Piston Octogonal à Géométrie Déformable Contrôlée (POGDC)

[Remundo]

Créer le mouvement à partir d'une source d'énergie, le convertir en un autre plus utile grâce à un dispositif adéquat, tout en ayant un bon rendement et en en respectant l'environnement,

tels sont les défis que relève SYCOMOREEN.


Les Machines PRBC et POGDC ne sont pas issues "d'idées farfelues et spontanées de mécanisme", mais d'une théorie sur la problématique moteur extrêmement approfondie, visant à dégager des règles de conception tendant vers des machines devant respecter un cahier des charges draconiens et parfaitement adapté aux besoins de la plupart des engins motorisés modernes.

Le Piston Octogonal à Géométrie Déformables Contrôlée (POGDC) est un concept dont les premiers traits de plumes et calculs remontent à décembre 2002, une époque où votre humble serviteur Remundo terminait ses études d'ingénierie à l'Institut Français de Mécanique Avancée. Les projets "moteur et pompes" sont des projets lancés sur une initiative personnelle depuis cette date.

Sa publication se fait donc 6 ans après. Ce délai est long, mais de telles réflexions ne peuvent se faire en quelques mois car elles requierent un mûrissement particulièrement exigeant. Par ailleurs, toutes ces recherches se font en parallèle de mon activité professionnelle (Professeur Agrégé de Physique et Chimie en Classes Préparatoires aux Grandes Ecoles d'Ingénieurs)...

En ligne sur http://sycomoreen.free.fr, aujourd'hui donc est aussi dévoilée la machine POGDC sur votre forum préféré.

le PISTON OCTOGONAL A GEOMETRIE DEFORMABLE CONTROLEE


Le brevet a été déposé le 19 février 2009 à l'INPI Paris. Le POGDC a la particularité d'avoir de très nombreuses variantes, notamment une version entièrement nouvelle et prometteuse de type moteur rotatif ultracompact .

Dans l'immédiat, nous publions le texte intégral du brevet ici, sans les revendications pour des raisons juridiques et de propriété intellectuelle.

Vous aurez sous peu accès à toutes les figures, gif animées et descriptifs sur éconoologie.

Nous attendons vos réactions sur cette nouvelle machine utilisable aussi bien en pompe/compresseur que moteur.

Pour l'instant, nous déveleppons seuls nos machines, mais sommes ouverts à toute proposition de partenariat industriel.

Bonnes lecture et découverte !

Remundo

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- la figure 1A illustre en perspective un piston octogonal à géométrie déformable (POGD) à têtes de piston arrondies,

- la figure 1B montre en perspective éclatée un piston octogonal à géométrie déformable (POGD) à têtes de piston arrondies,

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Machines à piston octogonal à géométrie déformable contrôlée

L’invention (POGDC) concerne une machine comprenant un piston articulé en 8 pièces coplanaires (TPA,BA,TPB,BB,TPC,BC,TPD,BD), formant un octogone bi-régulier plan qui peut être utilisé de manière rotative ou non. Huit axes de rotation orthogonaux à ce plan, possiblement réalisés par des goupilles (GO1,GO2,GO3,GO4,GO5,GO6,GO7,GO8), mettent systématiquement 2 pièces consécutives du piston octogonal en liaison pivot.

L'invention (POGDC) constitue un moteur apte à produire un travail mécanique sous la pression d'un fluide, ou une pompe apte à transvaser ou mettre sous pression un fluide. Lorsque le dispositif constitue un moteur, le fluide sous pression peut être obtenu, notamment, par une colonne de liquide, par une réserve d'air comprimé ou par la combustion d'un carburant. Lorsque la machine constitue une pompe, il faut lui fournir une énergie mécanique qui est alors communiquée au fluide comprimé et/ou transvasé.

L’invention (POGDC) s’inscrit dans la famille des machines volumétriques pour lesquelles les variations de volumes sont générées par la déformation d’un polygone dont les côtés sont articulés et à entraxe fixé. Plus précisément, ces machines fonctionnent grâce à la déformation d’un polygone selon 3 règles :
1. la longueur de chaque côté reste constante,
2. les angles du polygone sont variables sur au moins 4 de ses sommets,
3. les variations angulaires sont périodiques.

Les articulations du piston articulé de ces machines sont toutes orthogonales à un même plan et forment les sommets d’un polygone qui permet de délimiter au moins une chambre de volume variable, parfois à l’aide d’un carter périphérique.

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- la figure 1C illustre en perspective un piston octogonal à géométrie déformable (POGD) avec 2 têtes de piston tronquées et 2 autres rainurées,

- la figure 1D montre en perspective un piston octogonal à géométrie déformable (POGD) avec 4 têtes de piston équipées de sections rectangulaires pour former des chambres optionnelles périphériques(COP),

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Etat de l’art actuel

Jusqu’à maintenant, les recherches et réalisations se sont essentiellement focalisées sur des machines à quadrilatère (4 pièces articulées), souvent de type parallélogramme non rotatif ou losange rotatif déformable.

Ainsi, on peut retenir comme exemples typiques du domaine de l’invention:
- le brevet FR2651019 de Rumen ANTONOV (parallélogramme non rotatif déformable).
- la série de concepts sur les machines à losange rotatif déformable (MRLD), notamment et par ordre chronologique :
o FR1386505A délivré à Guy LAURENCIN en 1964
o FR1376285A délivré à Pierre MAGNENET en 1964
o DE1551118A1 demandé par Alfred JORDAN en 1967
o FR2235268A1 demandé par Ignacio MARTIN ARTAJO en 1973 en Espagne
o FR2493397A1 demandé par Jean-Pierre AMBERT en 1980
o DE19901110 A1 délivré à Herbert HÜTTLIN en 2000
o la série de brevets QUASITURBINE de la famille SAINT HILAIRE (Québec), notamment US 6,164,263 et US 6,899,075,B2

Ces différentes machines présentent des caractéristiques remarquables qu’il est utile de décrire ici pour dégager l’intérêt et la nouveauté techniques de la « machine à Piston Octogonal à Géométrie Déformable Contrôlée », qui sera abrégée en « machine POGDC » par la suite et désignée par « POGDC » sur les figures.

La demande de brevet FR8023551 de Jean Pierre AMBERT décrit une machine à losange déformable rotatif délimitant 4 chambres périphériques à l’aide d’un carter calculable avec une formule mathématique et paramétrable (le profil de carter est donné par une formule analytique).

Les brevets QUASITURBINE de la famille SAINT HILAIRE décrivent une machine à losange déformable rotatif délimitant 4 chambres périphériques à l’aide d’un carter calculé par itérations sur un ordinateur : selon ses concepteurs, le profil de carter est obtenu par un algorithme itératif aboutissant à une solution numérique suffisamment précise procurant des avantages en terme de variations volumétriques, notamment au point mort haut.

Le brevet DE19901110 A1 de Herbert HÜTTLIN décrit une autre approche de losange rotatif déformable concernant son guidage, réalisé à la fois par une came centrale asymétrique fixe et un carter périphérique.

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- les figures 2A et 2B présentent l’intégration d’un piston (POGD) de la figure 1C dans un carter périphérique à glissières(CPG),

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Le brevet FR2651019 de Rumen ANTONOV décrit une machine à parallélogramme louvoyant actionné par 2 excentriques en rotation, chacune montée en liaison pivot sur l’un des 2 sommets opposés dudit parallélogramme. Ceci permet l’obtention d’une chambre centrale dont la volumétrie est générée par le battement du parallélogramme actionné par les excentriques en rotation continue.

Ces machines souffrent de difficultés techniques :
- les concepts MRLD ont :
o une volumétrie faible par rapport à leur encombrement,
o un couple limité du fait que la résultante des forces de pression sur les côtés du losange ainsi que les réactions normales du carter périphérique sur les sommets du losange pointent presque sur le centre de rotation du moteur,
o l’impossibilité d’exploiter la chambre centrale car son volume est presque constant : l’espace central n’est ainsi pas suffisamment valorisé,
o des pales parfois assez délicates et coûteuses à fabriquer à cause de leurs formes complexes.
- le concept ANTONOV à parallélogramme louvoyant :
o a une volumétrie faible par rapport à son encombrement,
o est difficile à équilibrer et génère ainsi des vibrations néfastes pour en extraire de la puissance à vitesse de rotation élevée,
o n’a pas de chambres périphériques.

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- les figures 2C et 2D illustrent l’intégration d’un piston (POGD) de la figure 1D dans un carter périphérique à glissières(CPG) à chambres(COP),

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Toutes ces machines ont également des contraintes cinématiques :

- sur les concepts MRLD, la récupération du mouvement sur le centre des pales n’est pas homocinétique, car les pales rejoignant les centres de 2 côtés non consécutifs sont animées d’un mouvement d’éloignement/rapprochement périodique (mouvement « chat et souris ») ; ceci a d’ailleurs conduit les SAINT HILAIRE à proposer dans le brevet US6,164,263 l’utilisation de dispositifs différentiels, défavorables en terme d’inertie, d’encombrement, de rendement et de coûts,
- le concept à parallélogramme louvoyant a une cinématique totalement contrainte dès que l’on a choisi les excentricités des arbres rotatifs, leur déphasage et les longueurs des côtés du parallélogramme.

Ainsi, pour toutes ces machines, on ne peut pas contrôler à volonté le mouvement du piston déformable en fonction de l’angle de rotation de l’arbre moteur. En particulier, la volumétrie des points morts haut et bas n’est pas finement contrôlée. Ceci présente deux importants désavantages :
- d’une part, les points morts bas et haut peuvent être trop longs, ce qui engendre une pollution aux oxydes d’azote NOx et des fuites thermiques vers la culasse,
- d’autre part, cette cinématique non choisie est en général incompatible avec le souci actuel de développer de nouveaux modes de combustion plus économiques en carburant de type CAI (controlled auto ignition) ou HCCI (high charge compression ignition) où la cinématique au lieu d’être une contrainte, doit devenir un atout dans le pilotage de la montée en pression, qui elle-même déclenche la détonation dans les chambres de combustion.

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- les figures 2E et 2F sont respectivement des vues éclatée et de profil de la figure 2A,