FR3079562A1 - Moteur a combustion externe a rechauffage intermediaire - Google Patents
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Abstract
L'invention porte sur un moteur à combustion externe comprenant deux machines dans lesquelles circule un fluide de travail et comprenant au moins deux pistons, ledit moteur comprenant deux chambres de combustion (3, 3') séparées, un souffleur d'air (1) d'air pour amener l'air dans les chambres de combustion (3, 3') et des échangeurs de chaleur (4, 4') du fluide de travail vers deux têtes de chauffage (2, 2'), les deux têtes de chauffage (2, 2') et les deux chambres de combustion (3, 3') étant configurées dans un montage en série, de telle sorte que le souffleur d'air (1) injecte de l'air en excès dans une première chambre de combustion (3), réalisant une première combustion, une deuxième chambre de combustion (3') reçoit l'excès d'air issu de la première chambre (3), réalisant une deuxième combustion, ladite deuxième chambre de combustion (3') permettant ainsi un réchauffage intermédiaire en postcombustion.
Description
MOTEUR A COMBUSTION EXTERNE A RECHAUFFAGE INTERMEDIAIRE [001] L'invention concerne, de façon générale, les appareils possédant une chambre de combustion externe pour générer de l’énergie électrique et de la chaleur, et transférer la chaleur à un moteur à combustion externe, en particulier un moteur Stirling.
[002] L'invention concerne en particulier un dispositif de postcombustion thermique couplé en série à des chambres de combustion, ledit dispositif étant adapté à un moteur Stirling, en vue d’en améliorer le rendement.
[003] Comme cela est connu, un certain nombre de machines thermodynamiques opèrent avec une source de chaleur à haute teneur, généralement sous la forme d'un brûleur à combustible fossile ou à combustible solide, par exemple du bois, pour chauffer directement un échangeur de chaleur ou une tête de chauffage intégrée. Un moteur Stirling est un exemple d'une telle machine thermodynamique à combustion externe.
[004] Les moteurs Stirling sont adaptés aux applications de production combinée de chaleur et d'électricité et offrent des avantages car ils possèdent un système externe de combustion de basse émission, permettant de ce fait à de multiples carburants d'être employés, et assurant un fonctionnement silencieux.
[005] De manière connue, dans les moteurs Stirling, la tête de chauffage se compose d’un cylindre renfermant du gaz et possédant une bande périphérique de matériau conducteur de chaleur pour le flux de chaleur radiale dans le moteur. Le principe des moteurs Stirling est de convertir une différence de température en mouvement. Ledit mouvement, à son tour, peut être utilisé comme énergie mécanique et converti ensuite en énergie électrique.
[006] Un moteur Stirling est composé d’un cycle comprenant le chauffage et le refroidissement répétés d'une quantité de gaz, appelé fluide de travail. Lorsque ledit fluide de travail est chauffé, on parle alors de source chaude, la pression augmente et agit sur un piston générant ainsi une puissance de course du piston. Si au contraire ledit fluide de travail est refroidi, il s’agit alors de la source froide, la pression diminue et produit une course de retour du piston.
[007] Pour fonctionner, un moteur Stirling a besoin d’une source de chaleur externe pouvant provenir par exemple d’une combustion.
[008] Il est connu de l'homme du métier que les performances d’un moteur Stirling peuvent être améliorées par l’augmentation du taux de transfert de chaleur au fluide de travail, notamment en augmentant la température de la source chaude et en diminuant la température de la source froide.
[009] Les postcombustions thermiques sont notamment utilisées pour purifier les flux de gaz contaminés par des composants combustibles, par oxydation de ces polluants. Le terme postcombustion thermique étant entendu pour tous types de systèmes de postcombustion thermique, en particulier ceux possédant un système de préchauffage de l’air.
[0010] Un système de postcombustion thermique repose sur le fait que le flux de gaz à traiter, également appelé gaz d'échappement, est chauffé au point que les polluants contenus réagissent avec l'oxygène apporté et s'oxydent dans un processus de combustion.
[0011] Des brûleurs ou des systèmes de chauffage électriques peuvent être utilisés pour chauffer le gaz d'échappement. Ceux-ci sont généralement disposés dans une chambre de réaction appelée chambre de combustion. La chambre de combustion est utilisée pour permettre aux réactions d'oxydation de se dérouler de la façon la plus complète possible. Tout oxydant peut être employé dans le réacteur catalytique, par exemple un gaz tel que l’air, l’oxygène, un mélange d’oxygène et d’azote, l’ozone, un mélange d’oxygène.
[0012] Le transfert de chaleur se produit à l’intérieur de la source chaude principalement grâce au rayonnement du brûleur vers la tête de chauffage du moteur Stirling ou par convection forcée, et ensuite via le passage des gaz d’échappement chauds sur la tête de chauffage du moteur Stirling.
[0013] Du carburant et de l’air sont introduits dans la chambre de combustion et mélangés pour former un mélange air-carburant. Le mélange air-carburant est brûlé dans un catalyseur de combustion placé en contact physique avec un diffuseur de chaleur, lui-même en contact physique avec une surface d’accepteur de chaleur. Ladite surface d’accepteur de chaleur est maintenue en communication thermique avec la tête de chauffage. Un allumeur produit une flamme en enflammant le mélange air-carburant formé dans la chambre de combustion. Un tube chauffant absorbe la chaleur produite par la combustion du mélange air-carburant et transfère ladite chaleur au fluide de travail du moteur Stirling.
[0014] Avec un moteur à combustion externe, la chaleur développée par la combustion d’un combustible dans un brûleur est transmise par un échangeur de chaleur, au fluide de travail du moteur. Un tel moteur à combustion externe peut, par exemple, être un moteur qui fonctionne sur un cycle de Stirling, c’est-à-dire un cycle thermodynamique fermé dans lequel une masse de gaz est comprimée et expansée de manière répétée.
[0015] Un moteur Stirling fonctionne par définition sur un cycle thermodynamique de Stirling. Cependant, contrairement à un moteur à combustion interne, il n'y a pas de soupapes, d'orifices d'admission ou d'échappement et pas de combustion dans les cylindres. Peu d'entretien est nécessaire pour ce type de moteur car les produits de combustion sont éloignés des pièces mobiles du moteur.
[0016] Comme cela est connu, un brûleur dans un moteur Stirling est capable de brûler différents combustibles liquides et gazeux. Les combustibles pouvant être utilisés sont notamment les hydrocarbures gazeux et liquides, par exemple le méthane, l’éthane, le propane, le butane, les naphtènes, les composés aromatiques, les paraffines à longue chaîne par exemple en C6 à C16, les cycloparaffines et leurs mélanges, ainsi que des combustibles solides tels que l’aluminum, le magnésium, le bois. Le brûleur a de préférence également des surfaces externes froides et est suffisamment compact pour être monté avec la culasse du moteur.
[0017] En outre, un moteur Stirling comme toute autre machine thermodynamique à combustion externe, a besoin d’apporter de la chaleur dans le cycle, vers la tête de chauffage de la machine. Dans une machine Stirling, le corps de la machine est constitué d’au moins deux pistons, l’un pour comprimer et l’autre pour détendre, d’un régénérateur permettant de récupérer l’énergie interne, d’une chambre de combustion pour brûler un carburant et d’un compresseur d’air pour amener de l’air dans la chambre de combustion.
[0018] Les machines Stirling, à combustion externe, possèdent un bon rendement thermodynamique de cycle, ledit rendement étant le travail net généré par rapport à la quantité de chaleur fournie au cycle, en effet lesdites machines de Stirling décrivent un cycle thermodynamique ayant un rendement thermodynamique égal à celui du moteur de Carnot. Le rendement global de la machine, le travail net généré par rapport à la quantité d’énergie consommée dans la chambre de combustion, peut être amélioré en réduisant la quantité de carburant injectée, par l’utilisation d’un régénérateur externe, permettant d’augmenter la température à l’entrée de la chambre de combustion.
[0019] Cependant, le rendement d’un moteur Stirling est faible. Même si la machine ellemême possède un très bon rendement, le fait d’être en combustion externe ne permet pas de récupérer toute l’énergie produite dans la chambre de combustion. Il reste donc encore de l’énergie à la sortie de la machine.
[0020] Plusieurs possibilités sont décrites dans la littérature pour améliorer la récupération et augmenter le rendement global de la machine comme la mise en place de deux ou trois machines où les têtes chaudes sont montées en série, opérant à des températures plus faibles en sortie de l’échangeur de tête de chauffage, les gaz étant à des températures inférieures car ayant libéré de l’énergie, permettant ainsi de récupérer l’énergie restante et d’augmenter le rendement et le travail net spécifique. L’efficacité est aussi augmentée en utilisant un récupérateur pour extraire l’énergie des gaz d’échappement afin de préchauffer l’air d’entrée. Malgré ces différentes configurations, le rendement de la machine reste limité, même s’il se rapproche du rendement d’un moteur à essence.
[0021] On connaît par le document EP2351965 un brûleur catalytique placé en amont d’une machine de Stirling permettant de chauffer la tête de chauffage de ladite machine de Stirling. Pour cela différents moyens peuvent être utilisés comme chauffer directement la tête massive avec une flamme ou chauffer des tubes via un écoulement d’air. Une chambre de combustion peut être placée en amont d’une machine de Stirling avec une tête de chauffage spécifique pour la partie chaude de la machine de Stirling. Cette tête de chauffage maximise les échanges par convection et par rayonnement et le rendement est ainsi augmenté. Cependant, malgré l’ajout du régénérateur externe et du montage des machines en série, le rendement reste limité.
[0022] L’invention vise donc à résoudre cet inconvénient en proposant un nouveau convertisseur d’énergie à très fort rendement pour réduire les émissions et la consommation.
[0023] L’invention a pour but d’augmenter fortement la densité de puissance et le rendement de telles machines de Stirling notamment en réduisant la taille des échangeurs de chaleur de la machine et par là-même en réduisant ainsi la taille de la machine.
[0024] Pour parvenir à ce résultat, la présente invention concerne un moteur à combustion externe, notamment un moteur Stirling, comprenant deux machines dans lesquelles circule un fluide de travail et comprenant au moins deux pistons, l’un pour comprimer et l’autre pour détendre le fluide de travail, ledit moteur comprenant deux chambres de combustion séparées pour brûler un carburant de façon à transférer de la chaleur au fluide de travail, un souffleur d’air pour amener l’air dans les chambres de combustion et des échangeurs de chaleur du fluide de travail vers deux têtes de chauffage du moteur à combustion externe, chaque machine comprenant une tête de chauffage, les deux têtes de chauffage et les deux chambres de combustion étant configurées dans un montage en série, de telle sorte que le souffleur d’air injecte de l’air en excès dans une première chambre de combustion, dans laquelle est par ailleurs injecté du carburant, réalisant une première combustion produisant de la chaleur transférée via un premier échangeur de chaleur au fluide de travail d’une première tête de chauffage, une deuxième chambre de combustion, dans laquelle est par ailleurs injecté du carburant, reçoit l’excès d’air issu de la première chambre, réalisant une deuxième combustion produisant de la chaleur transférée via un deuxième échangeur de chaleur au fluide de travail d’une deuxième tête de chauffage, ladite deuxième chambre de combustion permettant ainsi un réchauffage intermédiaire en postcombustion, avant la deuxième tête de chauffage dudit moteur.
[0025] Grâce au réchauffage intermédiaire avant la deuxième tête de chauffage, la puissance et le rendement obtenus sont meilleurs.
[0026] Cette deuxième combustion est possible parce que la première combustion est réalisée avec un très grand excès d’air afin d’en limiter la température pour des raisons de tenue thermique des matériaux. Généralement, une combustion stoechiométrique permet d’atteindre une température maximale de l’ordre de 2300°C dans le cas où l’essence est le combustible par exemple. Or, dans les produits d’une combustion stoechiométrique, l’oxygène étant totalement consommé, celui-ci n’est pas retrouvé en sortie. Ainsi, pour réduire la température de la première combustion, un excès d’air est introduit, entraînant un excès d’oxygène en sortie, utilisable pour la deuxième combustion.
[0027] L’utilisation d’un régénérateur externe en amont de la chambre de combustion permet de préchauffer le fluide de travail, ce qui induit moins de carburant injecté et donc plus d’oxygène retrouvé en sortie de la première chambre de combustion. Ledit régénérateur externe échangeant d’une part avec l’air soufflé par le souffleur d’air et d’autre part avec les gaz de combustion évacués vers l’air ambiant.
[0028] Avantageusement, le souffleur d’air est configuré pour amener de l’air en excès dans les chambres de combustion et ledit réchauffage intermédiaire en postcombustion est réalisé avec un excès d’air sortant d’une chambre de combustion pour brûler un carburant dans la chambre de combustion suivante.
[0029] Pour une puissance globale fixe, la machine avec réchauffage dans la deuxième chambre de combustion, permet de réduire les oxydes d’azote dans le cas où le carburant utilisé est de l’essence ou du diesel ou du fuel, grâce au fait que des gaz d’échappement recirculent dans la deuxième chambre de combustion.
[0030] Pour cela, un régénérateur externe est disposé en amont des chambres de combustion et configuré pour préchauffer l’air injecté dans la première chambre de combustion.
[0031] Le régénérateur externe récupère l’énergie du fluide de travail en sortie pour diminuer la quantité injectée dans la chambre de combustion.
[0032] Le régénérateur externe permet de récupérer l’énergie en sortie de la chambre de combustion. Son utilisation pour préchauffer le fluide de travail dans la chambre de combustion permet de diminuer la consommation de carburant.
[0033] L’excès d’air en sortie de la première chambre de combustion offrant la possibilité de brûler dans la deuxième chambre.
[0034] Le régénérateur externe fonctionnant comme un échangeur de chaleur entre d’une part l’air soufflé par le souffleur d’air et d’autre part des gaz de combustion sortant de la dernière chambre de combustion.
[0035] Ledit fluide de travail est de l’hydrogène, de l’hélium, de l’azote, de l’air ou de l’argon.
[0036] De plus, ledit moteur brûle, dans les chambres de combustion, un carburant parmi l’essence, le diesel, l’hydrogène, le méthane, le bois, les combustibles solides tels que des métaux comme l’aluminium, le fer, le magnésium.
[0037] Le réchauffage intermédiaire en postcombustion est réalisé au moyen d’une chambre à injection ou d’une chambre post catalytique ou d’un autre type de chambre de combustion.
[0038] Selon un mode de réalisation de l’invention, la configuration de ladite chambre de combustion est modifiée de façon à placer les deux chambres de combustion en série et à réaliser une postcombustion entre les chambres de combustion, mais l’architecture de la machine en tant que telle n’est pas modifiée.
[0039] Selon une variante de l’invention, ledit moteur Stirling comprend une troisième machine et une troisième chambre de combustion séparée, ladite troisième chambre de combustion assurant un réchauffage intermédiaire en postcombustion, en amont d’une troisième tête de chauffage appartenant à la troisième machine, à partir d’un excès d’air issu de la deuxième chambre de combustion.
[0040] Avantageusement, ledit moteur Stirling permet d’améliorer le rendement d’au moins 5 ou 6 points et d’augmenter au moins 2,5 fois la densité de puissance d’un appareil, par rapport à un appareil dit simple Stirling, sans rendre ledit appareil plus complexe.
[0041] L’invention concerne également un véhicule automobile comprenant un moteur thermique à combustion externe, tel que décrit précédemment.
[0042] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement, et en référence aux dessins qui montrent :
• la figure 1, un schéma d’une machine Stirling, • la figure 2, un schéma selon l’invention d’un système à deux machines Stirling comportant un régénérateur externe en amont de la chambre de combustion et une chambre de combustion supplémentaire entre les deux machines Stirling, • la figure 3, un schéma selon l’invention d’un système à trois machines Stirling comportant un régénérateur externe en amont de la chambre de combustion et une chambre de combustion supplémentaire entre chaque machine Stirling.
[0043] Dans ce qui va suivre, les modes de réalisation décrits s’attachent plus particulièrement à une mise en œuvre de la machine Stirling à deux étages avec un régénérateur externe selon l’invention, au sein d’un véhicule automobile. Cependant, toute mise en œuvre dans un contexte différent, en particulier dans tout type de véhicule, est également visée par la présente invention.
[0044] Dans un moteur Stirling, un gaz tel que de l’air, de l’hydrogène, de l’hélium, appelé fluide de travail, est soumis à un cycle dit cycle de Stirling. Un cycle de Stirling se compose de deux transformations isothermes et de deux transformations isochores. Dans un cycle de Stirling, le fluide de travail subit donc quatre transformations : une compression isochore (à volume constant), durant laquelle le régénérateur interne à la machine cède de la chaleur au fluide de travail, une détente isotherme (à température constante), durant laquelle il se produit un transfert de chaleur d’une source de chaleur extérieure vers le fluide de travail, une détente isochore, durant laquelle le fluide de travail cède de la chaleur au régénérateur interne à la machine, puis une compression isotherme, durant laquelle le fluide de travail cède de la chaleur à la source froide.
[0045] Il existe une très grande diversité de moteurs Stirling que l’on classe généralement en fonction de leur configuration géométrique. Sur la figure 1, un exemple schématique simplifié d’un moteur Stirling bicylindre avec une architecture basique est représenté. Un cylindre est associé à la source froide 7 et un autre est associé à la source chaude, c’est-àdire la tête de chauffage 2. Dans ce cas, le corps de la machine Stirling 5 comprend deux pistons, l’un pour comprimer, l’autre pour détendre le gaz, et un régénérateur interne 6 permettant de récupérer l’énergie interne. La machine Stirling comprend également une chambre de combustion 3 pour brûler un carburant et un souffleur d’air 1 pour amener de l’air dans la chambre de combustion 3 et ainsi permettre ladite combustion. Les gaz d’échappement issus de la combustion et sortant de la chambre de combustion 3 cèdent une partie de leur chaleur via l’échangeur thermique 4 et chauffent ainsi le fluide de travail confiné dans la tête de chauffage 2 de la machine Stirling. Le couplage cinématique des deux pistons permet au fluide de travail de passer d’un cylindre à l’autre tout en traversant le régénérateur interne 6, qui assure la fonction de récupérateur d’énergie, et de faire varier le volume du fluide de travail selon les phases du cycle de Stirling décrit précédemment. Le piston de la tête de chauffage étant en butée, le fluide de travail se détend vers la source froide 7 en repoussant le piston. Lorsque l’air se détend, il se refroidit. L’air ambiant assure typiquement la fonction de « source froide >> 7 car il est plus froid que la tête de chauffage 2, qui assure la fonction de « source chaude >>, vers laquelle la chaleur est acheminée via le régénérateur interne 6. Il est à noter que la source froide peut aussi être de l’eau ou tout autre type de source froide.
[0046] En sortie du moteur, les produits de la combustion traversent le régénérateur externe 8 qui récupère une partie de leur énergie restante.
[0047] Le corps de la machine Stirling 5 est placé entre la source chaude 2 et la source froide 7. Le régénérateur interne 6 est par exemple une pièce métallique échangeant avec le fluide de travail de la machine Stirling lui-même confiné à l’intérieur de ladite machine Stirling. Ledit régénérateur interne 6 est en particulier disposé de part et d’autre de la machine Stirling 5 afin d’échanger de la chaleur avec le fluide de travail. Le rendement du cycle thermodynamique de Stirling ainsi décrit est égal au rendement de Carnot.
[0048] Selon une forme de réalisation préférée de l’invention, en référence à la figure 2, l’invention consiste en un moteur Stirling à deux étages, comportant deux corps de machines Stirling 5 et 5’, avec des chambres de combustion 3 et 3’ séparées où des réchauffages intermédiaires sont réalisés avant chaque tête de chauffage 2 et 2’ auxquelles chaque échangeur thermique 4 et 4’ transfère respectivement de la chaleur, via le fluide de travail qu’elles comportent. L’excès d’air en sortie de la première chambre de combustion 3 permet de brûler dans la deuxième chambre de combustion 3’. La machine possède également des régénérateurs internes 6 permettant de récupérer l’énergie en sortie de chaque chambre de combustion 3 et 3’. Les gaz d’échappement issus de la chambre de combustion 3 passent dans la première tête de chauffage puis dans la deuxième tête de chauffage avec un réchauffage intermédiaire dans la deuxième chambre de combustion 3’ entre les deux têtes de chauffage. L’utilisation d’un régénérateur externe 8 permet de préchauffer l’air en amont de la chambre de combustion 3. Ainsi, moins de carburant est injecté au départ et davantage d’oxygène est retrouvé en échappement de la première chambre de combustion 3. Les deux pistons de détente opèrent au même niveau de température, réduisant ainsi la complexité du moteur car il s’agit de deux pistons identiques et de deux fonctionnements identiques aussi. Ce moteur est un moteur Stirling à deux étages avec réchauffage intermédiaire, un régénérateur externe et deux chambres de combustion montées en série, conformément à l’invention.
[0049] Ainsi, une première combustion est réalisée dans la première chambre de combustion 3 avec un très grand excès d’oxygène, notamment pour en limiter la température. Une seconde combustion est réalisée dans la deuxième chambre de combustion 3’ grâce à cet excès d’oxygène introduit et donc non consommé intégralement lors de la première combustion. L’utilisation du régénérateur externe 8 permet de préchauffer l’air en amont de la première chambre de combustion 3. Il y a donc moins de carburant injecté et plus d’oxygène qui s’échappe de la première chambre de combustion
3.
[0050] Avantageusement, l’ajout de la deuxième chambre de combustion 3’ permet aussi de faire recirculer des gaz d’échappement et ainsi de réduire la production d’oxydes d’azote, notamment dans le cas où le carburant utilisé est du fuel, de l’essence ou du diesel.
î [0051] Selon une autre forme de réalisation de l’invention, en référence à la figure 3, l’invention consiste cette fois-ci à utiliser trois corps de machines Stirling 5, 5’ et 5”, avec des chambres de combustion 3, 3’ et 3” séparées. Comme précédemment pour la figure 2, des réchauffages intermédiaires sont réalisés avant chaque tête de chauffage 2, 2’ et 2” auxquelles chaque échangeur thermique 4, 4’ et 4” transfère respectivement de la chaleur, via le fluide de travail qu’elles comportent. L’excès d’air en sortie de la première chambre de combustion 3 et de la deuxième chambre de combustion 3’, permet de brûler dans la deuxième chambre de combustion 3’ et dans la troisième chambre de combustion 3” réciproquement. Les régénérateurs internes 6 récupèrent l’énergie du fluide de travail, ledit fluide de travail restant confiné à l’intérieur de la machine Stirling. L’utilisation d’un régénérateur externe 8 permet de préchauffer l’air en amont de la chambre de combustion 3. Ainsi, moins de carburant est injecté au départ et davantage d’oxygène est retrouvé en échappement de la première chambre de combustion 3. Un tel moteur possède alors trois pistons de détente et seule la combustion est changée. Le fluide de travail dans la chambre de combustion 3 passe dans la première tête de chauffage puis dans la deuxième tête de chauffage et ensuite dans la troisième tête de chauffage avec un réchauffage intermédiaire dans la deuxième chambre de combustion 3’ et dans la troisième chambre de combustion 3” entre chaque tête de chauffage 2, 2’ et 2”. Les trois pistons de détente opèrent au même niveau de température, réduisant ainsi la complexité du moteur car les pistons sont identiques et les trois fonctionnements le sont également. Ce moteur est un moteur Stirling à trois étages avec réchauffage intermédiaire, un régénérateur externe et trois chambres de combustion montées en série, conformément à l’invention.
[0052] Le rendement des machines avec réchauffage régénératif à deux ou trois étages est plus élevé, et bien supérieur à celui d’un moteur Stirling selon l’état de l’art. L’invention proposée permet d’augmenter significativement le rendement et la densité de puissance de la machine, sans pour autant rendre le système plus complexe. Il est en particulier prévu d’ajuster la configuration de la chambre de combustion 3 et d’ajouter un injecteur supplémentaire de carburant. Il est alors possible de gagner cinq à six points supplémentaires en termes de rendement et environ 2,5 fois plus de densité de puissance.
[0053] Comparé à un moteur Stirling avec une architecture conforme à l’état de la technique, l’invention proposée permet d’augmenter significativement le rendement et la densité de puissance de la machine. Le très fort rendement du moteur à combustion externe selon l’invention réduit également les émissions et la consommation de carburant.
Claims (9)
- REVENDICATIONS1. Moteur à combustion externe, notamment un moteur Stirling, comprenant deux machines dans lesquelles circule un fluide de travail et comprenant au moins deux pistons, l’un pour comprimer et l’autre pour détendre le fluide de travail, ledit moteur comprenant deux chambres de combustion (3, 3’) séparées pour brûler un carburant de façon à transférer de la chaleur au fluide de travail, un souffleur d’air (1 ) pour amener de l’air dans les chambres de combustion (3, 3’) et des échangeurs de chaleur (4, 4’) du fluide de travail vers deux têtes de chauffage (2, 2’) du moteur à combustion externe, chaque machine comprenant une tête de chauffage, les deux têtes de chauffage (2, 2’) et les deux chambres de combustion (3, 3’) étant configurées dans un montage en série, de telle sorte que :le souffleur d’air (1) injecte de l’air en excès dans une première chambre de combustion (3), dans laquelle est par ailleurs injecté du carburant, réalisant une première combustion produisant de la chaleur transférée via un premier échangeur de chaleur (4) au fluide de travail d’une première tête de chauffage (2), une deuxième chambre de combustion (3’), dans laquelle est par ailleurs injecté du carburant, reçoit l’excès d’air issu de la première chambre de combustion (3), réalisant une deuxième combustion produisant de la chaleur transférée via un deuxième échangeur de chaleur (4’) au fluide de travail d’une deuxième tête de chauffage (2’), ladite deuxième chambre de combustion (3’) permettant ainsi un réchauffage intermédiaire en postcombustion, avant la deuxième tête de chauffage (2’) dudit moteur.
- 2. Moteur à combustion externe, de préférence moteur Stirling, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le souffleur d’air est configuré pour amener de l’air en excès dans les chambres de combustion (3, 3’) et ledit réchauffage intermédiaire en postcombustion est réalisé avec un excès d’air sortant d’une chambre de combustion (3) pour brûler un carburant dans la chambre de combustion suivante (3’).
- 3. Moteur à combustion externe, de préférence moteur Stirling, selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il comprend un régénérateur externe (8) disposé en amont des chambres de combustion (3, 3’) et configuré pour préchauffer l’air injecté dans la première chambre de combustion (3).
- 4. Moteur à combustion externe, de préférence moteur Stirling, selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le régénérateur externe (8) fonctionne comme un échangeur de chaleur entre d’une part l’air soufflé par le souffleur d’air (1 ) et d’autre part des gaz de combustion sortant de la dernière chambre de combustion (3’).
- 5. Moteur à combustion externe, de préférence moteur Stirling, selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit fluide de travail est de l’hydrogène, de l’hélium, de l’azote, de l’air ou de l’argon.
- 6. Moteur à combustion externe, de préférence moteur Stirling, selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit moteur brûle, dans les chambres de combustion, un carburant parmi l’essence, le diesel, l’hydrogène, le méthane, le bois, les combustibles solides tels que des métaux comme l’aluminium, le fer, le magnésium.
- 7. Moteur à combustion externe, de préférence moteur Stirling, selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réchauffage intermédiaire en postcombustion est réalisé au moyen d’une chambre à injection ou d’une chambre post catalytique ou d’un autre type de chambre de combustion.
- 8. Moteur à combustion externe, de préférence moteur Stirling, selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit moteur comprend une troisième machine et une troisième chambre de combustion (3”) séparée, ladite troisième chambre de combustion assurant un réchauffage intermédiaire en postcombustion, en amont d’une troisième tête de chauffage (2”) appartenant à la troisième machine, à partir d’un excès d’air issu de la deuxième chambre de combustion (3’).
- 9. Véhicule automobile comprenant un moteur thermique à combustion externe selon l’une des revendications précédentes.
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