FR3086689A1 - Moteur a hydrogene a chambre torique et cylindree variable, et procedes associes - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un moteur à hydrogène caractérisé en ce qu'il comporte au moins une unité de puissance motrice notamment constituée d'un stator torique à l'intérieur duquel se déplace un rotor comportant un tambour tournant autour d'un axe fixe solidaire du stator et accueillant un ou plusieurs ensembles appairés ci-après dénommés "pseudo-cylindres" constitués d'une pale renforcée pour constituer culasse, solidaire dudit tambour et tournant à sa vitesse, et d'un piston mobile également en rotation avec le tambour mais s'écartant/se rapprochant de sa dite pale en contre/sur rotation par le moyen de mécanismes de positionnement installés à l'intérieur dudit tambour, étant précisé que la cylindrée de la "chambre" ainsi constituée par l'espace entre la pale et son piston, peut être réduite/augmentée par un dispositif de comblement installé sur ladite pale. Le fonctionnement dudit moteur s'apparente donc à celui d'une turbine. Ledit moteur est caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif distinct de compression du carburant hydrogène avant son mélange avec le comburant, et qu'il permet le fonctionnement en cycle décalé de chacun des ensembles pale/piston formant pseudo-cylindre, notamment grâce à des soupapes spécifiques et à un système novateur de distribution annulaire concentrique. Ledit moteur est également caractérisé en ce qu'il comporte un volant moteur annulaire, lequel dit volant conçu pour être accouplé à un générateur électrique spécifique dédié, et à des dispositifs de répartition à la demande de la puissance obtenue entre moto-propulsion et/ou génération électrique L'invention ici présentée est notamment destinée à constituer une aiternative aux piles à combustible.
Description
MOTEUR À HYDROGÈNE À CHAMBRE TORIQUE ET CYLINDRÉE VARIABLE, ET PROCÉDÉS
ASSOCIÉS.
INTRODUCTION
Dans un moteur thermique classique à chambre cylindrique, la puissance est produite dans la phase de détente par expansion des gaz sous pression entre une culasse fixe et un piston mobile qui se déplace pour entraîner le moteur. Comme il sera vu infra, différentes solutions se proposent aujourd'hui d’utiliser une chambre torique plutôt que cylindrique pour mettre en œuvre des dispositifs de génération de force motrice rotative à l'intérieur de ladite chambre torique.
Par rapport à ce qui est connu aujourd’hui, l’invention ici présentée est caractérisée en ce qu'elle comporte différentes innovations permettant notamment l'utilisation d'hydrogène comme carburant, mais surtout de désynchroniser les cycles à l’intérieur de chaque chambre torique notamment au moyen de dispositifs de distribution/alimentation annulaires permettant de délivrer ces performances.
Pour éviter tout auto-allumage intempestif au moment de l’introduction du mélange air/hydrogène, le choix a été fait dans la présente invention de ne mélanger les deux dits gaz qu'en fin de phase de compression, choix concrétisé par l’adjonction à cette effet d'un dispositif additionnel de compression spécifique de l’hydrogène. Cette disposition permet par ailleurs avantageusement de pouvoir utiliser de l’hydrogène stocké sous différentes pressions.
Sur la couronne concentrique principale, sont par ailleurs installées des ailettes de ventilation et refroidissement, ainsi qu'un volant moteur apte à transmettre la puissance et/où supporter un dispositif de démarrage .
En fonction de l’usage souhaité du moteur, différents dispositifs connus des hommes de l’art peuvent être entraînés par te votent moteur, comme par exemple un système différentiel permettant, en fonction des besoins, la répartition de la puissance fournie comme force motrice pour entrainer un générateur électrique, et/ou comme force de propulsion d’un véhicule.
Parmi les dispositifs de génération électrique susceptibles d'être entraînés par le volant moteur de l’invention, on peut par exempte citer un dispositif monté dans une couronne concentrique audit volant et constitué d'un stator composé de bobinages d’induction et d'un rotor comportant des masselottes aimantées à positionnement variable commandé par tout dispositif connu des hommes de l'art, permettant, pour une vitesse donnée dudit volant, une répartition entre puissance électrique et puissance motrice résiduelle; avantageusement un tel dispositif peut être réversible et utilisé pour le démarrage du moteur. Une autre possibilité peut être constituée d'une couronne de dynamos dont les galettes d’entrainement sont plaquées progressivement à la demande sur une bande de friction concentrique audit volant.
Le moteur torique ici présenté peut être fabriqué dans différentes variantes d’exécution et comporter une ou plusieurs unités de puissance ainsi constituée, et en fonction des dispositifs installés, l'unité de puissance peut fonctionner en mode 2 ou 4 temps, avec des cycles synchronisés ou désynchronisés.
Le nombre de tours par cycle est inversement proportionne! au nombre d’ensembles pale/piston constituant pseudo-cylindres installés; par exempte et pour une meilleure compréhension, une configuration “moteur carré peut comporter trois pseudo-cylindres qui boucleront un tour complet à l’intérieur de la chambre torique en faisant chacun trois cycles; étant précisé que dans ce cas chaque cycle se déroule sur 120° et que les cycles de chacun des ensembles peuvent être synchronisés ou désynchronisés par tiers. L’ensemble de ce qui suit concerne cette configuration avec trois pseudo-cylindres occupant chacun 120“. Dans le cas -te plus simple- de cycles synchronisés, l'unité de puissance est équipé de 3 dispositifs d'admission principale, de 3 dispositifs secondaires d’admission/compression d'hydrogène, de 3 dispositifs d'aiiumage, et de 3 dispositifs d'échappement, espacés de 120°, chacun de ces dispositifs étant commun à chacun des ensembles pale/piston constituant un pseudo-cylindre; cette disposition est plutôt conseillée quand le moteur comportent plusieurs unités de puissance.
Dans le cas -pius complexe- de cycles désynchronisés, à savoir décaiës de 12073=40°, l'unité de puissance est équipée de 9 dispositifs d'admission principale, de 9 dispositifs secondaires d’admission/compression d'hydrogène, de 9 dispositifs d'allumage, et de 9 dispositifs d'échappement, décalés de 40° et dédicacés à chaque ensemble; cette configuration est plus complexe et nécessite un système de distribution capable de gérer cette désynchronisation puisque chaque ensemble tourne avec des cycles différents à l'intérieur de la même chambre torique.
C'est cette configuration qui fait l'objet de ia description de la présente invention, et donc les explications, descriptions et schémas qui suivent concernent un fonctionnement en mode 4 temps dans une variante d'exécution comportant un moteur mono-unité de puissance, avec trois ensembles constituant pseudocylindres; étant précisé que tes adaptations nécessaires pour un fonctionnement en mode 2 temps et/ou synchronisés sont réputées être connues de l'homme de l’art.
Dans ladite variante d'exécution de l'invention ici présentée, ie moteur fonctionne comme suit au cours des cycles :
Dans la phase de détente, le rotor est mis en mouvement par ia force tangentieiie générée par détente des gaz explosifs à l’intérieur du pseudo-cylindre et appliquée sur ia paie mise en rotation aiors que tout au long de cette phase le piston est maintenu en position fixe par contre-rotation au moyen de dispositifs de positionnement relatif installés à l'intérieur du tambour central.
A la fin de ia phase de détente, les gaz d'échappement sont évacués par te retour du piston vers sa paie par sur-rotation au moyen des mêmes mécanismes de positionnement, qui permettent grâce à l'énergie cinétique accumulée d’assurer dans des mouvements similaires les écartements/rapprochements pate/piston dans tes phases suivantes d’admission par contre-rotation et de compression par sur-rotation. Pour illustrer ce fonctionnement, te graphique présenté figure 6 permet de connaître en fonction de te rotation du tambour (axe vertical) mesurée en degrés (pour chacun des trois cycles pour un totai de 360°, 3 fois de 50° à 120°) la position angulaire (axe horizontal) de chacune des deux pièces -pale et piston3 constituant chaque pseudo-cylindre, et de visualiser les écarts angulaires entre lesdits pale et piston dans les quatre phases détente, échappement, admission, compression (dans l'ordre du graphique).
En application des données dudit graphique, la figure 1 illustre les positions des pistons de chacun des pseudo-cylindres au début d’un tour déterminé par convention à l’instant où la tête de piston du premier pseudo-cylindre se trouve, en position angulaire 0’ (zéro), en fin de compression juste avant l’allumage et la détente, et alors que sa pale, positionnée à 5°, est donc distante de 5° dudit piston. A cet instant le second pseudo-cylindre est en début (1/3) de phase d'échappement, avec un écart angulaire de 25° entre sa pale, positionnée à 125° (5’+120°), et son piston, positionné à 100°. Toujours à cet instant te troisième pseudo-cylindre est en fin (2/3) de phase d'admission, avec un écart angulaire de 25’ entre sa pale, positionnée à 245° (5°+2x120°), et son piston, positionné à 220°.
Ledit graphique permet par ailleurs de déterminer les positions angulaires moyennes où devront être implantés en périphérie de la chambre torique, les différents dispositifs d'allumage, échappement, admission d'air, compression/admission d'hydrogène.
Par exemple, et pour assurer le premier cycle du premier ensemble constituant pseudo-cylindre, lesdits dispositifs devront être implantés autour de 2’ pour l'allumage , autour de 34’ pour l'échappement, autour de 64° pour l'admission, et autour de 116’ pour l'introduction de l'hydrogène compressé pour le cycle suivant; étant précisé que pour le deuxième cycle, 120° doivent être ajoutés à ces positions angulaires et 240“ pour te troisième, de sorte que l'implantation de dispositif d'introduction de l'hydrogène compressé pour te cycle initial devra être prévue autour d'une position angulaire de 356°, soit 4° avant la fin d'un tour complet... Pour assurer ia désynchronisation innovante de la présente invention, tes positions desdits différents dispositifs seront calculés en ajoutant 40’ pour le second pseudo-cylindre et 80° pour te troisième aux chiffres précédents, de sorte que l'allumage du second pseudo-cylindre sera positionné autour de 42° et celui troisième autour de 82’, et ainsi de suite pour les autres dispositifs.
Dans cette configuration, qui à l'avantage d'apporter plus de souplesse au fonctionnement du moteur, plusieurs difficultés sont à aplanir, à commencer par celle des soupapes qui doivent rester parfaitement étanches, notamment quand l’un des ensembles est en phase de détente au niveau d'une soupape d'un autre ensemble.
Compte-tenu de cette cohabitation, les dispositifs de passage des gaz (soupapes) ne peuvent pénétrer à l’intérieur de la chambre torique et sont obligatoirement extérieurs et pas intérieurs comme le sont ies soupapes d'un moteur classique, et notamment cette configuration interdit l'emploi de ressorts pour le déplacement desdites soupapes, et dans l'invention ici présentée, ies dispositifs d'ouverture/fermeture desdites soupapes retenus s’appuie sur un système de vissage/dévissage avec dispositif d'échappement et spécifique â chaque ensemble, comme il sera vu plus loin.
Pour éviter toute déperdition au passage des têtes de piston devant des soupapes ne ies concernant pas, il est par ailleurs nécessaire que la dimension transversale des dites soupapes soit inférieure à l'épaisseur 4 des dites têtes de piston, et le choix a donc été fait de soupapes à tête elliptique oblongue dont le petit diamètre est plus faible que ladite épaisseur.
Comme il a été vu plus haut et dans cette configuration, chaque ensemble pale/piston constituant un pseudo-cylindre utilise un tiers, soit 120° de la chambre torique. Compte tenu des spécificités du moteur, environ 35° constitue ia chambre active, et peuvent être considérés comme l'équivalent de la course d’un moteur classique, et c'est sur cette base que peut être évaluée !a cylindrée, le reliquat (chambre inerte équivalent du bas moteur dans un moteur classique) étant notamment nécessaire pour le débattement du piston engendré par te mécanisme de positionnement.
Quelque soit la configuration, l'une des difficultés à résoudre est ceile de l'étanchéité dans la chambre active” de part la rotation du tambour, et la solution retenue ici pour assurer cette étanchéité est â base de segments flottants à mobilité contrôlée par la force centrifuge.
L’une des autres difficultés à résoudre est celle de la lubrification. La solution retenue est d'injecter â la demande de l'huile par l'arbre fixe et de la répartir par des capillaires notamment pour assurer la lubrification, à nouveau par la force centrifuge jusqu'à la périphérie du tambour et les segments flottants de la chambre active, à l’intérieur du tambour et de la chambre inerte”.
Pour ce qui est du refroidissement, une solution mixte air/eau a été retenue compte tenu des spécificités du moteur, à savoir que les ailettes de ventilation renvoie l'air vers les spires à ailettes entourant la circonférence de l'unité, de manière à compléter ledit dispositif de refroidissement et permettre en option de disposer de vapeur d'eau à électroiyser pour l'obtention d'hydrogène complémentaire en consommant tout ou partie de l'énergie électrique produite.
ÉTAT DE LA TECHNOLOGIE
Si l'utilisation de l'hydrogène comme source d'énergie dans les moteurs thermiques a fait l'objet de nombreux brevets depuis plus d'un siècle, les moteurs thermiques dits rotatifs sont plus récents comme par exemple celui breveté par l'ingénieur Wankel, et l'utilisation dans lesdits moteurs rotatifs d’une chambre torique est également relativement récente.
Parmi les brevets déposés proposant l’utilisation d'une dite chambre torique on peut par exemple citer le document WO 9216728 (A2) présentant un Dispositif rotatif à chambre torique, ou encore le document EP 2391801 (A2) présentant un Moteur rotatif à rotor circulaire, ou encore le document US 6880494 (B2) présentant un Moteur toroidal à combustion interne, ou encore te document US 4683852 (A).
Pour ce qui est des brevets proposant des moteurs thermiques utilisant de I hydrogène comme carburant, on peut par exemple citer te document WO 2010136402 A3 présentant un Moteur à hydrogène , ou encore le document WO 2011084637 A3 présentant également un “Moteur à hydrogène, ou encore le document FR 2946098 (A1) présentant un Procédé de fonctionnement d’un moteur à explosion, ou encore te dispositif de carburation WO 2010,'049944 (A1).
En ce qui concerne Ses dispositifs de variabilité de cylindrée, on peut par exemple citer le document US
6619244 B1 présentant un Moteur à chambre expansible”, ou encore te document US 3987767 A présentant également un dispositif d'expansion.
Ces inventions, si eiies ont incontestablement fait progresser l'état de la technique, ne couvrent néanmoins qu'une partie des dispositifs objets des présentes et n'offrent pas les améliorations ici présentées, points faibles que l'invention a cherché à corriger.
DESCRIPTION DE L'INVENTION
L'invention concerne un moteur à hydrogène (100) caractérisé en ce qu'il comporte au moins une unité de puissance motrice notamment constituée d'un stator torique (200) à l'intérieur duquel se déplace un rotor (300) comportant un tambour (310) tournant autour d’un axe fixe (210) solidaire du stator étant précisé que le rotor est mis en mouvement par la force tangentielle générée par détente des gaz explosifs à l'intérieur de chaque pseudo-cylindre (330x) constitué d’une pale (331 x) renforcée en forme de portion de tore pour constituer culasse, et d'un piston mobile appairé (335x)
En comparaison des moteurs à chambre torique connus à ce jour, l'invention ici présentée est caractérisée en ce qu’elle comprend une pluralité de moyens innovants parmi lesquels :
- différents dispositifs (240) lui permettant de fonctionner avec de l'hydrogène comme carburant,
- différents dispositifs permettant aux pseudo-cylindres (330x) de fonctionner en mode désynchronisé à l'intérieur de ia même chambre torique (220), notamment grâce à des soupapes spécifiques (230),
- un volant moteur (320) permettant la mise en œuvre de différents dispositifs de distribution de puissance
- une couronne annulaire (322) fixée sur ledit volant permettant la mise en œuvre de différents dispositifs de distribution, d’alimentation et de refroidissement,
- des dispositifs de variation volumétrique de cylindrée (280 & 380).
L'invention concerne un moteur à .hydrogène (100) caractérisé en ce qu'il comporte au moins une unité de puissance motrice notamment constituée d'un stator (200) constitué d’un bâti tronc-cylindrique (210) par exemple constitué de deux demi-coques et contenant une chambre torique (220) au pourtour et de part et d'autre de la queile sont installés les dispositifs formant soupapes d'admission principale (230a) et d'échappement (230e), les dispositifs de compression et d’admission secondaire d'hydrogène (240), les dispositifs d'allumage (250), les circuits de refroidissement concentriques (260), les dispositifs de transmission de puissance (270), ceux des dispositifs installés sur ledit stator (200) et commandant la variation volumétrique de cylindrée (280), ainsi que l'alimentation des circuits de lubrification (290) L'invention concerne un moteur à hydrogène (100) caractérisé en ce qu’il comporte au moins une unité de puissance motrice notamment constituée d'un un rotor (300) comportant un tambour (310) tournant autour de l’axe fixe (212) du stator et sur lequel tambour son fixées différentes pièces et dispositifs dont un volant moteur (320), au moins une ensemble pseudo-cylindre (330a,b,c) constitués d’une pale (331a,b,c) en forme de portion de tore fixée au tambour (310), et d'un piston mobile (335a,b,c) comportant une tête également en forme de portion de tore et dont les déplacements relatifs en contre/sur rotation sont assurés par te moyen de mécanismes de positionnement (340a,b,c) installés à l'intérieur dudit tambour centrai (310), ceux des dispositifs (380) installés sur ledit rotor (300) et commandant la variation volumétrique de cylindrée par mises en œuvre de ceux (280) installés sur te stator (200), ainsi que tes dispositifs assurant la distribution des moyens de lubrification (390).
L’invention concerne un moteur à hydrogène (100) caractérisé en ce qu’il comporte au moins une unité de puissance motrice comportant notamment une chambre torique (220) â l'intérieur de laquelle le rotor est mis en mouvement par la force tangentielle générée par détente des gaz explosifs à l’intérieur d’au moins un pseudo-cylindre (330x) coulissant à l’intérieur de ladite chambre torique (220) et constitué d'une pale (331 x) renforcée en forme de portion de tore pour constituer culasses, solidaire dudit tambour (310) et tournant donc à sa vitesse, et d’un piston mobile appairé (335x) constitué d'une tête également en forme de portion de tore (336x) supportée par un bras coudé (337x) prolongé par une bielle (338x) dont une bielle centrale (338b) et deux bielles décalées (338a et c) S’entourant par tiers pour que lesdits bras coudés soient sur te même axe longitudinal, en rotation par l'intermédiaire desdites bielles ainsi centralement alignées (338x) avec le tambour (310) mais s’écartant/se rapprochant de sa dite pale (331 x) en contre/sur rotation par te moyen de mécanismes de positionnement (340x) Installés à l'intérieur dudit tambour central (310); étant précisé que lesdits mécanismes de positionnement (340x) engendrant tes sur/contre-rotations sont entraînés après démultiplication par la rotation dudit tambour (310) autour de l'arbre fixe (212) de l’unité de puissance par tout autre dispositif excentrique connu de l'homme de l'art comme par exempte par le biais d'un système de cames rotatives (342x) ellipsoïdales à gorge à l’intérieur de laquelle coulissent tes ergots de guidage fixés sur le bras coudé des pistons et entraînées au moyen d’engrenages adaptés (344x) par te pignon (346x) dont la rotation autour de son axe (348x) solidaire du tambour (310) est entraînée par te rotation dudit tambour autour de l'axe fixe (212) du stator (200); étant précisé que pour assurer l'étanchéité dans te chambre active, les pale et piston sont équipés de segments flottants à mobilité contrôlée par la force centrifuge (non représentés).
L'Invention concerne un moteur à hydrogène (100) caractérisé en ce qu’il comporte au moins une unité de puissance motrice comportant notamment des dispositifs de variation volumétrique de cylindrée (280 & 380), et en ce que lesdits dispositifs sont ainsi constitués: la variabilité de cylindrée est assurée par te déplacement d'une galette de comblement coulissant (382) en avant de te pale renforcée constituant culasse (331 x), dont le déplacement est commandé par un levier d'enfoncement/retrait (332x) tournant autour d'un axe (333x), à double coudes et installé à l’intérieur du tambour (310), dont te basculement est assuré par te coulissement d'une bague conique (282) sur laquelle vient s’appuyer par te roulette (334x) ledit levier d'enfoncement/retrait (332x) de ladite galette de comblement; étant précisé que ladite bague conique (282) entourant l’axe principal fixe est déplacée horizontalement par coulissement par une tirette (284) traversant ledit l'axe principal fixe (212) solidaire du bâti (210).
L’invention concerne un moteur à hydrogène (100) caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour assurer l'étanchéité entre les pseudo-cylindre (330x) et te stator, tes dits moyens constitués de segments flottants à mobilité contrôlée par la force centrifuge.
L'invention concerne un moteur à hydrogène (100) caractérisé en ce qu’il comporte au moins une unité de puissance motrice comportant notamment un volant moteur (320) sur le que! est fixé une couronne annulaire fixée permettant ia mise en œuvre de différents moyens de distribution, d'alimentation/évacuation et de refroidissement installé sur le stator (200)
Sur ledit volant moteur (320) sont rapportées plusieurs pièces et notamment une couronne (321) sur laquelle sont fixées à l'intérieur d’une pièce concentrique comportant une gorge intérieure en forme de U (322) et à l'intérieur de laquelle sont fixés montés en opposition îes tronçons de crémaillère (324d,g) disposés en quinconce de part et d’autre sur la face intérieure des deux branches du U qui dans leur déplacement circulaire tangentiel entraînent la rotation dans un sens et dans l'autre des dispositifs (230x) commandant les ouverturesrtermetures des soupapes, comme il sera vu infra.
L'invention concerne un moteur à hydrogène (100) caractérisé en ce qu'il comporte au moins une unité de puissance motrice comportant notamment une chambre torique (220) au pourtour et de part et d’autre de la quelle sont installés les dispositifs formant soupapes d'admission principale (230a) et d'échappement (230e), et en ce que les ouvertures et fermetures desdits dispositifs sont commandées par des dispositifs comportant une partie rotative constituée d'une molette/pignon (232x) entraînant un arbre hélicoïdal mâle (234x) transformant par vissage/dévissage à l'intérieure de la pièce femelle (236) la rotation de ladite molette (232x) en déplacement linéaire de la pièce (235) apte à assurer par coulissement au moyen des pièces (237) tes enfoncement/relevage du dispositif d'obstruction formant soupapes à tète elliptique (238); étant précisé que pour éviter tout blocage en fin de course de vissage/dévissage, ledit dispositif comporte un système d'échappement (239), par tout moyen connus comme par exempte au moyen de rondelles ressort.
L'invention concerne un moteur à hydrogène (100) caractérisé en ce qu'il comporte au moins une unité de puissance motrice comportant notamment une chambre torique (220) au pourtour et de part et d’autre de la quelle est installé au moins un système distinct de compression et d'admission secondaire du carburant hydrogène, avant son mélange avec le comburant, ledit système constitué d'un dispositif distinct d’admission/compression d'hydrogène (240) accouplé au dispositif formant soupape précédemment décrit (230x). Ledit dispositif (240) d'admission/compression d'hydrogène (240) installé en périphérie de la chambre torique est accouplé au dispositif formant soupape par la sortie (245) et est constitué de tout dispositif connu de l'homme de l'art, comme par exemple celui présenté en figure et constitué d'une chambre de compression indépendante (241) à l'intérieur de laquelle se déplace un piston (244) par ie biais d'une tige (243) avec crémaillère transformant en mouvement linéaire et après renvoi, la rotation de la molette/pignon (242) entraînée par tes tronçons de crémaillère installés à l’intérieur d'une pièce concentrique (322) de diamètre adapté et installée sur ie volant moteur (320), étant précisé que l’hydrogène 8 est admis par l'entrée (246) au moyen d'une soupape/clapet à ressort (247) et évacué en fin de compression par ia soupape à ressort (248) après poussée sur la tige ,249) et en fin de course par ia partie centrale de la tête du piston (244).
L’invention concerne un moteur à hydrogène (100) caractérisé en ce qu'il comporte au moins une unité de puissance motrice comportant notamment une chambre torique (220) au pourtour et de part et d autre de la quelle sont installés les dispositifs d'allumage (250), et en ce que lesdits dispositifs sont constitués de tout système connu des hommes de l’art.
L'invention concerne un moteur à hydrogène (100) caractérisé en ce qu'il comporte au moins une unité de puissance motrice comportant notamment des moyens de lubrification (290 & 390), et en ce que lesdits dispositifs sont constitués de canalisations (292) installées à l'intérieur de l'arbre fixe (212) et aptes à injecter à la demande l'huile assurant la lubrification vers une couronne d injection (294) alimentant des capillaires radiaux (394) aptes à faire pénétrer ladite huile par la force centrifuge jusqu'à ia périphérie du tambour et les segments flottants de la chambre active, à l'intérieur du tambour et de la chambre inerte, pour être ensuite récupérée en bas du bâti/stator par gravité par d'autres capillaires (non représentés). L'invention concerne un moteur à hydrogène (100) caractérisé en ce qu'il comporte au moins une unité de puissance motrice comportant notamment un volant moteur (320) sur le quel est fixé une couronne annulaire fixée permettant Sa mise en œuvre des dispositifs de refroidissement, notamment constitué de spires de refroidissement concentriques (260) installées au pourtour du bâti formant stator (200) dont I® refroidissement et assurées par des ailettes (360) installées sur la couronne annulaire (322) fixée sur le volant (320)
L’invention concerne un moteur à hydrogène (100) caractérisé en ce qu'il comporte au moins une unité de puissance motrice notamment constituée d’un stator (200) sur lequel sont installés les systèmes (270) de transmission de la puissance transférée par le volant moteur (320) entraîné par le rotor (300), et permettant ia mise en oeuvre de différents dispositifs de distribution de puissance, comme par exempte un système différentiel permettant, en fonction des besoins, la répartition de te puissance fournie comme force motrice pour entrainer un générateur électrique, et/ou comme force de propuision d’un véhicule.
L’invention est caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de contrôle, de régulation et de pilotage des dispositifs, les dits moyens étant notamment constitués d’au moins un caiculateur intégrant des moyens notamment constitués de l'ensemble des algorithmes et programmes informatiques aptes à gérer son pilotage en fonction des informations fournies par les différents capteurs de pression, température, nombre de tours, et autres informations caractérisant le fonctionnement du moteur.
L'invention n’est en rien limitée aux modes de réalisation décrits et présentés dans les différentes figures, qui ne sont illustrées et données qu’à titre d'exemples de variantes d exécution possibles. Les caractéristiques, buts et avantages de te présente invention ici présentés ne te sont qu'à titre d’exemples non limitatifs.
FIGURES
Les dessins annexés illustrent l'invention et ont pour seul objectif de faire comprendre le fonctionnement des différents dispositifs du moteur pour différents choix de réalisation; elles ne sont pas nécessairement à l'échelle.
La figure 1 représente une vue schématique des principaux éléments constituant l'invention.
La figure 2 représente une vue schématique de plusieurs dispositifs dont la variabilité de cylindrée, de déplacement des pistons et de lubrification.
La figure 3 représente une vue schématique de l’implantation des systèmes d’admission, d'échappement et d’allumage.
La figure 4 représente une vue schématique des dispositifs formant soupapes d’admission et d'échappement.
La figure 5 représente une vue schématique du dispositif d'admission et de compression de l'hydrogène.
La figure 6 représente le positionnement du tambour et des pistons dans les différentes phases d'un cycle.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1- Moteur à hydrogène à chambre torique (100) caractérisé en ce qu'il comporte au moins une unité de puissance motrice notamment constituée d'un stator (200) torique et ses moyens périphériques assurant notamment l'alimentation, l'allumage et l'évacuation des gaz, stator autour de I axe (212) duquel tourne un rotor (300) mis en rotation par la force tangentielte générée par détente des gaz explosifs à l'intérieur d au moins un pseudo-cylindre (330x) et entraînant un voiant moteur (320) sur lequel sont installés différents moyens assurant notamment te refroidissement dudit moteur et la mise en fonction des moyens installés sur te stator, et également caractérisé en ce qu'il comporte différents moyens et notamment :- différents dispositifs (240) lui permettant de fonctionner avec de l'hydrogène comme carburant, -différents dispositifs permettant aux pseudo-cylindres (330x) de fonctionner en mode désynchronisé à l’intérieur de ia même chambre torique (220),- des dispositifs de variation volumétrique de cylindrée (280 & 380),- différents dispositifs de distribution de puissance mis en œuvre par le volant moteur (320),- différents dispositifs assurant la distribution des moyens de lubrification ((290 & 390).
- 2- Moteur à hydrogène â chambre torique (100) selon la revendication 1 caractérisé en ce que la puissance dudit moteur est délivrée au moyen d'au moins un pseudo-cylindre (330x) coulissant à I intérieur de la chambre torique (220) et constitué d'une pale (331 x) renforcée en forme de portion de tore pour constituer culasses, solidaire du tambour (310) et d'un piston mobile appairé (335x) constitué d une tête également en forme de portion de tore (336x) supportée par un bras coudé (337x) prolongé par une bielle (338x) dont une bielle centrale (338b) et deux bielles décalées (338a et c) l’entourant par tiers pour que lesdits bras coudés soient sur te même axe longitudinal, en rotation par l’intermédiaire desdites bielles ainsi centralement alignées (338x) avec te tambour (310) mais s'écartant/se rapprochant de sa dite pale (331 x) en contre/sur rotation par le moyen de mécanismes de positionnement (340x) installés à l'intérieur dudit tambour centrai (310); étant précisé que lesdits mécanismes de positionnement (340x) engendrant tes sur/contre-rotations sont entraînés après démultiplication par la rotation dudit tambour (310) autour de l'arbre fixe (212) de l’unité de puissance par tout dispositif excentrique connu de l'homme de l’art.
- 3- Moteur à hydrogène à chambre torique (100) selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce qu ii comporte des moyens de variation volumétrique de cylindrée (280 & 380), et en ce que lesdits moyens sont constitués de différents dispositifs en partie installés sur le stator (200) et en partie sur te rotor (300) dont une galette de comblement coulissant (382) en avant de ia pale renforcée constituant culasse (331 x), dont le déplacement est commandé par un levier d'enfoncement/retrait (332x) tournant autour d un axe (333x), à double coudes et installé à l’intérieur du tambour (310), dont le basculement est assuré par te coulissement d'une bague conique (282) sur laquelle vient s'appuyer par la roulette (334x) ledit levier d'enfoncement/retrait (332x) de ladite galette de comblement (382); étant précisé que ladite bague conique (282) entourant l'axe principal fixe est déplacée horizontalement par coulissement par une tirette (284) traversant ledit l’axe principal fixe (212) solidaire du bâti (210).
- 4- Moteur à hydrogène à chambre torique (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour assurer l'étanchéité entre les pseudo-cylindre (330x) et te stator, les dits moyens constitués de segments flottants à mobilité contrôlée par la force centrifuge.
- 5- Moteur à hydrogène à chambre torique (100) selon la revendication 1 caractérisé en ce que tes moyens assurant l'alimentation en gaz et leur évacuation sont en partie installés sur le stator (200) et en partie sur te rotor (300) et que îesdits moyens sont notamment constitués d'une une couronne (321) solidaire du volant moteur (320) sur laquelle est fixée au moins une pièce concentrique comportant une gorge intérieure en forme de U (322) et à l’intérieur de laquelle sont fixés montés en opposition les tronçons de crémaillère (324d,g) disposés en quinconce de part et d'autre sur la face intérieure des deux branches du U qui dans leur déplacement circulaire tangentiei entraînent la rotation dans un sens et dans l’autre des dispositifs (230x) formant soupapes d'admission principale (230a) et d'échappement (230e), et en ce que Iesdits dispositifs commandant les ouvertures et fermetures desdites soupapes comportent une partie rotative constituée d’une molette/pignon (232x) entraînant un arbre hélicoïdal mâle (234x) transformant par vissage/dévissage à l'intérieure de la pièce femelle (236) la rotation de ladite molette (232x) en déplacement iinéaire de la pièce (235) apte à assurer par couiissement au moyen des pièces (237) tes enfoncement/reievage du dispositif d'obstruction formant soupapes à tête elliptique (238); étant précisé que pour éviter tout blocage en fin de course de vissage/dévissage, ledit dispositif comporte un système d'échappement (239), par tout moyen connu comme par exemple au moyen de rondelles ressort.
- 6- Moteur à hydrogène à chambre torique (100) selon les revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de compression et d'admission secondaire du carburant hydrogène, avant son méiange avec le comburant, ledit système constitué d'un dispositif distinct d’admission/compression d'hydrogène (240) accouplé au dispositif formant soupape précédemment décrit (230x). Ledit dispositif (240) d’admission/compression d'hydrogène (240) installé en périphérie de la chambre torique est accouplé au dispositif formant soupape par la sortie (245) et est constitué de tout dispositif connu de l’homme de l’art, comme par exemple celui présenté en figure et constitué d’une chambre de compression indépendante (241) à l’intérieur de laquelle se déplace un piston (244) par te biais d'une tige (243) avec crémaillère transformant en mouvement linéaire et après renvoi, la rotation de la molette/pignon (242) entraînée par les tronçons de crémaillère installés à l’intérieur d'une pièce concentrique (322) de diamètre adapté et installée sur le volant moteur (320), étant précisé que l’hydrogène est admis par l’entrée (246) au moyen d'une soupape/clapet à ressort (247) et évacué en fin de compression par la soupape à ressort (248) après poussée sur la tige (249) et en fin de course par la partie centrale de te tête du piston (244).
- 7- Moteur à hydrogène à chambre torique (100) selon les revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de lubrification (290 & 390), et en ce que Iesdits moyens sont constitués de canalisations (292) installées à l’intérieur de l'arbre fixe (212) et aptes à injecter à la demande S'huile assurant la lubrification vers une couronne d’injection (294) alimentant des capillaires radiaux (394) aptes à faire pénétrer ladite huiie par la force centrifuge jusqu’à la périphérie du tambour et les segments flottants de la chambre active, à l'intérieur du tambour et de la chambre inerte, pour être ensuite récupérée en bas du bâti/stator par gravité par d’autres capillaires (non représentés).5
- 8- Moteur à hydrogène à chambre torique (100) selon les revendication 1 caractérisé en ce qu il comporte des moyens de refroidissement, notamment constitué de spires de refroidissement concentriques (260) installées au pourtour du bâti formant stator (200) dont le refroidissement et assurées par des ailettes (360) installées sur la couronne annulaire (322) fixée sur le volant (320)
- 9- Moteur à hydrogène à chambre torique (100) selon les revendication 1 caractérisé en œ qu’il comporte 1Ù au moins une unité de puissance motrice notamment constituée d'un stator (200) sur lequel sont installés les systèmes de transmission de la puissance (270) transférée par le volant moteur (320) entraîné par le rotor (300), et permettant la mise en œuvre de différents dispositifs de distribution de puissance, comme par exemple un système différentiel permettant, en fonction des besoins, la répartition de la puissance fournie comme force motrice pour entrainer un générateur électrique, et/ou comme force de propulsion d’un 15 véhicule.
- 10- Moteur à hydrogène à chambre torique (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de contrôle, de régulation et de pilotage des dispositifs, ies dits moyens étant notamment constitués d'au moins un calculateur intégrant des moyens notamment constitués de l'ensemble des algorithmes et programmes informatiques aptes à gérer son pilotage en20 fonction des informations fournies par les différents capteurs de pression, température, nombre de tours, et autres informations caractérisant te fonctionnement du moteur.
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