation phase (work done) except to open the exhaust valve before this depressive phase.
  • These two possible partial phases can play a role of thermal regulator between the 'high engine' and the 'low engine' according to the degree of thermal permissiveness of the material used in its construction.
  • V2 is the maximum additional variable volume at V intake of the gas mixture it corresponds to the maximum power after isentropic transformation of the mixture recoverable by the engine.
  • V max is the maximum volume of the chamber at the PMB, it is equal to (V + V2) * y
  • V + V2variable is the cubic capacity: it is variable.
  • the cycle is double: 2 laps 4 races; divided into 10 sectors - -
  • the engine performs a series of cycles by exchanging heat with 2 sources it is ditherme:
  • Performance r is accepted as being the work received for a double cycle on the sum of the work done during the double cycle, namely:
  • thermodynamic formula of the invention is:
  • the diktat of the formula of the invention is a constant: the pressure of the outside ambient must always be equal to the internal pressure of the chamber at the opening of the exhaust or intake valves. If this condition is not respected, point 4 of (Plate 12) must become greater than atmospheric pressure; point 1 (of the board 12) the motor of the invention then behaves like the state of the prior art: the efficiency drops the motor becomes thermal.
  • the turbos and volumetric compressor intake loss of their meaning on the invention indeed this affect the compression ratio to increase the performance by looking for power at the top of "curve”: The compression ratio no longer influence on performance.
  • the bore / stroke ratio then makes perfect sense: the sizing difference must allow a variable intake volume and max can accept an integral relaxation of flue gases.
  • the double cycle is adaptable to the so-called diesel engine.
  • the mechanical inertial passage used for maximum compression is greater than the inertial passages of the depressions.
  • the management of the valves should preferably be used electromagnetically.
  • thermodynamic advantage induces repercussions of the developments 1 and 2 and the application of the invention
  • the earth's atmosphere is its cold source, the system is renewed at each double cycle.
  • the energy supply takes place by transformation of the system is a fuel combustion.
  • the chemical energy of a fuel is converted by combustion into a mechanical piston machine: Open system with internal combustion.
  • composition of the air-fuel mixture does not vary during the cycle: it is the intake length during the race that determines the power. - -
  • the double cycle is developing at constant volume:
  • the admixed gas mixture is chemically optimum in combustion. We vary only its admitted volume.
  • the compression is variable: the engine is poly fuel.
  • fixed frame 1 An internal cylindrical frame supporting all the elements and serving tread to some of them: fixed frame 1
  • the maximum linear displacement length of A corresponds to the pitch inner diameter of the tread of the fixed frame 1.
  • the gears 5 and 6 can not work in the same plane: the addition of their pitch diameters being equal to the pitch diameter of the circular tread of the frame 1.
  • the central pinion 7 always has a rotational speed greater than the pinion 6,6 'and thus 5,5' according to the ratio of the dimensions of the primary perimeters of 6 'or
  • Pinion Disc small c Serves by its rotation through A to the rotation of C in the frame 1 by a common sliding contact point G ensuring the course of movement of its external perimeter on the original inner perimeter of 1.
  • 6 'Fixed pinion Solidary of 6 in rotation it of 6 serves by a common sliding point of contact ensuring the unfolding of the movement of its primitive outer perimeter to the original outer perimeter of 7.

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Abstract

L'invention consiste en un système mécanique capable de transformer un mouvement de va et vient en un mouvement rotatif. Cette invention, applicable aux moteurs à détente, permet à la fois de supprimer la pression diamétrale imposée au couple piston/cylindre et de s'affranchir des contraintes du rapport alésage/course. Les caractéristiques de cette invention appliquées aux moteurs à détente, permettent de : Créer mécaniquement une différence volumétrique entre la chambre de pression initiale et sa chambre de décompression - Disposer d'un moteur multi-carburant - Disposer d'un rendement s'approchant de 1 (réduction des échanges thermiques entre le moteur et son milieu ambiant) - Réduire la pollution (les gaz étant majoritairement brûlés)

Description

VILEBREQUIN A DEPLACEMENT LINEAIRE
La présente invention consiste à supprimer la pression diamétrale d'un mouvement de va et vient linéaire transformé en mouvement de rotation et vice versa : voir développement 1
La présente invention s'affranchit du rapport minimum d'alésage de l'ensemble piston et cylindre pour une course donnée, en annulant le débattement pendulaire de la bielle: voir développement 2 appliqué au moteur à détente.
La technique antérieure supposait au minimum deux éléments mécaniques distinct pour transformer un mouvement de va et vient linéaire en mouvement de rotation et vice versa: bielle et vilebrequin.
L'invention confond ces deux éléments dans leurs rôles.
La technique antérieure supposait quatre éléments mécaniques distincts pour réaliser une transformation thermodynamique : cylindre, piston, bielle, vilebrequin. Confondant deux éléments essentiels: bielle est vilebrequin, le piston comme sa tige d'axe peuvent être eux aussi confondus et se relier directement à l'invention.
(planche 1 ): Exemple sur un ensemble piston-bielle, « demi vilebrequin. »
Confondre dans leur rôle des éléments mécaniques maîtres génère des répercussions sur le moteur dit à détente, déclinés suivant les cinq avantages suivant :
- géométrique
- mécanique et physique
- thermodynamique
- énergétique
- environnementale
Explication sur un « demi-vilebrequin » (planche 26) - -
Différence de nature géométrique et mathématique entre l'état de la technique antérieure et l'invention
Compréhension de l'état de la technique antérieur : le point grand A est un point appartenant au périmètre du disque grand C : la rotation du disque grand C autour de son axe central transmet un mouvement circulaire au point grand A :
(planche 2: figure 1 figure 2)
Compréhension de l'invention: le point grand A est un point appartenant au périmètre du petit disque c: la rotation du disque petit c autour de son axe central positionné au centre du rayon du grand disque C transmet au disque grand C un mouvement de rotation autour de son axe central, le point grand G étant un point glissant commun aux deux disques et appartenant à leur point commun de périmètre confondu: le déplacement du point grand A est un segment de droite correspondant au diamètre du disque grand C :
(planche 3 : figure 3 figure 4)
(planche 4 : déplacement géométrique du point grand A de 30° en 30° par rapport au centre du petit disque c)
(planche : 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) : déplacement mécanique du demi vilebrequin schématisé planche 1 et 22)
le disque grand C a un diamètre primitif du double du diamètre primitif du disque petit c. Le centre du petit disque c est situé au milieu du rayon du disque grand C.
Avantages de nature mécanique et physique entre l'état de la technique antérieur et l'invention (DEVELOPPEMENT 1)
Une force grand F est appliquée sur A :
(Planche 2: figure 3) : l'état de la technique antérieur
(Planche 3: figure 4) : technique de l'invention.
(Planche 6 et 7) : études des décompositions des forces avec interprétations.
Différence : l'invention amène la pression diamétrale petit f à la mise en rotation. - -
Répercutions : moindre frottement du couple piston/cylindre, diminution sensible de la jupe du piston, allégements bielle et piston. Les couples pistons/ cylindres opposés travaillent sur le même axe deux par deux.
Equilibrage dynamique de l'invention plus simple : dans l'état de la technique antérieure on ne pouvait compenser réellement le déséquilibre permanent de la bielle du à son mouvement de balancier additionné à un mouvement de va et vient. Avantages de nature mécanique et physique induit à sa géométrie entre l'état de la technique antérieur et l'invention (DEVELOPPEMENT 2)
Une force grand F est appliquée sur A :
- (planche 2: figure 3): l'état de la technique antérieur demi vilebrequin
- (planche 3 - figure 4): technique de l'invention demi vilebrequin
Différence : L'invention annule le débattement pendulaire de sa "bielle" ;
Répercutions : Annulation du rapport minimal d'alésage du couple piston/cylindre imposé dans l'état de la technique antérieure du au débattement de la bielle, contrainte géométrique additionnée de la réalité constructive du fait du dimensionnement des éléments mécaniques concernés. L'invention peut théoriquement faire varier un piston en dimension de 0 à l'infini.( Planche 3 figure 4).
Application des deux développements cumulés
L'annulation de la pression diamétrale aussi que l'annulation du rapport alésage course va permettre ce que l'état de la technique antérieure permet difficilement :
- (planche 8) : Construction classique suivant contraintes.
- (planche 9 - figure 7) : de créer un moteur longue course: la pression diamétrale ainsi que la vitesse linéaire du piston augmente.
- (planche 9 - figure 8) : de créer mécaniquement une chambre de décompression plus grande que sa chambre de compression initiale, le rapport alésage course favorisant une compression et décompression sur une course restreinte dans la même chambre. - -
- (planche 9) : Soit à comparer la construction théorique entre l'état de la technique antérieure et de l'invention à cylindrée égale : leur alésages sont équivalents, la course de compression du mélange admis est la même, la course de décompression de l'invention correspond à la détente maxi du gaz après combustion suivant coefficient de détente du dit gaz. Le vilebrequin de l'invention a donc un dimensionnement supérieur ainsi qu'un cylindre plus long.
- (planche 9 - figure 7) : Une contrainte alors apparaît dans l'invention: sa course longue augmente la vitesse linéaire du piston à régime équivalent, mais l'invention par la suppression de la pression diamétrale, amène des contraintes mécaniques moindres au piston et à sa bielle. L'invention permet de diminuer la masse et le dimensionnement du piston et de sa « bielle ». la vitesse du piston peut donc augmenter de façon significative.
Application des avantages cumulés répercutés sur le moteur à gaz à combustion interne comparaison entre l'état de la technique antérieur et l'invention
(planche 8) (planche 9) (planche 10) L'invention propose de créer un rapport suffisant dimensionnel entre la course d'un piston et son alésage afin de créer mécaniquement une différence volumétrique entre la chambre de pression initiale et sa chambre de décompression, chose difficilement réalisable dans l'état de la technique antérieure pour les raisons suivantes :
- (planche 8) : Le rapport alésage/course imposé par sa géométrie théorique additionné de la réalité mécanique constructive.
- (planche 9 - figure 8) (planche 10): Le rapport alésage course souvent proche de 1 dans l'état de la technique antérieur appliquée à sa réalité constructive impose une compression et une décompression rapide dans la même chambre, la phase de fin de détente du gaz expansif à l'ouverture de la soupape d'échappement obligatoire au point mort bas ne permettant pas la récupération intégrale dudit gaz dans l'état de la technique antérieure.
Quant à allonger la course de façon mécanique dans l'état de la technique antérieure une difficulté apparaît : La vitesse linéaire du piston augmente et plus la course est longue et plus la pression diamétrale est importante. - -
La soudaine élévation de pression à l'allumage du mélange gazeux permet difficilement d'allonger la bielle source complémentaire de poids à rigidifier compte tenu de sa longueur de travail. Le piston se doit d'avoir une jupe plus longue du fait d'un angle d'attaque plus important à la montée ou à la descente (PMH, PMB).
Application au moteur a détente L'invention se propose alors de cumuler ses avantages dans un moteur bien
spécifique (planche 11) (planche 12)
En rallongeant de façon significative la course par une diminution d'alésage, de façon à intégrer une variation du volume d'admission du mélange gazeux permettant un rapport de compression variable (travail rendu). La cylindrée devient variable le taux de compression le devient aussi. C'est la longueur (phase) d'admission régulée par l'ouverture et la fermeture de la soupape d'admission qui détermine la puissance en variable. En découle sur une partie de la course du piston après la fermeture de la soupape d'admission une phase dépressive sous le niveau de la pression de son ambiant extérieur (travail rendu).
Il est à noter qu'une phase dépressive partielle peut aussi apparaître en fin de phase détente (travail rendu) sauf à ouvrir la soupape d'échappement avant cette phase dépressive. Ces deux possibles phases partielles (dont une incontournable dans la phase d'admission) peuvent jouer un rôle de régulateur thermique entre le 'haut moteur' et le 'bas moteur' suivant le degré de permissivité thermique du matériau employé à sa construction.
En cas de dépassement de ces capacités à la récupération de détente intégrale des gaz brûlés, le moteur se comporte alors thermiquement comme un moteur de l'état de la technique antérieure c'est à dire que son rendement chute et sa température augmente. - -
Explication sur les courbes thermodynamiques associées au moteur de l'invention
(confère les planches 11 et 12)
- C est la course
- D est l'alésage
- VI est le volume de l'espace mort
- V est le volume minimal d'admission du mélange gazeux
- V2 est le volume variable maximum additionnel à V d'admission du mélange gazeux il correspond a la puissance maximum après transformation isentropique du mélange récupérable par le moteur.
- V max est le volume maximum de la chambre au PMB, il est égal à (V+V2)*y
- y est aussi le coefficient d'expansion du mélange gazeux : il est l'expression de :
3' / (2' ou 3)
- t est le taux de compression : il est variable il est le rapport de VI / (V→ V2)
- V est la cylindrée minimum ; (V+V2variable) est la cylindrée : elle est variable.
- PMB est le point mort haut
- PMH est le point mort bas
- Tx température du mélange gazeux au point x
- W est le travail :
Wpq : travail du point p au point q
Wp(q ou r) : travail du point p au point q ou r
Symbolisation mathématique dans les formules suivantes
- A→ B : signifie 'variable de A à B)
* : signifie 'multiplier'
- / : signifie 'diviser' Premier principe : les différents travails sur les courbes sont les aires hachurées ou grisées :
-W : énergie utile
+W: énergie coûteuse
Le cycle est double : 2 tours 4 courses ; divisés en 10 secteurs - -
Le moteur effectue une série de cycle en échangeant de la chaleur avec 2 sources il est ditherme :
2 transformations isothermes variables : de W52 à W5'(2'max ou 3min)
de W5'(2'max ou 3min) à W(4 ou l)(3'max) une transformation isentropique variable :
de T(2min→ (2'max ou 3min))* y < T(3'max)
Calcul du rendement théorique par décomposition des transformations au cours du double cycle : Le cycle double est à étudier dans son intégralité, il correspond à une série de travaux mécaniques variables en compression et décompression.
Course 1 :
Ouverture admission du PMH à VI min adm à V2max adm à la pression de l'ambiant extérieur 1 :
- Travail mécanique nul à pression équivalente avec son ambiant extérieur soit :
Secteur 1 à 2 W = 0
Fermeture admission de VI min adm à V2 max adm sous la pression de l'ambiant extérieur 1 jusqu' au PMB :
- Travail mécanique coûteux, variable :
Secteur 2 à 3 +W((1 ou 4) (5max→ 5'min))
Course 2 :
Du PMB à retour à l'équilibre de pression avec son ambiant extérieur :
- Travail mécanique rendu, variable :
Secteur 4 à 5 -W((l ou 4)(5max→ 5'min))
De l'équilibre de pression avec son ambiant extérieur jusqu'à la compression
PMH :
- Travail mécanique coûteux, variable :
Secteur 5 à 6 +W ((1 ou 4) (2min→ (2'max ou 3min)))
- Une transformation isentropique :
PMH : T(2min→ (2'max ou 3min))* y < T(3'max) - -
Course 3 :
Du PMH à l'équilibre de pression avec son ambiant extérieur :
- Travail reçu, variable :
Secteur 7 à 8 -W(2min→ (2'max ou 3min))* y < W(3'max)
- Travail mécanique rendu :
Secteur 7 à 8 -W((l ou 4) (2min→ (2'max ou 3min)))
De l'équilibre de pression avec son ambiant extérieur jusqu'au PMB :
- Travail mécanique coûteux, variable :
Secteur 8 +W((1 ou 4) ((1 ou 4)→ 5'max))
Course 4 :
Du PMB jusqu' à l'équilibre de pression avec son ambiant extérieur :
- Travail mécanique rendu, variable:
Secteur 9 -W((l ou 4) ((1 ou 4)→ 5'max))
Ouverture soupape d'échappement à l'équilibre de pression avec son ambiant extérieur jusqu' au PMH :
- Travail mécanique nul à pression équivalente avec son ambiant extérieur soit :
Secteur 10 W=0
- Fermeture soupape d'échappement : fin de cycle début de cycle: ouverture soupape d'admission.
On admet le rendement r comme étant le travail reçu pour un double cycle sur la somme des travails réaliser au cours du double cycle soit :
-W / somme (+W) +somme (-W).
Alors l'expression de la formule thermodynamique de l'invention est :
-W(2min→ (2'max ou 3min))* y < W(3'max)
+W((1 ou 4) (5max→ 5'min)) -W((l ou 4)(5max→ 5'min)) +W((1 ou 4) (2min→ (2'max ou 3min))) -W((l ou 4) (2min→ (2'max ou 3min))) +W((1 ou 4) ((1 ou 4)→ 5'max)) -W((l ou 4) ((1 ou 4)→ 5'max))
-W(2min→ (2'max ou 3min))* y < W(3'max) - -
Soit pour simplifier : -W(2min→ (2'max ou 3min))* y < W(3'max) r =
-W(2min→ (2'max ou 3min))* y < W(3'max)
On en déduit que r = 1 variable, soit à dire que le rendement est l'expression d'une puissance variable.
Interprétation
1 est une entité variable intégrale soit à dire qu'il est l'expression d'une puissance variable, en fonction d'une cylindrée variable d'admission. Le diktat de la formule de l'invention est une constante : la pression de l'ambiant extérieur doit toujours être égal la pression interne de la chambre à l'ouverture des soupapes d'échappement ou d'admission. Si cette condition n'est pas respectée soit le point 4 de la (planche 12) à devenir supérieur à la pression atmosphérique; point 1 (de la planche 12) le moteur de l'invention se comporte alors comme l'état de la technique antérieur: le rendement chute le moteur devient thermique. Les turbos et compresseur volumétrique d'admission perte de leur sens sur l'invention, en effet ceci influent sur le taux de compression afin d'augmenter le rendement par recherche de puissance en haut de "courbe": Le taux de compression n as plus d'influence sur le rendement. Le rapport alésage/course prend alors tout son sens: la différence de dimensionnement doit permettre en fonction d'un volume d'admission variable et max pouvoir accepter une détente intégrale des gaz brûlés. Le double cycle est adaptable au moteur à pression dit de diesel.
- -
Dans une réalité constructive de l'invention il conviendra de diminuer la course réelle en proportion des pertes mécaniques diminuées des frottements par pression diamétrale (voir Développement 1). Il appartient de corriger la courbe idéalisée en fonction des réalités de réponse temporelle et dimensionnelle des éléments :
Perte par avance à l'allumage due à la non instantanéité de la combustion du mélange gazeux.
- Pertes par pression dépression créée par la non spontanéité des déplacements mécaniques : fermetures ouvertures dimensionnements des soupapes, vitesse linéaire du piston, etc.
- Pertes par permissivités thermiques des matériaux.
Le passage inertiel mécanique servant à la compression maximum est supérieur aux passages inertiels des dépressions.
II conviendra d'utiliser au mieux la gestion des soupapes de préférence de façon électromagnétiques.
- -
Avantage thermodynamique théorique induit des répercutions des développements 1 et 2 et de l'application de l'invention
(Planche 11 et planche 12)
Application au moteur à détente de type : moteur à gaz à combustion interne
Il s'agit de profiter au mieux de la longueur de la course du piston, de façon à différentier suffisamment le volume de compression par rapport au volume de détente de façon mécanique dans la même chambre de combustion :
- En prenant en compte le pouvoir détonant du mélange admis
- En prenant en compte une durée d'admission variable avec une phase dépressive Le double cycle alors étudié au niveau thermodynamique est appelé : double cycle de Gérard Pouille.
Moteur à gaz à combustion interne de cylindrée et de compression variable, à rendement théorique de 1 constant sous sa capacité maximum de récupération de détente des gaz
L'atmosphère terrestre est sa source froide, le système est renouvelé à chaque double cycle.
L'apport d'énergie a lieu par transformation du système soit une combustion de carburant.
Cycle du moteur à gaz à combustion interne
L'énergie chimique d'un carburant est convertie par combustion dans une machine à piston en travail mécanique : Système ouvert avec combustion interne.
La composition du mélange air-carburant ne varie pas au cours du cycle : c'est la longueur d'admission durant la course qui détermine la puissance. - -
Le double cycle idéalisé de quatre phases ou temps variables :
- admission
- compression
- détente
- échappement
En admettant que : Ouvertures / fermetures des soupapes instantanées : 2 au minimum
- La compression et la détente variable sont isentropiques.
- L'allumage est dit électrique à bougie : il est instantané comme la combustion
Le double cycle est à développement à volume constant :
1er temps de 0-1 : phase admission du gaz
- 2eme temps de 1-2 : phase de compression isentropique
- 3eme temps de 2-3-3' : phase d'allumage
phase 2-3-3' isentropique (seule motrice)
- 4eme temps de 4-1-0 : phases échappement
On se limite à l'étude d'un seul cylindre.
Avantages énergétiques induits de la thermodynamique de l'invention
Le mélange gazeux admis est chimiquement optimum en combustion. On ne varier que son volume admis.
La compression est variable : le moteur est poly carburant.
- -
Avantages environnementales induit à sa thermodynamique
Seule la puissance varie, le rendement reste de 1 sous capacité maximum de récupération de la détente dudit moteur :
- Le rendement est de 1 (pas d'échange thermique avec son milieu ambiant)
- Pas de pollution (les gaz étant intégralement brûlés)
Construction mécanique minimale propre à l'invention
Pour que l'invention « transforme » un mouvement linéaire de va et vient en mouvement circulaire, il lui faut au minima la construction suivante :
- Un point de réception de la force linéaire à récupérer : l'axe A
- Un bâti cylindrique intérieur supportant l'ensemble des éléments et servant de bande de roulement à certains d'entre d'eux : bâti fixe 1
- Un grand plateau rotatif dépendant du bâti fixe et support d'éléments : plateau grand C
- Un petit plateau rotatif supporté par le grand plateau rotatif : pignon 6.
Construction mécanique de l'invention pour un demi- vilebrequin (planche 26)
Pour une transformation de mouvement la plus harmonieuse possible ainsi qu'une réelle possibilité à accepter des régimes de rotations et des puissances élevés, l'invention se propose d'une façon plus complète et plus mécanique :
(planche 20) : repérages des éléments vue en éclatée.
(planche 21) : vue en éclaté avec décomposition des mouvements propres à chaque élément
(planche 22) : bâti fixe 1 à part.
(planche 23) : vue de côté sans bâti fixe 1.
(planche 24) : vue de dos sans bâti fixe 1.
(planche 25) : vue de face sans bâti fixe 1. - -
Contrainte géométrique ramené à la construction mécanique de l'invention Le périmètre primitif intérieur de la bande de roulement du bâti 1 doit être du double du périmètre primitif des pignons 5 ou 6 (équivalents).
La longueur de déplacement linéaire maximum de A correspond au diamètre intérieur primitif de la bande de roulement du bâti fixe 1.
Les pignons 5 et 6 ne peuvent travailler dans le même plan : l'addition de leurs diamètres primitifs étant égal au diamètre primitif de la bande de roulement circulaire du bâti 1.
Synoptique des déplacements (planches 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19)
- -
Explication des mouvements de l'invention en version minimale Pour une poussée sur A : son déplacement linéaire met en rotation le pignon 6 entraînant le plateau C en rotation: 6 est en rotation sur lui-même et en déplacement satellite autour de 1 axe central commun du plateau C et du bâti 1 pour un aller retour de A, 6 effectue un tour sur lui-même et un tour satellite. C effectue une rotation sur lui-même Explication des mouvements de l'invention en version optimale
(planche : 13 à 26)
Pour une poussée sur A: son déplacement linéaire met en rotation les pignons doubles 6, 6' et 5,5' par l'intermédiaire de 7 sur la bande de roulement intérieur de 1 entraînant le plateau C en rotation: 6,6' et 5,5' sont en rotation sur eux-mêmes et en déplacement satellite autour le 1 axe central commun du plateau C et du bâti 1.
Le pignon central 7 a toujours une vitesse de rotation supérieure au pignon 6,6' et donc 5,5' suivant le rapport des dimensions des périmètres primitifs de 6' ou
5'(équivalents) sur la dimension du périmètre primitif de 7 plus le tour en cour de C.
Pour un aller retour de A: 6,6' et 5,5' effectuent un tour sur eux-mêmes. C effectue une rotation sur lui-même
7 effectue l'addition de c plus le rapport pignon 6V pignon 7 et entraine 8
(planche 3 figure 4) (planche 6):
Définition des points glissants de contact G et G' géométrique a transformer en mouvement de rotation mécanique ainsi que des points glissants de contact entre 6' 7 5' : ils doivent permettre le passage de la motricité de façon tribologique et chronologique suffisante afin d assurer le passage du couple ramené de A. Exemple: engrenage à dents. _ _
Nomenclature et fonction des éléments (Références aux figures 19, 20 et 21)
Référence Eléments Eléments Référence Rôle des éléments
minimaux complémentaires géométrique
des éléments
minimaux
A Axe A Axe de transmission de la force grand F: A à un déplacement linéaire il est solidaire de 6
mécaniquement. Nota : solidaire de 6 en rotation, il effectue un tour sur lui- même pour une rotation de C
C Demi-plateau Demi-plateau Disque grand Maintenu dans C mais libre libre en Libre en rotation C en rotation par rotation l'intermédiaire de 3 et ou de
3', il maintient : 10 , 9 , 9'et 2.
Sert à la récupération de son mouvement .
1 Bâti fixe Périmètre du Il sert de bandes de
disque grand C roulement circulaire internes récepteur du et immobiles aux pignons 6 point G et 5
glissant
commun à
petit c
2 Bague de Au centre de C Sert à la libre rotation de 7 friction ou dans C
roulement
3 Bague de Sert à la libre rotation de C friction ou dans 1
roulement
3' Bague de friction Sert à la libre rotation de C ou roulement Dans 1
4 Axe Centre de petit Maintenu dans C mais libre c de rotation par
l'intermédiaire de 9, il est solidaire mécaniquement de 6 et 6'.
4' Axe Maintenu dans C mais libre de rotation par
l'intermédiaire de 9', il est solidaire mécaniquement de 5 et 5'. - -
Référence Eléments Eléments Référence Rôle des éléments
minimaux complémentaires géométrique
des éléments
minimaux
5 Pignon Sert par sa mise en rotation via 5' à la mise en rotation de C dans 1 par un point de contact commun G' glissant assurant le déroulement du mouvement de son périmètre extérieur primitif, sur le périmètre primitif intérieur de 1
5' pignon solidaire Solidaire de 5 en rotation à de 5 qui il retransmet son
mouvement de rotation reçu par un point de contact commun glissant assurant le déroulement de son mouvement au périmètre extérieur primitif reçu du mouvement du périmètre extérieur primitif de 7.
6 Pignon Disque petit c Sert par sa mise en rotation via A à la mise en rotation de C dans le bâti 1 par un point de contact commun G glissant assurant le déroulement du mouvement de son périmètre primitif extérieur sur le périmètre intérieur primitif de 1.
6' Pignon solidaire Solidaire de 6 en rotation il de 6 sert par un point de contact commun glissant assurant le déroulement du mouvement de son périmètre primitif extérieur au périmètre extérieur primitif de 7.
7 Pignon Au centre du Sert à transmettre le
disque grand C mouvement de rotation de 6 vers 5 par ses deux points de contact commun glissant opposés assurant la transmission du mouvement de son périmètre primitif de 6'à 5'. L'élément 8 lui est mécaniquement solidaire en rotation. _ _
Référence Eléments Eléments Référence Rôle des éléments minimaux complémentaires géométrique
des éléments
minimaux
8 Arbre de Au centre du Sert à récupérer un
transmission disque grand C mouvement de rotation
(optionnel)
9 Bague de Sert à la libre rotation de 6 Friction ou et 6' sur 4
Roulement
9' Bague de Friction Sert à la libre rotation de 5 ou roulement et 5' sur de 4'
10 Bague de Sert à la libre rotation de 6 friction ou dans C
roulement

Claims

REVENDICATIONS 1) Ensemble mécanique à déplacent hypocycloidique; le pignon 6 sur lequel un maneton A fixé sue son périmètre primitif, permet à celui-ci un déplacement linéaire et de va et vient pour un déplacement rotatif du plateau C, les pignons 6 et 5 via le pignon 7 à arbre 8 permettent la répartition de la motricité et de l'équilibre sur les couronnes C, via 6 et 6.
2) Vilebrequin selon la revendication 1) appliqué au développement 1 : caractérisé en ce qu'il permet à la bielle de ne plus rapporter mécaniquement de pression diamétrale petit f (planche 2 - figure 2) : la raison (planche 5) entre ( C ) et (6) est de 2 , permettant un déplacement linéaire de l'axe A récepteur d'une force grand F. C'est à dire qu'une force grand F (planche 3 - figure 4) appliquée à la bielle est, en théorie, intégralement rapportée au vilebrequin sans application de pression diamétrale en pied de bielle. Vilebrequin selon le revendication 1) et 2) : le centre géométrique de l'axe A récepteur d'une force, doit se trouver sur le périmètre primitif du pignon (6) lui-même en contact avec le périmètre primitif du bâti fixe ou couronne 1, permettant un déplacement linéaire de Γ axe A.
3) Vilebrequin selon le revendication 1) et 2) : le centre géométrique de l'axe A récepteur d'une force, doit se trouver sur le périmètre primitif du pignon (6) lui-même en contact avec le périmètre primitif du bâti fixe ou couronne 1, permettant un déplacement linéaire de Γ axe A.
4) Vilebrequin selon revendication 1) appliquée au développement 1 : la suppression de la pression diamétrale (petit f) en pied de bielle et ramené en tête de bielle, permets une grande vitesse linéaire du piston.
5) Vilebrequin selon la revendication 1) appliquée au développement 2 : caractérisé en ce qu'il permet à la bielle de ne plus être animée de son mouvement mécanique rotatif
(planche 2 - figure 2) : la raison (planche 5) entre (C ) et (6) est de 2, l'invention supprime le mouvement "oscillant" (ou de "balancier") (planche 3 - figure 4) de la bielle ainsi que ses vibrations et déséquilibres constants en dynamique (planche 4 et planches 10 11 12 13 14 15 16 17 18), la bielle n'étant plus un organe de liaison d'articulation entre le piston et son vilebrequin. « La bielle » prend la forme d'un simple organe de transmission de mouvement linéaire.
6) Vilebrequin selon la revendication 1) appliqué au développement 2 : caractérisé en ce qu'il permet d'annuler le rapport minimum d'alésage par rapport à sa course (planche 5 - figure 6) de façon géométrique et par répercussion de façon mécanique. Limite de l'état de la technique antérieure (planche 5 - figure 5) rapportée au moteur à gaz à combustion thermique : c'est à dire que le diamètre du piston de l'invention peut varier de 0 théorique à l'infini pour une course donnée (planche 3 - figure 4). 7) Vilebrequin suivant revendication 1) : caractérisé en ce qu'il reparti sa motricité et son équilibrage par l'intermédiaire du pignon opposé (5), en passant par le pignon inverseur de sens (7).
8) Vilebrequin selon l'une quelconque des revendications précédentes 1) : caractérisé en ce qu'il permet de récupérer
deux vitesses radiales : sur le disque (C) et sur l'axe (A), soit deux couples différents de récupération de travail à régime constant ou variable.
9) Vilebrequin selon l'une quelconque des revendications précédentes 1) : caractérisé en ce que chaque « demi vilebrequin » peut être animé mécaniquement d'un sens de rotation inverse permettant un équilibrage dynamique simple. 10) Vilebrequin selon l'une quelconque des revendications précédentes 1) appliqué aux développements cumulés 1 et 2 : caractérisé en ce qu'il propose au moteur dit à piston de créer mécaniquement une chambre de décompression plus volumineuse que la chambre de compression initiale (planche 6 - figure 1). C'est à dire par un allongement conséquent de la course par rapport à l'alésage afin de profiter de la détente intégrale de la combustion gazeuse (planche 6 - figure 1 et planche 7).
11) Vilebrequin selon les revendications 1) et 8) : caractérisé en ce qu'il privilégie une longueur d'admission modulable et partielle sur la course (phase) d'admission (planche 9). C'est à dire que la phase d'admission sera partielle sur la course du piston créant une pression inférieure à son ambiant (pression atmosphérique) sur le restant de la course, cette dépression étant à son maximum au point mort bas (travail rendu). Cette phase variable permet un choix de cylindrée unitaire variable donc une compression variable (planche 9). Il est à noter qu'une phase dépressive apparaît sur la course en fin de détente (travail rendu). 12) Vilebrequin selon l'une quelconque des revendications précédentes 1) et qui en découlent : caractérisé en ce qu'il propose un moteur à gaz à combustion interne de cylindrée et de compression variable (planche 8) c'est à dire un moteur à rendement théorique de 1 constant dont seule la puissance varie (planche 9). 13) Vilebrequin selon les revendications 1) et qui en découlent : caractérisé en se qu' il permets de fournir un travail supérieur sans changer son régime de rotation : sa cylindrée varie suivant la durée ( longueur ) d'admission.
14) Vilebrequin selon les revendications 1) et qui en découlent : ses deux possibles couples de récupération de travail sur l'axe (8) et le disque (C), complétés d'une « plage » de cylindrée variable (puissance variable) permette à l'invention de se passer d'une « boite de vitesse ». 15) Vilebrequin selon les revendications 1) et qui en découlent : caractérisé en ce qu'il propose des carburants différents. C'est à dire que sa compression variable permet la polyvalence des énergies (planche 11 et planche 12).
16) Vilebrequin selon les revendications 1) et qui en découlent caractérisé en ce qu'il privilégie un mélange gazeux optimum en rendement c'est à dire un mélange ambiant / carburant constant en enrichissement ou appauvrissement, on ne fait varier que la longueur d'admission et donc la puissance (planche 11 et planche 12).
17) Vilebrequin selon les revendications 1) et qui en découlent caractérisé en ce qu'il privilégie une faible capacité à polluer c'est à dire que le rendement est toujours de 1 théorique, seule la puissance varie, l'intégralité de la détente des gaz permettant leur fin de combustion, (planche 11 et planche 12).
18) Vilebrequin selon l'une quelconque des revendications précédentes 1) et qui en découlent : caractérisé en ce qu'il privilégie un moteur à température "ambiant". C'est à dire du fait d'un rendement de 1 constant théorique mais aussi grâce à deux possibles phases dépressives dont une obligatoire à l'admission permettant, en application sur un moteur réel, un abaissement de la température du "haut moteur" (masse chaude) vers le bas moteur, (planche 11 et planche 12) : l'invention n'a pas besoin d'échangeur thermique, type « radiateur ».
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Citations (5)

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US2166975A (en) * 1936-10-10 1939-07-25 Sologaistoa Manuel Humbe Perez Mechanical movement
US4237741A (en) * 1977-05-05 1980-12-09 Huf Franz Joseph Mechanical transmission arrangement
FR2680402A1 (fr) * 1991-08-12 1993-02-19 Bes Jean Paul Mecanisme de transformation reversible d'un mouvement de rotation uniforme en un mouvement rectiligne alternatif sinusouidal a course variable, et moteur comportant un tel mecanisme.
FR2747169A1 (fr) * 1996-04-05 1997-10-10 Defarge Alexis Boitier de transformation de mouvement, rotatif-alternatif, ou inversement avec changement possible de direction, de frequence, de phase et d'amplitude
WO1999063247A1 (fr) * 1998-05-19 1999-12-09 Gomecsys B.V. Mecanisme de bielle relie a une manivelle

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