Moteur à combustion interne à transmission hydraulique et distribution sans soupape, alimenté par un générateur d'oxygène La présente invention concerne un système de transformation du mouvement rectiligne alternatif en un mouvement circulaire continu et vis versa par une structure équilibrée et symétrique applicable principalement aux moteurs à combustion et explosion interne à transmission hydraulique et distribution sans soupape, alimentés par un générateur d'oxygène, basé sur l'énorme réduction de la cylindrée et une course faible du piston.
La transformation des forces de pression des gaz dans les moteurs à combustion par un attelage mobile formant un système bielle manivelle engendre une composante normale à la paroi du cylindre qui se traduit par une pression des segments d'étanchéité et des pressions de guidage qui engendrent par suite une usure localisée qui provoque l'ovalisation du cylindre et un couple de renversement sur le bâti, ainsi le piston est allongé, par contre le vilebrequin reçoit un couple moteur variable ce qui exige l'utilisation d'un volant de régulation, la nécessité d'équilibrage, le surdimensionnement des pièces, en plus de l'utilisation d'un système de distribution à soupape dont la commande est coûteuse et encombrante.
L'autre inconvénient majeur des moteurs à combustion interne c'est la puissance spécifique massique, la masse du moteur est élevée par rapport à sa puissance cela est dû en partie au faible nombre de cycle moteur par tour notamment pour le cycle à quatre temps, ainsi qu'au volume élevé de la cylindrée à cause de l'utilisation de l'air dans la combustion au lieu de l'oxygène pur puisque le volume de l'air est au moins quatre fois plus grand que le volume utile de l'oxygène, ce qui contribue à la formation des composés polluants tels que les oxydes d'azote.
La figure 1 représente un moteur à combustion interne à bloc cylindre tournant.
Les figures 2 et 3 représente une variante du moteur à combustion interne à bloc cylindre fixe.
Ce mécanisme (fig. 1) est constitué par un rotor qui comprend quatre cylindres 1,2, 3, et 4 décalés de c degrés l'un par rapport à l'autre liés par un anneau d'étanchéité 9 formant des alvéoles 10 qui peuvent tre utiliser pour la circulation de l'air ou l'eau de refroidissement, chaque cylindre contient un piston de combustion 5,6, 7, et 8 lié à deux axes de guidage 11 et 12, un piston de guidage et d'équilibrage 13 qui n'exerce aucun effort, et un piston de poussée hydraulique 14 dont l'axe est parallèle et excentré par rapport à l'axe du piston de combustion suivant le sens de rotation et qui provoque la rotation du rotor, chaque piston de combustion est lié avec quatre biellettes par deux axes d'articulation 17 et 18, deux biellettes 15 et 16 de chaque côté latéral, qui transmettent un mouvement rectiligne où chaque extrémité est liée séparément avec un piston de combustion formant ainsi deux octogones articulés, une variante consiste à lier les quatre biellettes ensemble par un seul axe d'articulation formant ainsi un losange articulé. Dans une autre variante l'axe de chaque biellette est brisé au milieu formant ainsi une étoile articulée ou bien un octogone articulé à axes brisés (fig. 1).
En effet quand le piston de combustion 7 est soumit aux forces de pression engendrées par la détente des gaz en combustion, il pousse ses quatre biellettes qui tirent à leur tour les quatre biellettes liées aux trois pistons de combustion opposés du mme octogone articulé, entraînant ainsi une course descendante des pistons de combustion 5 et 7 et une course ascendante des pistons de combustion 6 et 8, ce qui provoque simultanément l'aspiration dans le cylindre 1, la compression dans le cylindre 2, la détente et le travail dans le cylindre 3, et l'échappement dans le cylindre 4, le cycle moteur et la rotation du rotor sont provoqués par les pistons de poussée hydraulique des deux pistons de combustion 7 et 5 en course descendante qui
compriment l'huile hydraulique incompressible en circuit fermé, et le pousse vers les pistons en course ascendante à travers les conduites de liaison 19 et 20 et ce au fur et à mesure de la rotation du rotor, tout en exerçant une force de poussé sur la base du cylindre du piston hydraulique dont l'axe est parallèle et décalé par rapport à l'axe du piston de combustion, ce qui engendre une rotation d'un quart de tour, où chaque piston de combustion réalise un cycle moteur à quatre temps et simple effet et quatre courses par tour du rotor, on obtient ainsi un cycle moteur chaque quart de tour. Deux cames symétriques 24 fixées à chaque côté latéral sont prévues pour limiter la course des pistons et servir au démarrage du moteur grâce aux huit axes de guidage, il est possible de disposer deux butés ressort sur le piston hydraulique et le piston de guidage.
Cette technique permet de réaliser un couple régulier et ininterrompu suivant les vitesses de rotations conventionnelles, et améliore le rendement du système.
La distribution se fait sans soupape où le rotor tourne dans un anneau circulaire 23 qui contient un orifice d'aspiration 26, un orifice d'échappement 25, et une bougie d'allumage ou un injecteur 21 suivant le type du moteur, ce qui permet de réaliser un cycle moteur par piston et par tour, ce système est indéréglable et offre des larges sections de passage aux gaz avec une étanchéité persistante, et une forme compacte.
Il est possible de disposer plusieurs rotors suivant le besoin sur le mme arbre, ainsi que de suralimenter le moteur en oxygène pur par un turbocompresseur à gaz d'échappement.
Dans une deuxième version de réalisation (fig. 2) le bloc cylindre 33 est fixe, chaque piston de combustion est lié à deux axes de guidage 29 et un piston hydraulique 28 dont l'axe est coaxial avec l'axe du piston de combustion. Suivant le mme cycle déjà décrit, le piston hydraulique comprime l'huile qui
actionne la rotation du rotor denté à travers les conduites tangentes 30 au rotor denté 31 suivant le sens de rotation. Le rotor entraîne l'huile vers le piston hydraulique en course ascendante et ainsi de suite, on obtient ainsi un cycle moteur à quatre temps par piston et par tour, ou bien deux cycle moteur à deux temps par piston et par tour où chaque deux pistons de combustion opposés effectuent une course de travail chaque quart de tour, dans ce cas les forces sont parfaitement équilibrées, la distribution se fait pour chaque cylindre séparément par un disque 27 qui contient un seul orifice 32 qui démasque progressivement les orifices d'aspiration et de refoulement en tournant autour de l'axe du cylindre un tour par cycle moteur, ce mouvement est synchronisé avec la rotation du rotor denté, la came est fixée au rotor denté.
Une version du moteur à deux temps à double effet et cylindre fixe fig. 3, consiste à disposer deux pistons hydrauliques 36 et 39 actionnés périodiquement et liés entre eux avec deux bras 35 et 40 ainsi que liés rigidement avec le piston de combustion 34 où leurs axes sont coaxiaux, quand le piston de combustion 34 est en course descendante le piston hydraulique 36 comprime l'huile en circuit fermé à travers les conduites tangentes 38 au rotor denté 37 suivant le sens de rotation ce qui fait tourner ce rotor denté qui pousse l'huile vers le piston hydraulique 39 qui l'aspire, pendant la course ascendante du piston de combustion c'est le piston hydraulique 39 qui comprime l'huile et le piston hydraulique 36 l'aspire et ainsi de suite, il est possible d'envisager l'introduction d'un aspirateur qui effectue un échappement forcé et améliore le remplissage du cylindre.
Pour les deux versions du moteur à deux temps susmentionnées, le mécanisme évite l'ovalisation du cylindre puisque ce dernier ne subit plus les pressions des segments d'étanchéité et les pressions de guidage, prolonge la durée de vie des segments d'étanchéité, du cylindre et du piston,
L'alimentation par le comburant se fait par un générateur d'oxygène pur 22 où l'oxygène est séparé préalablement de l'air et introduit directement dans la conduite d'aspiration au fur et à mesure de sa production, mais il est possible de le stocker dans un réservoir auxiliaire ou d'utiliser de l'oxygène stocké préalablement, il ne s'agit pas d'enrichir l'air admit en oxygène mais de fournir de l'oxygène pur pour la combustion, ce générateur est entraîné par l'arbre moteur et fournit un débit proportionnel à la vitesse de rotation du rotor, ce qui réduit énormément la cylindrée et la masse du moteur, et évite la formation des composés polluants. Les matériaux en contact direct avec l'oxygène doivent tre évidemment inoxydables. Il est possible d'utiliser les gaz résultants de la séparation de l'oxygène de l'air, constitués principalement de l'azote, pour le refroidissement du moteur et ses composants tel que le radiateur.
