FR2984954A1 - Moteur a cylindre de compression d'air - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un moteur à combustion de véhicule automobile, comportant un cylindre de combustion 110 muni d'un piston de combustion 111, un réservoir d'air comprimé 150 ainsi qu'un cylindre de compression 120 et de transmission d'air comprimé au réservoir d'air comprimé 150, le cylindre de compression 120 étant disposé de manière à effectuer, pour chaque combustion d'une série de combustions successives, à chaque fois un mouvement de compression d'air et un mouvement de détente de gaz usagés lesquels mouvements sont distincts l'un de l'autre.

Description

MOTEUR A CYLINDRE DE COMPRESSION D'AIR L'invention concerne les moteurs à combustion et plus particulièrement les moteurs à combustion comportant un réservoir d'air comprimé alimentant un cylindre à piston en un tel air comprimé aux fins d'une combustion sous pression dans ce cylindre ou encore aux fins d'entrainer le piston par la pression exercée par l'air comprimé. On a proposé un tel moteur dans le document EP 2 063 080, lequel consiste en un cylindre de combustion et un cylindre de compression, le cylindre de compression étant placé en entrée du moteur pour réaliser un mouvement d'admission d'air suivi d'un mouvement de compression afin que cet air comprimé soit transmis au final au cylindre de combustion. L'air comprimé est toutefois stocké intermédiairement dans un réservoir d'air comprimé situé en aval du cylindre de compression et en amont du cylindre de combustion. Cette architecture est mise à profit dans ce document EP 2 063 080 pour mettre en oeuvre un second mode de fonctionnement du moteur, dans lequel le piston de combustion est mû par la simple pression de l'air délivré par le réservoir d'air comprimé, sans qu'aucune combustion ne prenne place dans le cylindre de combustion, réalisant par là une économie de carburant dans ce second mode de fonctionnement. Selon ce document EP 2 063 080, il est proposé de faire re-circuler des gaz usagés sortant du cylindre de combustion vers le cylindre de compression avant de les injecter dans le réservoir d'air comprimé. Cette disposition vise à utiliser l'énergie encore stockée sous forme de pression dans les gaz usagés et à la conserver dans le réservoir d'air comprimé. Cette recirculation d'air usagé suppose un mélange avec de l'air frais afin de conserver des proportions d'oxygène acceptables au moment de la combustion, un tel mélange de gaz usagés avec de l'air frais ayant lieu dans le piston d'entrée du moteur, c'est-à-dire dans le piston de compression. Cette disposition présente des désavantages. D'abord, la recirculation de gaz usagés vers le réservoir d'air comprimé à l'aide d'un piston de compression peut être considérée comme non adéquate puisque l'air usagé présente déjà une pression intrinsèque élevée. De plus, le mélange de gaz sous pression avec de l'air à pression atmosphérique est une phase intermédiaire où une puissance intrinsèque des gaz usagés est dépensée inutilement pour devoir être reconstituée ensuite par compression avec une perte de rendement associée. Enfin, le fait de mélanger de l'air frais et des gaz usagés dans un cylindre en mouvement rend malaisé un dosage éventuellement évolutif de la proportion gaz usagé / air frais devant être injectée dans le réservoir d'air comprimé.

De plus, ce dispositif s'adresse à une recirculation des gaz usagés dans le réservoir de pression, mais ne permet pas une détente des gaz usagés dans un autre but qu'une telle recirculation vers le réservoir.

Il existe un besoin de répondre à ces inconvénients, et c'est à ce besoin que l'invention vise à répondre grâce à un moteur à combustion de véhicule automobile, comportant un cylindre de combustion muni d'un piston de combustion lequel piston réalise un mouvement de combustion et un mouvement d'évacuation de gaz usagés hors du cylindre de combustion, le moteur comportant en outre un réservoir d'air comprimé ainsi qu'un cylindre de compression muni d'un piston de compression, lequel piston de compression réalise pour chaque combustion une compression d'air et une transmission de l'air comprimé au réservoir d'air comprimé ainsi qu'une détente de gaz usagés et une évacuation des gaz usagés ainsi détendus hors du cylindre de compression, le piston de compression étant disposé de manière à effectuer, pour chaque combustion d'une série de combustions successives, à chaque fois un mouvement de compression d'air et un mouvement de détente de gaz usagés lesquels mouvements sont distincts l'un de l'autre. Ce moteur peut comporter une unité de puissance réalisant un mouvement d'admission d'air, un mouvement de compression d'air, un mouvement de combustion correspondant à une poussée mécanique par combustion de combustible dans l'air ainsi comprimé, et en ce que le cylindre de compression transmettant l'air comprimé au réservoir d'air comprimé et réalisant une détente des gaz usagés est distinct de l'unité de puissance. L'unité de puissance est par exemple un cylindre à piston dont le piston réalise quatre mouvements respectivement d'admission, de compression, de combustion et d'évacuation.

L'unité de puissance comprend par exemple deux cylindres à piston, dont un cylindre à piston effectue un mouvement d'admission et un mouvement de compression et un autre cylindre effectue un mouvement de combustion et un mouvement d'évacuation des gaz usagés. Le moteur peut comporter une unité de puissance réalisant un mouvement 'admission d'air, un mouvement de compression d'air, un mouvement de combustion correspondant à une poussée mécanique par combustion de combustible dans l'air ainsi comprimé, et en ce que le cylindre de compression transmettant l'air comprimé au réservoir d'air comprimé et réalisant une détente des gaz usagés est constitué par un cylindre de l'unité de puissance lequel cylindre de l'unité de puissance réalise le mouvement d'admission d'air et le mouvement de compression d'air. De préférence, le cylindre de compression transmettant l'air comprimé au réservoir d'air comprimé et réalisant une détente des gaz usagés est couplé cinématiquement au cylindre de combustion, de telle sorte que le cylindre de compression d'air et de détente des gaz usagés effectue un mouvement de compression d'air lorsque le cylindre de combustion (110) effectue un mouvement de combustion, et effectue un mouvement d'admission de gaz usagés lorsque le cylindre de combustion effectue un mouvement d'évacuation de gaz usagés hors de de ce cylindre.

De préférence, au moins des pistons est associé à un arbre rotatif par l'intermédiaire d'un mécanisme comprenant une roue externe et une roue interne, la roue externe présentant un profil interne et la roue interne présentant un profil externe, le profil interne de la roue externe et le profil externe de la roue externe coopérant l'un avec l'autre de sorte que la roue interne est montée dans la roue externe de manière à effectuer simultanément une rotation autour d'un axe géométrique central de cette roue interne et d'un axe géométrique central de la roue externe Par exemple, la roue externe présente un profil interne de diamètre égal au double du diamètre du profil externe de la roue interne.

Selon un mode de réalisation, le mécanisme présente une manivelle montée à rotation autour d'un axe géométrique central à la roue externe et formant un support de rotation pour la roue interne autour d'un axe géométrique central à la roue interne. Le piston peut être muni d'une bielle qui est ancrée sur la roue interne de telle sorte que la bielle reste dans l'alignement d'une direction de mouvement du piston au cours du mouvement du piston. Grâce au fait que des mouvements de piston différents sont utilisés pour la compression d'air et pour la détente de gaz usagés, les gaz usagés détendus peuvent être utilisés à d'autres fins qu'une recirculation dans le réservoir sans toutefois nécessiter un piston dédié aux gaz usagés.

De plus, et dans le cas d'une recirculation de ces gaz usagés, la perte de rendement due à une détente suivie d'une re-compression est évitée, et les dosages entre gaz usagé et air sont réalisés de manière plus aisée du fait que les gaz usagés émanent d'un mouvement de piston qui est dédié à leur seule détente. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en référence aux figures annexées sur lesquelles : - La figure 1 représente un moteur conforme à un premier exemple de réalisation de l'invention comportant un piston de puissance et un piston de compression, et muni de conduits de circulation d'air et de gaz usagés et de soupapes associées. - La figure 2 est une vue détaillée un mécanisme de liaison entre un piston tel que ceux de la figure 1 et un arbre moteur, conforme à un mode de réalisation de l'invention. - La figure 3 est une vue schématique illustrant fonctionnellement ce même mécanisme. En référence à la figure 1, la référence générale 100 indique de manière générale un moteur selon un exemple préféré de réalisation de l'invention. Ce moteur 100 comporte un bloc moteur 105 muni d'un premier cylindre 110. Ce premier cylindre 110 comporte un piston 111 délimitant une chambre à volume variable 112. Ce premier cylindre 110 est le siège de quatre mouvements de nature distincte du piston 111, correspondant respectivement au mouvements d'admission, de compression, de combustion, et d'évacuation d'un moteur quatre temps connu en soi. Par le fait qu'il effectue en particulier un mouvement mû par la combustion, ce premier piston 111 constitue un piston de puissance et sera nommé comme tel dans la suite de la description.

Le bloc moteur 105 est également muni d'un deuxième cylindre 120, comportant un deuxième piston 121, nommé piston de compression par la suite et délimitant ainsi une chambre à volume variable 122 de ce cylindre 120. Tel que représenté, le moteur comporte un arbre moteur non représenté, monté à rotation dans le bloc moteur 105 autour d'un axe géométrique s'étendant perpendiculairement à l'axe des pistons 111 et 121. L'arbre moteur présente deux portions excentrées décalées angulairement l'un par rapport à l'autre. La première portion excentrée est reliée au piston de puissance 111 par l'intermédiaire d'une bielle 113 et la deuxième portion excentrée est reliée au piston de compression 121 par l'intermédiaire d'une bielle 123 et les premières et deuxièmes portions excentrées présentent un décalage angulaire tel que les pistons de puissance 111 et de compression 121 sont ici en opposition de phase dans leur mouvement. Selon une variante, les pistons peuvent présenter une décalage angulaire ayant une autre valeur. Les cylindres 110 et 120 présentent, dans la partie de la chambre la plus éloignée du piston et faisant face à celui-ci, que l'on appellera arbitrairement partie supérieure des cylindres, une série de passages, soupapes et conduits ayant des fonctions respectives dans le fonctionnement du moteur que l'on décrira ci-après. Le moteur comporte en outre un réservoir d'air comprimé 150 lequel est connecté au cylindre de puissance 110 par un conduit de sortie d'air comprimé 151 et connecté au cylindre de compression 120 par un conduit d'entrée d'air comprimé 152. Le réservoir 150 est ici volontairement représenté avec une taille réduite par rapport aux autres organes du moteur, pour une meilleure lisibilité des figures. Le réservoir d'air comprimé 150 est dimensionné pour recevoir et stocker une quantité d'air sous pression correspondant à plusieurs allers et retours du piston 121 dans le cylindre 120. Il constitue ici ainsi une réserve d'air comprimé pour alimenter le cylindre de puissance 111 et ainsi contribuer à l'entrainement du piston de puissance par la pression de l'air et également mettre le cylindre de puissance dans une condition de pré-pression avant un mouvement de compression supplémentaire réalisé par le piston de puissance lui-même, précédant la combustion proprement dite. Le conduit de sortie d'air comprimé 151 débouche dans le cylindre de puissance 110 par une soupape d'entrée d'air comprimé 114 du cylindre de puissance 110, positionnée dans la partie supérieure du cylindre de puissance 110. Le conduit d'entrée d'air comprimé 152 prend naissance quant à lui en partie supérieure du cylindre de compression 120. Une soupape anti-retour 153 est ici ménagée sur ce conduit 152 en entrée du réservoir 150, mais cette soupape anti-retour peut être remplacée selon une variante par une soupape commandée. Une conduite 160 s'étend fonctionnellement en parallèle du réservoir 150, reliant le cylindre de puissance 110 au cylindre de compression 120. Cette conduite 160 prend naissance en partie supérieure du cylindre de puissance 110 où elle est munie d'une soupape 115 d'échappement du cylindre de puissance 110, et elle débouche en partie supérieure du cylindre de compression 120. Le cylindre de compression 120 est équipé en outre d'un conduit d'entrée d'air frais 126 lequel conduit est muni d'une soupape anti-retour 127 positionnée en partie courante de ce dernier mais qui peut être remplacée par une soupape commandée. Un conduit de sortie d'air usagé 128 s'étend également depuis la partie supérieure du cylindre de compression, lequel conduit est muni d'une soupape 129 positionnée en partie supérieure du cylindre de compression.

Les soupapes 114, 115 et 129 sont ici actionnées par des arbres à came 181, 182, 183 ayant des lobes excentrés positionnés adéquatement pour assurer la cinématique qui sera décrite ci-après. En variante, les soupapes 114, 115 et 129 peuvent être des soupapes à commande électrique, pneumatique ou hydraulique. Un cycle de fonctionnement du moteur décrit ci-dessus sera ci-après explicité.

Dans une première phase, le piston de puissance 111 effectue un mouvement de descente correspondant à la combustion du combustible dans la chambre 112. Au cours de ce mouvement, la soupape d'entrée d'air comprimé 114 et la soupape d'évacuation des gaz usagés 115 sont toutes deux fermées, de sorte que la pression exercée par la combustion entraine le piston de puissance 111 vers le bas sans déperdition de puissance. Le piston 121 est quant à lui chargé en air frais à ce stade du cycle. Le piston de compression 121 décrit un mouvement en direction inverse de celui du piston de puissance 111, qui résulte en une compression de l'air frais dans le cylindre de compression 120. Au cours de ce mouvement, l'air comprimé atteint une pression suffisante pour activer en ouverture la soupape anti-retour 153 et pénétrer dans le réservoir 150.

Dans une deuxième phase, le piston de puissance 111 effectue un remontée alors que la soupape d'évacuation des gaz usagés 115 est ouverte et la soupape d'arrivée d'air comprimé est fermée. Les gaz usagés s'engagent alors dans le conduit de sortie d'air usagé 160 jusqu'au cylindre de compression 120. Au cours de cette phase, le piston de compression 121 effectue une descente alors que les gaz usagés sont reçus dans la chambre 122. Les gaz usagés, sous pression en sortie de combustion, exercent une poussée sur le piston de compression 121 au cours de sa descente contribuant ainsi à l'entrainement moteur. Le dispositif décrit ici met donc à profit l'énergie résiduelle contenue dans les gaz usagés sous forme de pression résiduelle, en alternative aux systèmes de turbocompresseur habituels. Le cylindre de compression 120 ayant un volume supérieur au volume du cylindre de puissance 110, le transvasement des gaz usagés du cylindre de combustion 110 au cylindre de compression 120 résulte en une détente des gaz usagés, laquelle s'accompagne d'un refroidissement associé de ces gaz. Ce refroidissement est particulièrement bénéfique alors que les gaz sont à température élevée en sortie de combustion et que l'on souhaite les refroidir avant de les mettre en contact avec des organes avals du véhicule lesquels risquent d'être endommagés par l'excès de température. Ce refroidissement est encore plus particulièrement souhaitable dans le présent exemple où l'on met en place une recirculation des gaz usagés en entrée du moteur et où le refroidissement des gaz usagés est particulièrement nécessaire afin de réduire les émissions polluantes provoqués par un tel système de recirculation des gaz. Dans une troisième, le cylindre de puissance présente sa soupape 115 de sortie des gaz usagés fermée et sa soupape 114 d'entrée d'air comprimé ouverte, laissant pénétrer l'air comprimé dans le cylindre de puissance 110. L'air comprimé contribue alors à l'entrainement du piston de puissance 111 au cours de sa descente. Le cylindre de compression 120, chargé en gaz usagés, effectue par remontée du piston de compression 121 une évacuation des gaz usagés au travers de la soupape 129 laquelle est maintenue ouverte pendant cette phase. Selon le présent mode de réalisation, les gaz usagés ainsi évacués du cylindre de compression 120 sont re-circulés en partie vers l'entrée du moteur, par l'intermédiaire d'un équipement de recirculation des gaz usagés connu en soi sous le nom de système EGR pour Exhaust Gaz Recirculation selon la terminologie anglophone. L'équipement EGR peut ici re-circuler les gaz usagés par exemple jusqu'à l'entrée du piston de puissance, ou bien encore jusqu'au réservoir d'air comprimé 150. Grace à l'action de détente des gaz usagés par le cylindre 120, ces derniers sont refroidis et perdent de leur caractère polluant avant d'être renvoyés dans le système EGR. Dans une quatrième phase, les soupapes 114 et 115 du cylindre de puissance 110 sont fermées et le piston de puissance 111 effectue sa remontée, réalisant ainsi une compression de l'air frais reçu précédemment et préparant ainsi celui-ci pour la phase de combustion prenant place consécutivement. Le piston de compression 121 effectue lui une descente, laquelle provoque une entrée d'air frais par la conduite d'entrée d'air frais 126 et au travers de la soupape anti-retour 127. La phase suivante est la phase de combustion décrite plus haut, où l'air dans le cylindre de puissance 110 est sous pression et prêt pour la combustion, la combustion prenant place préférentiellement un court instant après le passage du piston de puissance par son point mort haut.

Le présent exemple de réalisation peut être mis en oeuvre dans le cadre d'un moteur diesel où la combustion est déclenchée par les conditions de pression et de température dans le cylindre, éventuellement au moment de l'injection du combustible dans le cylindre, sans nécessité de dispositif d'allumage. Le présent exemple de réalisation peut également être mis en oeuvre avec un moteur à essence où un dispositif d'allumage est prévu pour déclencher la combustion. Le système décrit permet donc d'utiliser un même cylindre pour effectuer une compression de l'air avant son stockage sous pression, et, en utilisant ce cylindre tantôt pour la compression de l'air et tantôt pour la détente des gaz usagés au cours d'un même cycle admission-compression-combustion évacuation, de pouvoir séparer l'air comprimé et les gaz usagés détendus. La séparation de l'air comprimé et des gaz usagés autorise, outre des utilisations différents de l'air comprimé et des gaz détendus, une meilleure gestion du moteur y compris en cas de recirculation des gaz usagés, et notamment cette séparation permet de réaliser une détente des gaz usagés avantageuse en termes de motricité, de thermique de l'échappement, ainsi qu'en termes de pollution liée à la recirculation des gaz. On a décrit ici un moteur dans lequel un piston de puissance 111 réalise quatre mouvements consécutifs d'admission, de compression, de combustion, et d'évacuation. Dans une variante, le piston de puissance 111 peut être remplacé par un couple de pistons dont un premier réalise une admission et une compression et un deuxième réalise une combustion et une évacuation. On dispose alors avantageusement un réservoir d'air comprimé tel que le réservoir 150 en amont de ce premier piston, lequel réservoir est alimenté par un piston de compression semblable au piston 121, par exemple distinct de ces premier et deuxième pistons. Selon encore une variante de l'invention, on utilise un couple de pistons comprenant un piston de compression et un piston de puissance, le piston de puissance ne réalisant que le mouvement de combustion et le mouvement d'évacuation, le réservoir d'air comprimé étant positionné fonctionnellement entre le piston de compression et le piston de puissance. Dans ce mode de réalisation, on re-circule avantageusement une partie au moins des gaz usagés dans le piston de compression, où le piston de compression produit une détente de ces gaz usagés avant de les injecter dans le réservoir d'air comprimé. Avantageusement, on prévoit alors un aménagement de routage des gaz usagés qui est tel que les gaz usagés ne sont recirculés dans le piston de compression que pour un mouvement sur deux du piston de compression, c'est-à-dire en alternance avec un mouvement d'admission d'air propre dans le cylindre de compression.

On décrira maintenant un aménagement de liaison d'un piston tel que ceux décrits ci- avant à l'arbre moteur lequel apporte notamment une meilleure fiabilité en termes d'étanchéité du piston.

Dans l'exemple de réalisation représenté à la figure 2, cet aménagement comporte une roue immobile 210 présentant une cavité intérieure 211 décrivant un profil interne 212 de forme circulaire, lequel est muni d'un crantage interne formant une crémaillère interne 213 orientée en vis-à-vis de la cavité interne de cette roue externe.

Cet aménagement comporte en outre une roue interne 220 dont un profil externe 222 de forme circulaire est muni d'un crantage externe formant une crémaillère périphérique externe 223 La crémaillère externe 223 de la roue interne 220 engage la crémaillère interne 213 de la roue externe 210, et la roue interne 220 est montée en son centre de manière libre en rotation sur un arbre de rotation 225. Cet arbre de rotation central à la roue interne est lui-même libre de déplacement selon une trajectoire circulaire ayant pour centre le centre géométrique 215 de la roue externe 210. Une telle liberté de mouvement selon une trajectoire circulaire est par exemple implémentée en réalisant cet arbre 225 central à la roue interne 220 en tant qu'extrémité d'une manivelle 230 montée rotative autour d'un axe de rotation central à la roue externe. Ainsi, la manivelle 230 est montée à rotation autour d'un axe géométrique 215 central à la roue externe 210 et formant un support de rotation pour la roue interne 220 autour d'un axe géométrique central à la roue interne. La roue interne se trouve libre en rotation autour de l'arbre 225 à trajectoire circulaire ainsi qu'autour d'un axe géométrique 215 central à la roue externe 210. La roue interne 220 décrit alors un mouvement planétaire, c'est-à-dire un mouvement constitué de deux composantes, une première composante étant une rotation de la roue interne 220 autour de son propre axe, et une deuxième composante étant une rotation de la roue interne 220 autour d'un axe déporté par rapport à l'axe de la roue interne, ici autour de l'arbre 225 placé en position centrale à la roue externe. La roue externe 210 est quant à elle maintenue immobile au cours du déplacement planétaire de la roue interne 220. Du fait d'un engagement sans glissement entre les profils des roues interne et externe, les deux composantes du mouvement planétaire de la roue interne 220 présentent un rapport mathématique constant entre elles, lequel est mis à profit dans le présent mode de réalisation pour obtenir, en un point donné de la roue interne, un mouvement de va-et-vient rectiligne. Ce mouvement rectiligne est alors mis à profit pour l'entrainement d'un ou deux des pistons 111 et 121 décrits en référence à la figure 1. L'engagement sans glissement entre les profils interne et externe respectivement de la roue externe 210 et de la roue interne 220 est ici obtenu par l'engagement des crémaillères 213 et 223. En variante il est obtenu par coopération de deux surfaces anti-glissement telles que des surfaces rugueuses ou élastomères, lesquelles sont maintenues l'une contre l'autre par l'action de la manivelle 230.

Tel qu'on l'a représenté à la figure 2, le piston 111 présente une bielle 113 liée à la roue interne 220 en un point b de la périphérie de celle-ci. Dans le présent exemple de réalisation, la roue interne 220 présente un diamètre externe R1 égal à la moitié du diamètre de la roue externe 210, les diamètres externe et interne respectivement de la roue interne et de la roue externe étant considérés à l'endroit où ces roues coopèrent, c'est-à-dire au niveau de leur crémaillère respectivement externe et interne. En référence à la figure 3, le piston étant placé de manière à se déplacer selon un axe géométrique situé dans le plan de la roue externe 210 et passant par le centre de la roue externe, on considèrera un axe géométrique x perpendiculaire à l'axe du piston et passant par le centre de la roue externe, que l'on nommera arbitrairement axe horizontal dans la suite, par opposition à l'axe du piston qui sera considéré arbitrairement comme vertical. On considèrera un angle Téta entre l'axe horizontal et un axe principal de la manivelle 230 précédemment décrite lequel axe principal relie les centres de la roue externe 210 et de la 15 roue interne 220. On considèrera maintenant un rayon géométrique de la roue interne, lequel s'étend de son centre référencé C jusqu'au point b d'ancrage de la bielle 113 sur la roue interne 220. On appellera Phi l'angle mesuré entre un tel axe principal de la manivelle 230 et le rayon de la roue interne passant par b. 20 R1 étant la valeur du rayon de la roue interne et R2 la valeur du rayon de la roue externe, on a la relation suivante : R1 x Téta = R2 x Phi A partir de cette équation, nous allons démontrer que si la valeur du rayon interne R2 de la roue externe 210 est égal au double de la valeur du rayon externe R1 de la roue interne 25 220, nous pouvons obtenir une translation parfaite du point b le long de l'axe de translation du piston. En effet, si nous étudions la cinématique du point b en fonction de la rotation de la roue interne autour du centre de la roue externe, nous obtenons les équations suivantes : b/x = R1 x cos (Téta) + R1 x cos (Pi -Téta), et 30 b/y = R1 x sin (Téta) + R1 x sin (Pi - Téta) où b/x et b/y sont les coordonnées du point b sur les axes respectivement horizontal et vertical. On peut donc noter que quel que soit Téta, b/x est nul tandis que b/y varie entre 0 et 2xR1, c'est-à-dire entre 0 et la valeur R2 du diamètre intérieur de la roue externe. 35 L'arbre de rotation 215 de la manivelle 230 étant positionné au centre géométrique de la roue externe 210 est préférentiellement solidaire en rotation de l'arbre moteur, de sorte qu'un mouvement de va-et-vient du piston correspondra à une révolution de l'arbre moteur.

Au point mort haut du piston 111 la manivelle 230 s'étend depuis l'arbre 215 au centre de la roue externe verticalement vers le haut, et le point b est le point le plus haut de la périphérie de la roue interne. La coordonnée verticale b/y du point b est égale à R2. Puis le rayon passant par b de la roue interne 220 s'écarte de la verticale dans un sens de rotation opposé au sens de rotation de la manivelle 230, de sorte que ce rayon et la manivelle 230 se rapprochent l'un de l'autre pour venir se trouver tous deux simultanément en position horizontale bien qu'ayant tourné dans des sens opposés. La bielle 113 est alors descendue d'une distance égale à la valeur du rayon de la roue externe 210. La bielle 113 et le rayon passant par b s'étendent tous deux ensuite vers le bas. Ainsi, le point b se trouve d'autant plus bas que la manivelle et le rayon Cb s'étendent maintenant tous deux vers le bas de la roue extérieure. Lorsque la manivelle 230 a tourné d'un demi-tour, elle est orientée à la verticale vers le bas, et le rayon passant par b présente la même orientation, de sorte que le point d'ancrage b s'est abaissé de deux fois la valeur du rayon R2 de la roue externe 210. Le piston se trouve à son point mort bas. Le mouvement de remontée du point b s'effectue ensuite de manière symétrique par rapport à ce mouvement de descente, jusqu'à ce que la manivelle 230 et le rayon passant par b atteignent simultanément leur position verticale vers le haut, correspondant au point mort haut du piston 111.

Grâce à ce dispositif, le point d'ancrage b de la bielle 113, qui est le point de la bielle le plus éloigné du piston 111, reste sur un même axe de déplacement, de sorte qu'il n'est plus nécessaire de compenser une rotation de la bielle par rapport au piston par une articulation entre ces deux éléments. Le piston 111 et la bielle 113 peuvent ainsi être réalisés de manière monobloc. Il en résulte une économie due à la facilité de réalisation du couple piston-bielle, et en termes de facilité de montage. De plus, la suppression de cette articulation apporte une meilleure robustesse au couple piston-bielle due maintenant à une jonction rigide et même par simple continuité de matière lorsqu'ils sont réalisés de manière monobloc. En outre, le maintien de la bielle 113 dans une orientation fixe au cours du mouvement du piston 111 permet d'éviter de transmettre au piston des efforts tendant à le déplacer obliquement par rapport à sa direction de déplacement, efforts qui tendaient à faire apparaitre au cours du vieillissement un jeu latéral du piston dans le cylindre et une perte d'étanchéité entre le piston et le cylindre. Avantageusement, les pistons de puissance 111 et de compression 121 décrits ci-avant sont tous deux reliés à un même arbre moteur par deux systèmes conformes à celui qui vient d'être décrit de manière à fournir les mêmes avantages à ces deux pistons en termes de robustesse. Toutefois, un tel système peut être adopté sur un seul des pistons tel que le piston de puissance 111 qui est le plus sollicité, tandis que le piston de compression 121 n présente une liaison à l'arbre moteur qui est classique en soi, c'est-à-dire utilisant une articulation entre la bielle et le piston.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Moteur à combustion de véhicule automobile, comportant un cylindre de combustion (110) muni d'un piston de combustion (111) lequel piston (111) réalise un mouvement de combustion et un mouvement d'évacuation de gaz usagés hors du cylindre de combustion (110), le moteur comportant en outre un réservoir d'air comprimé (150) ainsi qu'un cylindre de compression (120) muni d'un piston de compression (121), lequel piston de compression (121) réalise pour chaque combustion une compression d'air et une transmission de l'air comprimé au réservoir d'air comprimé (150) ainsi qu'une détente de gaz usagés et une évacuation des gaz usagés ainsi détendus hors du cylindre de compression (150), caractérisé en ce que le piston de compression (121) est disposé de manière à effectuer, pour chaque combustion d'une série de combustions successives, à chaque fois un mouvement de compression d'air et un mouvement de détente de gaz usagés lesquels mouvements sont distincts l'un de l'autre.
2. 2. Moteur à combustion selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de puissance (110,111) réalisant un mouvement d'admission d'air, un mouvement de compression d'air, un mouvement de combustion correspondant à une poussée mécanique par combustion de combustible dans l'air ainsi comprimé, et en ce que le cylindre de compression (120) transmettant l'air comprimé au réservoir d'air comprimé (150) et réalisant une détente des gaz usagés est distinct de l'unité de puissance (110,111).
3. 3. Moteur à combustion selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'unité de puissance (110) est un cylindre à piston (110, 111) dont le piston réalise quatre mouvements respectivement d'admission, de compression, de combustion et d'évacuation.
4. 4. Moteur à combustion selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'unité de puissance (110, 111) comprend deux cylindres à piston, dont un cylindre à piston effectue un mouvement d'admission et un mouvement de compression et une autre cylindre effectue un mouvement de combustion et un mouvement d'évacuation des gaz usagés.
5. 5. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de puissance (110, 111) réalisant un mouvement d'admission d'air, un mouvement de 30 compression d'air, un mouvement de combustion correspondant à une poussée mécanique par combustion de combustible dans l'air ainsi comprimé, et en ce que le cylindre de compression (120) transmettant l'air comprimé au réservoir d'air comprimé (150) et réalisant une détente des gaz usagés est constitué par un cylindre de l'unité de puissance lequel cylindre de l'unité de puissance réalise le mouvement d'admission d'air et le mouvement de 35 compression d'air.
6. 6. Moteur à combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cylindre de compression (120) transmettant l'air comprimé auréservoir d'air comprimé (150) et réalisant une détente des gaz usagés est couplé cinématiquement au cylindre de combustion (110), de telle sorte que le cylindre de compression d'air et de détente des gaz usagés (120) effectue un mouvement de compression d'air lorsque le cylindre de combustion (110) effectue un mouvement de combustion, et effectue un mouvement d'admission de gaz usagés lorsque le cylindre de combustion (110) effectue un mouvement d'évacuation de gaz usagés hors de de ce cylindre (110).
7. 7. Moteur à combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un au moins des pistons (111,121) est associé à un arbre rotatif par l'intermédiaire d'un mécanisme comprenant une roue externe (210) et une roue interne (220), la roue externe (210) présentant un profil interne (213) et la roue interne présentant un profil externe (223), le profil interne (213) de la roue externe (210) et le profil externe (223) de la roue externe (220) coopérant l'un avec l'autre de sorte que la roue interne (220) est montée dans la roue externe (210) de manière à effectuer simultanément une rotation autour d'un axe géométrique central (225) de cette roue interne (220) et d'un axe géométrique central (215) de la roue externe (210).
8. 8. Moteur à combustion selon la revendication 7, caractérisé en ce que la roue externe (210) présente un profil interne (213) de diamètre égal au double du diamètre du profil externe (223) de la roue interne (220).
9. 9. Moteur à combustion selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisé en ce que le mécanisme présente une manivelle (230) montée à rotation autour d'une axe géométrique (215) central à la roue externe (210) et formant un support de rotation (225) pour la roue interne (220) autour d'un axe géométrique (225) central à la roue interne (220).
10. 10. Moteur à combustion selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le piston (111) est muni d'une bielle (113) qui est ancrée sur la roue interne (220) de telle sorte que la bielle (113) reste dans l'alignement d'une direction de mouvement du piston (111) au cours du mouvement du piston (111).