FR2871527A1

FR2871527A1 - Moteur stirling

Info

Publication number: FR2871527A1
Application number: FR0505974A
Authority: FR
Inventors: Hiroshi Yaguchi; Daisaku Sawada
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-06-14
Filing date: 2005-06-13
Publication date: 2005-12-16
Anticipated expiration: 2025-06-13
Also published as: JP2005351242A; US7581393B2; JP4289224B2; DE102005027227A1; US20050274110A1; DE102005027227B4; FR2871527B1

Abstract

Un moteur Stirling (10) comprend un trajet de circulation (71) qui met en communication un espace de travail du moteur Stirling (10) et l'extérieur du moteur Stirling. Un gaz de travail est fourni depuis l'extérieur du moteur Stirling (10) à l'espace de travail par l'intermédiaire du trajet de circulation (71) sur la base d'une différence de pression de l'espace de travail et de l'extérieur du moteur Stirling (10).

Description

MOTEUR STIRLING

ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION 1. Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un moteur Stirling, et plus particulièrement, à un moteur Stirling approprié pour augmenter une pression de gaz de travail du moteur Stirling.

2. Description de la technique apparentée

Ces dernières années, les moteurs Stirling, qui présentent un excellent rendement thermique théorique, attirent l'attention en tant que moteur à combustion externe qui recueille la chaleur du gaz d'échappement provenant d'un moteur à combustion interne monté sur un véhicule tel qu'une automobile, un autobus, et un camion, de même que la chaleur des gaz d'échappement provenant d'usines.

La demande de brevet japonais mise à la disposition du public N S64-342 décrit un dispositif de commande de sortie pour un moteur Stirling qui comprend un tube de raccordement qui raccorde un espace de travail, un carter-moteur et un accumulateur.

Une augmentation efficace de la pression de gaz de travail du moteur Stirling est souhaitée. En particulier, lorsqu'un dispositif de mise sous pression, tel qu'une pompe de mise sous pression doit être utilisée, la réduction d'énergie utilisée pour la mise sous pression est souhaitée.

Claims

RESUME DE L'INVENTION Au vu de ce qui précède, un but de la présente invention est de fournir un moteur Stirling qui est capable d'augmenter efficacement une pression de gaz de travail. Un moteur Stirling conforme à un premier aspect de la présente invention comprend un trajet de circulation qui fait communiquer un espace de travail du moteur Stirling et l'extérieur du moteur Stirling. Un gaz de travail est fourni depuis l'extérieur du moteur Stirling à l'espace de travail par l'intermédiaire du trajet de circulation sur la base d'une différence de pression de l'espace de travail et de l'extérieur du moteur Stirling. Dans le moteur Stirling, le trajet de circulation est muni d'un filtre qui empêche les impuretés d'entrer dans l'espace de travail depuis l'extérieur par l'intermédiaire du trajet de circulation. Dans le moteur Stirling, le gaz de travail est fourni depuis l'extérieur du moteur Stirling dans l'espace de travail par l'intermédiaire du trajet de circulation lorsqu'une pression du gaz de travail dans l'espace de travail est plus basse qu'une valeur moyenne de la pression du gaz de travail dans l'espace de travail dans un cycle. Dans le moteur Stirling, un gaz de travail à la pression atmosphérique est fourni depuis l'extérieur du moteur Stirling dans l'espace de travail par l'intermédiaire du trajet de circulation. Le moteur Stirling comprend en outre une unité d'alimentation en fluide mis sous pression qui est reliée au trajet de circulation à l'extérieur du moteur Stirling afin de fournir un gaz de travail mis sous pression. Dans le moteur Stirling, l'unité d'alimentation en fluide mis sous pression est une pompe à piston. Dans le moteur Stirling, la pompe à piston est prévue de sorte qu'une phase d'une pression intérieure au cylindre de la pompe à piston est en opposition de phase avec la pression du gaz de travail dans l'espace de travail. Le moteur Stirling comprend en outre un tube de communication qui fait communiquer l'espace de travail avec un carter-moteur du moteur Stirling, et une unité d'ouverture et de fermeture qui ouvre et ferme le tube de communication. L'unité d'ouverture et de fermeture est mise dans un état où le tube de communication est ouvert lorsque la pression du gaz de travail dans l'espace de travail est supérieure à une pression du cartermoteur. Dans le moteur Stirling, le trajet de circulation est prévu de sorte que le trajet de circulation met en communication l'espace de travail au niveau d'un côté à faible température du moteur Stirling et l'extérieur du moteur Stirling. Le moteur Stirling comprend en outre un cylindre, et un piston qui effectue un mouvement alternatif dans le cylindre. Le piston effectue un mouvement alternatif dans le cylindre tout en conservant le cylindre étanche à l'air grâce à un palier d'air prévu entre le cylindre et le piston. Le moteur Stirling comprend en outre un mécanisme approximativement linéaire qui est relié au piston de sorte que le mécanisme approximativement linéaire effectue un mouvement approximativement linéaire lorsque le piston effectue un mouvement de va-et-vient dans le cylindre. Un système hybride conforme à un autre aspect de la présente invention comprend un moteur Stirling conforme à la présente invention, et un moteur à combustion interne d'un véhicule. Le moteur Stirling est monté sur le véhicule et un dispositif de chauffage du moteur Stirling est prévu pour recevoir la chaleur provenant du système d'échappement du moteur à combustion interne. Dans le système hybride, le moteur Stirling comprend au moins deux cylindres et un échangeur de chaleur comprenant un réfrigérant, un régénérateur et le dispositif de chauffage. L'échangeur de chaleur est configuré de sorte qu'au moins une partie de l'échangeur de chaleur forme une courbe pour relier les deux cylindres. La courbe est adaptée pour relier les parties supérieures des deux cylindres, où une dimension d'un diamètre intérieur du tuyau d'échappement du moteur à combustion interne est approximativement la même qu'une distance entre une partie d'extrémité du dispositif de chauffage et une partie la plus élevée du dispositif de chauffage. Dans le système hybride, le moteur Stirling est fixé au véhicule de sorte que les pistons du moteur Stirling effectuent un mouvement alternatif de manière sensiblement horizontale. Au vu de ce qui précède, un but de la présente invention est de fournir un moteur Stirling qui permet d'augmenter de manière efficace une pression de gaz de travail. Conformément au moteur Stirling de la présente invention, une augmentation efficace de la pression du gaz de travail est permise. Les buts, caractéristiques, avantages et significations techniques et industrielles de cette invention ci-dessus, ainsi que d'autres, seront mieux compris à la lecture de la description détaillée suivante de modes de réalisation actuellement préférés de l'invention, lorsqu'ils sont considérés conjointement aux dessins annexés. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est une vue en coupe simplifiée d'une structure d'un moteur Stirling conforme à un premier mode de réalisation de la présente invention, La figure 2 est un graphe d'une pression interne au cylindre avant la mise en pression d'un carter-moteur dans le moteur Stirling conformément au premier mode de réalisation de la présente invention, La figure 3 est un graphe de la pression interne au cylindre après la mise sous pression du carter-moteur du moteur Stirling conformément au premier mode de réalisation de la présente invention, La figure 4 est une vue en coupe simplifiée d'un moteur Stirling conforme à un second mode de réalisation de la présente 15 invention, La figure 5 est une vue en coupe simplifiée d'une structure d'un moteur Stirling conforme à un troisième mode de réalisation de la présente invention, La figure 6A est un graphe de la pression interne au cylindre avant la fermeture d'une soupape dans le moteur Stirling conformément au troisième mode de réalisation de la présente invention, et la figure 6B est un graphe de la pression interne au cylindre après la fermeture de la soupape du moteur Stirling conformément au troisième mode de réalisation de la présente invention, La figure 7 est un graphe de la pression interne au cylindre avant la mise sous pression d'un carter-moteur d'un moteur Stirling conforme à un quatrième mode de réalisation de la présente invention, La figure 8 est une vue en coupe simplifiée d'une structure du moteur Stirling conforme au quatrième mode de réalisation de la présente invention, La figure 9 est une vue en coupe simplifiée d'une structure du moteur Stirling conforme à un cinquième mode de réalisation 35 de la présente invention, La figure 10 est un graphe d'une pression interne au cylindre du moteur Stirling et de la pression interne au cylindre d'une pompe à piston dans le moteur Stirling conforme au cinquième mode de réalisation de la présente invention, La figure 11 est une vue en coupe d'une structure commune de base du moteur Stirling conforme aux modes de réalisation de la présente invention, La figure 12 est une vue en plan d'un état de fixation d'un 5 moteur à combustion interne et du moteur Stirling des modes de réalisation de la présente invention, La figure 13 est un graphe de la pression interne au cylindre du moteur Stirling conforme aux modes de réalisation de la présente invention, et La figure 14 est un schéma explicatif du mécanisme approximativement linéaire appliqué au moteur Stirling conforme aux modes de réalisation de la présente invention. DESCRIPTION DETAILLEE DES MODES DE REALISATION PREFERES Dans ce qui suit, les moteurs Stirling conformes aux modes 15 de réalisation de la présente invention seront décrits en détail en faisant référence aux dessins annexés. Les modes de réalisation, qui seront décrits ci-dessous, se rapportent à la mise sous pression d'un espace de travail, c'est-à-dire l'augmentation de la pression de gaz de travail, et la mise sous pression d'un cartermoteur 41. Tout d'abord, une structure commune à tous les modes de réalisation sera décrite, et sera suivie par des descriptions de la mise sous pression de l'espace de travail (c'est-à-dire de l'augmentation de la pression de gaz de travail) et du carter-moteur 41 conformément aux modes de réalisation respectifs. La figure 11 est une vue en coupe de face d'un moteur Stirling des modes de réalisation. Ainsi que représenté sur la figure 11, le moteur Stirling des modes de réalisation est un moteur Stirling 10 du type a (du type à deux pistons) et muni de deux pistons de puissance 20 et 30. Deux pistons de puissance 20 et 30 sont agencés en ligne en parallèle. Un piston 31 du piston de puissance 30 d'un côté à basse température est agencé de sorte que le piston 31 se déplace avec une différence de phase de 90 d'angle de vilebrequin par rapport à un piston 21 du piston de puissance 20 d'un côté à haute température comme indiqué sur la figure 13. Un fluide de travail chauffé par un dispositif de chauffage 47 entre dans un espace (espace de détente) dans une section supérieure d'un cylindre 22 (appelé ci-après cylindre du côté haute température) du piston de puissance 20 du côté haute température. Un fluide de travail refroidi par un réfrigérant 45 entre dans un espace (espace de compression) dans une section supérieure d'un cylindre 32 (appelé ci- après cylindre du côté basse température) du piston de puissance 30 du côté basse température. Un régénérateur (échangeur de chaleur régénératif) 46 stocke la chaleur alors que le fluide de travail va et vient entre l'espace de détente et l'espace de compression. En d'autres termes, lorsque le fluide de travail s'écoule depuis l'espace de détente vers l'espace de compression, le régénérateur 46 reçoit de la chaleur provenant du fluide de travail, alors que la chaleur stockée est transférée au fluide de travail lorsque le fluide de travail s'écoule depuis l'espace de compression vers l'espace de détente. La circulation en va-et-vient du fluide de travail provoquée par le mouvement alternatif de deux pistons 21 et 23 (également appelé piston de détente 21 et piston de compression 31 ci-dessous), modifie la proportion du fluide de travail dans l'espace de détente du cylindre du côté haute température 22 et de l'espace de compression du cylindre du côté basse température 32, de même que le volume total du fluide dans les espaces afin de provoquer des variations de pression. Lorsque la relation entre le niveau de pression et les positions des cylindres 21 et 31 doit être comparée, la pression est sensiblement plus élevée lorsque le piston de détente 21 est dans une position inférieure à ce qu'elle est lorsqu'il est dans une position supérieure, alors que la pression est sensiblement plus basse lorsque le piston de compression 31 est dans une position inférieure à ce qu'elle est lorsqu'il est dans une position supérieure. Donc, le piston de détente 21 exécute un travail positif (travail de détente) d'une quantité importante vers l'extérieur, alors que le piston de compression 31 doit recevoir du travail (travail de compression) de l'extérieur. Le travail de détente est partiellement utilisé pour le travail de compression et le reste est extrait sous forme d'une sortie vers un arbre d'entraînement 40. Le moteur Stirling des modes de réalisation est employé avec un moteur principal 200, un moteur à essence ou un moteur à combustion interne, par exemple, dans un véhicule comme indiqué sur la figure 12, en formant ainsi un système hybride. En d'autres termes le moteur Stirling 10 est une unité de recueil de la chaleur du gaz d'échappement qui utilise les gaz d'échappement provenant du moteur principal 200 comme source de chaleur. Avec le dispositif de chauffage 47 du moteur Stirling 10 placé dans un tuyau d'échappement 100 du moteur principal 200 du véhicule, l'énergie thermique recueillie à partir du gaz d'échappement chauffe le fluide de travail en faisant ainsi démarrer le moteur Stirling 10. Comme le moteur Stirling 10 des modes de réalisation est placé dans un espace limité dans le véhicule, par exemple le dispositif de chauffage 47 est logé dans le tuyau d'échappement 100, sa structure globale est de préférence rendue compacte pour augmenter le degré de liberté dans l'installation. A cette fin, dans le moteur Stirling 10 deux cylindres 22 et 32 ne sont pas agencés en une configuration en "V" mais placés dans une disposition parallèle en ligne. Le dispositif de chauffage 47 est agencé à l'intérieur du tuyau d'échappement 100, de sorte qu'un côté du dispositif de chauffage 47 du côté du cylindre du côté haute température est situé au niveau d'un côté en amont 100a (un côté plus proche du moteur principal 200) du gaz d'échappement, où le gaz d'échappement a une température relativement élevée circule dans le tuyau d'échappement 100, alors qu'un côté du dispositif de chauffage 47 du côté du cylindre du côté basse température 32 est situé au niveau d'un côté aval 100b (un côté plus éloigné du moteur principal 200) où le gaz d'échappement à une température relativement basse s'écoule. Un tel agencement a pour but de chauffer le côté du dispositif de chauffage 47 du côté du cylindre du côté haute température 22 à un niveau plus élevé. Chacun du cylindre du côté haute température 22 et du cylindre du côté basse température 32 est formé avec une forme cylindrique et est supporté par une plaque de base 42 qui sert de ligne de référence. Dans les modes de réalisation, la plaque de base 42 sert à fournir une position de référence pour les composants respectifs du moteur Stirling 10. Avec une telle structure, la précision relative de localisation des composants respectifs du moteur Stirling peut être assurée. En outre, la plaque de base 42 peut être utilisée comme référence pour la fixation du moteur Stirling 10 au tuyau d'échappement 100 (trajet d'échappement) qui fournit la chaleur de gaz d'échappement devant être recueillie. La plaque de base 42 est fixée à une bride 100f du tuyau d'échappement 100 par l'intermédiaire d'un matériau thermiquement isolant (élément d'espacement non représenté). La plaque de base 42 est également fixée à une bride 22f prévue sur une face latérale (surface périphérique extérieure) 22c du cylindre du côté haute température 22. La plaque de base 42 est également fixée à une bride 46f prévue dans une face latérale (surface périphérique extérieure) 46c du régénérateur 46. Le tuyau d'échappement 100 est fixé au moteur Stirling 10 par l'intermédiaire de la plaque de base 42. Le moteur Stirling 10 est fixé à la plaque de base 42 de sorte qu'une face d'extrémité (une face supérieure d'une partie supérieure 22b) du cylindre du côté haute température 22, où le dispositif de chauffage 47 est raccordé, et une face d'extrémité (une face supérieure 32a) du cylindre du côté basse température 32, où le réfrigérant 45 est raccordé, sont sensiblement parallèles à la plaque de base 42. En variante, le moteur Stirling 10 est fixé à la plaque de base 42 de sorte que la plaque de base 42 soit parallèle à un arbre de rotation d'un vilebrequin 61 (ou l'arbre d'entraînement 40) ou bien de sorte qu'un axe central du tuyau d'échappement 100 soit parallèle à l'arbre de rotation du vilebrequin 61. Donc, le moteur Stirling 10 peut être facilement fixé au tuyau d'échappement 100 d'un type existant sans modification majeure de la conception. Il en résulte que le moteur Stirling 10 peut être fixé au tuyau d'échappement 100 sans appauvrir les caractéristiques telles que les performances, la capacité à être monté et une caractéristique de réduction de bruit, du moteur à combustion interne d'un véhicule à partir duquel le gaz d'échappement est recueilli. En outre, comme le moteur Stirling 10 de la même spécification peut être fixé à un tuyau d'échappement différent seulement grâce à un changement de spécification du dispositif de chauffage 47, la polyvalence du moteur Stirling peut être améliorée. Le moteur Stirling 10 est agencé horizontalement dans un espace adjacent au tuyau d'échappement 100 qui est placé sous un plancher du véhicule. En d'autres termes, le moteur Stirling 10 est agencé de sorte que les axes du cylindre du côté haute température 22 et du cylindre du côté basse température 32 soient sensiblement parallèles au plancher (non représenté) du véhicule. Deux pistons 21 et 31 effectuent un mouvement alternatif horizontalement. Dans les modes de réalisation, un côté point mort haut et un côté point mort bas des deux pistons 21 et 31 sont indiqués comme étant un sens supérieur et un sens inférieur, respectivement pour la simplicité de la description. Une puissance supérieure peut être obtenue lorsqu'une pression moyenne (Pmoyenne décrite ultérieurement) du fluide de travail est supérieure du fait qu'une pression différentielle à la même différence de température provoquée par le réfrigérant 45 et le dispositif de chauffage 47 est plus grande. Donc, comme décrit ci-dessus, le fluide de travail dans l'espace de travail du cylindre du côté haute température 22 et du cylindre du côté basse température 32 est maintenu à une pression élevée. Les pistons 21 et 31 sont formés avec une forme cylindrique. Entre la surface périphérique extérieure des pistons 21 et 31 et la surface périphérique intérieure des cylindres 22 et 32, un jeu minime de quelques dizaines de micromètres ( m) est ménagé. Le fluide de travail (air) du moteur Stirling 10 est présent dans le jeu. Les pistons 21 et 31 sont supportés par un palier d'air 48 de sorte que les pistons ne sont pas en contact avec les cylindres 22 et 32, respectivement. Donc, il n'est pas prévu de segments de piston autour des pistons 21 et 31, et le lubrifiant qui est généralement utilisé en même temps que le segment de piston n'est pas employé. Cependant, un revêtement antifriction est fixé à la surface périphérique intérieure des cylindres 21 et 32. Bien que la résistance du palier d'air 48 vis-à-vis du mouvement de glissement provoqué par le fluide de travail soit à l'origine extrêmement faible, le revêtement antifriction est prévu pour une réduction supplémentaire de la résistance. Comme décrit ci-dessus, le palier d'air 48 sert à maintenir l'espace de détente et l'espace de compression étanche vis-à-vis de l'air avec le fluide de travail (air) et rend étanche le jeu sans segment de piston, ni lubrifiant. Le dispositif de chauffage 47 comprend une pluralité de tubes de transfert de chaleur (groupe de tubes) 47t, dont chacun a généralement une forme de U. Une première partie d'extrémité 47ta de chaque tube de transfert de chaleur 47t est reliée à la partie supérieure (partie supérieure) (face d'extrémité au niveau du côté d'une face supérieure 22a) 22b du cylindre du côté haute température 22. Une seconde partie d'extrémité 47tb de chaque tube de transfert de chaleur 47t est reliée à une partie supérieure (face d'extrémité au niveau du côté du dispositif de chauffage 47) 46a du régénérateur 46. La raison pour laquelle le dispositif de chauffage 47 a généralement une forme de U comme décrit ci- dessus sera décrite ultérieurement. Le régénérateur 46 comprend un matériau de stockage de la chaleur (matrice non représentée) et un boîtier de régénérateur 46h qui loge la matrice. Comme le boîtier de régénérateur 46h reçoit le fluide de travail à haute pression, le boîtier de régénérateur 46h est formé en tant que récipient étanche à la pression. Le régénérateur 46 comprend ici des treillis métalliques stratifiés comme matrices. Le régénérateur 46 doit satisfaire les conditions suivantes pour réaliser les fonctions décrites ci-dessus. Le régénérateur 46 doit présenter des performances de transfert de chaleur élevées, une capacité de stockage de chaleur élevée, une faible résistance à l'écoulement (perte de débit, perte de pression), une faible conductivité thermique dans la direction de la circulation de fluide de travail et un gradient thermique élevé. Le treillis métallique peut être formé d'acier inoxydable. Lorsque le fluide de travail traverse chacun des treillis métalliques stratifiés, la chaleur du fluide de travail est transférée et stockée dans le treillis métallique. Une partie de raccordement (forme d'une section transversale) du dispositif de chauffage 47 avec le cylindre du côté haute température 22 est formée avec la même forme et la même dimension que la forme d'une ouverture (cercle parfait) de la partie supérieure (une partie de raccordement avec le dispositif de chauffage 47) du cylindre du côté haute température 22. De manière similaire, une partie de raccordement du dispositif de chauffage 47 et le régénérateur 46 reçoit la même forme et la même dimension que la face supérieure du régénérateur 46. Donc les sections transversales du dispositif de chauffage 47 et du régénérateur 46 reçoivent la même forme et la même taille que les ouvertures du cylindre du côté haute température 22 et du cylindre du côté basse température 32, respectivement. Avec une telle structure, la résistance d'un trajet d'écoulement (résistance à l'écoulement) du fluide de travail est diminuée. Le vilebrequin 61 est supporté avec possibilité de rotation par un palier par rapport au carter-moteur 41. Dans les modes de réalisation, un contrepoids 90 est prévu d'un côté du cylindre du côté haute température 22. La position du contrepoids 90 est sélectionnée de manière à minimiser l'influence du côté vertical du moteur Stirling global 10. Un espace suffisant peut être assuré dans l'espace sur un côté du cylindre du côté haute température 22. Ensuite, une raison pour laquelle le dispositif de chauffage 10 47 a généralement une forme de U (forme incurvée) comme décrit ci-dessus sera décrite. La source de chaleur du moteur Stirling 10 est le gaz d'échappement du moteur principal 200 du véhicule comme décrit ci-dessus, et aucune source de chaleur n'est réservée exclusivement au moteur Stirling. Donc, la quantité de chaleur devant être obtenue n'est pas très grande. Le moteur Stirling 10 doit démarrer avec une petite quantité de chaleur obtenue à partir du gaz d'échappement, à approximativement 800 C, par exemple. Donc, le dispositif de chauffage 47 du moteur Stirling 10 doit recevoir efficacement la chaleur du gaz d'échappement dans le tuyau d'échappement 100. Un volume d'un échangeur thermique qui comprend le dispositif de chauffage 47, le régénérateur 46 et le réfrigérant 45 est un volume vide qui n'affecte pas directement la puissance. Lorsque le volume de l'échangeur thermique augmente, la puissance du moteur Stirling 10 diminue. En revanche, lorsque le volume de l'échangeur thermique est rendu petit, l'échange thermique devient difficile et la quantité de chaleur reçue diminue, en conséquence de quoi la puissance du moteur Stirling 10 est diminuée. Donc, pour réaliser à la fois la diminution du volume vide et l'augmentation de la quantité reçue de chaleur, le rendement de l'échangeur thermique doit être amélioré. En d'autres termes, la réception efficace de chaleur par le dispositif de chauffage 47 est nécessaire. Pour réaliser la réception efficace de chaleur à partir du gaz d'échappement dans le tuyau d'échappement 100 et l'échange thermique efficace, la structure globale du dispositif de chauffage 47 doit être logée dans le tuyau d'échappement 100 en juste proportion, et le réfrigérant 45 doit être situé à l'extérieur du tuyau d'échappement 100 pour éviter de recevoir la chaleur du gaz d'échappement. Donc, lorsque la bride 100f, où le tuyau d'échappement 100 est fixé au moteur Stirling 10, est prise comme référence, une position de fixation du cylindre du côté basse température 32 est plus basse qu'une position de fixation du cylindre du côté haute température 22 au moins de la hauteur du réfrigérant 45. Donc, une position de l'espace de compression formée dans la section supérieure du cylindre du côté basse température 32 est plus basse que la position de l'espace de détente formé dans la section supérieure du cylindre du côté haute température 22, et un point mort haut du piston de compression 31 est plus bas qu'une position d'un point mort haut du piston de détente 21. Dans les modes de réalisation, les axes de pistons 60a et 60b sont reliés aux pistons 21 et 31, respectivement, avec des prolongements (supports de pistons) 64a et 64b de différentes tailles afin de modifier les positions des points morts hauts du piston de mise sous pression 31 et du piston de détente 21. Comme la position du point mort haut du piston de détente 21 est plus haute que celle du point mort haut du piston de compression 31, le prolongement 64a relié au piston de détente 21 est plus long que le prolongement 64b relié au piston de compression 31 de la différence de hauteur de position du point mort haut. Dans les modes de réalisation, le piston de détente 21 et le piston de compression 31 sont formés de sorte que leurs longueurs soient égales. En d'autres termes, les distances entre les faces supérieures des pistons 21 et 31 et des points de liaison 21c et 31c avec les prolongements 64a et 64b des pistons 21 et 31, respectivement, sont rendues égales. En conséquence, les prolongements 64a et 64b sont formés avec des longueurs différentes pour agencer des points morts hauts des pistons 21 et 31 à des positions différentes. En variante, les prolongements du piston de détente et du piston de compression peuvent être formés avec la même longueur, et les longueurs du piston de détente et du piston de compression peuvent être rendues différentes. Donc, les positions des points morts hauts du piston de détente et du piston de compression peuvent être rendues différentes. Un avantage technique d'une telle structure, où la longueur verticale du piston de détente lui-même est rendue plus longue que celle du piston de compression lui-même sera décrit ci-dessous. Pour la diminution de la détérioration du rendement du moteur Stirling 10, un espace à l'extérieur de l'espace de détente dans le piston de puissance du côté haute température 20 et un espace à l'extérieur de l'espace de compression dans le piston de puissance du côté basse température 30, c'est-à-dire un espace autour du vilebrequin 61 dans chacun du piston de puissance du côté haute température 20 et du piston de puissance du côté basse température 30 doit être maintenu à une température ambiante. Donc, une étanchéité sûre doit être fournie entre le cylindre du côté haute température 22 et le piston de détente 21, et entre le cylindre du côté basse température 32 et le piston de compression 31, de sorte que le fluide de travail à une haute température dans l'espace de détente ne rentrera pas dans l'espace autour du vilebrequin 61 du côté du piston de puissance du côté haute température 20 et que le fluide de travail à une basse température dans l'espace de compression ne rentrera pas dans l'espace autour du vilebrequin 61 du côté du piston de puissance du côté basse température 30. Comme cela sera décrit ultérieurement, le palier d'air 48 est employé pour réaliser cette étanchéité. Par ailleurs, comme la partie supérieure 22b et la face latérale 22c du cylindre du côté haute température 22 sont logées à l'intérieur du tuyau d'échappement 100 comme décrit ci- dessus, la partie supérieure du cylindre du côté haute température 22 et la partie supérieure du piston de détente 21 se dilatent thermiquement. Donc, l'étanchéité pourrait ne pasêtre assurée dans une section où les parties supérieures du cylindre du côté haute température 22 et du piston de détente 21 se dilatent. Pour éviter un tel inconvénient, le piston de détente 21 et le cylindre du côté haute température 22 peuvent être formés pour être plus longs dans la direction verticale afin de permettre un gradient thermique dans la direction verticale du piston de détente 21. Donc, l'étanchéité sûre peut être garantie avec la section non affectée par la dilatation thermique, c'est-à-dire la partie inférieure du piston de détente 21. En outre, comme l'étanchéité entre le cylindre du côté haute température 22 et le piston de détente 21 est doté de la partie inférieure du piston de détente 21, c'est-à-dire la section non affectée par la dilatation thermique, le cylindre du côté haute température 22 peut être formé pour être plus long dans la direction verticale afin de garantir une distance de déplacement suffisante pour la section d'étanchéité et pour mettre suffisamment sous pression l'espace de détente. La structure des modes de réalisation est préférable indépendamment du type de la source de chaleur, puisque cette structure permet la réception efficace de chaleur provenant de la source de chaleur et un échange thermique efficace en dotant le dispositif de chauffage d'une surface de transfert de chaleur importante pour la réception de l'énergie thermique et du réfrigérant qui peut être agencé dans une position où il n'est pas chauffé. En particulier, lorsque la chaleur du gaz d'échappement doit être utilisée, l'énergie thermique est généralement fournie par le gaz d'échappement au travers d'un tube. Donc, une zone où la chaleur peut être reçue (intérieur du tube, par exemple) est relativement limitée. Dans ce cas, la structure du moteur Stirling 10, telle que décrite ci- dessus, est particulièrement préférable puisqu'elle fournit une surface de transfert de chaleur importante et qu'un réfrigérant est agencé dans une position où il n'est pas chauffé. Un avantage technique de la structure du moteur Stirling 10 sera davantage décrit ci-dessous. Un volume vide plus petit (le réfrigérant, le régénérateur et le dispositif de chauffage) est préférable comme décrit ci- dessus. En outre, lorsque la section de volume vide présente une forme incurvée, la résistance du trajet d'écoulement devient importante lorsque de nombreuses parties incurvées de ce type existent, alors que la résistance dans les trajets d'écoulement augmente lorsque la courbure de la partie incurvée est petite. En d'autres termes, en prenant en considération la perte de pression du fluide de travail, de préférence une seule partie incurvée présentant une grande courbure, est prévue. Bien que le dispositif de chauffage 47 présente généralement une forme de U, le dispositif de chauffage 47 ne comporte qu'une partie incurvée. En outre, le réfrigérant 45 est formé pour présenter une partie incurvée pour la réduction de taille du moteur Stirling 10 (réduction de la dimension verticale), grâce à quoi la structure présentant des caractéristiques telles que décrites ci-dessus est réalisée. En outre, comme indiqué sur la figure 11, la courbure de la partie de volume vide dans les modes de réalisation est établie conformément aux agencements où les parties supérieures de deux cylindres 22 et 32 agencés en parallèle en ligne sont reliées, et la distance verticale entre la partie supérieure 22b des cylindres du côté haute température 22 et la face supérieure 46a du régénérateur 46 agencé approximativement dans le même plan pour réprimer l'augmentation de la résistance à l'écoulement du fluide de travail dans le tuyau d'échappement 100 et la face intérieure supérieure du tuyau d'échappement 100 est établie à une hauteur h qui est approximativement égale à la distance entre les parties d'extrémité 47ta et 47tb et la partie la plus élevée de la partie centrale 47c du dispositif de chauffage 47. Pour assurer une grande surface de contact avec la source de chaleur de fluide telle que le gaz d'échappement dans un espace limité tel que l'intérieur du tuyau d'échappement 100, la forme incurvée telle que décrit ci-dessus est souhaitable. En ayant pris en compte de tels avantages, le dispositif de chauffage dans la partie de volume vide est de préférence formée avec une forme incurvée telle qu'une forme de U ou une forme de J, de sorte que la totalité du dispositif de chauffage est logée dans un espace limité (espace de réception de chaleur) recevant la chaleur provenant de la source de chaleur, tel que l'intérieur du tuyau d'échappement, et une surface maximum pour recevoir la chaleur provenant de la source de chaleur peut être garantie et la résistance du trajet d'écoulement est minimisée dans l'espace de réception de la chaleur. Pour minimiser la résistance du fluide de travail dans le trajet d'écoulement, le régénérateur 46 est agencé linéairement (le long du même axe) le long d'une direction d'extension (direction de l'axe) du cylindre du côté basse température 32. Donc, le régénérateur 46 relié à une seconde partie d'extrémité 47tb du dispositif de chauffage 47 est agencé le long de la direction d'extension du cylindre du côté basse température 32. Une première partie d'extrémité 47ta du dispositif de chauffage 47 est reliée sans soudure à la partie supérieure du cylindre du côté haute température 22. Donc le dispositif de chauffage 47 comporte des parties s'étendant le long des directions d'extension du cylindre du côté haute température 22 et du cylindre du côté basse température 32 au moins au niveau des côtés de la première partie d'extrémité 47ta et de la seconde partie d'extrémité 47tb du dispositif de chauffage 47, et la partie centrale 47c du dispositif de chauffage 47, dans de nombreux cas, présente une forme incurvée comme décrit ci- dessus. Du fait des raisons techniques telles que décrites ci-dessus, le dispositif de chauffage 47 reçoit une forme incurvée entre deux cylindres 22 et 32 qui sont agencés en ligne en parallèle. Donc, le dispositif de chauffage 47 présente une partie incurvée reliant deux cylindres 22 et 32. Ensuite, une structure d'étanchéité d'une section piston/cylindre et un mécanisme d'une section piston/vilebrequin sera décrite. Comme décrit ci-dessus, comme la source de chaleur du moteur Stirling 10 est le tuyau d'échappement provenant du moteur à combustion interne du véhicule, la quantité de chaleur pouvant être obtenue est limitée et le moteur Stirling 10 doit fonctionner dans la plage de la quantité de chaleur pouvant être obtenue. Donc, dans les modes de réalisation, le frottement interne du moteur Stirling 10 est minimisé autant que possible. Dans les modes de réalisation, pour éliminer la perte par frottement par le segment de piston qui produit généralement la perte par frottement la plus importante parmi le frottement interne du moteur Stirling, le segment de piston est éliminé dans la structure. A la place du segment de piston, le palier d'air 48 est prévu entre les cylindres 22 et 32 et les pistons 21 et 31, respectivement. Le palier d'air 48 peut significativement réduire le frottement interne du moteur Stirling 10 puisque sa résistance au glissement est extrêmement faible. Comme l'étanchéité à l'air des cylindres 22 et 32 et des pistons 21 et 31 est également assurée par le palier d'air 48, le fluide de travail à une température élevée ne fuira pas lors de la détente et de la compression. Le palier d'air 48 utilise la pression d'air générée dans les jeux minimes entre les cylindres 22 et 32 et les pistons 21 et 31 afin de supporter les pistons 21 et 31 dans une position flottante. Le palier d'air 48 des modes de réalisation présente un jeu de quelques dizaines de micromètres ( m) sur le diamètre entre les cylindres 22 et 32 et les pistons 21 et 31. Pour 2871527 17 réaliser le palier d'air qui supporte un matériau dans une position flottante, un mécanisme peut être structuré pour présenter une section de pression d'air haute (en créant ainsi un gradient de pression). En variante, de l'air mis sous haute pression peut être pulvérisé comme décrit ultérieurement. Le palier d'air utilisé dans les modes de réalisation n'est pas du type auquel l'air mis sous haute pression est pulvérisé, mais il s'agit d'un palier d'air qui présente la même configuration qu'un palier d'air employé entre un cylindre et un piston pour une seringue d'injection en verre en vue d'une application médicale. En outre, comme l'utilisation du palier d'air 48 élimine le lubrifiant qui est utilisé pour le segment de piston, la détérioration de l'échangeur de chaleur (le régénérateur 46 et le dispositif de chauffage 47) du moteur Stirling 10 n'est pas provoquée par le lubrifiant. Dans ce cas, tant que l'inconvénient accompagnant l'utilisation du lubrifiant et du segment de piston, telle que la résistance au glissement, peut être éliminé, tout palier d'air excluant un type de palier dynamique de fluide appelé un palier d'huile qui utilise de l'huile peut être employé plutôt que le palier d'air 48. En variante, un palier d'air à pression statique peut être employé entre les pistons 21 et 31 et les cylindres 22 et 32 des modes de réalisation. Le palier d'air à pression statique fait flotter un matériau (les pistons 21 et 31 dans les modes de réalisation) en pulvérisant un fluide mis sous pression et en utilisant une pression statique générée. En variante, un palier d'air à pression dynamique peut être employé à la place du palier d'air à pression statique. Lorsque les pistons 21 et 31 effectuent un mouvement alternatif à l'intérieur des cylindres 22 et 32 avec l'utilisation du palier d'air 48, une précision de mouvement linéaire devrait être maintenue en dessous du jeu sur le diamètre du palier d'air 48. En outre, comme la capacité de chargement du palier d'air 48 est faible, une force latérale appliquée par les pistons 21 et 31 doit être sensiblement nulle. En d'autres termes, comme le palier d'air 48 présente une faible capacité à supporter la force appliquée dans la direction d'un diamètre des cylindres 22 et 32, c'est-à-dire une direction latérale ou une direction de poussée la précision du mouvement linéaire des pistons 21 et 31 par rapport aux axes des cylindres 22 et 32 doit être particulièrement élevée. En particulier, comme le palier d'air 48 des modes de réalisation, qui fait flotter et supporte le matériel avec la pression d'air produite par le jeu minime, présente une capacité de supporter la pression inférieure dans la direction de poussée par comparaison avec le type de palier qui pulvérise l'air mise sous pression élevée, une précision plus élevée par voie de conséquence du mouvement linéaire du piston est requise. Donc, dans les modes de réalisation, un mécanisme vibrant 50, c'est-àdire une liaison approximativement linéaire, est employé pour la section piston/vilebrequin. Le mécanisme vibrant 50 réalise la même précision de déplacement linéaire dans un mécanisme plus petit par comparaison à un autre mécanisme approximativement linéaire (le mécanisme de Watt, par exemple), en fournissant ainsi un système global plus compact. En particulier, comme le moteur Stirling 10 des modes de réalisation est installé dans un espace limité, par exemple, son dispositif de chauffage 47 est logé dans le tuyau d'échappement du véhicule, un système global plus compact augmente le degré de liberté d'installation. En outre, le mécanisme vibrant 50 peut réaliser la même précision de déplacement linéaire dans un mécanisme plus léger par comparaison à d'autres mécanismes, et il est avantageux en terme de consommation de carburant. En outre, le mécanisme vibrant 50 a une structure relativement simple et est facile à construire (fabrication et assemblage). La figure 14 représente une structure simplifiée d'un mécanisme de piston/vilebrequin du moteur Stirling 10. Dans les modes de réalisation, le mécanisme de piston/vilebrequin adapte une structure commune pour le piston de puissance du côté haute température 20 et le piston de puissance du côté basse température 30. Une description sera donnée ci- dessous seulement pour le piston de puissance du côté basse température 30, et une description du piston de puissance du côté haute température 20 sera omise. Comme indiqué sur les figures 14 et 11, un mouvement alternatif du piston de mise sous pression 31 est transféré à l'arbre d'entraînement 40 par l'intermédiaire d'une bielle 109 (65a et 65b) et converti en un mouvement de rotation. La bielle 109 est supportée par le mécanisme approximativement linéaire 50 représenté sur la figure 14 pour amener le cylindre du côté basse température 32 à aller et venir linéairement. Avec le mécanisme approximativement linéaire 50 supportant la bielle 109, la force latérale F produite par le piston de compression 31 est sensiblement nulle. Donc, même le palier d'air 48, présentant une faible capacité de support de charge, peut supporter suffisamment le piston de compression 31. Ensuite, la mise sous pression du fluide de travail dans l'espace de travail du moteur Stirling 10 et la mise sous 10 pression du cartermoteur 41 seront décrites. Comme décrit ci-dessus, une puissance élevée peut être obtenue lorsque la pression moyenne de gaz de travail Pmoyenne du fluide de travail dans l'espace de travail du moteur Stirling 10 est maintenue à un niveau élevé. En outre, dans le moteur Stirling 10 des modes de réalisation, la pression du carter-moteur 41 est élevée à la pression moyenne de gaz de travail Pmoyenne à l'intérieur du cylindre du moteur Stirling 10. L'augmentation de la pression dans le carter-moteur 41 jusqu'à la pression moyenne de gaz de travail Pmoyenne à l'intérieur du cylindre du moteur Stirling 10 est prévue pour éliminer la nécessité d'une résistance élevée des composants (le piston par exemple) du moteur Stirling 10 dans sa conception. En d'autres termes, lorsque la pression du carter-moteur 41 est au niveau de la pression moyenne de gaz de travail Pmoyenne à l'intérieur du cylindre du moteur Stirling 10, la différence de pression entre la pression interne au cylindre du moteur Stirling 10 et la pression à l'intérieur du carter-moteur 41 peut être réduite à la différence de pression entre la pression interne au cylindre maximum (ou minimum) et la pression moyenne de gaz de travail Pmoyenne au maximum. Donc, avec la réduction de la différence de pression entre la pression interne au cylindre du moteur Stirling 10 et la pression du carter-moteur 41, la résistance des composants du moteur Stirling 10 peut être faible. Lorsque les composants ne doivent pas avoir une résistance élevée, des composants plus légers peuvent être réalisés. Dans le moteur Stirling 10 des modes de réalisation, le carter-moteur 41 est mis sous pression avant un fonctionnement normal jusqu'à la pression moyenne de gaz de travail Pmoyenne à l'intérieur du cylindre du moteur Stirling 10. Tout d'abord, la mise sous pression du fluide de travail dans l'espace de travail du moteur Stirling 10 et la mise sous pression du carter-moteur 41 seront décrites conformément à un premier mode de réalisation. Ici, la pression moyenne de gaz de travail Pmoyenne mentionnée ci-dessus sera décrite en faisant référence à la figure 13. La figure 13 représente les variations de la position supérieure du piston du côté haute température 21 et de la position supérieure du piston du côté basse température 31. Comme décrit ci-dessus, la différence de phase est prévue de sorte que le piston du côté basse température 31 se déplace en étant en retard de 90 de plus par rapport à l'angle de vilebrequin que ne l'est le piston du côté haute température 21. Sur la figure 13, une onde combinée W d'une forme d'onde du piston du côté haute température 21 et d'une forme d'onde du piston du côté basse température 31 représente la pression interne au cylindre (pression interne au cylindre P de la figure 2). Sur la figure 13, la référence "Pmoyenne" indique la pression moyenne de gaz de travail qui est une valeur moyenne de la pression interne au cylindre. La figure 2 représente un état initial du carter-moteur 41 du moteur Stirling 10 conformément au premier mode de réalisation avant la mise sous pression. Le graphe de la figure 2 représente l'onde combinée W où l'axe vertical représente la pression interne au cylindre et l'axe horizontal représente l'angle de vilebrequin. Comme indiqué sur la figure 2, avant la mise sous pression du carter- moteur 41, la pression Pc du carter-moteur 41 (qui est égale à la pression moyenne du gaz de travail Pmoyenne) est égale à la pression atmosphérique P0. Dans le premier mode de réalisation, les variations de la pression (pression interne au cylindre P) du fluide de travail du moteur Stirling 10 est utilisée pour l'augmentation de la pression Pc du carter-moteur 41 comme décrit ultérieurement. En général, la pression interne au cylindre P passe d'une plage plus basse que la pression moyenne de gaz de travail Pmoyenne (depuis une seconde moitié du processus de détente jusqu'à une première moitié du processus de compression) jusqu'à une plage plus élevée que la pression moyenne de gaz de travail Pmoyenne (depuis une seconde moitié du processus de compression jusqu'à 2871527 21 une première moitié du processus de détente) de manière répétée comme indiqué par la référence W sur la figure 13. Dans le premier mode de réalisation, la pression Pc du carter-moteur 41 est augmentée en même temps que la pression moyenne de gaz de travail Pmoyenne grâce à l'utilisation des variations de la pression interne au cylindre P. Dans ce qui précède, la plage de la pression interne au cylindre P inférieure à la pression moyenne de gaz de travail Pmoyenne correspond à une période d'un cycle de détente/mise sous pression du fluide de travail où la pression de gaz de travail est inférieure à la moyenne Pmoyenne de la pression de gaz de travail dans le cycle pertinent, alors que la plage de pression interne au cylindre P supérieure à la pression moyenne de gaz de travail Pmoyenne correspond à une période où la pression de gaz de travail est supérieure à la moyenne Pmoyenne de la pression de gaz de travail dans le cycle pertinent. Il en est de même ci-dessous. La figure 1 est un schéma simplifié d'une structure du premier mode de réalisation. Sur la figure 1, les mêmes composants que les composants représentés sur la figure 11 sont indiqués avec les mêmes caractères de référence et leur description détaillée ne sera pas répétée. Comme indiqué sur la figure 1, un trajet 71 est prévu à une position correspondant à une position autour d'un point mort bas du piston 31 dans le cylindre du côté basse température 32 afin de communiquer avec l'espace de compression (à l'intérieur du cylindre) du cylindre du côté basse température 32. Dans le trajet 71, un filtre 72 est prévu. Le trajet 71 sert à laisser le fluide (fluide de travail) à la pression atmosphérique PO circuler depuis l'extérieur du moteur Stirling 10 jusque dans le cylindre. Le trajet 71 est configuré pour ne laisser le fluide s'écouler (laisser le transfert de pression) que dans un sens, c'est-à- dire depuis l'extérieur jusque dans le cylindre. Le filtre 72 sert à empêcher toutes les impuretés d'entrer dans le cylindre depuis l'extérieur du moteur Stirling 10 par le trajet 71. Comme décrit ci-dessus, le trajet 71 n'est pas prévu pour le cylindre du côté haute température 22, mais est raccordé au cylindre du côté basse température 32. Comme la différence thermique entre l'extérieur du moteur Stirling 10, c'est-à-dire d'une température ambiante, et le fluide de travail est plus 2871527 22 petit pour l'espace de compression du cylindre du côté basse température 32 que pour l'espace de détente du cylindre du côté haute température 22, le trajet 71 est raccordé au cylindre du côté basse température 32 afin de provoquer une diminution relative de la perte thermique au moment où l'air extérieur entre dans le cylindre. Comme indiqué sur la figure 2, lorsque la pression interne au cylindre P chute au-dessous de la pression atmosphérique PO (devient une pression négative) (depuis la seconde moitié du processus de détente jusqu'à la première moitié du processus de compression), le fluide (air) à la pression atmosphérique PO entre dans le cylindre par l'intermédiaire du trajet 71, et est mis sous pression par l'intermédiaire du processus de compression du moteur Stirling 10 (à partir de la seconde moitié du processus de compression en particulier). La pression (le fluide) mise sous pression dans le processus de compression est transférée au cartermoteur 41 par l'intermédiaire du jeu CL entre les cylindres 32 et 22 et les pistons 31 et 21. Donc le carter-moteur 41 est mis sous pression. Avec la répétition du processus décrit ci-dessus, la pression moyenne de gaz de travail Pmoyenne (qui est égale à la pression Pc dans le cartermoteur 41) s'élève au-dessus de la pression atmosphérique PO et la pression moyenne de gaz de travail Pmoyenne atteint le niveau de la pression Pc du carter- moteur 41 comme indiqué sur la figure 3. Lorsque le moteur Stirling 10 fonctionne dans l'état augmenté de la pression de gaz de travail Pmoyenne, le moteur Stirling 10 peut atteindre une puissance élevée. Ensuite, en faisant référence à la figure 4, une mise sous pression du fluide de travail dans l'espace de travail du moteur Stirling 10 et une mise sous pression du carter-moteur 41 conformément à un second mode de réalisation seront décrites. La figure 4 représente une structure simplifiée d'un moteur Stirling conforme au second mode de réalisation. Le même composant que dans le premier mode de réalisation représenté sur la figure 1 est indiqué par la même référence et sa description ne sera pas répétée. Le second mode de réalisation est différent du premier mode de réalisation en ce qu'un clapet de non-retour 73 est prévu dans le trajet 71. Le clapet de non-retour 73 est formé de sorte 2871527 23 que le clapet de non-retour 73 ne s'ouvre que lorsqu'une pression du côté de la partie d'extrémité 71a du trajet 71 est supérieure à une pression du côté d'une partie de base 71b de celui-ci. Donc, le trajet 71 présente une structure pour ne transférer la pression (fluide de travail) que dans le sens de l'extérieur vers le cylindre. En outre, le second mode de réalisation comprend un trajet 81 qui relie l'intérieur du cylindre du moteur Stirling 10 au carter-moteur 41. Conformément au second mode de réalisation, lorsque la pression interne au cylindre P du moteur Stirling 10 est inférieure à la pression atmosphérique P0, le fluide à la pression atmosphérique PO de l'extérieur entre dans le cylindre par l'intermédiaire du trajet 71 et est mis sous pression lors du processus de compression du moteur Stirling 10. La pression augmentée lors du processus de compression est transmise au carter-moteur 41 par l'intermédiaire du trajet 81. Donc, le carter-moteur 41 est mis sous pression. Avec la répétition du processus, la pression moyenne de gaz de travail Pmoyenne (pression Pc dans le carter-moteur 41) augmente au-dessus de la pression atmosphérique PO et la pression moyenne de gaz de travail Pmoyenne atteint le niveau de la pression Pc du cartermoteur 41 comme indiqué sur la figure 3 similaire au premier mode de réalisation. Dans le premier mode de réalisation, lorsque la pression d'étanchéité du jeu minime entre les cylindres 32 et 22 et les pistons 21 et 31 est élevée, la pression (fluide) augmentée lors du processus de compression n'est pas facilement transférée au carter-moteur 41 par l'intermédiaire du jeu CL (ou bien le transfert prend du temps). Cependant, dans le second mode de réalisation, comme la pression est transférée au carter- moteur 41 par l'intermédiaire du trajet 81, un tel inconvénient n'apparaît pas. Ensuite, une mise sous pression du fluide de travail dans l'espace de travail du moteur Stirling 10 et une mise sous pression du carter-moteur 41 conformément à un troisième mode de réalisation seront décrites en faisant référence aux figures 5 à 6B. La figure 5 représente une structure simplifiée du troisième mode de réalisation. Les mêmes composants que le second mode de réalisation représenté sur la figure 4 sont désignés par les mêmes références et leur description détaillée ne sera pas répétée. Le troisième mode de réalisation est différent du second mode de réalisation en ce qu'un clapet de non-retour 82 et une soupape 83 sont prévus dans le trajet 81. Le clapet de non-retour 82 est formé de sorte que le clapet de non-retour ne s'ouvre que lorsqu'une pression au niveau de la partie d'extrémité 81a du côté du cylindre est supérieure à une pression au niveau de la partie d'extrémité 81b du côté du carter-moteur 41. Conformément au troisième mode de réalisation, le carter-moteur 41 est mis sous pression par l'intermédiaire du trajet 81 lorsque la pression interne au cylindre P est supérieure à la pression Pc du carter-moteur 41 alors que la soupape 83 est ouverte comme indiqué sur la figure 6A. Lorsque la pression interne au cylindre P est inférieure à la pression atmosphérique P0, le fluide à la pression atmosphérique PO entre dans le cylindre par l'intermédiaire du trajet 71. Avec la répétition du processus, le carter-moteur 41 est mis sous pression et la soupape 83 finit par se fermer. Ensuite, comme indiqué sur la figure 6B, la pression moyenne de gaz de travail Pmoyenne augmente jusqu'au niveau de la pression Pc du carter-moteur 41. Lorsque le volume du fluide de travail dans le cylindre et le volume du carter-moteur 41 sont comparés, le volume du fluide de travail est inférieur au volume du carter-moteur 41. Donc, la pression moyenne de gaz de travail Pmoyenne augmente jusqu'à la pression Pc du carter-moteur 41. Dans le troisième mode de réalisation, comportant le clapet de non-retour 82 et la soupape 83 dans le trajet 81, l'écoulement du fluide depuis le côté du carter-moteur 41 jusque dans le cylindre par l'intermédiaire du trajet 81 peut être réprimé de manière sûre. Ensuite, une mise sous pression du fluide de travail de l'espace de travail du moteur Stirling 10 et une mise sous pression du carter-moteur 41 conformément à un quatrième mode de réalisation seront décrites en faisant référence aux figures 7 et 8. Dans les premier à troisième modes de réalisation décrits ci-dessus, la pression Pc du carter-moteur 41 est augmentée avec l'utilisation de la pression atmosphérique P0. Dans le quatrième mode de réalisation, la pression Pc du carter-moteur 41 est augmentée avec l'utilisation d'une machine auxiliaire telle 2871527 25 qu'une source de pression, par exemple une pompe de mise sous pression. Dans le quatrième mode de réalisation, la réduction de consommation d'énergie de la machine auxiliaire, qui est utilisée pour augmenter la pression Pc du carter- moteur 41, et la diminution de la taille de l'installation sont prévues. Dans le quatrième mode de réalisation, la réduction de la consommation d'énergie de la machine auxiliaire et la diminution de la taille de l'installation sont réalisées par l'intermédiaire de l'utilisation d'une fonction de pompage associée à la mise sous pression/la détente du moteur Stirling 10, qui est décrite ci-dessus en faisant référence aux premier à troisième modes de réalisation. La figure 8 représente une structure d'un moteur Stirling conforme au quatrième mode de réalisation. Les mêmes composants que ceux du premiermode de réalisation représenté sur la figure 1 sont indiqués avec les mêmes références et leur description détaillée ne sera pas répétée. Dans le quatrième mode de réalisation, un trajet ramifié 75 est raccordé au trajet 71 de sorte que le trajet ramifié 75 s'écarte du trajet 71. Le trajet ramifié 75 est muni d'une pompe de mise sous pression 91 et d'un réservoir 92 agencé en aval de la pompe de mise sous pression 91. Le réservoir 92 sert à stocker le fluide mis sous pression par la pompe de mise sous pression 91 ou autre. Comme indiqué sur la figure 7, dans le quatrième mode de réalisation, la pression extérieure (pression dans le réservoir 92, et également la pression atmosphérique P0, lorsque la pression interne au cylindre P est inférieure à la pression atmosphérique PO) est introduite dans le cylindre. La pression introduite dans le cylindre est en outre davantage augmentée lors du processus de compression du moteur Stirling 10. La pression (le fluide) augmentée lors du processus de compression est transférée au carter-moteur 41 par l'intermédiaire du jeu CL entre les cylindres 32 et 22 et les pistons 31 et 21. Donc le carter-moteur 41 est mis sous pression. Dans le quatrième mode de réalisation, lors de la mise sous pression du carter-moteur 41, non seulement la pression produite par la pompe de mise sous pression 91 s'exerce sur le carter-moteur 41 mais la pression produite par une mise sous pression supplémentaire dans le processus de compression du moteur Stirling 10 à la pression produite par la pompe de mise sous pression 91 s'exerce sur le carter-moteur 41. Donc, la réduction de la consommation d'énergie de la pompe de mise sous pression 91 et la diminution de la taille de l'installation sont réalisées. Ensuite, une mise sous pression de fluide de travail dans l'espace de travail du moteur Stirling 10 et une mise sous pression du carter-moteur 41 conformément à un cinquième mode de réalisation seront décrites en faisant référence aux figures 9 et 10. La même structure que les modes de réalisation décrits ci-dessus sera indiquée avec les mêmes références et sa description détaillée ne sera pas répétée. Comme indiqué sur la figure 9, deux clapets de non-retour 76 et 77 sont prévus dans le trajet 71 agencé dans le cylindre du côté basse température 32. Les clapets de non-retour 76 et 77 sont formés de sorte que les clapets de non-retour 76 et 77 ne s'ouvrent que lorsqu'une pression dans un côté amont du trajet 71 est supérieure à une pression dans un côté aval du trajet 71. Une pompe à piston 95 est agencée entre les clapets de non-retour 76 et 77. Un vilebrequin de la pompe à piston 95 est formé solidairement d'un vilebrequin du moteur Stirling 10 et est structuré de sorte que le mouvement des deux pistons dans le moteur Stirling 10 et la pompe à piston 95 sont en opposition de phase l'un avec l'autre. Une soupape 78 est en outre prévue sur un côté encore en amont du clapet de non-retour 77 dans le trajet 71. Un graphe supérieur de la figure 10 représente la pression interne au cylindre P du moteur Stirling 10, alors qu'un graphe inférieur de la figure 10 représente la pression interne au cylindre de la pompe à piston 91. Sur chaque graphe de la figure 10, l'axe verticale représente la pression et l'axe horizontal représente l'angle de vilebrequin. Lorsque la soupape 78 de la figure 9 est ouverte et que la pression interne au cylindre de la pompe à piston 95 est faible (ou négative), la pression externe est introduite dans le cylindre de la pompe à piston 95 par l'intermédiaire du trajet 71 et est davantage augmentée lors du processus de compression de la pompe à piston comme indiqué sur la figure 10. Dans le processus de compression de la pompe à piston 95, la 40 pression interne au cylindre P du moteur Stirling 10 est dans le processus de détente (du fait de la relation d'opposition de phase), grâce à quoi la différence de pression est importante. Le fluide mis sous pression dans un processus de compression de la pompe à piston 95 est introduit dans le cylindre lorsque la pression interne au cylindre P du moteur Stirling 10 est faible (dans le processus de détente) et davantage mis sous pression lors du processus de compression du moteur Stirling 10. L'augmentation de pression (fluide) au cours du processus de compression est transférée au carter-moteur 41 par l'intermédiaire du jeu CL entre les cylindres 32 et 22 et les pistons 31 et 21. Donc, le carter- moteur 41 est mis sous pression. Comme décrit ci-dessus, dans le moteur Stirling 10 du cinquième mode de réalisation, la pression du carter-moteur 41 est augmentée jusqu'à la pression moyenne de gaz de travail Pmoyenne à l'intérieur du cylindre du moteur Stirling 10. Donc, lorsqu'il est difficile de ramener la fuite de pression à zéro par l'intermédiaire d'une étanchéité parfaite du cartermoteur 41 après la mise sous pression du carter-moteur 41 au moment de l'expédition, la remise sous pression du carter-moteur 41 est nécessaire d'une certaine manière. Donc, une source de mise sous pression, telle que la pompe 91 ou la pompe à piston 95, peut être nécessaire. Ces besoins étant pris en compte, il est avantageux d'utiliser la fonction de pompage du moteur Stirling 10 non seulement dans un but d'origine tel que l'acquisition d'un couple, mais également pour l'augmentation de la pression du carter-moteur 41 comme décrit ci-dessus, de manière à minimiser la taille de l'installation/l'énergie de la source de mise sous pression. Dans ce cas, les premier à cinquième modes de réalisation peuvent être combinés comme cela est approprié. Par exemple, le trajet 81 peut être prévu pour relier l'intérieur du cylindre et le carter-moteur 41 pour le moteur Stirling du quatrième et/ou cinquième modes de réalisation comme dans le second ou le troisième mode de réalisation. Comme décrit ci-dessus, les caractéristiques suivantes sont décrites conformément aux modes de réalisation décrits ci-dessus.

2871527 28 (1) Le carter-moteur est mis sous pression conformément à la variation de la pression du gaz de travail dans le moteur Stirling.

(2) Dans (1), le carter-moteur est mis sous pression par l'intermédiaire de l'émission d'air provenant de l'extérieur dans le cylindre du moteur Stirling lorsque la pression interne au cylindre P du moteur Stirling est inférieure à la pression atmosphérique P0.

(3) Dans (1), le carter-moteur 41 est mis sous pression par l'intermédiaire du transfert de la pression interne au cylindre P au carter-moteur 41 lorsque la pression interne au cylindre P est supérieure à la pression Pc du carter-moteur 41. Le carter-moteur 41 est mis sous pression grâce à l'utilisation de la différence de pression entre la pression Pc du carter-moteur 41 et de la pression interne au cylindre P. (4) Dans (2), le trajet pour prélever l'air est relié au cylindre du côté basse température (afin de réduire la perte thermique).

(5) Dans (3), la pression moyenne de gaz de travail Pmoyenne 20 du gaz de travail atteint finalement le niveau de la pression Pc dans le cartermoteur 41.

(6) Dans (3), la pression moyenne de gaz de travail Pmoyenne est augmentée jusqu'au niveau de la pression Pc dans le carter-moteur 41 par l'intermédiaire de la fermeture du trajet reliant l'intérieur du cylindre au carter-moteur 41.

(7) Dans (2), les impuretés sont empêchées d'entrer dans le cylindre.

(8) La mise sous pression du carter-moteur 41 est réalisée grâce à la variation de la pression de gaz de travail du moteur 30 Stirling.

(9) Dans (8), la charge sur le dispositif qui met sous pression le cartermoteur 41 est réduite grâce à l'introduction d'une pression externe provenant de l'extérieur dans le cylindre lorsque la pression interne au cylindre P est basse.

(10) Dans (8) et (9), l'augmentation de la pression Pc du carter-moteur 41 est accélérée par l'intermédiaire de l'introduction d'une pression externe et d'une mise sous pression par le moteur Stirling.

(11) Avec l'addition du piston qui est en opposition de 40 phase avec le piston de puissance du moteur Stirling pour la mise sous pression du carter-moteur 41, la réduction de consommation d'énergie au cours de la mise sous pression du carter-moteur 41 est obtenue.

(12) Dans l'un de (8) à (11), le trajet qui introduit la 5 pression externe est relié au cylindre du côté basse température (pour la réduction de la perte thermique).

Dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, le moteur Stirling 10 est relié au tuyau d'échappement 100 afin d'utiliser le gaz d'échappement provenant du moteur à combustion interne du véhicule comme source de chaleur. Le moteur Stirling de la présente invention n'est cependant pas limité à un type qui est relié au tuyau d'échappement du moteur à combustion interne du véhicule.

Des avantages et modifications supplémentaires apparaîtront facilement à l'homme de l'art. En conséquence, l'invention dans ses aspects les plus larges n'est pas limitée aux détails spécifiques et aux modes de réalisation représentatifs indiqués et décrits ici. En conséquence, diverses modifications peuvent être effectuées sans s'écarter de l'esprit ni de la portée du concept général de l'invention telle qu'elle est définie par les revendications annexées et leurs équivalents.

REVENDICATIONS

1. Moteur Stirling (10) comprenant un trajet de circulation (71) qui fait communiquer un espace de travail du moteur Stirling (10) et l'extérieur du moteur Stirling, où un gaz de travail est fourni depuis l'extérieur du moteur Stirling (10) à l'espace de travail par l'intermédiaire du trajet de circulation (71) sur la base d'une différence de pression de l'espace de travail et de l'extérieur du moteur Stirling (10).

2. Moteur Stirling (10) selon la revendication 1, dans lequel le trajet de circulation (71) est muni d'un filtre (72) qui empêche une impureté d'entrer dans l'espace de travail depuis l'extérieur par le trajet de circulation (71).

3. Moteur Stirling (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le gaz de travail est fourni depuis l'extérieur du moteur Stirling (10) dans l'espace de travail en passant par le trajet de circulation (71) lorsqu'une pression du gaz de travail dans l'espace de travail est inférieure à une valeur moyenne de la pression du gaz de travail dans l'espace de travail au cours d'un cycle.

4. Moteur Stirling (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel un gaz de travail à la pression atmosphérique est fourni depuis l'extérieur du moteur Stirling (10) dans l'espace de travail en passant par le trajet de circulation (71).

5. Moteur Stirling selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant en outre une unité d'alimentation en fluide mis sous pression (91; 95) qui est reliée au trajet de circulation (71) à l'extérieur du moteur Stirling (10) pour fournir un gaz de travail mis sous pression.

6. Moteur Stirling (10) selon la revendication 5, dans lequel l'unité d'alimentation en fluide mis sous pression (91; 95) est une pompe à piston (95).
2871527 31 7. Moteur Stirling (10) selon la revendication 6, dans lequel la pompe à piston (95) est prévue de sorte que la pression interne au cylindre de la pompe à piston (95) soit en opposition de phase par rapport à la pression du gaz de travail dans l'espace de travail.

8. Moteur Stirling (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant en outre: un tube de communication (81) qui met en communication 10 l'espace de travail avec un carter-moteur (41) du moteur Stirling (10), et une unité d'ouverture et de fermeture (82, 83) qui ouvre et ferme le tube de communication (81), où l'unité d'ouverture et de fermeture (82, 83) est mise dans un état où le tube de communication (81) est ouvert lorsque la pression du gaz de travail dans l'espace de travail est supérieure à la pression du carter-moteur (41).

9. Moteur Stirling (10) selon l'une quelconque des 20 revendications 1 à 8, dans lequel le trajet de circulation (71) est prévu de sorte que le trajet de circulation (71) met en communication l'espace de travail au niveau d'un côté basse température du moteur Stirling (10) et l'extérieur du moteur Stirling (10).

10. Moteur Stirling (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant en outre: un cylindre (32, 22), et un piston (31, 21) qui effectue un mouvement alternatif dans 30 le cylindre (32, 22), où le piston (31, 21) effectue un mouvement alternatif dans le cylindre (32, 22) tout en maintenant le cylindre étanche à l'air avec un palier d'air (48) disposé entre le cylindre (32, 22) et le piston (31, 21).

11. Moteur Stirling (10) selon la revendication 10, comprenant en outre un mécanisme approximativement linéaire (50) qui est relié au piston (31, 21) de sorte que le mécanisme approximativement linéaire (50) effectue un mouvement approximativement linéaire lorsque le piston effectue un mouvement alternatif dans le cylindre (32, 22).

12. Système hybride comprenant: un moteur Stirling (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, et un moteur à combustion interne d'un véhicule, dans lequel le moteur Stirling (10) est monté sur le véhicule et un dispositif de chauffage du moteur Stirling (10) est prévu afin de recevoir la chaleur (47) provenant d'un système d'échappement du moteur à combustion interne.

13. Système hydride selon la revendication 12, dans lequel le moteur Stirling (10) comprend au moins deux cylindres (32, 22), et un échangeur de chaleur comprenant un réfrigérant (45), un régénérateur (46) et le dispositif de chauffage (47), où l'échangeur de chaleur est configuré de sorte qu'au moins une partie de l'échangeur de chaleur forme une courbe pour 20 relier les deux cylindres (32, 22) et la courbe est adaptée pour relier les parties supérieures des deux cylindres (32, 22) où une dimension d'un diamètre intérieur du tuyau d'échappement (100) du moteur à combustion interne (10) est approximativement la même q'une distance entre une partie d'extrémité du dispositif de chauffage (47) et une partie la plus haute du dispositif de chauffage (47).

14. Système hybride selon la revendication 12 ou 13, dans lequel le moteur Stirling (10) est fixé au véhicule de 30 sorte que les pistons (31, 21) du moteur Stirling effectuent un mouvement alternatif sensiblement horizontal.