EP4077902A1 - Moteur a source chaude externe a cycle divise a boisseaux - Google Patents

Moteur a source chaude externe a cycle divise a boisseaux

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Publication number
EP4077902A1
EP4077902A1 EP20838061.8A EP20838061A EP4077902A1 EP 4077902 A1 EP4077902 A1 EP 4077902A1 EP 20838061 A EP20838061 A EP 20838061A EP 4077902 A1 EP4077902 A1 EP 4077902A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
working chamber
plug
low temperature
valve
high temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20838061.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Frédéric Olivier THEVENOD
Eric HERMITTE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
H2p Systems
Original Assignee
H2p Systems
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by H2p Systems filed Critical H2p Systems
Publication of EP4077902A1 publication Critical patent/EP4077902A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/02—Hot gas positive-displacement engine plants of open-cycle type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a split-cycle external hot-source engine comprising a pair of cylinders, a low-temperature cylinder and a high-temperature cylinder, each comprising a reciprocating movable piston and respectively defining with each of them a working chamber. low temperature and a high temperature working chamber for a working gas.
  • a distribution mounted in the cylinder head selectively communicates, on the one hand the low temperature working chamber with a working gas inlet and a cold end of a heat exchanger, and on the other hand the high temperature working chamber with a hot end of the heat exchanger and an exhaust.
  • the distribution comprises at least one rotary valve comprising at least one internal passage associated with each working chamber, so as to conduct the working gas between the working chambers and the resources.
  • External hot source engines for example of the Ericsson type, are experiencing renewed interest and development, with the aim of reducing pollutant emissions or reducing energy consumption by upgrading heat emissions.
  • This type of engine works between two heat sources external to the engine through exchangers. It uses valves to control the flow of working fluid (in gas phase) between two chambers, one for compression and the other for expansion.
  • valves actuated by cams For positive-displacement machines such as in particular internal combustion piston engines, distributions are also known using valves actuated by cams. This type of distribution has various limitations. In particular, the pressure on the face of the valve opposite to the working chamber must be low. In addition, the maximum valve lift is low if the duration (measured in degrees of cam angle of rotation) of opening the valve is short. In addition, the cam drive consumes energy. Positive displacement machines are also known, such as compressors, which use a valve distribution. This solution requires that the pressure differential on each valve always have, at each stage of the operating cycle of the machine, an appropriate value and direction so that the valve is in the state - open or closed - necessary for the considered stage of the operation. cycle.
  • Patent application FR 3 069 884 discloses an external hot source motor comprising plugs.
  • Each plug is rotatably mounted in the cylinder head and has internal passages opening out through its side wall by at least one mouth which communicates selectively with the working chamber by at least one slot made in the cylinder head.
  • Each bushel is made in one piece. The plug offers a larger passage section for the working gas and reduces pressure losses.
  • the object of the present invention is to propose an external hot-source motor making it possible to remedy at least in part the problems mentioned above. Disclosure of the invention
  • an external hot source engine comprising:
  • a cylinder head defining, o with the low temperature piston and the low temperature cylinder, a low temperature working chamber for a working gas, and o with the high temperature piston and the high temperature cylinder, a high temperature working chamber for the working gas,
  • a distribution mounted in the cylinder head and selectively communicating o the low temperature working chamber with the following resources: a working gas inlet and a cold end of a heat exchanger, and o the high temperature working chamber with the following resources: a hot end of the heat exchanger and an exhaust.
  • the distribution comprises at least one rotary valve mounted in rotation in the cylinder head.
  • the at least one rotary valve has at least one internal passage associated with each working chamber, each internal passage opening through the side wall of the at least one rotary valve via at least one mouth, each mouth selectively communicating with a chamber working by at least one light made in the cylinder head.
  • Internal passages conduct the working gas between the working chambers and the resources.
  • the engine according to the invention makes it possible, compared to the external hot-source engines of the prior art, in particular with a single cylinder, to distribute gas flows with less heat loss and little pressure drop.
  • the engine according to the invention has the advantage of facilitating the flow of gases due to the natural spacing between the cylinders.
  • the proposed motor thus offers better efficiency.
  • the valve distribution system makes it possible to provide a large cross section for the passage of the working gas, in particular as soon as a mouthpiece begins to coincide with a lumen in the cylinder head.
  • the passage section increases rapidly, for example linearly, until the mouthpiece coincides perfectly with the lumen of the breech.
  • a cam actuates a valve according to a substantially sinusoidal law so that the working gas passage section increases very slowly at the start of the opening movement.
  • a distribution comprising at least one valve makes it possible to limit the friction with respect to valve distributions, and makes it possible to reduce the acyclism of the crankshaft.
  • thermodynamic cycle of the four-stroke type, as follows:
  • the at least one bushel includes:
  • the working gas entering the exchanger is said to be “cold” by comparison with its higher temperature when it exits the exchanger “hot”. However, it must be understood that the “cold” working gas entering the exchanger is already heated by its compression in the working chamber. Likewise, the “cold” end of the exchanger is still at a temperature close to that of the working gas at the end of compression.
  • the two aforementioned transfers of the working gas are brief and take place through a sufficiently large and rectilinear passage section to minimize pressure drops.
  • the engine of the present invention requires two working chambers, a low temperature working chamber and a high temperature working chamber, in order to carry out the four-stroke thermodynamic cycle.
  • hot gas relative to cold gas is understood to mean a hot gas which has a higher temperature than that of a cold gas.
  • cold are understood to mean a relative meaning simply that a hot element, for example a hot mouthpiece or a hot orifice, is generally hotter than a cold element, for example. a cold mouthpiece or a cold orifice, when the engine is running.
  • plug is understood to mean a cylindrical element comprising internal passages in which the working gas can circulate.
  • An internal passage is for example a duct.
  • the at least one plug is arranged so that its axis of rotation is perpendicular to the axis of the cylinders above which it is arranged.
  • the at least one bushel is located between the working chambers and an exchanger along the working gas path. The rotary movement of the at least one bushel is synchronized with the reciprocating movement of the pistons, so that the working gas can pass through the at least one bushel via the internal passages, and thus distribute the gas between the working chambers and the exchanger.
  • each internal passage communicates with at least two openings made through the side wall of the valve, each opening being located at one of the two ends of the internal passage.
  • each internal passage has an opening, called a mouth, and at a second end, each internal passage has an opening, called an orifice.
  • the working gas flows between the low temperature working chamber and the cold inlet of the exchanger passing through at least one lumen of the cylinder head, at least one mouth and at least one orifice. at least one internal passage of the plug. Then the working gas flows between the hot outlet of the exchanger and the high temperature working chamber passing through at least one orifice and at least one mouth of at least one internal passage of the plug and at least one lumen of the cylinder head.
  • each internal passage comprises at least one mouth.
  • An orifice is called an opening located at another end of the internal passage of the plug.
  • the orifice is located opposite the mouth.
  • the terms mouthpiece and orifice correspond to, or qualify, openings made through the side wall of the plug.
  • the term mouthpiece is used to qualify each opening capable of communicating with the lumen of the breech for the passage of the working gas between a working chamber and a plug or vice versa.
  • a mouth is always made through the peripheral wall of the plug, also called the circumferential wall.
  • orifice is used to describe each opening capable of communicating with a fitting for the passage of working gas from the plug to the fitting or vice versa.
  • An orifice can be made through the peripheral wall of the plug, also called the circumferential wall, or through the transverse wall of the plug.
  • a mouthpiece cannot be used as an orifice and vice versa.
  • the at least one mouth is offset axially with respect to the at least one orifice.
  • side wall is meant, by evoking a plug, on the one hand a peripheral wall, also called the circumferential wall, which extends along a face cylindrical of the plug, or on the other hand a transverse wall, also called the axial face of the plug, which extends along a planar face thereof.
  • the hot source motor is arranged so that the volume of the high temperature working chamber is larger than the volume of the low temperature working chamber.
  • the stroke of the high temperature piston can be increased relative to that of the low temperature piston.
  • the bore of the high temperature cylinder can be increased relative to that of the low temperature cylinder.
  • This feature has the advantage of further expanding the working gas in the high temperature working chamber to recover more engine work.
  • the working gas can be expanded to a gas pressure as close as possible to atmospheric pressure in order to limit the residual loss at the exhaust.
  • the pressure prevailing in the high temperature working chamber at the end of the expansion phase is between 1 bar and 1.5 bar, preferably between 1.2 bar and 1.3 bar.
  • the nominal pressure prevailing in the exchanger is then between 4 and 5 bars absolute and the heat transfer fluid can have a temperature between 500 and 900 ° C for example.
  • the motor is arranged so that, at the end opposite the mouths, the internal passages open out through the side wall of the plug by orifices which selectively communicate with fixed connections depending on the position. angular of the bushel.
  • the plug ports allow working gas to flow from the internal passages of the plug to the fittings or from fittings to the internal passages of the plug.
  • the geometry of the at least one plug is such that the orifice is capable of communicating with the corresponding connector when the mouth communicates with the working chamber. This feature allows the working chamber to communicate with the fittings, so as to circulate the working gas.
  • Said fittings comprise a cold fitting communicating with the cold end of the exchanger and a hot fitting communicating with the end. heat exchanger.
  • Said fittings include an inlet fitting communicating with the inlet of the working gas and an exhaust fitting communicating with the outlet of the working gas.
  • the motor comprises two fixed connections, a so-called “high pressure” connection and a so-called “low pressure” connection.
  • the high pressure connection comprises a cold connection communicating with the cold end of the exchanger and a hot connection communicating with the hot end of the exchanger.
  • the low pressure fitting consists of an inlet fitting and an exhaust fitting.
  • the at least one internal passage is arranged in a rectilinear manner in the at least one rotary valve; this characteristic makes it possible in particular to limit the pressure losses during the flow of gas in the at least one rotary valve,
  • the at least one internal passage is arranged so that the at least one mouth and the at least one orifice are diametrically opposed
  • the at least one mouth is offset axially with respect to the at least one orifice
  • the at least one mouth is aligned circumferentially with respect to the at least one orifice
  • the at least one internal passage extends in a direction perpendicular, or radial, to the axis of rotation of the at least one rotary valve
  • the distribution is arranged and configured so that the at least one valve has, in operation, a speed of rotation equal to the speed of rotation of the crankshaft, in particular when the at least one mouthpiece is offset axially with respect to the 'at least one orifice,
  • the distribution is arranged and configured so that the at least one valve has, in operation, a speed of rotation equal to half the speed of rotation of the crankshaft, in particular when the at least one mouthpiece is aligned circumferentially by in relation to at least one orifice,
  • - at least one mouthpiece comprises two mouthpieces for the same internal passage, capable of communicating simultaneously with the working chamber, by two lights, - the at least one internal passage comprises two internal passages leading in parallel to the same resource, each capable of communicating simultaneously with a lumen of the cylinder head,
  • the mouths and orifices or openings of the plug are only arranged through the peripheral or circumferential wall of the plug
  • each mouthpiece can coincide with a lumen; this characteristic is particularly advantageous with a view to finding a compromise between a large passage section for the flow of the working gas, limiting the pressure drop of said flow and limiting the leaks of working gas between the plug and the cylinder head. This compromise is all the more important for the high pressure valve.
  • the gas passes through the two openings of the high pressure valve by passing through the two ports of the cylinder head so that the flow is split in half to pass through the two lumens and the two mouths, forming two parallel flow lines via two internal passages. After the mouth, each flow line circulates in a duct formed by the internal passage to open out through an orifice.
  • the openings, the openings and the orifices have a rectangular shape in order to limit the pressure drops.
  • internal passages have a rectangular cross section.
  • the at least one rotary valve comprises a low pressure valve controlling the selective communication of the working chambers with the intake and the exhaust.
  • the at least one rotary valve comprises a high pressure valve controlling the selective communication of the working chambers with the hot and cold ends of the exchanger.
  • This embodiment also satisfies the concern to provide a relatively large passage section for the gas going to and returning from the exchanger, since the gas then being compressed, the volume which must flow is smaller than at the inlet and to the exhaust.
  • a high pressure plug with a diameter greater than the diameter of the low pressure plug makes it possible to further enlarge the passage section of the internal passages, going to the exchanger and back.
  • the engine distribution is arranged and configured so that the high pressure valve has a rotational speed equal to the rotational speed of the crankshaft.
  • This feature has the advantage of making working gas passages (openings) of short duration with large sections.
  • the engine distribution is arranged and configured so that the low pressure valve has a rotational speed equal to half the rotational speed of the crankshaft.
  • the at least one rotary plug comprises four plugs:
  • This characteristic has the advantage of dissociating both the so-called “high pressure” flows and the so-called “low pressure” flows on the one hand, and the so-called “high temperature” flows and the so-called “low temperature” flows on the other hand. .
  • the at least one rotary plug comprises a peripheral groove delimiting a part of the plug above the low temperature cylinder and a part of the plug above the high cylinder. temperature, said groove being arranged to receive a sealing device for closing the gap between the peripheral wall of the plug and an adjacent surface of the cylinder head on the one hand and an adjacent surface of a connector on the other hand.
  • the at least one plug comprises two coaxial parts:
  • a working gas guiding part comprising internal passages opening out radially through at least one mouth which communicates selectively with a working chamber via at least one slot made in the cylinder head, and
  • a working gas distribution part arranged at the periphery of the guide part and movable relative to the guide part, the distribution part comprising at least one window which selectively communicates the working chamber with at least one of said internal passages so that working gas selectively flows between the working chamber and the various resources.
  • each lumen of the cylinder head may be surrounded by a sealing device to close the gap between the peripheral wall of the plug and an adjacent surface of the cylinder head.
  • an engine assembly comprising an external hot source engine according to one or more of the preceding characteristics and a heat exchanger having a caloreceptor path extending between a cold end and a heat exchanger. hot end selectively connected to the low temperature working chamber and the high temperature working chamber towards the end of a compression phase and towards the start of an expansion phase, respectively.
  • the heat exchanger is of the counter-current type
  • the heat exchanger comprises a heat transfer path traversed by the exhaust gases of an internal combustion engine
  • the heat exchanger comprises a heat transfer path traversed by a gas flow having a temperature between 300 ° C and 900 ° C, preferably between 500 ° C and 900 ° C (degrees Celsius).
  • FIG.l is a schematic representation of a split-cycle external hot source engine according to one embodiment, wherein said engine comprises two plugs illustrated according to a first embodiment, a low pressure plug and a high pressure plug each surmounting two cylinders, the engine comprising two cylinders: a low temperature cylinder, to the left of the figure, and a high temperature cylinder to the right of the figure, the position of the pistons being represented randomly, the engine being coupled with a heat exchanger, the engine and exchanger assembly being seen in section;
  • Figure 2 is a perspective view and partial longitudinal section of an external heat source engine with divided cycle according to one embodiment, the section plane passing through the axes of the two pistons but without passing through the cylinder head, the engine comprising two cylinders: a low temperature cylinder, to the right of the figure, and a high temperature cylinder to the left of the figure;
  • Figure 3 is an exploded perspective view of a high pressure part of an engine according to one embodiment, Figure 3 showing in perspective a high pressure valve according to one embodiment, the high pressure valve being placed between the cylinder head and a fitting provided to cover the high pressure valve, and comprising a low temperature part and a high temperature part;
  • Figure 4 is an exploded perspective view of a high pressure part of an engine according to Figure 3, Figure 4 showing in perspective a low pressure valve according to one embodiment, the low pressure valve being placed between the cylinder head and a fitting provided to cover the low pressure valve, and comprising a low temperature part and a high temperature part;
  • Figure 5 is a cross-sectional view of an engine according to Figures 2 to 4, the sectional plane passing through the axis of the low temperature cylinder, said engine comprising a low pressure valve and a high valve pressure, Figure 5 illustrating, at a time Tl in the chamber low temperature working, a phase of admission of the working gas via the low pressure valve into the low temperature working chamber, and showing the position of the various moving parts including the angular position of the valves;
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of an engine according to Figures 2 to 4, the sectional plane passing through the axis of the high temperature cylinder, said engine comprising a low pressure valve and a high valve pressure, FIG. 6 illustrating, at the same instant Tl in the high temperature working chamber, a phase of expansion or expansion of the working gas coming from the hot end of the exchanger via the high pressure valve and moving into the chamber high temperature working, and showing the position of the various moving parts including the angular position of the plugs;
  • Figure 7 is a cross-sectional view of an engine according to Figure 5, Figure 7 illustrating, at a time T2 in the low temperature working chamber, a phase of the start of compression of the gas. work present in the low temperature working chamber, the low temperature piston being positioned at bottom dead center;
  • Figure 8 is a cross-sectional view of an engine according to Figure 6, Figure 8 illustrating, at the same time T2 in the high temperature working chamber, an end of expansion and start phase exhausting the relaxed working gas into the high temperature working chamber, the high temperature piston being positioned at the bottom dead center;
  • Figure 9 is a cross-sectional view of an engine according to Figures 5 and 7, Figure 7 illustrating, at a time T3 in the low temperature working chamber, a phase of transfer of the working gas compressed from the low temperature working chamber to the cold end of the exchanger;
  • Figure 10 is a cross-sectional view of an engine according to Figures 6 and 8, Figure 10 illustrating, at the same time T3 in the high temperature working chamber, an exhaust gas phase of relaxed working in the high temperature working chamber;
  • Figure 11 is a cross-sectional view of an engine according to Figures 5, 7 and 9, Figure 11 illustrating, at a time T4 in the low temperature working chamber, a start phase of gas admission work via the low pressure valve in the low temperature working chamber, the low temperature piston being positioned at top dead center;
  • Figure 12 is a cross-sectional view of a motor according to Figures 6, 8 and 10, Figure 12 illustrating, at the same time T4 in the high temperature working chamber, a transfer start phase heated working gas coming from the hot end of the exchanger via the high pressure valve in the high temperature working chamber to be expanded, the high temperature piston being positioned at top dead center;
  • FIG. 13 is an exploded perspective view of a plug according to a second embodiment, the plug comprising two coaxial parts, a distribution part and a guide part, the guide part comprising two mouths, the distribution part comprising two windows, the distribution part being provided to cover the guide part of the plug.
  • variants of the invention comprising only a selection of characteristics described below isolated from the other characteristics described (even if this selection is isolated within a sentence. including these other characteristics), if this selection of characteristics is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from the state of the prior art.
  • This selection comprises at least one preferably functional characteristic without structural details, and / or with only part of the structural details if this part alone is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from the state of the art. earlier.
  • FIG. 1 schematically illustrates an assembly comprising a split-cycle external hot source engine 1 and a heat exchanger 6.
  • the engine comprises: - an engine block in which is formed two cylindrical cavities called cylinder: a low temperature cylinder 2 and a high temperature cylinder 8 (shown by Figure 1 separately for the understanding of the invention), forming a pair of cylinders allowing to perform a divided thermodynamic cycle in said pair of cylinders; the cylinders 2 and 8 being arranged longitudinally in a single engine block, see figure 2,
  • a low temperature piston 3 moving back and forth in the low temperature cylinder 2
  • a high temperature piston 9 moving back and forth in the high temperature cylinder 8
  • cylinder head 4 covering the engine block above the low temperature 2 and high temperature 8 cylinders, so that the cylinder head 4 defines on the one hand with the low temperature piston 3 and the low temperature cylinder 2 a low working chamber temperature 52 for a working gas, typically air, and on the other hand with the high temperature piston 9 and the high temperature cylinder 8 a high temperature working chamber 58 for the working gas,
  • a working gas typically air
  • the low temperature working chamber 52 with the following resources: an inlet A of working gas then a cold end B of the heat exchanger 6, the high temperature working chamber 58 with the following resources: a hot end C of the heat exchanger 6, then an exhaust D.
  • the engine is connected to a heat exchanger 6 for heat exchange between the working gas, called the heat-receiving fluid, and a heat transfer fluid.
  • the heat exchanger 6 is of the countercurrent type. Referring to Figure 1, it comprises a heat transfer path 61, represented by a zigzag conduit, traversed by the heat transfer fluid from right to left. It further comprises a heat receiver path 62, also represented by a zigzag duct, under the heat transfer path 61, so that the working gas travels the heat receiver path from left to right.
  • the calo- route ceding is distinct from the heat-receptor path.
  • the heat transfer fluid is, for example, the exhaust gases of an internal combustion engine.
  • the heat exchanger 6 is connected to the engine by means of fittings and pipes so as to be able to circulate the working gas from the engine to the exchanger and vice versa. Likewise, one or more fittings or pipes are connected to the engine to provide the intake and the exhaust.
  • the distribution comprises two rotary plugs 20, 30. They are mounted in rotation in the cylinder head 4, above the working chambers 52 and 58.
  • the axes of rotation of the two plugs are parallel to each other, and orthogonal to the axis of cylinders 2 and 8.
  • the plugs comprise a so-called "low pressure" plug 30 arranged and configured to control the selective communication of the lower working chamber temperature 52 with the inlet A and control the selective communication of the high temperature working chamber 58 with the exhaust D.
  • the plugs include a so-called "high pressure" plug 20 arranged and configured to control the selective communication of the working chamber low temperature 52 with the cold end B of the heat exchanger 6 and control the selective communication of the high temperature working chamber 58 with the hot end C of the heat exchanger 6.
  • the high pressure plug 20 is used only to control the flow of working gas between the working chambers and the heat exchanger.
  • the low pressure valve is only used to control the intake and exhaust. This characteristic makes it possible to simplify the construction of the engine by separating the so-called “high pressure” flows and the so-called “low pressure” flows and to reduce its bulk.
  • the bushels have identical diameters to simplify the construction of the engine.
  • Each plug 20, 30 includes internal passages for conducting the working gas between the working chamber 5 and the resources.
  • each internal passage has two ends which open out through the peripheral wall of the valve each through at least one opening.
  • the distribution is arranged and configured so that the Rotary movements of the plugs are synchronized with the reciprocating motion of the piston, so that the working gas can pass through the plugs via the internal passages.
  • the openings are arranged and configured to selectively coincide with at least one lumen made in the cylinder head and at least one lumen formed in a fixed connector 60, 70.
  • the opening opposite the lumen of the cylinder head is called the mouthpiece. working gas between a working chamber and a bushel or vice versa.
  • the orifice is called the opening opposite a connector when the working gas passes between a plug and a connector or vice versa.
  • the low pressure valve comprises:
  • two internal passages comprising two inlet openings 32 and two inlet openings 34, said passages being arranged in a rectilinear manner and in a perpendicular direction at the axis of said plug,
  • two internal passages comprising two exhaust openings 31 and two exhaust ports 33, said passages being arranged in a rectilinear manner and in a direction perpendicular to the 'axis of said plug, and the high pressure plug comprises:
  • two internal passages comprising two cold openings 21 and two cold openings 23, said passages being arranged in a rectilinear manner and according to a direction diagonal to the axis of said plug, said direction forming a non-zero angle with respect to the axis of said plug or a non-zero angle with respect to the radial direction of said plug, so that the orifices are offset axially by relative to the mouths along the wall of said plug, and
  • a high engine comprising a cylinder head 4 arranged and configured to be installed on a jacket of an external hot source engine comprising two cylinders arranged in a so-called "in-line" assembly, in accordance with FIG. 2.
  • the top motor comprises the high pressure valve 20 which is designed to be covered by a fixed connection called “high pressure” 60.
  • the upper motor comprises the valve low pressure 30 which is designed to be covered by a fixed so-called “low pressure” connection 70.
  • the cylinder head 4 has a receiving surface 40hp in order to receive the high pressure valve, and a receiving surface 40bp in order to receive the low pressure valve.
  • Each 40hp, 40bp receiving surface has a concave shape, so as to cooperate by formally complementary with each of the bushels.
  • the receiving surface has a section in the form of an arc of a circle that is substantially coaxial with the axis of the received plug.
  • the arrangement of the cylinder head 4 is substantially symmetrical as regards the shape of the receiving surfaces 40hp, 40bp.
  • the high pressure plug like the low pressure plug has, according to a cross section, a circular outer shape.
  • the two bushels have a substantially identical diameter.
  • the 40hp receiving surface comprises four high pressure ports: two pairs of adjacent ports 41H0, 41H3, each pair being provided to cooperate with a cylinder.
  • the 41H0 lights cooperate with the low temperature cylinder, and the 41H3 lights cooperate with the high temperature cylinder.
  • the reception surface 40bp comprises four low pressure ports: two pairs of adjacent ports 41adm, 41ech, each pair being provided to cooperate with a cylinder.
  • the 41adm lights cooperate with the low temperature cylinder, and the 41ech lights cooperate with the high temperature cylinder.
  • the slots have a rectangular shape to limit the pressure drops during the circulation of the flow of working gas.
  • the two cold mouths 21 are intended to coincide with the two openings 41H0 of the cylinder head so that the working gas can flow from the low temperature working chamber to the high pressure valve 20.
  • the cold mouths 21 are arranged with adjacent manner and are axially aligned with the periphery of the high pressure valve along a direction parallel to the axis of rotation of said valve.
  • the cold mouthpieces of identical dimensions, have a substantially rectangular shape, the longitudinal dimension of which extends in a direction which is parallel to the axis of rotation of the plug.
  • the cold orifices 23 are arranged on the periphery of the high pressure valve.
  • the cold orifices 23 are intended to coincide respectively with openings 63 of the high pressure connector 60.
  • the cold orifices 23 have a rectangular shape, the longitudinal dimension of which extends in a direction which is orthogonal, or circumferential, to the axis of rotation. of the bushel.
  • the two hot mouths 22 are intended to coincide with the two ports 41H3 of the cylinder head so that the working gas can flow from the high pressure valve 20 to the high temperature working chamber.
  • the hot mouths 22 are arranged adjacent and are axially aligned with the periphery of the high pressure plug along a direction parallel to the axis of rotation of said plug.
  • the hot mouths of identical dimensions, have a substantially rectangular shape, the longitudinal dimension of which extends in a direction which is parallel to the axis of rotation of the plug.
  • the hot orifices are arranged on the periphery of the high pressure valve.
  • the hot ports are intended to coincide respectively with openings 65 of the high pressure connector 60.
  • the hot ports have a rectangular shape, the longitudinal dimension of which extends in a direction which is orthogonal, or circumferential, to the axis of rotation of the plug. .
  • the high pressure connector 60 has a covering surface 69 arranged and configured to cooperate by formally complementary with the peripheral surface of the high pressure valve.
  • the covering surface 69 has, in cross section, a shape substantially of an arc of a circle.
  • each hot mouthpiece has, along the circumference of the plug, an angular opening of between 20 and 50 degrees, preferably between 25 and 35 degrees. Since the engine carries out four main phases and the internal passages are separated by walls of non-zero thickness, these values are chosen according to a compromise between the need for a large passage section of the working gas flow, reduction of pressure drops and bulk (diameter and length of the plug).
  • Each cold mouth has, along the circumference of the plug, an angular opening of, for example, between 10 and 40 degrees, preferably between 20 and 30 degrees.
  • each light 41hp has, along the circumference of the receiving surface 40, an angular opening of, for example, between 15 and 30 degrees.
  • the orifices have, along the circumference of the plug, an angular opening of between 100 and 350 degrees, preferably between 120 and 150 degrees.
  • the two inlet openings 32 are intended to coincide with the two ports 41 adm of the cylinder head so that the working gas can flow from the low pressure valve 30 to the low temperature working chamber.
  • the inlet mouths 32 are arranged adjacent and are axially aligned with the periphery of the low pressure plug, along a direction parallel to the axis of rotation of the plug.
  • the inlet openings 32 of identical dimensions, have a substantially rectangular shape, the longitudinal dimension of which extends in a direction which is parallel to the axis of rotation of the valve.
  • the two inlet ports 34 arranged at the periphery of the low pressure valve.
  • the inlet ports 34 are intended to coincide respectively with openings 73 of the low pressure connection 70.
  • the inlet ports 34 have a rectangular shape, the longitudinal dimension of which extends in a direction which is parallel to the axis of rotation. of the bushel.
  • the two exhaust openings 31 are intended to coincide with the two openings 41ech of the cylinder head 4 so that the working gas can flow from the high temperature working chamber to the low pressure valve 30.
  • the two openings d The exhaust 31 are arranged adjacent and are axially aligned with the periphery of the low pressure valve, along a direction parallel to the axis of rotation of the valve.
  • the exhaust openings of identical dimensions, have a substantially rectangular shape, the longitudinal dimension of which extends in a direction which is parallel to the axis of rotation of the plug.
  • the exhaust ports 33 are arranged on the periphery of the low pressure valve.
  • the exhaust ports 33 are intended to coincide respectively with openings 75 of the low pressure connection 70.
  • the exhaust ports 33 have a rectangular shape, the longitudinal dimension of which extends in a direction which is parallel to the axis of rotation. of the bushel.
  • the low pressure connection 70 has a covering surface 79 arranged and configured to cooperate by formally complementary with the peripheral surface of the low pressure valve.
  • the covering surface 79 has, in cross section, a shape substantially of an arc of a circle.
  • the high pressure valve comprises a groove 25 arranged on the peripheral surface of said valve, between the low temperature part and the high temperature part, see FIG. 3.
  • the low pressure valve comprises a groove 35 arranged on the peripheral surface of said plug, between the low temperature part and the high temperature part, see FIG. 4.
  • the groove 25, 35 makes it possible to receive a sealing device in order to close the gap between the peripheral wall of the plug and a surface of reception on the one hand, and a covering surface of a fitting on the other hand.
  • a plug 10 made of two coaxial parts comprising a so-called “guide” part 11 and a so-called “distribution” part 16.
  • the guide part 11 has a generally cylindrical shape and is fixed relative to the cylinder head of the engine.
  • the guide part is made in a similar way to the plugs described above.
  • the guide part shown in Figure 13 is arranged to cooperate with a single working chamber.
  • the guide part has two mouths 21.
  • the distribution part 16 has a generally tubular shape which surrounds the guide part 11 and which is rotatable relative to the guide part.
  • the distribution part 16 of the valve is rotatably mounted in the cylinder head of the engine.
  • the distribution part comprises at least one window which selectively communicates the working chamber with at least one of said internal passages so that the working gas flows selectively between the working chamber and the different resources and vice versa.
  • the distribution part comprises two windows called mouth windows, for the transfer of the working gas from the working chamber to the cold end of the exchanger.
  • the rotary movement of the distribution part relative to the guide part of the plug is synchronized with the reciprocating movement of the piston, so that the working gas can pass through the plug via the internal passages, and thus distribute the working gas between the valve. working chamber and exchanger. Every window coincides selectively with at least one lumen of the breech and at least one mouthpiece.
  • at least one window called the orifice window, may coincide with at least one orifice and at least one lumen of a connector.
  • the two-part coaxial plug has the advantages of simultaneously limiting thermal losses and pressure drops, thus making it possible to improve the efficiency and / or the performance of a split-cycle external hot-source engine.
  • FIGS. 5 and 6 represent the operation of the motor during a first instant Tl.
  • FIGS. 7 and 9 represent the operation of the motor during a second instant T2, which follows on from the instant Tl.
  • FIGS. 9 and 10 represent the operation of the engine during a third instant T3, which is consecutive to the instant T2.
  • FIGS. 11 and 12 represent the operation of the motor during a fourth instant T4, which follows on from instant T3.
  • Figures 5, 7, 9 and 11 show the operation of the engine on the low temperature cylinder side
  • Figures 6, 8, 10 and 12 show the operation of the engine on the high temperature cylinder side.
  • a mouthpiece, an orifice and a lumen will be described for each figure.
  • the high pressure 20 and low pressure 30 plugs pivot angularly counterclockwise.
  • a phase of admission of a working gas into the low temperature working chamber 52 a phase of admission of a working gas into the low temperature working chamber 52.
  • the synchronization of the piston 3 and the plugs 20, 30 is such that the movement of the piston 3 is downward while the rotation of the low pressure plug 30 allows an inlet mouth 32 of the low pressure plug 30 to communicate with a lumen 41 adm of the cylinder head 4 and simultaneously allows an inlet port 34 to communicate with a lumen (not visible) of a low pressure fitting 70.
  • the working gas passes through the internal passage between the inlet port 34 and the inlet mouth 32 so as to be admitted into the low temperature working chamber 52, see arrow fA.
  • no cold mouth 21 of the high pressure valve communicates with a lumen of the cylinder head.
  • the working gas is preferably air taken from the outside environment.
  • the working gas heated by the heat exchanger and leaving the high pressure plug 20 expands in the high temperature working chamber 58.
  • the synchronization of the piston 9 and the plugs 20 , 30 is such that the movement of the piston 9 is downward while the rotation of the high pressure plug 20 allows the hot mouth 22 of the high pressure plug to communicate with a lumen 41H3 of the cylinder head 4, and simultaneously allows a hot orifice communicate with a light (not visible) of a high pressure connection connected to the hot end of the heat exchanger.
  • the working gas passes through the internal passage between the hot port and the hot mouth 22 so as to be transferred from the heat exchanger to the high temperature working chamber to be relaxed.
  • no exhaust port of the low pressure valve communicates with a lumen of the cylinder head.
  • the two pistons 3 and 9 are located respectively at bottom dead center.
  • the low pressure valve 30 has pivoted so that the inlet mouth 32 of the low pressure valve no longer communicates, even partially, with a port 41 adm of the cylinder head 4.
  • no cold mouth 21 of the high pressure valve 20 does not communicate with a light in the cylinder head.
  • the synchronization of the piston 3 and the plugs 20, 30 is such that the piston 3 will rise so that the working gas trapped in the low temperature working chamber 52 will be compressed therein.
  • the hot mouth 22 of the high pressure valve no longer communicates, even partially, with an opening in the cylinder head.
  • the synchronization of the piston 9 and the plugs 20, 30 is such that the rotational movement of the low pressure plug 30 allows the exhaust port 31 to be angularly offset by a few degrees with respect to a lumen 41ech of the cylinder head 4, and simultaneously allows an exhaust port to start communicating with a lumen 75 of a low pressure fitting 70, so that an exhaust phase will begin.
  • a phase of end compression of the working gas and a phase of transfer of the compressed working gas from the low temperature working chamber 52 to the heat exchanger there is illustrated a phase of end compression of the working gas and a phase of transfer of the compressed working gas from the low temperature working chamber 52 to the heat exchanger.
  • the synchronization of the piston 3 and the plugs 20, 30 is such that the movement of the piston 3 is upward while the rotation of the high pressure plug 20 allows a cold mouth 21 of the high pressure plug 20 to communicate with a light 41H0 of the cylinder head 4.
  • Simultaneously synchronization allows a cold port (not visible) to communicate with a light (not visible) from a fitting on the cold end of the heat exchanger.
  • the working gas passes through the internal passage between the cold mouth 21 and the cold orifice so as to be transferred to the heat exchanger to be heated.
  • the two low temperature 3 and high temperature 9 pistons are located respectively at top dead center.
  • the high pressure valve 20 has rotated so that the cold mouth 21 of the high pressure valve 20 no longer communicates, even partially, with a port 41H0 of the cylinder head 4.
  • the synchronization of the piston 3 and the plugs 20, 30 is such that the rotational movement of the low pressure plug 30 allows the inlet port 32, which was, one revolution of the crankshaft previously, an inlet port 34, to be angularly offset by a few degrees with respect to a lumen 41adm in the cylinder head 4.
  • the synchronization allows an intake port 34 which was, one revolution of the crankshaft previously, an intake port 32, to begin communicating with a lumen (not visible) of a low pressure connection 70, so that an intake phase, as shown in FIG. 7, will begin.
  • the synchronization of the plug 3 and the plugs 20, 30 is such that the rotational movement of the high pressure plug 20 allows the hot mouth 22 to be angularly offset by a few degrees to a light 41H3 of the cylinder head 4.
  • the synchronization allows a hot (not visible) port to start communicating with a light (not visible) of a high pressure fitting 60, so that a phase of transfer of heated working gas will begin from the heat exchanger to the high temperature working chamber to be expanded, as shown in Figure 9.
  • the low pressure valve 30 From the low pressure side, the low pressure valve 30 has rotated so that the mouthpiece exhaust 31 of the low pressure valve no longer communicates, even partially, with a port 41ech of the cylinder head 4.
  • the low temperature 2 and high temperature 8 pistons are respectively connected via a connecting rod to the same crankshaft.
  • the arrangement of the pistons 2 and 8, of the connecting rods and of the crankshaft is arranged so that the rise and fall of the pistons take place synchronously.
  • the speed of rotation of the low pressure valve 30 is equal to half the speed of rotation of the crankshaft.
  • This last characteristic has the advantage of limiting friction.
  • an intake mouth 32 becomes an intake port 34 and intake port 34 becomes an intake port 32, see Figure 5 illustrating an intake phase and Figure 11 illustrating a moment of pre-admission.
  • an exhaust port 31 becomes an exhaust port 33 and an exhaust port 33 becomes an exhaust port 31.
  • the speed of rotation of the high pressure valve 20 is equal to the speed of rotation of the crankshaft.
  • This last characteristic has the advantage of offering large opening sections for a very short time.

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Abstract

La présente invention concerne un moteur à source chaude externe à cycle divisé comprend une paire de cylindres, un cylindre basse température (2) et un cylindre haute température (8), chacun comprenant un piston mobile en va et vient et définissant avec chacun d'eux une chambre de travail basse température (52) et une chambre de travail haute température (58) pour un gaz de travail. Une distribution montée dans la culasse (4) fait sélectivement communiquer, d'une part la chambre de travail basse température (52) avec une admission (A) de gaz de travail et une extrémité froide (B) d'un échangeur de chaleur (6), et d'autre part la chambre de travail haute température (58) avec une extrémité chaude (C) de l'échangeur de chaleur (6) et un échappement (D). La distribution comprend au moins un boisseau rotatif (20, 30) comportant au moins un passage interne associé à chaque chambre de travail, de manière à conduire le gaz de travail entre les chambres de travail (52, 58) et les ressources.

Description

DESCRIPTION
TITRE : MOTEUR A SOURCE CHAUDE EXTERNE A CYCLE DIVISE A BOISSEAUX
Domaine technique
La présente invention concerne un moteur à source chaude externe à cycle divisé comprenant une paire de cylindres, un cylindre basse température et un cylindre haute température, chacun comprenant un piston mobile en va et vient et définissant respectivement avec chacun d'eux une chambre de travail basse température et une chambre de travail haute température pour un gaz de travail. Une distribution montée dans la culasse fait sélectivement communiquer, d'une part la chambre de travail basse température avec une admission de gaz de travail et une extrémité froide d'un échangeur de chaleur, et d'autre part la chambre de travail haute température avec une extrémité chaude de l'échangeur de chaleur et un échappement. La distribution comprend au moins un boisseau rotatif comportant au moins un passage interne associé à chaque chambre de travail, de manière à conduire le gaz de travail entre les chambres de travail et les ressources.
Etat de la technique antérieure
Les moteurs à source chaude externe, par exemple du type Ericsson, connaissent un regain d'intérêt et de développement, avec comme but de diminuer les émissions de polluants ou de réduire la consommation d'énergie en revalorisant les rejets de chaleur. Ce type de moteur fonctionne entre deux sources de chaleur externes au moteur par l'intermédiaire d'échangeurs. Il utilise des soupapes pour contrôler l'écoulement du fluide de travail (en phase gazeuse) entre deux chambres, une de compression et l'autre de détente.
Pour les machines volumétriques telles notamment que les moteurs à combustion interne à pistons, on connaît également les distributions utilisant des soupapes actionnées par des cames. Ce type de distribution présente diverses limitations. En particulier, la pression sur la face de la soupape opposée à la chambre de travail doit être faible. En outre la levée maximale de la soupape est faible si la durée (mesurée en degrés d'angle de rotation de la came) d'ouverture de la soupape est faible. En outre, l'entraînement des cames est consommateur d'énergie. On connaît aussi des machines volumétriques, telles que des compresseurs, qui utilisent une distribution à clapets. Cette solution nécessite que le différentiel de pression sur chaque clapet ait toujours, à chaque stade du cycle de fonctionnement de la machine, une valeur et un sens appropriés pour que le clapet soit dans l'état - ouvert ou fermé - nécessaire au stade considéré du cycle.
Dans certaines machines volumétriques à source chaude externe, telles que celles décrites dans les deux demandes de brevets FR 2 905 728 et FR 2 954 799, de l'air prélevé dans l'atmosphère est admis et comprimé dans une chambre de travail, puis transféré dans une source chaude, et de là re transféré dans la même chambre de travail en début d'un temps d'expansion de cette chambre, produisant de l'énergie mécanique recueillie par un piston, puis évacué à l'atmosphère. Pour être efficaces, les deux transferts précités du gaz de travail doivent être brefs et s'opérer à travers une section de passage suffisamment grande pour minimiser les pertes de charge. Ces exigences sont difficiles à satisfaire avec une distribution par soupapes commandées par des cames. Par ailleurs, ce type de cycle est difficilement compatible avec une distribution par clapets.
On connaît de la demande de brevet FR 3 069 884 un moteur à source chaude externe comprenant des boisseaux. Chaque boisseau est monté en rotation dans la culasse et comporte des passages internes débouchant à travers sa paroi latérale par au moins une embouchure qui communique sélectivement avec la chambre de travail par au moins une lumière pratiquée dans la culasse. Chaque boisseau est réalisé d'une seule pièce. Le boisseau offre une plus grande section de passage pour le gaz de travail et permet de diminuer les pertes de charges.
Néanmoins il est désireux de toujours améliorer les deux transferts de gaz indiqués ci-dessus et/ou de proposer des solutions techniques efficientes afin de réaliser les deux transferts de gaz dans le moteur et d'accroître les performances de celui-ci.
La présente invention a pour but de proposer un moteur à source chaude externe permettant de remédier au moins en partie aux problèmes cités ci- dessus. Exposé de l'invention
Selon un premier aspect de l'invention, il est proposé un moteur à source chaude externe comprenant :
- au moins une paire de cylindres, un cylindre basse température et un cylindre haute température,
- au moins une paire de pistons, un piston basse température mobile en va et vient dans le cylindre basse température et un piston haute température mobile en va et vient dans le cylindre haute température,
- une culasse définissant, o avec le piston basse température et le cylindre basse température, une chambre de travail basse température pour un gaz de travail, et o avec le piston haute température et le cylindre haute température, une chambre de travail haute température pour le gaz de travail,
- une distribution montée dans la culasse et faisant sélectivement communiquer o la chambre de travail basse température avec les ressources suivantes : une admission de gaz de travail et une extrémité froide d'un échangeur de chaleur, et o la chambre de travail haute température avec les ressources suivantes : une extrémité chaude de l'échangeur de chaleur et un échappement.
La distribution comprend au moins un boisseau rotatif monté en rotation dans la culasse. L'au moins un boisseau rotatif comporte au moins un passage interne associé à chaque chambre de travail, chaque passage interne débouchant à travers la paroi latérale de l'au moins un boisseau rotatif par au moins une embouchure, chaque embouchure communiquant sélectivement avec une chambre de travail par au moins une lumière pratiquée dans la culasse. Les passages internes conduisent le gaz de travail entre les chambres de travail et les ressources.
Le moteur selon l'invention permet, par rapport aux moteurs à source chaude externe de l'art antérieur, en particulier à un seul cylindre, de distribuer des flux de gaz avec moins de pertes thermiques et peu de perte de charges. En particulier par rapport à un moteur à source chaude externe à un seul cylindre mettant en œuvre un cycle thermodynamique à quatre temps, le moteur selon l'invention a pour avantage de faciliter l'écoulement des gaz du fait de l'espacement naturel entre les cylindres. Le moteur proposé offre ainsi un meilleur rendement.
Le système de distribution à boisseau permet de proposer une grande section de passage du gaz de travail, notamment dès qu'une embouchure commence à coïncider avec une lumière de la culasse. Comme la vitesse de rotation du boisseau est sensiblement constante, la section de passage augmente rapidement, par exemple linéairement, jusqu'à ce que l'embouchure coïncide parfaitement avec la lumière de la culasse. Au contraire, par sa géométrie (sensiblement ovoïde), une came actionne une soupape selon une loi sensiblement sinusoïdale de sorte que la section de passage du gaz de travail augmente très lentement au début du mouvement d'ouverture. En outre, une distribution comprenant au moins un boisseau permet de limiter le frottement par rapport aux distributions à soupapes, et permet de réduire l'acyclisme du vilebrequin.
La distribution à boisseau permet de réaliser le cycle thermodynamique, du type quatre temps, suivant :
- un gaz de travail, sensiblement froid est admis dans la chambre de travail basse température,
- ledit gaz est comprimé dans ladite chambre de travail basse température, puis
- transféré dans l'échangeur dans lequel un fluide calo-cédant (la source chaude) circule, de façon à chauffer le gaz de travail,
- le gaz de travail chauffé est transféré dans la chambre de travail haute température en début d'un temps d'expansion, puis
- l'expansion se poursuit et se termine alors que la chambre de travail haute température est isolée de l'échangeur, et
- le gaz de travail est échappé de la chambre de travail haute température.
Par exemple, l'au moins un boisseau comprend :
- au moins un passage interne destiné à faire circuler le gaz de travail froid et comprimé entre la chambre de travail basse température et l'extrémité froide de l'échangeur, et - au moins un passage interne, distinct du précédent, destiné à faire circuler le gaz de travail, comprimé et chauffé, entre l'extrémité chaude de l'échangeur et la chambre de travail haute température.
Le gaz de travail entrant dans l'échangeur est dit « froid » par comparaison avec sa température plus élevée lorsqu'il sort « chaud » de l'échangeur. Il doit cependant être bien entendu que le gaz de travail « froid » entrant dans l'échangeur est déjà réchauffé par sa compression dans la chambre de travail. De même, l'extrémité « froide » de l'échangeur est tout de même à une température voisine de celle du gaz de travail en fin de compression.
Grâce au boisseau, les deux transferts précités du gaz de travail sont brefs et s'opèrent à travers une section de passage suffisamment grande et rectiligne pour minimiser les pertes de charge. Contrairement à la demande de brevet FR 3 069 884, le moteur de la présente invention nécessite deux chambres de travail, une chambre de travail basse température et une chambre de travail haute température, afin de réaliser le cycle thermodynamique à quatre temps.
On entend par gaz chaud relativement à gaz froid, un gaz chaud qui présente une température plus importante que celle d'un gaz froid. De manière générale, on entend par les adjectifs "chaud" et "froid", un sens relatif signifiant simplement qu'un élément chaud, par exemple une embouchure chaude ou un orifice chaud, est généralement plus chaud qu'un élément froid, par exemple une embouchure froide ou un orifice froid, lors du fonctionnement du moteur.
On entend par boisseau, un élément cylindrique comprenant des passages internes dans lesquels le gaz de travail peut circuler. Un passage interne est par exemple un conduit. L'au moins un boisseau est disposé de sorte que son axe de rotation est perpendiculaire à l'axe des cylindres au-dessus desquels il est agencé. L'au moins un boisseau est situé entre les chambres de travail et un échangeur le long du trajet du gaz de travail. Le mouvement rotatif de l'au moins un boisseau est synchronisé avec le mouvement alternatif des pistons, de façon que le gaz de travail peut traverser l'au moins un boisseau via les passages internes, et ainsi distribuer le gaz entre les chambres de travail et l'échangeur. De préférence, chaque passage interne communique avec au moins deux ouvertures ménagées à travers la paroi latérale du boisseau, chaque ouverture se situant à une des deux extrémités du passage interne. A une première extrémité, chaque passage interne présente une ouverture, dite embouchure, et à une seconde extrémité, chaque passage interne présente une ouverture, dite orifice.
Ainsi au cours du cycle, le gaz de travail s'écoule entre la chambre de travail basse température et l'entrée froide de l'échangeur en passant à travers au moins une lumière de la culasse, au moins une embouchure et au moins un orifice d'au moins un passage interne du boisseau. Puis le gaz de travail s'écoule entre la sortie chaude de l'échangeur et la chambre de travail haute température en passant à travers au moins un orifice et au moins une embouchure d'au moins un passage interne du boisseau et au moins une lumière de la culasse.
Pour ce qui précède et pour la suite de la description, on appelle embouchure, une ouverture du boisseau qui coïncide sélectivement avec au moins une lumière pratiquée dans la culasse. De préférence, chaque passage interne comprend au moins une embouchure. On appelle orifice, une ouverture se situant à une autre extrémité du passage interne du boisseau. L'orifice se situe à l'opposé de l'embouchure. Les termes embouchure et orifice correspondent à, ou qualifient, des ouvertures réalisées à travers la paroi latérale du boisseau. Le terme embouchure est utilisé pour qualifier chaque ouverture capable de communiquer avec la lumière de la culasse pour le passage du gaz de travail entre une chambre de travail et un boisseau ou inversement. Une embouchure est toujours réalisée à travers la paroi périphérique du boisseau, dite aussi paroi circonférentielle. Le terme orifice est utilisé pour qualifier chaque ouverture capable de communiquer avec un raccord pour le passage du gaz de travail du boisseau au raccord ou inversement. Un orifice peut être réalisé à travers la paroi périphérique du boisseau, dite aussi paroi circonférentielle, ou à travers la paroi transversale du boisseau. Une embouchure ne peut pas servir d'orifice et inversement. Pour cela, dans le cas où l'orifice est réalisé sur la paroi périphérique du boisseau, l'au moins une embouchure est décalée axialement par rapport à l'au moins un orifice.
On entend par paroi latérale, en évoquant un boisseau, d'une part une paroi périphérique, dite aussi paroi circonférentielle, qui s'étend le long d'une face cylindrique du boisseau, ou d'autre part une paroi transversale, dite aussi face axiale du boisseau, qui s'étend le long d'une face plane de celui-ci.
De préférence, le moteur à source chaude est agencé de manière à ce que le volume de la chambre de travail haute température est plus grand que le volume de la chambre de travail basse température. Par exemple, la course du piston haute température peut être augmentée par rapport à celle du piston basse température. Selon un autre exemple, l'alésage du cylindre haute température peut être augmentée par rapport à celui du cylindre basse température. Cette caractéristique a pour avantage de détendre davantage le gaz de travail dans la chambre de travail haute température pour récupérer davantage de travail moteur. En particulier, le gaz de travail peut être détendu jusqu'à une pression de gaz la plus proche possible de la pression atmosphérique afin de limiter la perte résiduelle à l'échappement. Par exemple, la pression régnant dans la chambre de travail haute température à la fin de la phase de détente est comprise entre 1 bar et 1,5 bar, de préférence entre 1,2 bar et 1,3 bar. Selon cet exemple, la pression nominale régnant dans l'échangeur est alors comprise entre 4 et 5 bars absolu et le fluide calo-cédant peut présenter une température comprise entre 500 et 900°C par exemple.
Dans un mode de réalisation, le moteur est agencé de manière à ce que, à l'extrémité opposée aux embouchures, les passages internes débouchent à travers la paroi latérale du boisseau par des orifices qui communiquent sélectivement avec des raccords fixes en fonction de la position angulaire du boisseau. Les orifices du boisseau permettent de faire circuler le gaz de travail depuis les passages internes du boisseau vers les raccords ou depuis des raccords vers les passages internes du boisseau.
De préférence, pour chaque passage interne, la géométrie de l'au moins un boisseau est telle que l'orifice est capable de communiquer avec le raccord correspondant lorsque l'embouchure communique avec la chambre de travail. Cette caractéristique permet de faire communiquer la chambre de travail avec les raccords, de façon à faire circuler le gaz de travail.
Lesdits raccords comprennent un raccord froid communiquant avec l'extrémité froide de l'échangeur et un raccord chaud communiquant avec l'extrémité chaude de l'échangeur. Lesdits raccords comprennent un raccord d'admission communiquant avec l'admission du gaz de travail et un raccord d'échappement communiquant avec l'échappement du gaz de travail.
De préférence, le moteur comprend deux raccords fixes, un raccord dit « haute pression » et un raccord dit « basse pression ». Le raccord haute pression comprend un raccord froid communiquant avec l'extrémité froide de l'échangeur et un raccord chaud communiquant avec l'extrémité chaude de l'échangeur. Le raccord basse pression comprend un raccord d'admission et un raccord d'échappement.
Selon des perfectionnements optionnels de l'invention :
- l'au moins un passage interne est agencé de manière rectiligne dans l'au moins un boisseau rotatif ; cette caractéristique permet en particulier de limiter les pertes de charges lors de l'écoulement de gaz dans l'au moins un boisseau rotatif,
- l'au moins un passage interne est agencé de manière l'au moins une embouchure et l'au moins un orifice sont diamétralement opposés,
- sur l'au moins un boisseau rotatif, l'au moins une embouchure est décalée axialement par rapport à l'au moins un orifice,
- sur l'au moins un boisseau rotatif, l'au moins une embouchure est alignée circonférentiellement par rapport à l'au moins un orifice,
- l'au moins un passage interne s'étend selon une direction perpendiculaire, ou radiale, à l'axe de rotation de l'au moins un boisseau rotatif,
- la distribution est agencée et configurée de manière que l'au moins un boisseau présente, en fonctionnement, une vitesse de rotation égale à la vitesse de rotation du vilebrequin, en particulier lorsque l'au moins une embouchure est décalée axialement par rapport à l'au moins un orifice,
- la distribution est agencée et configurée de manière que l'au moins un boisseau présente, en fonctionnement, une vitesse de rotation égale à la moitié de la vitesse de rotation du vilebrequin, en particulier lorsque l'au moins une embouchure est alignée circonférentiellement par rapport à l'au moins un orifice,
- l'au moins une embouchure comprend deux embouchures pour un même passage interne, capables de communiquer simultanément avec la chambre de travail, par deux lumières, - l'au moins un passage interne comprend deux passages internes conduisant en parallèle à une même ressource, capables de communiquer simultanément chacun avec une lumière de la culasse,
- les embouchures et orifices ou ouvertures du boisseau sont uniquement agencées à travers la paroi périphérique ou circonférentielle du boisseau,
- chaque embouchure peut coïncider avec une lumière ; cette caractéristique est particulièrement avantageuse en vue de trouver un compromis entre une grande section de passage pour le flux du gaz de travail, limiter la perte de charge dudit flux et limiter les fuites de gaz de travail entre le boisseau et la culasse. Ce compromis est d'autant plus important pour le boisseau haute pression.
Par exemple en phase de compression du gaz du travail et lors de son acheminement vers l'extrémité froide de l'échangeur, le gaz passe dans les deux embouchures du boisseau haute pression en traversant les deux lumières de la culasse de sorte que le flux est divisé en deux pour traverser les deux lumières et les deux embouchures, formant deux lignes de flux parallèles via deux passages internes. Après l'embouchure, chaque ligne de flux circule dans un conduit formé par le passage interne pour déboucher par un orifice.
De préférence, les lumières, les embouchures et les orifices présentent une forme rectangulaire pour limiter les pertes de charges. De manière préférentielle, des passages internes présentent une section transversale rectangulaire.
Selon un mode de réalisation, l'au moins un boisseau rotatif comprend un boisseau basse pression commandant la communication sélective des chambres de travail avec l'admission et l'échappement. L'au moins un boisseau rotatif comprend un boisseau haute pression commandant la communication sélective des chambres de travail avec les extrémités chaude et froide de l'échangeur. Cette caractéristique permet de simplifier la construction du moteur en dissociant les flux dits « haute pression » et les flux dits « basse pression » et de réduire son encombrement. Les boisseaux peuvent présenter des diamètres identiques ou différents, qui sont choisis en fonction de la cylindrée du moteur et/ou de la vitesse de rotation du vilebrequin. Des boisseaux de diamètre identique permettent de simplifier la construction du moteur. Cette réalisation satisfait aussi au souci de prévoir une relativement grande section de passage pour le gaz allant à et revenant de l'échangeur, puisque le gaz étant alors comprimé, le volume qui doit s'écouler est plus petit qu'à l'admission et à l'échappement. Cependant, un boisseau haute pression de diamètre supérieur au diamètre du boisseau basse pression permet d'agrandir encore la section de passage des passages internes, allant à l'échangeur et en revenant.
De préférence, la distribution du moteur est agencée et configurée de manière que le boisseau haute pression présente une vitesse de rotation égale à la vitesse de rotation du vilebrequin. Cette caractéristique a pour avantage de réaliser des passages (ouvertures) de gaz de travail de courtes durées avec de grandes sections. De manière préférentielle, la distribution du moteur est agencée et configurée de manière que le boisseau basse pression présente une vitesse de rotation égale à la moitié de la vitesse de rotation du vilebrequin.
Selon un mode de réalisation optionnel, l'au moins un boisseau rotatif comprend quatre boisseaux :
- un boisseau d'admission commandant la communication sélective entre la ressource admission et la chambre de travail basse température,
- un boisseau d'entrée froide commandant la communication sélective entre la chambre de travail basse température et l'extrémité froide de l'échangeur de chaleur,
- un boisseau de sortie chaude commandant la communication sélective entre l'extrémité chaude de l'échangeur de chaleur et la chambre de travail basse température, et
- un boisseau d'échappement commandant la communication sélective entre la chambre de travail basse température et l'échappement.
Cette caractéristique a pour avantage de dissocier à la fois les flux dits « haute pression » et les flux dits « basse pression » d'une part, et les flux dits « haute température » et les flux dits « basse température » d'autre part.
Selon une variante de réalisation, l'au moins un boisseau rotatif comprend une rainure périphérique délimitant une partie du boisseau au-dessus du cylindre basse température et une partie du boisseau au-dessus du cylindre haute température, ladite rainure étant agencée pour recevoir un dispositif d'étanchéité pour fermer l'interstice entre la paroi périphérique du boisseau et une surface adjacente de la culasse d'une part et une surface adjacente d'un raccord d'autre part.
Selon une autre variante de réalisation, l'au moins un boisseau comprend deux parties coaxiales :
- une partie de guidage du gaz de travail, comprenant des passages internes débouchant radialement par au moins une embouchure qui communique sélectivement avec une chambre de travail par au moins une lumière pratiquée dans la culasse, et
- une partie de distribution du gaz de travail, disposée en périphérie de la partie de guidage et mobile par rapport à la partie de guidage, la partie de distribution comprenant au moins une fenêtre qui fait sélectivement communiquer la chambre de travail avec au moins un desdits passages internes de façon que le gaz de travail s'écoule sélectivement entre la chambre de travail et les différentes ressources.
Selon un mode de réalisation optionnel, chaque lumière de la culasse peut être entourée d'un dispositif d'étanchéité pour fermer l'interstice entre la paroi périphérique du boisseau et une surface adjacente de la culasse.
Selon un deuxième aspect de l'invention, il est proposé un ensemble de motorisation comprenant un moteur à source chaude externe selon l'une ou plusieurs des caractéristiques précédentes et un échangeur de chaleur ayant un trajet calorécepteur s'étendant entre une extrémité froide et une extrémité chaude sélectivement raccordées à la chambre de travail basse température et la chambre de travail haute température vers la fin d'une phase de compression et vers le début d'une phase de détente, respectivement.
Selon des perfectionnements du deuxième aspect de l'invention :
- l'échangeur de chaleur est du type à contre-courant,
- l'échangeur de chaleur comprend un trajet calo-cédant parcouru par les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne,
- l'échangeur de chaleur comprend un trajet calo-cédant parcouru par un flux gazeux présentant une température comprise entre 300°C et 900°C, de préférence comprise entre 500°C et 900°C (degrés Celsius). Brève description des dessins
D'autres avantages et particularités de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en œuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, et des dessins annexés suivants :
[Fig.l] la figure 1 est une représentation schématique d'un moteur à source chaude externe à cycle divisé selon un mode de réalisation, dans lequel ledit moteur comprend deux boisseaux illustrés selon un premier mode de réalisation, un boisseau basse pression et un boisseau haute pression surmontant chacun deux cylindres, le moteur comprenant deux cylindres : un cylindre basse température, à gauche de la figure, et un cylindre haute température à droite de la figure, la position des pistons étant représentée de manière aléatoire, le moteur étant couplé avec un échangeur de chaleur, l'ensemble moteur et échangeur étant vu en coupe ;
[Fig.2] la figure 2 est une vue en perspective et en coupe partielle longitudinale d'un moteur à source chaude externe à cycle divisé selon un mode de réalisation, le plan de coupe passant par les axes des deux pistons mais sans passer par la culasse, le moteur comprenant deux cylindres : un cylindre basse température, à droite de la figure, et un cylindre haute température à gauche de la figure ;
[Fig.3] la figure 3 est une vue en perspective éclatée d'une partie haute pression d'un moteur selon un mode de réalisation, la figure 3 montrant en perspective un boisseau haute pression selon un mode de réalisation, le boisseau haute pression étant placé entre la culasse et un raccord prévu pour recouvrir le boisseau haute pression, et comprenant une partie basse température et une partie haute température ;
[Fig.4] la figure 4 est une vue en perspective éclatée d'une partie haute pression d'un moteur conforme à la figure 3, la figure 4 montrant en perspective un boisseau basse pression selon un mode de réalisation, le boisseau basse pression étant placé entre la culasse et un raccord prévu pour recouvrir le boisseau basse pression, et comprenant une partie basse température et une partie haute température ;
[Fig.5] la figure 5 est une vue en coupe transversale d'un moteur conforme aux figures 2 à 4, le plan de coupe passant par l'axe du cylindre basse température, ledit moteur comprenant un boisseau basse pression et un boisseau haute pression, la figure 5 illustrant, à un instant Tl dans la chambre de travail basse température, une phase d'admission du gaz de travail via le boisseau basse pression dans la chambre de travail basse température, et montrant la position des différentes pièces mobiles dont la position angulaire des boisseaux ;
[Fig.6] la figure 6 est une vue en coupe transversale d'un moteur conforme aux figures 2 à 4, le plan de coupe passant par l'axe du cylindre haute température, ledit moteur comprenant un boisseau basse pression et un boisseau haute pression, la figure 6 illustrant, au même instant Tl dans la chambre de travail haute température, une phase de détente ou d'expansion du gaz de travail provenant de l'extrémité chaude de échangeur via le boisseau haute pression et se dirigeant dans la chambre de travail haute température, et montrant la position des différentes pièces mobiles dont la position angulaire des boisseaux ;
[Fig.7] la Figure 7 est une vue en coupe transversale d'un moteur conforme à la figure 5, la figure 7 illustrant, à un instant T2 dans la chambre de travail basse température, une phase de début de compression du gaz de travail présent dans la chambre de travail basse température, le piston basse température étant positionné au point mort bas ;
[Fig.8] la figure 8 est une vue en coupe transversale d'un moteur conforme à la figure 6, la figure 8 illustrant, au même instant T2 dans la chambre de travail haute température, une phase de fin de détente et de début d'échappement du gaz de travail détendu dans la chambre de travail haute température, le piston haute température étant positionné au point mort bas ; [Fig.9] la figure 9 est une vue en coupe transversale d'un moteur conforme aux figures 5 et 7, la figure 7 illustrant, à un instant T3 dans la chambre de travail basse température, une phase de transfert du gaz de travail comprimé depuis la chambre de travail basse température vers l'extrémité froide de l'échangeur ;
[Fig.10] la figure 10 est une vue en coupe transversale d'un moteur conforme aux figures 6 et 8, la figure 10 illustrant, au même instant T3 dans la chambre de travail haute température, une phase d'échappement du gaz de travail détendu dans la chambre de travail haute température ;
[Fig.11] la figure 11 est une vue en coupe transversale d'un moteur conforme aux figures 5, 7 et 9, la figure 11 illustrant, à un instant T4 dans la chambre de travail basse température, une phase de début d'admission du gaz de travail via le boisseau basse pression dans la chambre de travail basse température, le piston basse température étant positionné au point mort haut ;
[Fig.12] la figure 12 est une vue en coupe transversale d'un moteur conforme aux figures 6, 8 et 10, la figure 12 illustrant, au même instant T4 dans la chambre de travail haute température, une phase de début de transfert du gaz de travail échauffé provenant de l'extrémité chaude de l'échangeur via le boisseau haute pression dans la chambre de travail haute température pour être détendu, le piston haute température étant positionné au point mort haut ;
[Fig.13] la figure 13 est une vue en perspective éclatée d'un boisseau selon un deuxième mode de réalisation, le boisseau comprenant deux parties coaxiales, une partie de distribution et une partie de guidage, la partie de guidage comprenant deux embouchures, la partie de distribution comprenant deux fenêtres, la partie de distribution étant prévue pour recouvrir la partie de guidage du boisseau.
Description des modes de réalisation
Ces modes de réalisation n'étant nullement limitatifs, on pourra notamment considérer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites (même si cette sélection est isolée au sein d'une phrase comprenant ces autres caractéristiques), si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détails structurels, et/ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure.
La figure 1 illustre schématiquement un ensemble comprenant un moteur à source chaude externe à cycle divisé 1 et un échangeur de chaleur 6. Selon un mode de réalisation comprenant les caractéristiques essentielles du moteur et en référence aux figures 1 et 2, le moteur comprend : - un bloc-moteur dans lequel est formée deux cavités cylindriques appelées cylindre : un cylindre basse température 2 et un cylindre haute température 8 (représentés par la figure 1 de manière distincte pour la compréhension de l'invention), formant une paire de cylindres permettant de réaliser un cycle thermodynamique divisé dans ladite paire de cylindres ; les cylindres 2 et 8 étant disposés de manière longitudinale dans un seul bloc moteur, voir figure 2,
- une paire de pistons mobiles : un piston basse température 3 mobile en va et vient dans le cylindre basse température 2, et un piston haute température 9 mobile en va et vient dans le cylindre haute température 8,
- une culasse 4 coiffant le bloc-moteur au-dessus des cylindres basse température 2 et haute température 8, de manière que la culasse 4 définit d'une part avec le piston basse température 3 et le cylindre basse température 2 une chambre de travail basse température 52 pour un gaz de travail, typiquement de l'air, et d'autre part avec le piston haute température 9 et le cylindre haute température 8 une chambre de travail haute température 58 pour le gaz de travail,
- une distribution montée dans la culasse 4, agencée et configurée pour faire communiquer sélectivement, en référence à la figure 1 : o la chambre de travail basse température 52 avec les ressources suivantes : une admission A de gaz de travail puis une extrémité froide B de l'échangeur de chaleur 6, o la chambre de travail haute température 58 avec les ressources suivantes : une extrémité chaude C de l'échangeur de chaleur 6, puis un échappement D.
Le moteur est raccordé à un échangeur de chaleur 6 pour un échange de chaleur entre le gaz de travail, dit fluide calo-récepteur, et un fluide calo- cédant. L'échangeur de chaleur 6 est du type à contre-courant. En référence à la figure 1, il comprend un trajet calo-cédant 61, représenté par un conduit en zigzag, parcouru par le fluide calo-cédant de la droite vers la gauche. Il comprend en outre un trajet calo-récepteur 62, également représenté par un conduit en zigzag, sous le trajet calo-cédant 61, de façon que le gaz de travail parcourt le trajet calo-récepteur de la gauche vers la droite. Le trajet calo- cédant est distinct du trajet calo-récepteur. Le fluide calo-cédant est par exemple les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne.
L'échangeur de chaleur 6 est relié au moteur par l'intermédiaire de raccords et de tuyaux de façon à pourvoir faire circuler le gaz de travail depuis le moteur vers l'échangeur et inversement. De même, un ou des raccords ou tuyaux sont reliés au moteur pour réaliser l'admission et l'échappement.
Selon un mode de réalisation représenté par les figures 1, 3 et 4, la distribution comprend deux boisseaux rotatifs 20, 30. Ils sont montés en rotation dans la culasse 4, au-dessus des chambres de travail 52 et 58. Les axes de rotation des deux boisseaux sont parallèles l'un à l'autre, et orthogonaux à l'axe des cylindres 2 et 8. Les boisseaux comprennent un boisseau dit « basse pression » 30 agencé et configuré pour commander la communication sélective de la chambre de travail basse température 52 avec l'admission A et commander la communication sélective de la chambre de travail haute température 58 avec l'échappement D. Les boisseaux comprennent un boisseau dit « haute pression » 20 agencé et configuré pour commander la communication sélective de la chambre de travail basse température 52 avec l'extrémité froide B de l'échangeur de chaleur 6 et commander la communication sélective de la chambre de travail haute température 58 avec l'extrémité chaude C de l'échangeur de chaleur 6. De préférence, le boisseau haute pression 20 est utilisé uniquement pour commander la circulation du gaz de travail entre les chambres de travail et l'échangeur de chaleur. De même, le boisseau basse pression est utilisé uniquement pour commander l'admission et l'échappement. Cette caractéristique permet de simplifier la construction du moteur en dissociant les flux dits « haute pression » et les flux dits « basse pression » et de réduire son encombrement. Les boisseaux présentent des diamètres identiques permettant de simplifier la construction du moteur.
Chaque boisseau 20, 30 comprend des passages internes pour conduire le gaz de travail entre la chambre de travail 5 et les ressources. En référence aux figures 3 et 4, chaque passage interne présente deux extrémités qui débouchent à travers la paroi périphérique du boisseau chacune par au moins une ouverture. La distribution est agencée et configurée de façon que les mouvements rotatifs des boisseaux sont synchronisés avec le mouvement alternatif du piston, de façon que le gaz de travail peut traverser les boisseaux via les passages internes. Les ouvertures sont agencées et configurées pour coïncider sélectivement avec au moins une lumière pratiquée dans la culasse et au moins une lumière pratiquée dans un raccord fixe 60, 70. On appelle embouchure l'ouverture en regard de la lumière de la culasse lors du passage du gaz de travail entre une chambre de travail et un boisseau ou inversement. On appelle orifice l'ouverture en regard d'un raccord lors du passage du gaz de travail entre un boisseau et un raccord ou inversement.
Selon un mode de réalisation d'un moteur, le boisseau basse pression comprend :
- pour l'admission A d'un gaz de travail dans la chambre de travail basse température, deux passages internes comprenant deux embouchures d'admission 32 et deux orifices d'admission 34, lesdits passages étant agencés de manière rectiligne et selon une direction perpendiculaire à l'axe dudit boisseau,
- pour l'échappement D du gaz de travail depuis la chambre de travail haute température, deux passages internes comprenant deux embouchures d'échappement 31 et deux orifices d'échappement 33, lesdits passages étant agencés de manière rectiligne et selon une direction perpendiculaire à l'axe dudit boisseau, et le boisseau haute pression comprend :
- pour le transfert du gaz de travail depuis la chambre de travail basse température vers l'extrémité froide B de l'échangeur 6, deux passages internes comprenant deux embouchures froides 21 et deux orifices froids 23, lesdits passages étant agencés de manière rectiligne et selon une direction diagonale à l'axe dudit boisseau, ladite direction formant un angle non-nul par rapport à l'axe dudit boisseau ou un angle non-nul par rapport à la direction radiale dudit boisseau, de manière que les orifices sont décalés axialement par rapport aux embouchures le long de la paroi dudit boisseau, et
- pour le transfert du gaz de travail depuis l'extrémité chaude C de l'échangeur 6 vers la chambre de travail haute température, deux passages internes comprenant deux embouchures chaudes 22 et deux orifices chauds. En référence aux figures 3 et 4, il est représenté un haut moteur comprenant une culasse 4 agencé et configuré pour être installé sur une chemise d'un moteur à source chaude externe comprenant deux cylindres disposés selon un montage dit « en ligne », conforme à la figure 2. En référence à la figure 3, le haut moteur comprend le boisseau haute pression 20 qui est prévu pour être recouvert par un raccord fixe dit « haute pression » 60. En référence à la figure 4, le haut moteur comprend le boisseau basse pression 30 qui est prévu pour être recouvert par un raccord fixe dit « basse pression » 70. La culasse 4 présente une surface de réception 40hp afin de recevoir le boisseau haute pression, et une surface de réception 40bp afin de recevoir le boisseau basse pression. Chaque surface de réception 40hp, 40bp présente une forme concave, de façon à coopérer par complémentarité de forme avec chacun des boisseaux. En particulier la surface de réception présente une section en forme d'arc de cercle sensiblement coaxial avec l'axe du boisseau reçu. L'agencement de la culasse 4 est sensiblement symétrique en ce qui concerne la forme des surfaces de réception 40hp, 40bp. Le boisseau haute pression comme le boisseau basse pression présente, selon une section transversale, une forme extérieure circulaire. En outre les deux boisseaux présentent un diamètre sensiblement identique. La surface de réception 40hp comprend quatre lumières haute pression : deux couples de lumières 41H0, 41H3 adjacentes, chaque couple étant prévue pour coopérer avec un cylindre. Les lumières 41H0 coopèrent avec le cylindre basse température, et les lumières 41H3 coopèrent avec le cylindre haute température. La surface de réception 40bp comprend quatre lumières basse pression : deux couples de lumières 41adm, 41ech adjacentes, chaque couple étant prévue pour coopérer avec un cylindre. Les lumières 41adm coopèrent avec le cylindre basse température, et les lumières 41ech coopèrent avec le cylindre haute température. De préférence, les lumières présentent une forme rectangulaire pour limiter les pertes de charges lors de la circulation du flux de gaz de travail.
En référence à la figure 3, les deux embouchures froides 21 sont destinées à coïncider avec les deux lumières 41H0 de la culasse de façon que le gaz de travail puisse circuler depuis la chambre de travail basse température vers le boisseau haute pression 20. Les embouchures froides 21 sont agencées de manière adjacente et sont alignées axialement sur la périphérie du boisseau haute pression le long d'une direction parallèle à l'axe de rotation dudit boisseau. Les embouchures froides, de dimensions identiques, présentent une forme sensiblement rectangulaire dont la dimension longitudinale s'étend dans une direction qui est parallèle à l'axe de rotation du boisseau. A l'autre extrémité des passages internes, se situent les orifices froids 23 agencés sur la périphérie du boisseau haute pression. Les deux embouchures froides 21 d'une part, et les orifices froids 23 d'autre part, définissent respectivement les deux extrémités du passage interne utilisé pour faire circuler le gaz de travail vers l'extrémité froide de l'échangeur. Les orifices froids 23 sont destinés à coïncider respectivement avec des lumières 63 du raccord haute pression 60. Les orifices froids 23 présentent une forme rectangulaire dont la dimension longitudinale s'étend dans une direction qui est orthogonale, ou circonférentielle, à l'axe de rotation du boisseau.
En outre, les deux embouchures chaudes 22 sont destinées à coïncider avec les deux lumières 41H3 de la culasse de façon que le gaz de travail puisse circuler depuis le boisseau haute pression 20 vers la chambre de travail haute température. Les embouchures chaudes 22 sont agencées de manière adjacente et sont alignées axialement sur la périphérie du boisseau haute pression le long d'une direction parallèle à l'axe de rotation dudit boisseau. Les embouchures chaudes, de dimensions identiques, présentent une forme sensiblement rectangulaire dont la dimension longitudinale s'étend dans une direction qui est parallèle à l'axe de rotation du boisseau. A l'autre extrémité des passages internes, se situent les orifices chauds (non visibles sur les figures) agencés sur la périphérie du boisseau haute pression. Les deux embouchures chaudes 22 d'une part, et les deux orifices chauds d'autre part, définissent respectivement les deux extrémités des passages internes utilisés pour faire circuler le gaz de travail depuis l'extrémité chaude de l'échangeur de chaleur vers la chambre de travail haute température. Les orifices chauds sont destinés à coïncider respectivement avec des lumières 65 du raccord haute pression 60. Les orifices chauds présentent une forme rectangulaire dont la dimension longitudinale s'étend dans une direction qui est orthogonale, ou circonférentielle, à l'axe de rotation du boisseau.
Le raccord haute pression 60 présente une surface de recouvrement 69 agencée et configurée pour coopérer par complémentarité de forme avec le surface périphérique du boisseau haute pression. La surface de recouvrement 69 présente, selon une coupe transversale, une forme sensiblement en arc de cercle.
Par exemple, chaque embouchure chaude présente, le long de la circonférence du boisseau, une ouverture angulaire comprise entre 20 et 50 degrés, de préférence entre 25 et 35 degrés. Etant donné que le moteur réalise quatre phases principales et que les passages internes sont séparés par des parois d'épaisseur non-nulle, ces valeurs sont choisies selon un compromis entre le besoin d'une grande section de passage du flux de gaz de travail, la réduction des pertes de charges et l'encombrement (diamètre et longueur du boisseau). Chaque embouchure froide présente, le long de la circonférence du boisseau, une ouverture angulaire comprise, par exemple, entre 10 et 40 degrés, de préférence entre 20 et 30 degrés.
En outre chaque lumière 41hp présente, le long de la circonférence de la surface de réception 40, une ouverture angulaire comprise, par exemple, entre 15 et 30 degrés.
De préférence, les orifices présentent, le long de la circonférence du boisseau, une ouverture angulaire comprise entre 100 et 350 degrés, de préférence entre 120 et 150 degrés.
En référence à la figure 4, les deux embouchures d'admission 32 sont destinées à coïncider avec les deux lumières 41adm de la culasse de façon que le gaz de travail puisse circuler depuis le boisseau basse pression 30 vers la chambre de travail basse température. Les embouchures d'admission 32 sont agencées de manière adjacente et sont alignées axialement sur la périphérie du boisseau basse pression, le long d'une direction parallèle à l'axe de rotation du boisseau. Les embouchures d'admission 32, de dimensions identiques, présentent une forme sensiblement rectangulaire dont la dimension longitudinale s'étend dans une direction qui est parallèle à l'axe de rotation du boisseau. A l'autre extrémité des passages internes, se situent les deux orifices d'admission 34 agencés à la périphérie du boisseau basse pression. Les deux embouchures d'admission 32 d'une part, et les deux orifices d'admission 34 d'autre part, définissent respectivement les deux extrémités des deux passages internes utilisés pour faire circuler le gaz de travail depuis une ressource d'admission, de préférence le milieu extérieur, vers la chambre de travail basse température. Les orifices d'admission 34 sont destinés à coïncider respectivement avec des lumières 73 du raccord basse pression 70. Les orifices d'admission 34 présentent une forme rectangulaire dont la dimension longitudinale s'étend dans une direction qui est parallèle à l'axe de rotation du boisseau.
En outre, les deux embouchures d'échappement 31 sont destinées à coïncider avec les deux lumières 41ech de la culasse 4 de façon que le gaz de travail puisse circuler depuis la chambre de travail haute température vers le boisseau basse pression 30. Les deux embouchures d'échappement 31 sont agencées de manière adjacente et sont alignées axialement sur la périphérie du boisseau basse pression, le long d'une direction parallèle à l'axe de rotation du boisseau. Les embouchures d'échappement, de dimensions identiques, présentent une forme sensiblement rectangulaire dont la dimension longitudinale s'étend dans une direction qui est parallèle à l'axe de rotation du boisseau. A l'autre extrémité des passages internes, se situent les orifices d'échappement 33 agencés sur la périphérie du boisseau basse pression. Les deux embouchures d'échappement 31 d'une part, et les deux orifices d'échappement 33 d'autre part, définissent respectivement les deux extrémités des deux passages internes utilisés pour faire circuler le gaz de travail depuis la chambre de travail haute température vers une ressource d'échappement, de préférence le milieu extérieur. Les orifices d'échappement 33 sont destinés à coïncider respectivement avec des lumières 75 du raccord basse pression 70. Les orifices d'échappement 33 présentent une forme rectangulaire dont la dimension longitudinale s'étend dans une direction qui est parallèle à l'axe de rotation du boisseau.
Le raccord basse pression 70 présente une surface de recouvrement 79 agencée et configurée pour coopérer par complémentarité de forme avec le surface périphérique du boisseau basse pression. La surface de recouvrement 79 présente, selon une coupe transversale, une forme sensiblement en arc de cercle.
Grâce aux boisseaux, les transferts du gaz de travail sont brefs et s'opèrent à travers une section de passage suffisamment grande pour minimiser les pertes de charge. Selon un mode de réalisation, le boisseau haute pression comprend une rainure 25 agencée sur la surface périphérique dudit boisseau, entre la partie basse température et la partie haute température, voir figure 3. De même, le boisseau basse pression comprend une rainure 35 agencée sur la surface périphérique dudit boisseau, entre la partie basse température et la partie haute température, voir figure 4. La rainure 25, 35 permet de recevoir un dispositif d'étanchéité afin de fermer l'interstice entre la paroi périphérique du boisseau et une surface de réception d'une part, et une surface de recouvrement d'un raccord d'autre part.
En référence à la figure 13, il est prévu un autre mode de réalisation des boisseaux haute pression et basse pression. Il est prévu un boisseau 10 réalisé en deux parties coaxiales comprenant une partie dit « de guidage » 11 et une partie dit « de distribution » 16. La partie de guidage 11 présente une forme générale cylindrique et est fixe relativement à la culasse du moteur. La partie de guidage est réalisée de manière similaire aux boisseaux décrits précédemment. La partie de guidage représentée en figure 13 est agencée pour coopérer avec une seule chambre de travail. En référence à la figure 13, la partie de guidage présente deux embouchures 21. La partie de distribution 16 présente une forme générale tubulaire qui entoure la partie de guidage 11 et qui est rotative relativement à la partie de guidage. La partie de distribution 16 du boisseau est montée rotative dans la culasse du moteur. Seule la partie de distribution est rotative en ce qui concerne le boisseau. La partie de distribution comprend au moins une fenêtre qui fait sélectivement communiquer la chambre de travail avec au moins un desdits passages internes de façon que le gaz de travail s'écoule sélectivement entre la chambre de travail et les différentes ressources et inversement. En référence à la figure 13, la partie de distribution comprend deux fenêtres dites fenêtres d'embouchure, pour le transfert du gaz de travail depuis la chambre de travail vers l'extrémité froide de l'échangeur. Le mouvement rotatif de la partie de distribution relativement à la partie de guidage du boisseau est synchronisé avec le mouvement alternatif du piston, de façon que le gaz de travail peut traverser le boisseau via les passages internes, et ainsi distribuer le gaz de travail entre la chambre de travail et l'échangeur. Chaque fenêtre coïncide sélectivement avec au moins une lumière de la culasse et au moins une embouchure. De même en ce qui concerne les orifices, non visibles sur la figure 13, au moins une fenêtre, dite fenêtre d'orifice, peut coïncider avec au moins un orifice et au moins une lumière d'un raccord.
Le boisseau en deux parties coaxiales a pour avantages de limiter simultanément les pertes thermiques et les pertes de charges, permettant ainsi d'améliorer le rendement et/ou les performances d'un moteur à source chaude externe à cycle divisé.
En référence aux figures 5 à 12, on va maintenant décrire des phases de fonctionnement d'un moteur à source chaude externe à cycle divisé 1, le comprenant des boisseaux haute pression 20 et basse pression 30 conformes aux figures 3 et 4.
En particulier, il est montré la position des boisseaux et des pistons au cours d'environ un tour de vilebrequin lors de quatre instants, afin d'illustrer les quatre temps du cycle thermodynamique. Les figures 5 et 6 représentent le fonctionnement du moteur lors d'un premier instant Tl. Les figures 7 et 9 représentent le fonctionnement du moteur lors d'un deuxième instant T2, qui est consécutif à l'instant Tl. Les figures 9 et 10 représentent le fonctionnement du moteur lors d'un troisième instant T3, qui est consécutif à l'instant T2. Les figures 11 et 12 représentent le fonctionnement du moteur lors d'un quatrième instant T4, qui est consécutif à l'instant T3. Les figures 5, 7, 9 et 11 montrent le fonctionnement du moteur du côté du cylindre basse température, et les figures 6, 8, 10 et 12 montrent le fonctionnement du moteur du côté du cylindre haute température. Pour simplifier la suite de la description, il sera décrit pour chaque figure une embouchure, un orifice et une lumière. Selon la représentation des figures 5 à 12, les boisseaux haute pression 20 et basse pression 30 pivotent angulairement dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.
En référence à la figure 7, il est illustré, à un instant Tl, une phase d'admission d'un gaz de travail dans la chambre de travail basse température 52. La synchronisation du piston 3 et des boisseaux 20, 30 est telle que le mouvement du piston 3 est descendant pendant que la rotation du boisseau basse pression 30 permet à une embouchure d'admission 32 du boisseau basse pression 30 de communiquer avec une lumière 41adm de la culasse 4 et simultanément permet à un orifice d'admission 34 de communiquer avec une lumière (non visible) d'un raccord basse pression 70. Le gaz de travail traverse le passage interne entre l'orifice d'admission 34 et l'embouchure d'admission 32 de façon à être admis dans la chambre de travail basse température 52, voir flèche fA. Simultanément, aucune embouchure froide 21 du boisseau haute pression ne communique avec une lumière de la culasse. Le gaz de travail est de préférence de l'air prélevé du milieu extérieur. Parallèlement au même instant Tl en référence à la figure 6, du gaz de travail échauffé par l'échangeur de chaleur et sortant du boisseau haute pression 20 se détend dans la chambre de travail haute température 58. La synchronisation du piston 9 et des boisseaux 20, 30 est telle que le mouvement du piston 9 est descendant pendant que la rotation du boisseau haute pression 20 permet à l'embouchure chaude 22 du boisseau haute pression de communiquer avec une lumière 41H3 de la culasse 4, et simultanément permet à un orifice chaud de communiquer avec une lumière (non visible) d'un raccord haute pression relié à l'extrémité chaude de l'échangeur de chaleur. Le gaz de travail traverse le passage interne entre l'orifice chaud et l'embouchure chaude 22 de façon à être transféré depuis l'échangeur de chaleur vers la chambre de travail haute température pour être détendu. Simultanément, aucune embouchure d'échappement du boisseau basse pression ne communique avec une lumière de la culasse.
A l'instant T2 et en référence aux figures 7 et 8, les deux pistons 3 et 9 sont situés respectivement au point mort bas. En référence à la figure 7, le boisseau basse pression 30 a pivoté de façon que l'embouchure d'admission 32 du boisseau basse pression ne communique plus, même partiellement, avec une lumière 41adm de la culasse 4. De même, aucune embouchure froide 21 du boisseau haute pression 20 ne communique avec une lumière de la culasse. Ensuite la synchronisation du piston 3 et des boisseaux 20, 30 est telle que le piston 3 va remonter de sorte que le gaz de travail emprisonné dans la chambre de travail basse température 52 sera comprimé dans celle-ci. Parallèlement au même instant T2 et en référence à la figure 8, l'embouchure chaude 22 du boisseau haute pression ne communique plus, même partiellement, avec une lumière de la culasse. Ensuite le piston 9 va remonter de sorte que le gaz de travail détendu sera évacué de la chambre de travail haute température 58. La synchronisation du piston 9 et des boisseaux 20, 30 est telle que le mouvement de rotation du boisseau basse pression 30 permet à l'embouchure d'échappement 31 d'être décalée angulairement de quelques degrés par rapport à une lumière 41ech de la culasse 4, et simultanément permet à un orifice d'échappement de commencer à communiquer avec une lumière 75 d'un raccord basse pression 70, de sorte qu'une phase d'échappement va commencer.
A l'instant T3 en référence à la figure 9, il est illustré une phase de fin compression du gaz de travail et une phase de transfert du gaz de travail comprimé depuis la chambre de travail basse température 52 vers l'échangeur de chaleur. La synchronisation du piston 3 et des boisseaux 20, 30 est telle que le mouvement du piston 3 est montant pendant que la rotation du boisseau haute pression 20 permet à une embouchure froide 21 du boisseau haute pression 20 de communiquer avec une lumière 41H0 de la culasse 4. Simultanément la synchronisation permet à un orifice froid (non visible) de communiquer avec une lumière (non visible) d'un raccord de l'extrémité froide de l'échangeur de chaleur. Le gaz de travail traverse le passage interne entre l'embouchure froide 21 et l'orifice froid de façon à être transféré vers l'échangeur de chaleur pour être échauffé. Simultanément, aucune embouchure d'admission du boisseau basse pression ne communique avec une lumière de la culasse. La synchronisation du boisseau haute pression 20 par rapport à la remontée du piston 3 lors d'une compression est réglée de façon à limiter un phénomène défavorable de relativement haute pression dans la chambre de travail.
Parallèlement au même instant T3 et en référence à la figure 10, il est illustré une phase d'échappement du gaz de travail. La synchronisation du piston 9 et des boisseaux 20, 30 est telle que le mouvement du piston 9 est montant pendant que la rotation du boisseau basse pression 30 permet à une embouchure d'échappement 31 du boisseau basse pression de communiquer avec une lumière 41ech de la culasse 4. Simultanément la synchronisation permet à un orifice d'échappement 33 de communiquer avec une lumière 75 d'un raccord basse pression 70. Le gaz de travail traverse le passage interne entre l'embouchure d'échappement 31 et l'orifice d'échappement 33 de façon à être expulsé de la chambre de travail haute température 58, voir flèche fD. Simultanément, aucune embouchure chaude 22 du boisseau haute pression ne communique avec une lumière de la culasse. Le gaz de travail est rejeté dans le milieu extérieur.
A l'instant T4 et en référence aux figures 11 et 12, les deux pistons basse température 3 et haute température 9 sont situés respectivement au point mort haut. En référence à la figure 11, le boisseau haute pression 20 a pivoté de façon que l'embouchure froide 21 du boisseau haute pression 20 ne communique plus, même partiellement, avec une lumière 41H0 de la culasse 4. Du côté basse pression, la synchronisation du piston 3 et des boisseaux 20, 30 est telle que le mouvement de rotation du boisseau basse pression 30 permet à l'embouchure d'admission 32, qui était, un tour de vilebrequin auparavant, un orifice d'admission 34, d'être décalée angulairement de quelques degrés par rapport à une lumière 41adm de la culasse 4. Simultanément la synchronisation permet à un orifice d'admission 34 qui était, un tour de vilebrequin auparavant, une embouchure d'admission 32, de commencer à communiquer avec une lumière (non visible) d'un raccord basse pression 70, de sorte qu'une phase d'amission, telle que représentée en figure 7, va commencer.
Parallèlement au même instant T4 et en référence à la figure 12, la synchronisation du boisseau 3 et des boisseaux 20, 30 est telle que le mouvement de rotation du boisseau haute pression 20 permet à l'embouchure chaude 22 d'être décalée angulairement de quelques degrés par rapport à une lumière 41H3 de la culasse 4. Simultanément la synchronisation permet à un orifice chaud (non visible) de commencer à communiquer avec une lumière (non visible) d'un raccord haute pression 60, de sorte qu'une phase de transfert de gaz de travail échauffé va commencer depuis l'échangeur de chaleur vers la chambre de travail haute température pour être détendu, telle que représentée en figure 9. Du côté basse pression, le boisseau basse pression 30 a pivoté de façon que l'embouchure d'échappement 31 du boisseau basse pression ne communique plus, même partiellement, avec une lumière 41ech de la culasse 4.
Selon le mode de réalisation représenté par les figures 7 à 14, les pistons basse température 2 et haute température 8 sont reliés respectivement via une bielle au même vilebrequin. La disposition des pistons 2 et 8, des bielles et du vilebrequin est agencée de manière à ce que la montée et la descente des pistons s'effectuent de manière synchrone.
Selon le mode de réalisation représenté, la vitesse de rotation du boisseau basse pression 30 est égale à la moitié de la vitesse de rotation du vilebrequin. Cette dernière caractéristique a pour avantage de limiter les frottements. En outre, à chaque tour vilebrequin, une embouchure d'admission 32 devient un orifice d'admission 34 et orifice d'admission 34 devient une embouchure d'admission 32, voir la figure 5 illustrant une phase d'admission et la figure 11 illustrant un instant de pré-admission. De même, une embouchure d'échappement 31 devient un orifice d'échappement 33 et orifice d'échappement 33 devient une embouchure d'échappement 31. La vitesse de rotation du boisseau haute pression 20 est égale à la vitesse de rotation du vilebrequin. Cette dernière caractéristique a pour avantage de proposer de grandes sections d'ouverture pendant un temps très court.

Claims

REVENDICATIONS
1. Moteur à source chaude externe (1) caractérisé en ce qu'il comprend :
- au moins une paire de cylindres, un cylindre basse température (2) et un cylindre haute température (8),
- au moins une paire de pistons, un piston basse température (3) mobile en va et vient dans le cylindre basse température (2) et un piston haute température (9) mobile en va et vient dans le cylindre haute température (8), - une culasse (4) définissant, o avec le piston basse température (3) et le cylindre basse température (2), une chambre de travail basse température (52) pour un gaz de travail, et o avec le piston haute température (9) et le cylindre haute température (8), une chambre de travail haute température (58) pour le gaz de travail,
- une distribution montée dans la culasse (4) et faisant sélectivement communiquer o la chambre de travail basse température (52) avec les ressources suivantes : une admission (A) de gaz de travail et une extrémité froide (B) d'un échangeur de chaleur (6), et o la chambre de travail haute température (58) avec les ressources suivantes : une extrémité chaude (C) de l'échangeur de chaleur (6) et un échappement (D), la distribution comprenant au moins un boisseau rotatif (20, 30) monté en rotation dans la culasse (4) et comportant au moins un passage interne associé à chaque chambre de travail, chaque passage interne débouchant à travers la paroi latérale de l'au moins un boisseau (20, 30) par au moins une embouchure (21, 22 ; 31, 32), chaque embouchure communiquant sélectivement avec une chambre de travail (52, 58) par au moins une lumière (41) pratiquée dans la culasse (4), les passages internes conduisant le gaz de travail entre les chambres de travail (52, 58) et les ressources.
2. Moteur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume de la chambre de travail haute température (58) est plus grand que le volume de la chambre de travail basse température (52).
3. Moteur (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, à l'extrémité opposée aux embouchures (21, 22 ; 31, 32), les passages internes débouchent à travers la paroi latérale du boisseau (20, 30) par des orifices (23, 24 ; 33, 34) qui communiquent sélectivement avec des raccords fixes (60, 70) en fonction de la position angulaire du boisseau.
4. Moteur (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que, pour chaque passage interne, la géométrie de l'au moins un boisseau (20, 30) est telle que l'orifice (23, 24 ; 33, 34) est capable de communiquer avec le raccord (60, 70) correspondant lorsque l'embouchure (21, 22 ; 31, 32) communique avec la chambre de travail (52, 58).
5. Moteur (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au moins un passage interne est agencé de manière rectiligne dans l'au moins un boisseau.
6. Moteur (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'au moins un passage interne s'étend selon une direction perpendiculaire à l'axe de rotation de l'au moins un boisseau.
7. Moteur (1) selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que, sur l'au moins un boisseau (20, 30), l'au moins une embouchure (21, 22 ; 31, 32) est décalée axialement par rapport à l'au moins un orifice (23, 24 ; 33, 34).
8. Moteur (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'au moins un boisseau comprend un boisseau basse pression (30) commandant la communication sélective des chambres de travail (52, 58) avec l'admission (A) et l'échappement (D).
9. Moteur (1) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'au moins un boisseau comprend un boisseau haute pression (20) commandant la communication sélective des chambres de travail (52, 58) avec les extrémités chaude (C) et froide (B) de l'échangeur (6).
10. Moteur (1) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'au moins un boisseau comprend quatre boisseaux :
- un boisseau d'admission commandant la communication sélective entre la ressource admission (A) et la chambre de travail basse température (52),
- un boisseau d'entrée froide commandant la communication sélective entre la chambre de travail basse température (52) et l'extrémité froide (B) de l'échangeur de chaleur (6),
- un boisseau de sortie chaude commandant la communication sélective entre l'extrémité chaude (C) de l'échangeur de chaleur (6) et la chambre de travail basse température (58), et
- un boisseau d'échappement commandant la communication sélective entre la chambre de travail basse température (58) et l'échappement.
11. Moteur (1) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'au moins un boisseau (20, 30) comprend une rainure périphérique (25, 35) délimitant une partie du boisseau au-dessus du cylindre basse température (2) et une partie du boisseau au-dessus du cylindre haute température (8), ladite rainure étant agencée pour recevoir un dispositif d'étanchéité pour fermer l'interstice entre la paroi périphérique du boisseau et une surface adjacente de la culasse d'une part et une surface adjacente d'un raccord (60, 70) d'autre part.
12. Moteur selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'au moins un boisseau (20, 30) comprend deux parties coaxiales :
- une partie de guidage (11) du gaz de travail, comprenant des passages internes débouchant radialement par au moins une embouchure (21, 22 ; 31, 32) qui communique sélectivement avec une chambre de travail (52, 58) par au moins une lumière (41) pratiquée dans la culasse (4), et
- une partie de distribution (16) du gaz de travail, disposée en périphérie de la partie de guidage (11) et mobile par rapport à la partie de guidage (11), la partie de distribution comprenant au moins une fenêtre (17) qui fait sélectivement communiquer la chambre de travail (52, 58) avec au moins un desdits passages internes de façon que le gaz de travail s'écoule sélectivement entre la chambre de travail (52, 58) et les différentes ressources (A, B, C, D).
13. Ensemble de motorisation comprenant un moteur (1) selon l'une des revendications 1 à 12 et un échangeur de chaleur (6) ayant un trajet calo- récepteur (62) s'étendant entre une extrémité froide (B) et une extrémité chaude (C) sélectivement raccordées à la chambre de travail basse température (52) et la chambre de travail haute température (58) vers la fin d'une phase de compression et vers le début d'une phase de détente, respectivement.
14. Ensemble selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (6) est du type à contre-courant.
15. Ensemble selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (6) comprend un trajet calo-cédant (61) parcouru par les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, ou par un flux gazeux présentant une température comprise entre 300°C et 900°C.
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