FR2965014A1 - Dispositif electrogene, systeme electrogene et vehicule comprenant un tel dispositif ou systeme electrogene - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif électrogène comprenant un générateur électrique (2) à rotor (3) tournant, un moteur (1) à combustion interne à piston (4) libre, le piston (4) comprenant un axe central (Z) selon lequel s'étend une tige (6) fixée rigidement par une de ses extrémités au piston (4), caractérisé en ce que le rotor (3) et la tige (6) coopèrent par une liaison hélicoïdale de sorte qu'une translation de la tige (6) entraine le rotor (3) en rotation. L'invention a aussi pour objet un système électrogène et un véhicule comprenant un tel dispositif ou système électrogène.

Description

Dispositif électrogène, système électrogène et véhicule comprenant un tel dispositif ou système électrogène.

Domaine technique de l'invention La présente invention concerne un dispositif électrogène comprenant un générateur électrique et un moteur thermique à piston libre. L'invention concerne aussi un système électrogène et un véhicule comprenant le dispositif électrogène ou le système électrogène de l'invention.

Arrière-plan technologique Un moteur à pistons libres fonctionne comme un moteur thermique qui ne transforme pas le mouvement linéaire alternatif de ses pistons en mouvement circulaire continu, car il ne dispose ni de bielles ni de vilebrequin. Il n'en résulte donc que des cycles compression-détente. L'admission et l'échappement se font par exemple par l'intermédiaire de lumières qui se découvrent en fin de course.

La récupération du travail de détente de la combustion peut se faire au cours du déplacement en translation du piston de façon mécanique en couplant le moteur à pistons libres à une turbine à gaz pour faire fonctionner celle-ci par les gaz d'échappement, comme l'illustre par exemple le document GB566531.

La récupération du travail de détente de la combustion peut aussi se faire au cours du déplacement en translation du piston libre de façon électrique.

On connait par exemple du document FR1467559 un moteur à pistons libres comprenant un générateur électrique linéaire alternatif. Le moteur présente deux petits pistons opposés qui se déplacent dans un même cylindre, l'espace du cylindre compris entre les deux pistons formant la chambre de combustion. Chaque petit piston est relié par une liaison rigide à un piston dit de matelas d'air de rappel à l'extrémité opposée à la chambre de combustion. Dans le document FR1467559, le générateur électrique linéaire est composé d'un stator formé d'un bobinage entourant le cylindre dans lequel coulisse le piston de matelas d'air de rappel et d'un anneau en métal ferromagnétique placé sur le piston de matelas d'air de rappel. Le courant alternatif est alors engendré par les mouvements périodiques alternatifs de l'anneau métallique devant le bobinage.

Le document JP2009008068 décrit un moteur à pistons libres comprenant un générateur électrique linéaire alternatif. Dans cet exemple, chaque chambre de combustion est délimitée par deux pistons se déplaçant dans un même cylindre. Chaque piston délimitant la chambre de combustion est relié par une liaison rigide à un élément magnétique. Un bobinage entoure l'élément magnétique, le bobinage et l'élément magnétique formant constituant le générateur linéaire alternatif.

Le document DE102008004879 décrit un moteur à pistons libres comprenant un générateur linéaire alternatif. Le principe de cette architecture diffère de celle des deux documents précédents en ce que l'élément magnétique du générateur linéaire est relié par des liaisons rigides entre deux pistons coulissant chacun dans un cylindre dédié où se produisent alternativement et en opposition de phase des combustions et des compressions.

Le document DE4315046 décrit un moteur à piston libre comprenant un générateur linéaire alternatif. Le principe de cette architecture diffère en ce que le piston moteur auquel est relié à ressort de rappel permettant de ramener le piston en position de fin de compression.

Cependant, l'inconvénient majeur de ces systèmes est que la génération de l'électricité est limitée à la course du piston, qui dépend elle-même de l'architecture moteur. 20 Le document WO8909324 décrit un moteur à piston libre comprenant un générateur électrique tournant de type à disque ou encore nommé moteur « pancake » en raison de leur aspect plat, le rotor étant constitué d'un disque magnétique. Le piston moteur est solidaire d'une liaison rigide dentée entrainant, par un système de transmission de 25 mouvement comprenant parmi d'autres éléments un renvoi d'angle par un engrenage conique, le disque magnétique en rotation. Cependant un tel dispositif, présente l'inconvénient d'être peu compact, d'utiliser un système de transmission de mouvement complexe ainsi qu'une technologie de générateur électrique couteuse.

30 L'invention vise donc à résoudre un ou plusieurs des inconvénients de l'art antérieur.

L'invention porte ainsi sur un dispositif électrogène comprenant un générateur électrique à rotor tournant, un moteur à combustion interne à piston libre, le piston comprenant un axe central selon lequel s'étend une tige fixée rigidement par une de ses extrémités au piston, 35 caractérisé en ce que le rotor et la tige coopèrent par une liaison hélicoïdale de sorte qu'une translation de la tige entraine le rotor en rotation.

De préférence, l'axe de rotation du rotor est l'axe central.

Dans une variante, le dispositif comprend de plus des premiers moyens de débrayage, disposés entre la liaison hélicoïdale et le rotor, autorisant l'entrainement du rotor en rotation que pour un seul sens de translation de la tige.

De préférence, les premiers moyens de débrayage comprennent une roue libre.

De préférence, les premiers moyens de débrayage autorise l'entrainement du rotor en rotation que pour le sens de translation de la tige déterminé par un déplacement du piston vers le point mort bas.

Dans une variante, le dispositif de l'invention comprend en outre des moyens de rappel du piston vers le point mort haut. Dans une variante encore, le piston délimitant en partie une première chambre de combustion, les moyens de rappel du piston comprennent une seconde chambre de combustion.

20 Dans une variante encore, le dispositif comprend des seconds moyens de débrayage disposés entre la liaison hélicoïdale et le rotor, lesdits seconds moyens de débrayage autorisant l'entrainement du rotor en rotation que pour le sens de translation de la tige déterminé par un déplacement du piston vers le point mort haut.

25 Dans une autre variante, le dispositif en outre des pignons fous disposés entre le rotor et les seconds moyens de débrayage et en ce que le rotor comprend une partie dentée pour la mise en place des pignons fous, de sorte à inverser le sens d'entrainement du rotor en rotation autorisé par les seconds moyens de débrayage.

30 L'invention a aussi pour objet un système électrogène, caractérisé en ce qu'il comprend deux dispositifs électrogènes de l'invention montés coaxialement à l'axe central de sorte à présenter leur générateur électrique en regard, leur piston étant reliés par une tige commune.

35 Dans une variante, le système électrogène comprend deux dispositifs électrogènes de l'invention montés coaxialement à l'axe central de manière à présenter une chambre de combustion commune.15

L'invention a aussi pour objet un véhicule comprenant un dispositif électrogène selon l'invention ou un système électrogène selon l'invention. Brève description des dessins D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'un mode particulier de réalisation, non limitatif de l'invention, faite en référence aux figures dans lesquelles : 10 La figure 1 est une représentation schématique en perspective d'un premier mode de réalisation de l'invention. La figure 2 présente schématiquement en coupe axiale le mode de réalisation particulier illustré en figure 1. 15 La figure 3 présente schématiquement en coupe axiale une variante du premier mode de réalisation, sans roue libre. - La figure 4 présente schématiquement en coupe axiale une variante du premier mode de réalisation, avec comme moyens de rappel une chambre à rebond. - La figure 5 présente schématiquement en coupe axiale une variante du premier 20 mode de réalisation, avec comme moyens de rappel une seconde chambre de combustion La figure 6 présente schématiquement en coupe axiale un mode de réalisation de l'invention comprenant deux pistons liés rigidement et se déplaçant dans leur cylindre respectif où se produisent alternativement et en opposition des phases 25 des combustions. La récupération du travail de détente de chacun des pistons se fait par une liaison hélicoïdale, une roue libre et un générateur électrique dédiés. La figure 7 présente schématiquement en coupe axiale une variante du mode représenté à la figure 6. La récupération du travail de détente de chacun des pistons est réalisée au moyen d'une seule liaison hélicoïdale, d'une génératrice 30 électrique, de deux roues libres fonctionnant en sens inverses, et de pignons fous. La figure 8 présente schématiquement en coupe axiale un mode de réalisation de l'invention dans lequel deux moteurs comprenant chacun un générateur électrique sont montés en miroir, de sorte à avoir une chambre de combustion commune, les pistons se déplaçant coaxialement, en opposition. 35 La figure 9 présente une tige à filetage à pas variable et en regard un diagramme vitesse de rotation Vr du rotor en fonction du déplacement suivant l'axe central Z, du piston .5 Description détaillée Les figures 1 et 2 présentent respectivement en perspective et en coupe axiale un dispositif électrogène de l'invention selon un premier mode de réalisation. Les figures 1 et 2 présentent un moteur à combustion interne 1 comprenant une chambre de combustion 7 délimitée par l'espace compris entre une culasse 8, un cylindre 5 et un piston 4. Le piston 4 est monté coulissant dans le cylindre 5. Le piston 4 comprend un axe central Z selon lequel s'étend une tige 6 fixée rigidement par une de ses extrémités au piston 4. Un ressort 11 de rappel est disposé autour de la tige 6, entre le piston 4 et une butée 10. Le piston 4 est dit libre car il n'est pas relié à un système bielle/manivelle de transformation du mouvement linéaire alternatif du piston en mouvement circulaire continu.

Ainsi, le piston 4 peut coulisser dans le cylindre 5 alternativement en translation dans le cylindre 5 selon un sens sous l'effet d'une pression produite par une combustion produite dans le cylindre 5 et selon le sens opposé sous l'effet d'un effort produit par le ressort 11 de rappel. La position du piston 4 dans le cylindre 5 au cours de son mouvement de translation est comprise entre une première position dite « haute » encore appelée point mort haut, déterminant un volume de chambre de combustion minimum, tel qu'il est obtenu par exemple en fin d'une phase de compression d'un cycle moteur et une seconde position dite « basse » encore appelée point mort bas, déterminant un volume de chambre de combustion maximum, tel qu'il est obtenu par exemple en fin d'une phase de détente d'un cycle moteur.

La combustion est provoquée par l'ignition d'un mélange carburé. Un tel moteur peut fonctionner suivant un cycle moteur à 2 temps lequel présente l'avantage d'une puissance spécifique élevée, mais il peut aussi s'appliquer à un cycle moteur à 4 temps ou plus. Le moteur à combustion interne peut aussi être du type à allumage commandé, ou encore du type à allumage par compression.

Comme le montre encore les figures 1 et 2, le dispositif électrogène comprend, en plus du moteur 1, un générateur électrique 2. Le générateur électrique 2 à l'aspect d'une machine électrique tournante et présente un stator 9 fixe par rapport au cylindre 5, et un rotor 3 tournant situé à l'intérieur du stator 9 coaxialement en regard de ce dernier. Selon ce mode de réalisation particulier, des moyens de débrayage sont disposés entre la liaison hélicoïdale et le rotor 3. Le rotor 3 présente un évidement 12 cylindrique central35 dans lequel sont disposés des moyens de débrayage. Préférentiellement, les moyens de débrayage sont formés d'une roue libre 13 disposée entre la liaison hélicoïdale et le rotor 3 concentriquement à la liaison hélicoïdale. Dans l'exemple présenté en figure 1 la roue libre 13 est du type connue à roue dentée 14 à cliquets 15. Les cliquets 15 sont solidaires du rotor 3. Dans ce mode de réalisation le rotor 3 constitue la cage extérieure de la roue libre 13. Dans une variante possible non représentée, on peut prévoir un système de fixation adapté pour relier le rotor 3, à la cage extérieure d'une roue libre. Dans ce cas l'évidement cylindrique n'est plus utile et cet agencement permet d'acheter séparément la machine électrique et la roue libre.

Conformément à l'invention, le rotor 3 et la tige 6 coopère par une liaison hélicoïdale. La tige 6 comporte, sur une partie de son extrémité libre, un premier filetage 16 qui interagit avec un second filetage 17 disposé sur la roue dentée 14 de la roue libre 13 pour former une liaison hélicoïdale de sorte qu'un mouvement de translation du piston 4 et donc de la tige 6 provoque une rotation de la roue dentée 14 de la roue libre 13 et entraine le rotor 3 en rotation. La liaison illustrée aux figures 1 et 2 est une liaison de type vis-écrou. La liaison hélicoïdale peut avantageusement être du type vis à billes, c'est à dire équivalent au mécanisme de vis-écrou, avec des billes intercalées entre les deux filetages 16, 17 pour avoir un meilleur rendement en limitant les frottements et avoir une plus grande durée de vie. La liaison hélicoïdale peut encore être à pas variable. Le pas variable de la vis permet par exemple d'optimiser la mise en vitesse de l'ensemble composé du rotor 3 et de la roue libre 13. A titre d'illustration, la figure 9 présente une tige 6 comprenant un filetage 16' à pas variable en regard d'un diagramme vitesse de rotation Vr du rotor 3 en fonction du déplacement suivant l'axe central Z, du piston 4. Comme le montre encore la figure 9, l'avantage du pas variable est de prendre en compte l'accélération du piston 4 tout en accordant la mise en rotation du rotor 3, de manière à obtenir une plage de fonctionnement linéaire, P, pour le rotor 3. Par exemple, comme le montre encore la figure 9, le filetage 16' à pas variable peut être formé de deux pas de vis P,, P2 différents, dans une succession P1-P2-P1, le long de la tige 6. Dans ce cas la plage de fonctionnement linéaire, P,, pour le rotor 3 étant sensiblement comprise dans la zone de la tige 6 comprenant le pas de vis P2 disposé entre les zones de la tige 6 comprenant les pas de vis P,.

Ainsi, les moyens de débrayage constitués de la roue libre sont disposés entre la liaison hélicoïdale et le rotor 3 autorise l'entrainement du rotor 3 en rotation que selon un seul sens de translation de la tige 6.

En raisonnant à partir d'une position initiale du piston 4 au point mort haut, le fonctionnement est le suivant :

Sous l'effet d'une pression produite par la combustion d'un mélange carburé dans la chambre de combustion 7 du cylindre 5, le piston 4 se déplace en direction du point mort bas selon le sens indiqué sur la figure 1 par la flèche F1. La tige 6 reliée au piston 4 se déplace aussi selon la flèche F1. L'interaction entre le mouvement de translation et la liaison hélicoïdale provoque la mise en rotation de la roue libre 13 (flèche F2 sur la figure 1) qui entraine à son tour le rotor 3 en rotation (flèche F3 sur la figure 1).

La mise en rotation du rotor 3 provoque la production d'électricité. Comme illustré sur la figure 2, l'électricité produite peut être utilisée par au moins un consommateur électrique 21 pouvant appartenir à un réseau de bord d'un véhicule automobile et / ou stockée dans une batterie 20.

Les gaz de combustion sont ensuite évacués par exemple par des lumières, non représentées, aménagées dans le cylindre 5 et découverte par le piston 4 quand celui-ci est proche du point mort bas. Le ressort 11 de rappel ramène ensuite mécaniquement le piston 4 à sa position initiale, au point mort haut, selon le sens indiqué par la flèche F5 sur la figure 1. Ce faisant, le déplacement du piston 4 provoque le déplacement de la tige 6 selon le même sens et, la liaison hélicoïdale étant réversible, l'interaction entre le mouvement de translation et la liaison hélicoïdale provoque la mise en rotation de la roue libre 13 selon la flèche F4 indiquée en figure 1, qui ne peut cette fois entrainer le rotor 3.

Dans ce premier mode de réalisation présenté, la roue libre 13 représente un moyen mécanique simple et économique pour réaliser le débrayage de la liaison hélicoïdale. Un autre type de roue libre possible et connu est la roue libre à éléments roulants, l'entrainement étant opérationnel par coincements des éléments roulants.

Un tel mode de réalisation présente l'avantage de ne pas voir la production d'électricité limitée par la course du piston 4. En effet, grâce à son inertie, le rotor 3, lorsqu'il est entrainé en rotation, quand le piston 4 se déplace selon la direction F1, se comporte à la manière d'une roue inertielle et accumule de l'énergie cinétique de rotation. Celui-ci peut donc poursuivre sa rotation tandis que le piston 4 retourne à sa position initiale selon le sens indiqué par la flèche F5, bien que la roue libre 13 débraye et n'entraine alors plus le rotor 3 en rotation. Le générateur électrique 2 peut donc continuer à générer de l'électricité. La combustion peut même être arrêtée tant que le rotor 3 est en rotation ou a une vitesse de rotation supérieure à un seuil déterminé, ce qui permet un gain de consommation de carburant.

La figure 3 présente un autre mode de réalisation de l'invention. Ce mode de réalisation diffère essentiellement du précédent en ce qu'il ne présente pas de roue libre. Dans ce cas, le second filetage 17 de la liaison hélicoïdale est disposé sur le rotor 3. Dans cette variante, la conversion par la liaison hélicoïdale de la translation du piston 4 en rotation du rotor 3 fonctionne dans les deux sens de déplacement du piston 4, toutefois le sens de rotation du rotor 3 s'inverse avec le changement avec de sens de déplacement du piston 4. Le sens du courant s'inversant avec le sens de rotation du rotor, un redresseur 22 est prévu pour que le courant puisse être stocké dans la batterie 20. Pour plus de compacité et de simplicité, dans ce mode réalisation, comme pour le précédent, l'axe de rotation du rotor 3 à l'intérieur du stator 9 correspond à l'axe central Z.

La figure 4 présente un autre mode de réalisation. Ce mode de réalisation diffère essentiellement du premier mode de réalisation illustré aux figures 1 et 2 en ce que les moyens de rappel sont formés d'une chambre à rebond 30 disposé à l'extrémité opposée à la chambre de combustion 7 comportant un volume d'air 31 de rappel et un piston 32 de rappel relié coaxialement à la tige 6 du piston 4 de combustion. Le piston 32 de rappel comprime l'air pendant la course du piston 4 provoqué par la combustion et la détente de l'air ramène le piston 4 au point mort haut pour préparer la combustion suivante.

La figure 5 présente un autre mode de réalisation. Ce mode de réalisation diffère essentiellement du premier mode de réalisation illustré aux figures 1 et 2 en ce que les moyens de rappel sont formés d'une seconde chambre de combustion 7' disposée à l'extrémité opposée à la première chambre de combustion 7 et délimitée par l'espace compris entre une seconde culasse 8', un second cylindre 5' et un second piston 4' de combustion. Les deux pistons 4 et 4' sont couplés par une liaison rigide coaxiale formée des tiges 6 et 6' coaxiales et se déplacent dans leur cylindre respectif où se produisent alternativement et en opposition de phase des combustions. De la même manière que pour le premier mode de réalisation, dans ce mode de réalisation, le rotor 3 est relié par une roue libre composée de la roue dentée 14 et des cliquets 15 coopérant avec une liaison hélicoïdale formée des filetages 16, 17. Le rotor 3 peut donc être entrainé selon un sens de rotation relativement au stator 9 de sorte à produire de l'électricité.

La figure 6 présente un mode de réalisation d'un système électrogène comprenant deux dispositifs électrogènes montés coaxialement à l'axe central Z de sorte à présenter leur générateur électrique en regard, leur piston étant reliés par une tige commune. Plus précisément, ce mode de réalisation comprend une seconde chambre de combustion 7' disposée à l'extrémité opposée à la première chambre de combustion 7 et délimitée par l'espace compris entre une seconde culasse 8', un second cylindre 5' et un second piston 4' de combustion. Les deux pistons 4 et 4' sont couplés par une liaison rigide formés des tiges 6 et 6' coaxiales et se déplacent dans leur cylindre respectif où se produisent alternativement et en opposition des phases des combustions. Afin de récupérer de travail de détente des combustions produites alternativement dans chacune des chambres de combustion 7 et 7', ce mode de réalisation comprend un second générateur électrique 2'.

De la même façon que pour le premier générateur électrique 2, le second générateur électrique 2' présente un second stator 9' fixe par rapport au cylindre 5' et un second rotor 3' rotatif situé à l'intérieur du second stator 9', coaxialement en regard de ce dernier. Le second rotor 3' est relié à la liaison rigide par une seconde roue libre 13' formants des seconds moyens de débrayages et coopérant avec une liaison hélicoïdale de type vis- écrou. Pour des raisons de compacité, le premier filetage 16 peut être commun aux liaisons hélicoïdales disposées entre la liaison rigide formée par les tiges 6, 6' et les rotors 3 et 3' des générateurs électriques 2, 2', qui sont ainsi disposés en regard.

Dans ce mode de réalisation, la roue libre 13 formant les premiers moyens de débrayage est disposée de manière à entrainer le rotor 3 lors d'une phase de détente du piston 4 (déplacement dans le sens de la flèche F1) et à ne pas entrainer le rotor 3 lors d'une phase de compression du piston 4 (déplacement dans le sens de la flèche F5) tandis que la seconde roue libre 13' est disposée de manière à entrainer le second rotor 3' lors d'une phase de détente du second piston 4' (déplacement dans le sens de la flèche F5) et à ne pas entrainer le second rotor 3' lors d'une phase de compression du second piston 4' (déplacement dans le sens de la flèche F1).

On notera que de manière avantageuse dans ce mode de réalisation, chacun des pistons 4, 4' cumule alternativement les deux fonctions de moyens moteur et de moyens de rappel.

La figure 7 présente un autre mode de réalisation. Ce mode de réalisation, de la même manière que pour celui présenté à la figure 5, est formé d'un seul dispositif électrogène monté coaxialement à l'axe central Z avec deux pistons libres 4, 4' reliés par une liaison rigide commune. Plus précisément, ce mode de réalisation comprend deux chambres de combustion 7 et 7' disposées aux extrémités opposées du dispositif électrogène. Les deux pistons 4 et 4' sont couplés par une liaison rigide formée par les tiges 6 et 6' et se déplacent dans leur cylindre respectif 5 et 5' où se produisent alternativement et en opposition des phases des combustions. Dans ce mode de réalisation, la récupération du travail de détente des combustions produites alternativement dans les chambres de combustion 7 et 7' se fait par l'intermédiaire d'un seul générateur électrique 2, d'une seule liaison hélicoïdale, de deux moyens de débrayage formés respectivement par les deux roues libres 13 et 13' et comprend de plus plusieurs pignons « fous » 18. Ce mode de réalisation comprend un générateur électrique 2 composé d'un stator 9 fixe par rapport au cylindre 5 et 5', et d'un rotor 3 rotatif situé à l'intérieur du stator 9, coaxialement en regard de ce dernier. Le rotor 3 est relié à la liaison rigide par les deux roues libres 13 et 13', fonctionnant en sens contraire (le blocage de l'une correspond au débrayage de l'autre) et coopérant avec la liaison hélicoïdale, par exemple de type vis-écrou grâce respectivement aux filetages 16 et 17. Autrement dit, la roue libre 13' formant les seconds moyens de débrayage autorise l'entrainement du rotor 3 en rotation que pour le sens de translation de la tige 6 déterminé par un déplacement du piston 4 vers le point mort haut.

La combustion dans la chambre 7 fournit un effort transmis par le piston 4 et la tige 6 (déplacement dans le sens de la flèche F1), déplaçant le filetage 16, bloquant les premiers moyens de débrayage formés par la roue libre 13 et entrainant le rotor 3. Dans le même temps, les pignons fous 18 et la roue libre 13', ayant un système de blocage inverse par rapport à la roue libre 13, sont débrayés. Le rappel du piston 4 est générée par la combustion dans la chambre 7' (déplacement dans le sens de la flèche F5) provoquant le débrayage de la roue libre 13, mais le blocage de roue libre 13'. Cependant le filetage 16 étant figé, le sens de rotation de la roue libre 13' est inversé par rapport à celui de la roue libre 13, puisque les roues libres 13 et 13' sont choisies pour avoir un fonctionnement inversé. Les pignons fous 18 sont donc là pour changer le sens de rotation de la roue libre 13'. L'action des pignons fous 18 permet donc d'entrainer le rotor 3 dans le même sens de rotation que celui autorisé par la roue libre 13. Pour des raisons de compacité, la liaison hélicoïdale est composée du premier filetage 16 disposé sur la liaison rigide commune et du second filetage 17, d'une liaison rigide coaxiale et d'un rotor 3, comprenant une partie dentée 19 pour la mise en place des pignons fous 18 permettant la correction du sens de rotation du rotor 3.

On notera que de manière avantageuse dans ce mode de réalisation, chacun des pistons 4, 4' cumule alternativement les deux fonctions de moyens moteur et de moyens de rappel. D'autre part, cette réalisation permet de faire tourner le rotor 3 comme un stockeur d'énergie cinétique si l'une des deux ou les chambres de combustion 7 et 7' sont mis à "l'air", c'est à dire si le système de distribution est bloqué en position ouverte laissant entrer ou sortir librement les gaz d'admission.

La figure 8 présente un autre mode de réalisation d'un système électrogène comprenant deux dispositifs électrogènes montés coaxialement à l'axe central de manière à présenter une chambre de combustion commune. Les deux dispositifs électrogènes employés dans ce mode de réalisation sont tels que décrit à la figure 1, montés coaxialement à l'axe central Z et symétriquement de manière à présenter une chambre de combustion 7 commune délimitée par l'espace compris entre le cylindre 5 et les pistons 4, 4' de chacun des moteurs 1 et 1'.

Dans ce mode de réalisation, la roue libre 13 est disposée de manière à entrainer le rotor 3 lors d'une phase de détente du piston 4 (déplacement dans le sens de la flèche F1) et à ne pas entrainer le rotor 3 lors d'une phase de compression du piston 4 (déplacement dans le sens de la flèche F5) tandis que la seconde roue libre 13' est disposée de manière à entrainer le second rotor 3' lors d'une phase de détente du second piston 4' (déplacement dans le sens de la flèche F5) et à ne pas entrainer le second rotor 3' lors d'une phase de compression du second piston 4' (déplacement dans le sens de la flèche F1).

Dans ce mode de réalisation les phases de détente de chacun de piston 4, 4' sont simultanées.

Les modes de réalisation décrits ne sont pas limitatifs de l'invention. Selon d'autres variantes non représentées, le générateur électrique peut être indifféremment un moteur électrique à courant continu, ou un moteur électrique synchrone ou un moteur électrique asynchrone. Selon les besoins, le courant produit par le générateur électrique est rendu conforme aux besoins électriques, par exemple en le redressant ou encore en adaptant sa tension.

Selon une autre variante, les moyens de rappel peuvent aussi être un rappel magnétique du piston, en injectant du courant dans le générateur électrique pour inverser afin de ramener le piston au point mort haut, mais la solution obtenue est moins avantageuse car elle dégrade le rendement énergétique du dispositif.35 Selon une autre variante, d'autres moyens de débrayage que la roue libre peuvent être prévu tel qu'un embrayage piloté à friction, mais la solution obtenue est moins simple et compacte que la solution avec roue libre.

On peut prévoir de disposer les dispositifs électrogènes de l'invention ou les systèmes électrogènes de l'invention sur un véhicule tel qu'un véhicule automobile.

Les avantages de l'invention sont multiples : -La production d'électricité n'est pas limitée à la course du piston libre. -L'invention n'est plus contrainte par des problèmes d'entrefer rencontrés avec les générateurs linéaires. -Le rotor couplé à la roue libre devient un stockeur inertiel d'énergie, qui est récupéré sous forme électrique par le générateur électrique constitué par l'ensemble stator/rotor. - La machine électrique tournante peut être achetée à part, sans être intégrée au niveau du bloc moteur, ce qui autorise un achat à grande échelle donc une réduction des coûts. - La machine électrique peut être suffisamment déportée de la chambre de combustion afin de limiter les interactions thermiques entre ladite chambre de combustion et le générateur électrique. -L'invention peut être utilisée comme groupe électrogène.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif électrogène comprenant un générateur électrique (2) à rotor (3) tournant, un moteur (1) à combustion interne à piston (4) libre, le piston (4) comprenant un axe central (Z) selon lequel s'étend une tige (6) fixée rigidement par une de ses extrémités au piston (4), caractérisé en ce que le rotor (3) et la tige (6) coopèrent par une liaison hélicoïdale de sorte qu'une translation de la tige (6) entraine le rotor (3) en rotation.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe de rotation du rotor (3) est l'axe central (Z).
3. 3. Dispositif selon la revendication 2 ou la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de plus des premiers moyens de débrayage disposés entre la liaison hélicoïdale et le rotor (3), autorisant l'entrainement du rotor (3) en rotation que pour un seul sens de translation de la tige (6).
4. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les premiers moyens de débrayage comprennent une roue libre (13).
5. 5. Dispositif selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que les premiers moyens de débrayage autorise l'entrainement du rotor (3) en rotation que pour le sens de translation de la tige (6) déterminé par un déplacement du piston (4) vers le point mort bas.
6. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de rappel du piston (4) vers le point mort haut.
7. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le piston (4) délimitant en partie une première chambre de combustion (7), les moyens de rappel du piston (4) comprennent une seconde chambre de combustion (7').
8. 8. Dispositif selon la revendication 7 et la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend des seconds moyens de débrayage disposés entre la liaison hélicoïdale et le rotor (3), lesdits seconds moyens de débrayage autorisant l'entrainement du rotor (3) en rotation que pour le sens de translation de la tige (6) déterminé par un déplacement du piston (4) vers le point mort haut.
9. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des pignons fous (18) disposés entre le rotor (3) et les seconds moyens de débrayage et en ce que le rotor (3) comprend une partie dentée (19) pour la mise en place des pignons fous (18), de sorte à inverser le sens d'entrainement du rotor (3) en rotation autorisé par les seconds moyens de débrayage.
10. 10. Système électrogène, caractérisé en ce qu'il comprend deux dispositifs selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 montés coaxialement à l'axe central (Z) de sorte à présenter leur générateur électrique (2,2') en regard, leur piston (4,4') étant reliés par une tige commune.
11. 11. Système électrogène, caractérisé en ce qu'il comprend deux dispositifs selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 montés coaxialement à l'axe central (Z) de manière à présenter une chambre de combustion (7) commune.
12. 12. Véhicule caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif électrogène selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 ou un système électrogène selon l'une des revendications 10 ou 11.