FR3031476A1 - Moteur multi-energies multi-modes et procedes associes - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un ensemble de moyens moteurs multi-énergies thermique, pneumatique et électrique ainsi que des moyens de compression et de stockage de fluides, et des procédés et moyens de pilotage de l'ensemble. Lesdits moyens thermique et pneumatique sont notamment constitués d'un moteur "deux temps" adapté pour fonctionner à la demande en moteur hybride thermique/pneumatique et caractérisé en ce qu'en mode thermique il comporte des moyens de dépollution active des gaz d'échappement. Lesdits moyens électriques sont notamment constitués d'un moteur/générateur à aimants permanents. Lesdits moyens de compression de fluide utilisent la force motrice générée par l'un quelconque des deux moyens moteurs thermique ou électrique, lesdits moyens étant utilisés pour comprimer et stocker dans les dispositifs de stockage notamment les fluides utilisés en mode pneumatique. L'invention est également pourvue de dispositifs d'échanges thermiques visant à refroidir les structures en mode moteur thermique et/ou à réchauffer le fluide avant injection en mode moteur pneumatique. L'invention est destinée à réduire la libération en milieu urbain des gaz d'échappement nocifs pour l'environnement, notamment le dioxyde de carbone, lesdits gaz nocifs étant soit récupérés dans des installations appropriées, soit libérés dans l'atmosphère par exemple en milieu rural après utilisation dans le moteur pneumatique.

Description

1 MOTEUR MULTI-ÉNERGIES MULTI-MODES ET PROCÉDÉS ASSOCIÉS. INTRODUCTION La prise de conscience par les utilisateurs des méfaits de la pollution et de la diminution des réserves d'hydrocarbures a permis l'ouverture du marché des véhicules utilisant des sources d'énergie décarbonée, et a incité les constructeurs mondiaux à proposer plusieurs types de motorisation hybride, essentiellement constituée de moteur thermique associé à des moteurs électriques alimentés par batteries ou piles à combustible, et plus récemment à des moteurs à air. L'invention ici présentée concerne un ensemble de moyens moteurs multi-énergies thermique, pneumatique et électrique ainsi que des moyens de compression et de stockage de fluides, et des procédés et moyens de pilotage de l'ensemble. Alors que la plupart des moteurs hybrides thermiques/pneumatiques proposés par les constructeurs le sont sur la base de moteurs "quatre temps" modifiés, lesdits moyens thermique et pneumatique selon l'invention sont notamment constitués d'un moteur "deux temps" adapté pour fonctionner sélectivement par injection de fluide comprimé pour ainsi constituer un moteur hybride thermique/pneumatique, apte notamment à alterner à l'intérieur d'un même cylindre des cycles thermiques et pneumatiques. Pour pallier au défaut principal desdits moteurs "deux temps", la qualité des gaz d'échappement, la présente invention comporte un dispositif de dépollution active dont la présence est rendue possible par le surcroit de puissance disponible dans un tel moteur en comparaison avec celle développée dans d'un moteur "quatre temps" de cylindrée égale.

Un autre problème du moteur "deux temps" est le refroidissement, mais ce problème devient un avantage en cas d'utilisation mixte thermique/pneumatique car la chaleur dégagée dans les cylindres fonctionnement en mode thermique permet de réchauffer l'air comprimé déstocké avant injection dans les cylindres l'utilisant; en cas d'utilisation pure thermique, l'invention est par ailleurs pourvue d'une turbine électrique réversible en mode aéfogénérateu et qui assure le refroidissement des structures du moteur, étant précisé qu'en mode générateur elle est mise en rotation par les turbulences canalisées en provenance du dessous du châssis du véhicule qui l'utilise et dont elle recharge les batteries. Le moteur "deux temps" a par ailleurs été choisi pour une pluralité de raisons, dont la simplification de sa construction et du fait que les modifications à apporter pour en faire un moteur hybride thermique/pneumatique sont relativement simples et donc peu couteuses.

Concernant le rejet dans l'atmosphère des gaz nocifs d'échappement, les différents constructeurs ont considérablement réduit les effets négatifs et notamment au moyen de différents types de pots catalytiques. En complément de ces solutions et pour apporter une réponse à ces problèmes en zone de pollution sensible, l'invention dispose de moyens de rétention temporaire desdits gaz nocifs, ladite rétention étant assurée par des moyens de dépollution active notamment obtenue par séparation centrifuge cyclonique puis compression après filtrage desdits gaz d'échappement les plus nocifs, dont notamment le 3031476 2 dioxyde de carbone, pour stockage temporaire; étant précisé que le déstockage desdits gaz nocifs est réalisé soit par utilisation en mode moteur pneumatique avant d'être rejetée par exemple en rase campagne, soit par déstockage pour dépollution ultérieure dans des installations à poste, par exemple dans une station-service.

5 Comparativement aux autres solutions, le moteur à air reste la solution globalement la plus respectueuse de l'environnement, et notamment face aux moteurs électriques alimentés par batteries, voir par piles à combustible, les moteurs à air ayant l'avantage d'avoir une durée de vie bien plus importante que lesdites batteries ou piles sans exiger de déconstruction en fin de vie. Mais leur développement est aujourd'hui freiné par les problèmes posés par la compression et le stockage de l'air après compression. Pour 10 résoudre ce problème, l'invention comporte des moyens de compression embarqués dans le véhicule utilisant la force motrice générée par l'un quelconque des deux moyens moteurs thermique ou électrique, étant précisé que ces moyens sont utilisés en totalité ou seulement partiellement, le complément étant dans ce cas utilisé pour le déplacement du véhicule . Dans le cas de compression par de l'énergie thermique, l'énergie consommée alimente au moins un 15 compresseur dédié à la dépollution active et un compresseur d'air extérieur pour stockage. Dans le cas de compression par de l'énergie électrique, cette énergie électrique provient soit de l'utilisation en mode générateur de la turbine réversible alimentée par les turbulences de l'air pris sous le châssis lorsque le véhicule se déplace à un vitesse suffisante, soit par la connexion à une source d'énergie électrique extérieure à poste fixe sur le lieu de garage du véhicule, ou par captation, en marche ou à l'arrêt, 20 de l'énergie disponible sur une infrastructure électrifiée. L'invention sera avantageusement utilisée notamment dans une hypothèse de déplacement grande banlieue/centre-ville pour privilégier l'utilisation du moteur thermique en rase campagne non seulement pour assurer la propulsion du véhicule mais également la compression et le stockage d'air, ledit air ainsi 25 compressé destiné à être utilisé pour alimenter le moteur pneumatique en centre ville, dans la totalité ou seulement dans une partie des cylindres. Dans les zones à forte pollution potentielle, notamment en centre-ville, un véhicule équipé de l'invention dispose d'une pluralité de solutions pour éviter tout rejet nocif, sa propulsion étant sélectivement assurée soit par le moteur électrique captant son énergie sur une infrastructure électrifiée, soit le moteur 30 pneumatique, soit par le moteur thermique avec rétention des gaz nocifs, soit toute combinaison de chacun de ces deux derniers modes dans lesquels peuvent indépendamment fonctionner chaque cylindre; étant précisé qu'en stationnement ledit véhicule est en mesure d'utiliser les équipements adaptés pour vidanger les gaz nocifs stockés compressés, ou recharger ses réserves d'air comprimé par des moyens électriques. Par ailleurs les zones à forte pollution potentielle pouvant être "géo localisées", le véhicule peut 35 optionnellement être équipé d'un dispositif l'incitant à mettre/mettant en oeuvre le passage en mode 3031476 3 "décarboné" pour ainsi utiliser ses réserves au plus juste. ÉTAT DE LA TECHNOLOGIE La technologie des moteurs à air est apparue dans la deuxième partie du 19ème siècle et a fait ses preuves pendant presqu'un siècle avant d'être supplantée par celle des moteurs thermiques. Elle a fait 5 l'objet de nombreux brevets tombés aujourd'hui dans le domaine public. La mise sur le marché de véhicules hybrides combinant des motorisations classiques et des motorisations "vertes" est assez récente mais les grands constructeurs automobiles et d'autres inventeurs ont cependant déposé plusieurs brevets, comme par exemple le document FR 2865769 (B1) présentant un "Procédé de fonctionnement d'un moteur hybride pneumatique-thermique à suralimentation par turbocompresseur", ou encore le document FR 10 2991718 (A3) présentant un "Système de propulsion hybride d'un véhicule à injection d'air optimisée", ou encore le document FR 2880590 (A1) présentant un "Procédé de mise en oeuvre d'un véhicule hybride et véhicule hybride comportant un moteur à combustion interne multicylindre couplé à une machine électrique", ou encore le document FR 2784944 (A1) présentant un "Groupe motopropulseur hybride". L'ensemble de ces inventions ont incontestablement fait progresser l'état de la technique, mais concernent 15 des moteurs dits "quatre temps" plus couteux et complexes qu'un moteur "deux temps", points faibles que l'invention ici présentée a cherché à corriger. DESCRIPTION DE L'INVENTION L'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens aptes à fournir des capacités de propulsion multi-modes et multi-énergies notamment thermique, pneumatique et électrique, des moyens de 20 dépollution active en mode thermique, des moyens de compression et de stockage de fluides, ainsi que des moyens sélectifs de couplage/découplage des dispositifs constituants l'invention et ainsi que des procédés et moyens de pilotage de l'ensemble. L'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte notamment un moteur hybride thermique/pneumatique à deux temps, ledit moteur hybride therrnique/pneunnatiqu'e notamment constitué d'au moins un cylindre supérieur constituant une première 25 chambre (101) dans laquelle se déplace un piston (102) en mouvement de va et vient entre un point mort bas et un point mort haut, lequel cylindre est prolongé par une seconde cavité constituant un bas moteur (103) dont l'axe principal est perpendiculaire à celui du premier cylindre et dans lequel se déplace un ensemble de pièces (104) transformant en mouvement rotatif le mouvement généré par le déplacement du piston dans la première chambre. Le cylindre constituant la première chambre est pourvu dans sa partie 30 supérieure d'un dispositif (116) déclenchant la combustion/explosion du mélange utilisé en mode thermique, et d'une deuxième ouverture (105) prolongée par une vanne (110) d'ouverture/fermeture par exemple à clapet, ladite vanne fermée en mode thermique et ouverte en mode pneumatique et prolongée par une vanne bi-voies (170) pour l'admission puis l'échappement du fluide comprimé; ledit cylindre est par ailleurs pourvu d'un premier coté de deux ouvertures latérales (106) et (107), lesdites ouvertures étant 35 prolongées par des vannes bi-voies (120) et (130) permettant d'utiliser lesdites ouvertures sélectivement 3031476 4 pour l'admission ou pour l'échappement en fonction du mode utilisé, la vanne (120) étant prolongée par une vanne (190) pour dérivation vers le système de dépollution (200) de l'invention. Le même dit cylindre est pourvu du coté opposé de deux ouvertures latérales (108) et (109), étant précisé que l'ouverture (109) est prolongée par une vanne bi-voies (140) permettant la sélection de mode entre thermique et 5 pneumatique, la sortie vers le mode pneumatique étant également prolongée par une vanne bi-voies (180) pour l'admission puis l'échappement du fluide comprimé. Pour fonctionner en mode pneumatique, l'invention comporte un système inverseur bistable (150) actionné notamment par le fluide d'échappement dont l'énergie est utilisée pour actionner différents dispositifs notamment détecteurs de phase, et différentes vannes dont la vanne (160) de distribution de fluide comprimé sélectionné permettant 10 l'alimentation alternative de chacune des chambres haute et basse, ainsi que la sélection admission/échappement par les vannes (170,180), étant précisé qu'il existe une pluralité de variantes d'exécution desdites vannes (120,130,140,160,170,180) et dudit système (150) de distribution, les différentes variantes pouvant utiliser tout moyen notamment électrique, électromagnétique, mécanique, pneumatique, hydraulique ou hydropneumatique.

15 L'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte une réserve tampon (111) entre la première chambre (101) et les réservoirs principal (112) et auxiliaire (113) de fluide sous pression, et que cette réserve tampon dispose de moyens d'échanges thermiques aptes à augmenter la température et la pression du fluide injecté en mode pneumatique, lesdits moyens d'échanges thermiques étant notamment constitués par des canalisations comportant des dispositifs maximisant les transferts thermiques et installées à 20 l'intérieur et/ou à l'extérieur de ladite réserve tampon, canalisations dans lesquelles est sélectivement dérivé tout fluide disponible et de température supérieure au fluide sous pression présent dans ladite réserve, et notamment les gaz s'échappant de la première chambre en mode thermique. L'invention est caractérisée en ce que le réservoir principal de fluide sous pression communique avec la réserve tampon par un dispositif anti-retour taré. Avantageusement ce système permet à l'invention de fonctionner sur un 25 même cylindre alternativement en mode thermique dans un ou plusieurs cycles, puis en mode pneumatique avec une pression de fluide injecté supérieure à celle présente dans le réservoir principal, étant précisé que le nombre de cycles en mode thermique est déterminé par la pression à obtenir par élévation de la température dans la réserve tampon avant injection dans la première chambre et permet ainsi de pallier ainsi à la baisse de pression du réservoir principal au fur et à mesure de l'utilisation du fluide 30 qu'il contient, et que le mode thermique est remis en fonctionnement dès que ladite pression de ladite réserve tampon rejoint celle du réservoir principal sélecté, avec un passage de l'un des modes à l'autre tel que décrit infra. Avantageusement, cette utilisation alternée réduit les besoins en moyens de lubrification couramment utilisés pour le bon fonctionnement d'un moteur "deux temps", ladite lubrification étant - notamment assurée par l'injection d'huile dans le bas-moteur.

35 L'invention est caractérisée en ce qu'en utilisation moteur à air avec déstockage des gaz nocifs contenus 3031476 5 dans le réservoir auxiliaire sont mélangeables avec le fluide non pollué stocké dans le réservoir principal, le dosage étant réalisé par les vannes à pas variable installées à la sortie des détendeurs (non représentés). L'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de compression et de stockage d'air extérieur, notamment constitués de compresseurs rotatifs à spirale.

5 Les moyens de motorisation thermique et pneumatique sont complétés par une motorisation électrique réversible notamment à aimants permanents, ladite énergie électrique étant utilisée soit pour être directement transmise aux organes roulants et/ou transmise au compresseur principal lorsque l'invention est utilisée par un véhicule, roulant ou à l'arrêt, par un dispositif de connexion électrique du type ActiRoad du même inventeur.

10 L'invention est par ailleurs caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif réversible permettant soit de récupérer pour transformation en énergie électrique l'énergie générée par les turbulences aériennes présentes sous le châssis du véhicule utilisant ladite invention, soit de générer un flux d'air permettant de refroidir le moteur hybride thermique/pneumatique de l'invention. Ce dispositif est notamment constitué d'une prise d'air basse carénée reliée à un aérogénérateur réversible comportant une turbine tangentielle et 15 alimentant les différentes infrastructures de distribution d'air, ledit aérogénérateur fonctionnant en mode générateur pour participer à la recharge des batteries du véhicule quand le seuil de démarrage est atteint, en mode aérateur quand nécessaire, et en mode "libre" dans les situations intermédiaires. L'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de couplage/découplage des dispositifs de l'invention consommant de l'énergie et ceux en produisant, les dits moyens constitués par l'un quelconque 20 des différents systèmes existant et des assurant notamment : - la transmission aux organes roulants des forces motrices d'origine électrique, thermique ou pneumatique. - la transmission aux compresseurs de l'installation de l'énergie nécessaire à leur fonctionnement. La figure 1 illustre le fonctionnement en mode moteur thermique et présente le positionnement des vannes dans ce mode. Lesdités vannes (120,130,140,190) sont présentées dans une variante d'exécution comme 25 par exemple celle de la vanne (120) dans laquelle alternativement l'un des conduits est fermé et l'autre ouvert par déplacement d'un quart de tour d'un clapet (125) autour d'un axe tangentiel (123) au moyen d'un dispositif électromagnétique à impulsion bi-positions à bascule qui déplace ledit clapet d'une position initiale (121) vers une seconde (122) et le maintient dans cette position sur sa butée notamment par un système de ressort (124) jusqu'à ce qu'une nouvelle impulsion le replace et le maintienne dans sa position 30 initiale (121) et ainsi de suite. Avantageusement, cette variante présente un temps de réponse de changement de position du clapet permettant d'alterner à l'intérieur du même cylindre les fonctionnements en mode thermique et en mode pneumatique, notamment pour refroidir ledit cylindre en mode thermique et réchauffer le fluide expulsé en mode pneumatique. En mode moteur thermique, la vanne (140) est positionnée (141) pour mettre uniquement l'injection de 35 mélange par l'ouverture (109) et condamne l'arrivée de fluide compressé distribué à partir du système 3031476 6 (150), la vanne (110) est fermée, la vanne (120) est positionnée (121) en échappement et la vanne (130) est positionnée (131) en admission, lesdits positionnements desdites vannes permettant le fonctionnement en moteur "deux temps" comme suit : - le piston (102) qui est au point mort haut a comprimé le mélange introduit dans la chambre à la phase 5 précédente et une nouvelle quantité de mélange a été introduit dans le bas-moteur par l'ouverture (107). - le dispositif (116), par exemple une bougie, déclenche la combustion et la descente du piston (102) entraine à la fois la mise en mouvement avec création d'inertie des pièces (104) transformant en mouvement rotatif le mouvement généré par le déplacement du piston, puis la fermeture de l'entrée (107) du mélange dans le bas-moteur, puis la compression dudit mélange présent sous le piston (102) dans le 10 bas-moteur (103), jusqu'à ce que le piston (102) se rapproche de son point mort bas et laisse s'échapper les gaz par la sortie (106,121) puis l'expulsion des gaz résiduels qui sont simultanément poussés par l'injection dans la chambre du mélange sous pression présent dans le bas-moteur par les ouvertures (109,108), jusqu'à l'arrivée à son point mort bas à partir duquel il remonte pour fermer l'entrée (108) efla sortie (106) et vienne à la fois comprimer le mélange dans la chambre et à créer une dépression dans le 15 bas-moteur jusqu'à son arrivée au point mort haut. L'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte pour son fonctionnement en mode moteur thermique des moyens de dépollution active (200) notamment obtenue par séparation centrifuge cyclonique puis compression après filtrage des gaz d'échappement les plus nocifs, dont notamment le dioxyde de carbone, pour stockage temporaire dans un réservoir auxiliaire (113) non représenté, la sélection de dépollution 20 étant activée par la vanne (190). Lesdits moyens de dépollution active (200) sont notamment constitués d'au moins une turbine entrainée dans un mouvement rotatif par l'expulsion des gaz d'échappement et optionnellement entrainée par un autre moyen moteur, ladite turbine tournant à l'intérieur d'un corps cylindrique évidé dans sa partie centrale et entourée à sa périphérie d'une partie perforée semi-annulaire, la rotation de ladite turbine entrainant un flux cyclonique qui projette par'gravité contre la surface semi- 25 annulaire périphérique les gaz présentant la plus forte masse volumique en les faisant traverser la partie perforée dont les perforations sont adaptées à ladite masse volumique, les autres gaz plus légers étant expulsés suivant un flux cyclonique par la partie centrale évidée pour être soit dirigés vers une autre étage au fonctionnement similaire, soit expulsés dans les dispositifs d'échappement. Lorsqu'une telle installation comprend plusieurs étages, les différents gaz sont ainsi séparés du plus lourd au plus léger, pour être soit 30 expulsés dans les dispositifs d'échappement, soit comprimés pour être temporairement stockés après filtration. Une telle installation est susceptible de faire l'objet d'une pluralité de variantes d'exécution, notamment à simple étage ou multi-étages, avec récupération commune ou isolée, sans filtration ou avec filtration avec une pluralité de type de filtres adaptés à la filtration/absorption recherchée parmi lesquels notamment des tamis moléculaires, ou encore des systèmes d'absorption de particules fines par passage 35 dans un bain de liquide absorbeur, et toutes combinaisons de ces différents modes de réalisation.

3031476 7 La figure 3 représente l'une de ces réalisations avec trois étages, le premier étage (210) destiné à isoler les gaz les plus lourds, par exemple le dioxyde de carbone, et le dernier (230) à isoler les gaz légers par exemple certains oxydes d'azote, et l'étage central (220) à isoler les gaz à masse volumique intermédiaire proche de celle de l'air; étant précisé que les parties perforées périphériques (211, 221, 231) de chaque 5 étage sont spécifiques et adaptés au type de gaz à isoler. Dans le mode d'exécution représenté dans la figure 3, les gaz d'échappement sont introduits tangentiellement par le conduit (240) dans le dispositif de manière à créer un tourbillon actionnant la turbine, ledit tourbillon favorisant la traversée des gaz les plus lourds par la partie perforée (211, 221, 231) et leur aspiration par le compresseur (260) , étant précisé que le débit de l'ensemble est réglé pour que la majorité des autres gaz réputés plus légers soient expulsés 10 vers l'étage suivant (220) dans lequel ils subissent une deuxième séparation, puis une troisième dans le dernier étage (230); étant précisé que la qualité des gaz séparés est mesurée par des sondes (212, 222, 232) installées à la sortie des parties perforées périphériques (211, 221, 231) , les dites sondes permettant le bon fonctionnement de l'ensemble géré par le système de pilotage et le contrôle du débit absorbé par le compresseur (260) en commandant notamment le degré d'ouverture des vannes (213, 223, 233) à 15 étranglement installées avant le dispositif optionnel de filtrage amovible (250). Dans la variante d'exécution présentée, seuls les gaz sortants des premier et troisième étage sont compressés et stockés dans le réservoir auxiliaire, ceux sortant de l'étage intermédiaire ainsi que le résidu des gaz non séparés sont expulsés par l'orifice (245) dans les dispositifs d'échappement, et servent sélectivement au réchauffement de la réserve tampon en mode alterné thermique/pneumatique décrit infra.

20 Le compresseur (260) utilisé dans cette version d'exécution est du type rotatif notamment à spirales, et les fluides sortent compressés par la partie centrale (265) dudit compresseur. La figure 2 illustre le fonctionnement en mode moteur pneumatique et présente le positionnement des différentes vannes dans ce mode. Ladite figure présente une variante d'exécution du système inverseur bistable (150) commandant la distribution de fluide comprimé dans laquelle c'est l'énergie d'expulsion du 25 fluide à l'échappement de chacune des deux phases qui actionne un dispositif constitué notamment d'un clapet (151) tournant autour d'un axe tangentiel (152) et venant s'appuyer en butée en deux positions séparées (153,154) d'un quart de tour, ledit dispositif étant bi-positions en ce que l'énergie d'expulsion du fluide à l'échappement de la première chambre (106,122) déplace le clapet (151) d'une position initiale (153) vers une seconde (154) et le maintient dans cette position par notamment un système de ressort à 30 bascule (155) jusqu'à ce que l'énergie d'expulsion du fluide à l'échappement de la deuxième chambre par la sortie (107,132) le replace dans sa position initiale (153) et ainsi de suite. Ledit dispositif transmet ledit mouvement rotatif alternatif aux autres vannes couplées, et notamment la vanne (160) gérant l'injection dans la chambre active du fluide compressé jusqu'à l'échappement de celui-ci qui inverse le clapet de ladite vanne (160) en ouvrant l'accès à l'autre chambre pour permettre l'injection de fluide comprimé jusqu'à 35 son échappement qui replace le clapet en fermant l'injection au profit de l'autre chambre et ainsi de suite, 3031476 8 ainsi que les vannes (170,180) pour permettre la sortie du fluide présent dans la chambre non-active, étant précisé qu'un système de cames permet d'avancer l'arrêt de la sortie dudit fluide pour garder une certaine pression en fin de course de manière à réchauffer la chambre et d'accroitre par ce moyen la pression pendant l'injection de fluide.

5 En mode moteur pneumatique, la vanne (110) est ouverte, la vanne (140) est positionnée pour fermer la communication avec l'ouverture (109) du bas-moteur et permettre uniquement l'injection de fluide compressé sélectionné et distribué par le système (150), également dans lequel mode la vanne (120) est positionnée (122) en échappement et la vanne (130) est positionnée (132) en échappement, lesdits positionnements desdites vannes permettant le fonctionnement en moteur pneumatique comme suit : 10 - le piston (102) est au point mort haut et une nouvelle quantité de fluide compressé est injectée par l'entrée (105) à travers la vanne (170) après distribution par les dispositifs (150,160). - cette injection entraine à la fois la mise en mouvement avec création d'inertie des pièces (104) transformant en mouvement rotatif le mouvement généré par le déplacement du piston, l'évacuation du fluide présent sous la piston par la sortie (109) à travers les vannes (140) et(180) et l'échappement par 15 l'ouverture (122) du fluide injecté quand le piston (102) atteint son point mort bas. - l'échappement par l'ouverture (122) du fluide injecté déplace le clapet du dispositif (150) lequel dispositif actionne les dispositifs (160,170,180) qui ferme l'injection de fluide par l'entrée (105) au profit de l'entrée (109) qui introduit dans le bas-moteur par la vanne (180) une nouvelle quantité de fluide compressé sous le piston (102) et le fait remonter vers son point mort haut, jusqu'à qu'il découvre l'ouverture (107) et libère le 20 fluide par la sortie (132), lequel échappement remet dans sa position initiale le clapet du dispositif (150) lequel dispositif actionne les dispositifs (160,170,180)) qui permet dans un nouveau cycle l'injection de fluide compressé par l'entrée (105) après distribution par le système (150). Pour le fonctionnement hybride à l'intérieur d'un même cylindre, le passage du mode thermique au mode pneumatique s'effectue comme suit : 25 - au premier échappement après la commande de changement de mode thermique vers pneumatique, le piston étant à son point mort bas, la vanne (130) est positionnée en évacuation (132) et interdit une nouvelle entrée de mélange pour le cycle suivant qui se poursuit néanmoins par la compression du mélange introduit dans la phase précédente et présent dans le bas-moteur. - avant le dernier allumage, la vanne (140) est actionnée pour fermer là communication entre le bas-moteur 30 et la première chambre et ouvre la vanne (180) en évacuation. - au deuxième et dernier échappement après la commande de changement de mode déclenche le basculement de la vanne (180) pour injection, puis l'ensemble des autres vannes en mode pneumatique. le retour au mode thermique s'effectue comme suit: - au premier échappement après la commande de changement de mode pneumatique vers thermique, le 35 piston étant à son point mort bas, la vanne (130) est positionnée en entrée (131) pour une nouvelle 3031476 9 injection de mélange dans le bas-moteur. - la vanne (140) est actionnée pour ouvrir la communication entre le bas-moteur et la première chambre par la sortie (141). - le deuxième et dernier échappement après la commande de changement de mode déclenche le 5 basculement de la vanne (120) pour échappement, puis l'ensemble des autres vannes en mode thermique. L'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de contrôle, de régulation et de pilotage des dispositifs lesdits moyens étant notamment constitués d'au moins un calculateur intégrant des moyens notamment constitués de l'ensemble des algorithmes et programmes informatiques aptes à gérer son pilotage en fonction des' informations fournies par les différents capteurs et par les bases de données qu'il 10 contient, pour notamment gérer les couplages/découplages de différents systèmes entre eux ou encore pour commander les positionnements des différentes vannes parties intégrantes de l'invention. L'invention n'est en rien limitée aux modes de réalisation décrits et présentés dans les différentes figures, qui ne sont illustrées et données qu'à titre d'exemples de variantes d'exécution possibles. Les caractéristiques, buts et avantages de la présente invention ici présentés ne le sont qu'à titre d'exemples 15 non limitatifs.

3031476 10 FIGURES Les dessins annexés illustrent l'invention. La figure 1 représente une vue en coupe des principaux éléments de l'invention et de la position des différentes vannes en mode thermique.

5 La figure 2 représente une vue en coupe des principaux éléments de l'invention et de la position des différentes vannes en mode pneumatique. La figure 3 représente une vue en coupe d'une variante d'exécution du dispositif de dépollution active.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1- Moteur hybride thermique/pneumatique à deux temps caractérisé en ce qu'il comporte un moteur hybride thermique/pneumatique à deux temps, ledit moteur hybride thermique/pneumatique constitué d'au moins un cylindre supérieur constituant une première chambre (101) dans laquelle se déplace un piston (102) en mouvement de va et vient entre un point mort bas et un point mort haut, lequel cylindre est prolongé par une seconde cavité constituant un bas moteur (103) dans lequel se déplace un ensemble de pièces (104) transformant en mouvement rotatif le mouvement généré par le déplacement du piston dans la première chambre, étant précisé que le cylindre constituant la première chambre est pourvu dans sa partie supérieure d'un dispositif (116) déclenchant la combustion/explosion du mélange utilisé en mode thermique, et d'une deuxième ouverture (105) prolongée par une vanne (110) d'ouverture/fermeture, ladite vanne fermée en mode thermique et ouverte en mode pneumatique et prolongée par une vanne bi-voies (170) pour l'admission puis l'échappement du fluide comprimé; ledit cylindre est par ailleurs pourvu d'un premier coté de deux ouvertures latérales (106) et (107), lesdites ouvertures étant prolongées par des vannes bi-voies (120) et (130) permettant d'utiliser lesdites ouvertures sélectivement pour l'admission ou pour l'échappement en fonction du mode utilisé, la vanne (120) étant prolongée par une vanne (190) pour dérivation vers le système de dépollution (200) de l'invention, étant précisé que ledit cylindre est pourvu du coté opposé de deux ouvertures latérales (108) et (109) et que l'ouverture (109) est prolongée par une vanne bi-voies (140) permettant la sélection de mode entre thermique et pneumatique, ladite vanne (140) étant prolongée par une vanne bi-voies (180) pour l'admission puis l'échappement du fluide en fonctionnement en mode pneumatique.
2. 2- Moteur hybride thermique/pneumatique à deux temps selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte une réserve tampon (111) entre la première chambre (101) et les réservoirs principal (112) et auxiliaire (113) de fluide sous pression, et que cette réserve tampon dispose de moyens d'échanges thermiques aptes à augmenter la température et la pression du fluide injecté en mode pneumatique, lesdits moyens d'échanges thermiques étant notamment constitués par des canalisations comportant des dispositifs maximisant les transferts thermiques et installées à l'intérieur et/ou à l'extérieur de ladite réserve tampon, étant précisé que le réservoir principal de fluide sous pression communique avec la réserve tampon par un dispositif anti-retour taré.
3. 3- Moteur hybride thermique/pneumatique à deux temps selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de dépollution active (200) ladite dépollution obtenue par séparation centrifuge cyclonique puis compression après filtrage des gaz d'échappement expulsés en mode thermique, et caractérisée en ce que dans la variante présentée ces moyens de dépollution active (200) sont constitués d'au moins une turbine (210,220,230) entrainée dans un mouvement rotatif par l'expulsion des gaz d'échappement et optionnellement entrainée par un autre moyen moteur, ladite turbine étant en rotation à l'intérieur d'un corps cylindrique évidé dans sa partie centrale et 3031476 12 entourée à sa périphérie d'une partie perforée semi-annulaire (211,221,231), ladite rotation de ladite turbine entrainant un flux cyclonique qui projette par gravité contre la surface semi-annulaire périphérique les gaz présentant la plus forte masse volumique en les faisant traverser la partie perforée dont les perforations sont adaptées à ladite masse volumique, lesdits gaz étant aspirés par au moins un compresseur (260) 5 après filtrage (250), étant précisé que la qualité desdits gaz est contrôlée par des sondes (212, 222, 232) et que le débit est contrôlé par des vannes (213,223,233) commandé par le système de pilotage de l'ensemble.
4. 4- Moteur hybride thermique/pneumatique à deux temps selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un système (150) commandant la distribution de fluide 10 comprimé et que dans la variante présentée ce système est constitué par un dispositif inverseur bistable dans laquelle c'est l'énergie d'expulsion du fluide à l'échappement de chacune des deux phases qui actionne ledit dispositif constitué notamment d'un clapet (151) tournant autour d'un axe tangentiel (152) et venant s'appuyer en butée en deux positions séparées (153,154) d'un quart de tour, ledit dispositif étant bipositions en ce que l'énergie d'expulsion du fluide à l'échappement initial déplace le clapet d'une position 15 initiale (153) vers une seconde (154) et le maintient dans cette position par notamment un système de 20 ressort à bascule (155) jusqu'à ce que l'énergie d'expulsion du fluide à l'échappement suivant le replace dans sa position initiale (153) et ainsi de suite.
5. 5- Moteur hybride thermique/pneumatique à deux temps selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de vannes et que dans la variante présentée il 20 comporte une vanne (120) dans laquelle alternativement l'un des conduits est fermé et l'autre ouvert par déplacement d'un quart de tour d'un clapet (125) autour d'un axe tangentiel (123) au moyen d'un dispositif notamment électromagnétique à impulsion bi-positions à bascule qui déplace ledit clapet d'une position initiale (121) vers une seconde (122) et le maintient dans cette position sur sa butée notamment par un système de ressort (124) jusqu'à ce qu'une nouvelle impulsion le replace et le maintienne dans sa position 25 initiale (121) et ainsi de suite.
6. 6- Moteur hybride thermique/pneumatique à deux temps selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de motorisation électrique réversible notamment à aimants permanents.
7. 7- Moteur hybride thermique/pneumatique à deux temps selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes en ce qu'il comprend des moyens de compression et de stockage d'air extérieur, constitués d'au moins un compresseur rotatif.
8. 8- Moteur hybride thermique/pneumatique à deux temps selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif réversible permettant soit de récupérer pour transformation en énergie électrique l'énergie générée par les turbulences aériennes présentes sous le 35 châssis du véhicule utilisant ledit moteur, soit de générer un flux d'air permettant de refroidir le moteur 3031476 '13 hybride thermique/pneumatique, dispositif notamment constitué d'une prise d'air basse carénée reliée à un aérogénérateur réversible comportant une turbine tangentielle et alimentant les différentes infrastructures de distribution d'air.
9. 9- Moteur hybride thermique/pneumatique à deux temps selon l'une quelconque des revendications 5 précédentes caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de couplage/découplage des dispositifs consommant de l'énergie et ceux en produisant, les dits moyens constitués par l'un quelconque des différents systèmes existant et assurant la transmission aux organes roulants des forces motrices d'origine électrique, thermique ou pneumatique ainsi que la transmission aux compresseurs de l'installation de l'énergie nécessaire à leur fonctionnement. 10
10. 10- Moteur hybride thermique/pneumatique à deux temps selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de contrôle, de régulation et de pilotage des dispositifs, les dits moyens étant constitués d'au moins un calculateur intégrant des moyens constitués de l'ensemble des algorithmes et programmes informatiques aptes à gérer son pilotage en fonction des informations fournies par les différents capteurs et par les bases de données qu'il contient.