Machine à pistons rotatifs à battement contrôlé (MPRBC)

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Dispositif de calage variable des soupapes entièrement pilotable en phase et en ouverture

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Les systèmes de distribution rotative ont même la possibilité de désactiver à volonté 1, 2 ou 3 des 4 chambres de combustion 42A, 42B, 42C, 42D afin d’éviter des échanges gazeux ou des compressions non désirées, en laissant les soupapes respectivement constamment fermées ou ouvertes.

Ceci confère une grande flexibilité au moteur car sa cylindrée devient variable, par palier de 25% de sa puissance totale dans le cas d'un moteur à quatre pistons 7A, 7B, 7C, 7D.

Le graissage ou la lubrification des soupapes sont possibles afin de diminuer les frottements et d’augmenter simultanément la longévité et l’étanchéité du dispositif.
Dans un souci de simplification du moteur, le système de distribution rotative pourrait être supprimé par exemple en actionnant directement l'obturateur rotatif 14. Dans ce cas, le moteur disposerait de possibilités de réglages inférieures, tant à l’admission qu’à l’échappement. On peut aussi envisager une distribution rotative basée sur une seule plaque circulaire en rotation autour de l’axe 40 dont les perçages libèreraient de façon intermittente les lumières d’admission 61 et/ou d’échappement 62 de chaque chambre 42 comme illustré à la fig. 18.

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Animation de la conversion du mouvement rotatif alterné à 90° de chaque piston (pour 2 paires de pistons) en rotation continue sur un arbre à double maneton via un système à losange déformable

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Tel qu'illustré en particulier aux figures 7 et 8, le mécanisme de conversion de mouvement définissant l'étage E4 comprend essentiellement quatre excentriques 9A, 9B, 9C, 9D, deux coulisseaux verticaux 21, 22, deux coulisseaux horizontaux 23, 24, deux bielles supérieures 26, 27, deux bielles inférieures 25, 28, des rainures de guidage 36, 37, deux poussoirs horizontaux 31, 32, deux poussoirs verticaux 33, 34, deux manetons 44, 45 solidaires de l'arbre de sortie 30 et une plaque de protection 38 présentant un trou 39 traversé par l'arbre de sortie 30.
Les excentriques 9A, 9B, 9C, 9D sont portés par les arbres 47A, 47B, 47C, 47D traversant les plaques d'extrémité 5 ,8 et pivotant autour de leur axe de piston 50A, 50B, 50C, 50D respectif.
Les coulisseaux verticaux 21 et 22 sont reçus dans la rainure de guidage 36 s'étendant suivant une direction verticale 48 tandis que les coulisseaux horizontaux 23 et 24 sont reçus dans la rainure de guidage 37 s'étendant suivant une direction horizontale 49. Les rainures de guidage 36, 37 sont réalisées dans une plaque support 29.
Les coulisseaux 21,22,23,24 sont montés rotatifs sur les extrémités adéquates des bielles 25,26,27,28., plus précisément, les bielles supérieures 26,27 relient respectivement le coulisseau vertical 22 aux coulisseaux horizontaux 23, 24, tandis que les bielles inférieures 25, 28 relient respectivement le coulisseau vertical 21 aux coulisseaux horizontaux 23, 24. Les bielles 25, 26, 27, 28 sont toutes de la même longueur et montées symétriquement par rapport aux directions 48 et 49 de sorte les intersections de leurs prolongements définit exactement un losange déformable.

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animation visible sur http://sycomoreen.free.fr/syco_francais ... nvmvt.html

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Les coulisseaux verticaux 21, 22 se déplaçent en sens opposé l'un de l'autre suivant la direction verticale 48, tandis que les coulisseaux horizontaux 23, 24 se déplacent en sens opposé suivant la direction horizontale 49. Par ailleurs, les coulisseaux (21 et 22) sont les plus rapprochés lorsque les coulisseaux (23 et 24) sont les plus éloignés, et inversement.
Le centre de chacune des quatre bielles 25, 26, 27, 28 est monté rotatif sur les excentriques 9A, 9B, 9C, 9D, de sorte qu'il récupère le mouvement rotatif alternatif à 90° de chaque extrémité des arbres pivotants 47A, 47B, 47C, 47D.
Les poussoirs horizontaux 31, 32 sont fixés sur les coulisseaux verticaux 21, 22, tandis que les poussoirs verticaux 33, 34 sont fixés sur les coulisseaux horizontaux 23, 24.
Enfin, chacun des poussoirs 31, 32, 33, 34 prend appui sur les manetons 44, 45 diamétralement opposés de l’arbre de sortie 30, ce qui permet d’obtenir un mouvement de rotation continue, comme le montrent les figures 8A, 8B, 8C, 8D. Plus précisément, chacun des manetons 44, 45 est poussé simultanément par l'un des poussoirs horizontaux 31, 32 et l'un des poussoirs verticaux 33, 34.
La cinématique engendrée par ce dispositif présente l’avantage de franchir rapidement le point mort haut. Ainsi, on obtient :- une réduction de la production de polluants de type NOx au point mort haut par réduction du temps de passage du point mort haut,
- une réduction des fuites thermiques du gaz hautement comprimé, voire brûlé partiellement ou totalement, donc une meilleure conservation de son énergie
- une meilleure restitution de l’énergie des gaz lors d’une détente qui dure plus longtemps,
- un meilleur remplissage des chambres lors de l’admission qui dure plus longtemps,- dans le cadre d’un fonctionnement du moteur en tant que pompe, la continuité du débit de fluide pompé.
Afin d’assurer la lubrification optimale du mécanisme de conversion de mouvement définissant l'étage E4, il est possible de le placer dans un bain d’huile.

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fig

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L’objectif prioritaire de ce moteur est d’avoir une compacité maximale. On peut remarquer que le volume de gaz frais aspiré par ce moteur est proportionnel au carré de sa dimension caractéristique, que l’on peut définir par le double de la longueur des pistons rotatifs, à la différence des moteurs traditionnels à pistons/bielle/manivelle qui n’aspirent que des volumes proportionnels à leur dimension caractéristique, que l’on peut définir par la course du piston.

Par ailleurs, tous les accessoires du moteur, à l’exception des injecteurs, ont un volume réduit au minimum. Ceci donne au moteur objet de l'invention une compacité exceptionnelle.

A puissance égale, la compacité pourrait être accrue d'un facteur 3 par rapport à un moteur à pistons/bielle/manivelle/carter, et même d'un facteur 4 en supprimant l'étage E1, et encore bien plus en utilisant une came centrale rotative surmultilobée.

Dans le prolongement de cette forte compacité, les volumes et masses de matière nécessaires à la construction d’un tel moteur seraient très nettement inférieurs à ceux requis par les techniques actuelles. Dimensionnée pour des pressions de 100 Bar, la machine objet de l'invention utiliserait entre 20 et 25 kg d’acier de qualité usuelle en la matière par litre de cylindrée.

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animation visible sur http://sycomoreen.free.fr/syco_francais ... nvmvt.html

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En conséquence, ce moteur autorise :

- une réduction très importante des coûts de fabrication,

- une hybridation des véhicules : l’espace libéré peut être occupé par un second moteur non thermique ainsi que par son dispositif de stockage d’énergie,

- le freinage des véhicules par récupération de leur énergie cinétique : les gains d’espace sont alors occupés par le dispositif de récupération,

- une liberté de conception accrue : les gains d’espace permettent de donner de l’aisance dans l’habitacle, d’obtenir des angles de braquage plus grands, voire même de motoriser un véhicule par plusieurs petits moteurs dédiés soit à un essieu, soit à chaque roue (véhicule 4x4 sans transmission intégrale, moto 2x2…).

- une augmentation de la puissance des moteurs :

· par un meilleur remplissage à l’admission,

· par une combustion favorisée par les tourbillons créés lors de la compression,

· à volume égal, une puissance 3 à 4 fois plus grande que celle d’un moteur à pistons/bielle/manivelle.

Ce moteur procure également divers avantages d'un point de vue environnemental, tels que :

- une réduction de la pollution des véhicules :· en implantant des dispositifs de dépollution des gaz plus puissants grâce au gain de place que procure ce moteur,

· en utilisant un mode de propulsion hybride non polluant chaque fois que c’est nécessaire, en particulier en ville,

· en ayant une meilleure combustion dans les chambres de combustion,

· en ayant moins de pertes dans la boîte de vitesses : le moteur objet de l'invention produit un mouvement de rotation lent, mais à fort couple dès les bas régimes, en particulier si l’on utilise une came centrale fortement multilobée ; cela permet de limiter la pignonnerie de démultiplication, ce qui est idéal pour tracter une charge,

· la compatibilité avec tout type de carburant, en particulier les moins polluants : les biocarburants (huiles végétales ou alcools), le gaz naturel et surtout l’hydrogène,

- l’exploitation du réglage des taux de compression et d’une cinématique pilotée par le profil de came choisi qui ouvre la voie à de nouveaux types de combustion :
- le mode thermo-allumage contrôlé (CAI/HCCI) : controlled auto ignition / homogene charge compression ignition),
le mode photo-allumage : combustion déclenchée par le rayonnement résultant de très hautes températures soudaines obtenues par une compression brutale et des taux de compression plus grands.