REALISATIONS COMPLEMENTAIRES DE MOTEURS ANTI-REFOULEMENT
Jusqu'à présent, nous avons montré comment produire des moteurs anti- refoulement, c'est-à-dire des moteurs deux temps seulement à gaz, et de surcroît, pouvant résister à des contre-pressions non seulement de beaucoup supérieures à la moyenne, mais encore amplement suffisantes pour pouvoir disposer, à la sortie de ceux-ci, de filtres de haute densité, capables de purifier les sorties d'échappement des moteurs presque à cent pour cent.
Nous allons maintenant préciser certains aspects de cette invention qui peuvent être améliorés. En l'occurrence, nous allons discuter et résoudre ici une difficulté desdits moteurs, causée par le fait d'une déficience accrue d'intégration de gaz par ceux-ci, parce qu'en effet, le cheminement des gaz y est plus difficilement contrôlable.
Comme on peut en effet le constater par comparaison à un moteur à deux temps conventionnel (Fig. I), c'est par pression que les gaz sont injectés dans le cylindre de compression-combustion. De ce fait, lorsque les gaz sont libérés, leur entrée dans le cylindre se produit avec une expansion automatique. Les gaz neufs envahissent donc expansivement le cylindre.
De plus, ce type d'alimentation est amélioré par une orientation appropriée des lumières d'admission et de sortie des gaz. Dès lors, on s'aperçoit que le vidage des gaz usés est finalement tout aussi complet que celui de l'admission des nouveaux gaz. Les gaz neufs sont en effet dirigés vers le haut et ce de façon expansive et de façon inverse à l'orientation des lumières servant au vidage des gaz usés qui, comme résultat, se vident de façon complète.
Dans les moteurs anti-refoulement, les gaz neufs, de façon originale, sont admis au deuxième temps du moteur, c'est-à-dire qu'ils sont admis sous l'effet de la succion que provoque l'admission des gaz usés dans les chambres d'admission des gaz usés (Fig. II). De ce fait, le contrôle complet de leur trajectoire est cependant plus difficilement réalisable. Ainsi donc, on constate que sous l'effet de succion, les gaz neufs, cherchant la loi du moindre effort, auront tendance, en dépit d'une orientation correcte des lumières des gaz neufs et usés, à raser la tête du piston. Ainsi donc, une partie des gaz neufs serra attirée prématurément dans la chambre d'admission des gaz usés, alors qu'une partie des gaz brûlés demeurera dans les chambres et cylindres de combustion (Fig. II).
Mais on peut palier ce problème en contrôlant de façon mécanique le cheminement des gaz usés et neufs. Une première façon de réaliser ces corrections sera donc d'ajouter à la tête du piston une partie excédentaire, munie d'un premier conduit capable d'intégrer les gaz de la chemise du cylindre vers le centre du piston (Fig. III). Un deuxième conduit, raccordé au premier est ensuite inséré dans le centre du piston, cette fois-ci, dans le sens vertical. Ce conduit sera jumelé de façon coulissante à un conduit d'acheminement des gaz neufs, disposé rigidement au haut du cylindre. D'une autre façon, ce conduit d'acheminement des gaz, pourra par exemple être rigidement relié à une membrane, cette membrane étant assemblée entre le cylindre et la tête du moteur. Bien entendu, cette membrane devra être perforée de plusieurs lumières laissant pénétrer les gaz neufs acheminés vers le haut par le conduit d'acheminement des gaz dans le cylindre lui-même.
Ainsi donc, le cheminement par succion des gaz sera idéal puisque les gaz neufs, aspirés par les gaz usés sous effet de vide, seront forcés de passer par la partie supérieure du cylindre avant d'être intégrés dans la chambre du cylindre proprement dite.
Dans la figure IV, une configuration encore plus intéressante est proposée. En effet, non seulement cette configuration permet d'acheminer correctement les gaz, mais aussi elle permet d'obtenir des chambres d'induction des gaz usés avec un volume plus élevé que celui de l'admission des gaz neufs. Enfin, cette configuration peut aussi fonctionner sans l'utilisation de contre segments, souvent nécessaires dans les configurations de base déjà exposées.
Un autre aspect intéressant et original de cette configuration est de pouvoir fonctionner, comme déjà souligné, sans la nécessité de bielles de raccord entre le piston et les bielles conventionnelles puisque, dans ce cas, les pistons sont directement reliés à ou aux bielles conventionnelles, ce qui rend le moteur encore plus simple et commercialisable.
En effet, dans cette configuration, une première originalité réside en ce que la bougie est placée à l'intérieur même du contre piston. Le cylindre de brûlage des gaz nsufs est donc cette fois-ci assez original puisqu'il est disposé à l'intérieur du piston, alors que les chambres de succion des gaz usés sont au-dessus. Un troisième élément original réside dans le fait que les gaz sont admis dans la paroi du piston maître et acheminés à sa base, dans la partie du piston contraire à celle de la sortie des gaz usés . Les gaz peuvent encore être mieux assimilés par une distribution en parapluie. Le déplacement des gaz est donc là aussi idéal. Enfin, cette configuration permet de rattacher le piston à la bielle originale, ce qui économise pièces et espace.
Une autre réalisation du présent moteur (Fig. VI) cette fois-ci adaptée non pas au piston en U, mais plutôt au piston en H, consiste à se servir d'une tige centrale comme tige-valve conductrice des gaz. Cela permet d'obtenir une injection par le centre, dirigée de façon tout à fait contraire à l'entrée des gaz. Cette version permet de conserver la bougie au haut du cylindre, puisque le cylindre de brûlage sera celui du haut, ou encore de l'insérer dans la paroi du contre-cylindre et ainsi comme précédemment, d'obtenir l'explosion dans la chambre inférieure du piston en H.
Une autre réalisation possible (Fig. VIII) résulte en l'utilisation de cylindres angulairement disposés au vilebrequin. Dans cette configuration, préférablement montée comme dans la figure II avec deux ensembles de cylindres-pistons complémentaires, les gaz usés sont aspirés du haut au bas de l'autre. Cette disposition nécessite le conduit d'alimentation parapluie déjà commenté, mais permet de retrancher les bielles de rattachement des pistons aux bielles originales.
Pour terminer cette description de l'invention, nous devons donner quelques précisions concernant l'application de ce type d'induction des gaz à d'autres genres de mécaniques de moteurs. Comme déjà mentionné, ce type d'injection peut être appliqué aux différents genres de moteurs à pistons et aux moteurs rotatifs.
Parmi les moteurs à pistons auxquels on peut appliquer ce type de pistons, on peut citer par exemple les moteurs orbital et les moteurs à cinq temps. Par exemple ici, on aura recours à la dernière configuration de piston évoquée plus haut, appliquée à une mécanique orbitale.
Nos méthodes d'induction, comme déjà mentionné, pourront de plus s'appliquer aux moteurs rotatifs, aux quasi turbines, aux moteurs triangulaires, aux moteurs souffleries.
Description sommaire des figures
La figure I montre le cheminement normal et expansif des gaz dans un moteur à deux temps conventionnel.
La figure II montre comment, dans un moteur anti-refoulement, même en disposant les orifices dans les angles opposés, une partie des gaz neufs sera quand même succionnée dans les chambres d'admission des gaz usés, alors qu'une partie
des gaz usés demeurera dans les chambres d'admission des gaz neufs, ce que nous allons corriger aux présentes.
La figure III montre une première manière, par l'ajout d'un tuyau d'acheminement des gaz, comment on peut forcer les gaz neufs à transiter par le haut de la chambre avant de remplacer les gaz usés.
La figure IV montre une deuxième version où ce sera par les parois latérales mêmes du piston que seront acheminés les gaz vers le bas du piston, donc dans un emplacement contraire à leur lieu de succion.
La figure V est une vue en trois dimensions de la figure IV.
La figure VI montre comment on peut effectuer une configuration similaire, mais cette fois-ci, en utilisant un piston en H.
La figure VII est une vue en trois dimensions de la précédente, où on a cependant placé les bougies dans la paroi du contre cylindre, et où par conséquent comme en IV, l'explosion se fait à l'intérieur du piston en H, et la succion dans le cylindre du dessus.
La figure VIII montre comment on peut produire un rattachement direct des pistons aux bielles, en utilisant des ensembles pistons-cylindres, disposés angulairement par rapport au vilebrequin.
La figure IX montre comment notre procédé d'induction peut s'appliquer aux moteurs existants, par exemple ici, aux moteurs à pistons, aux moteurs de type orbital ou encore aux moteurs à cinq temps. Nous avons choisi les configurations en U et en H.
La figure X montre une application de ces moteurs à des quasi turbines.
La figure XI montre l'application des techniques anti-refoulement aux moteurs triangulaires et à soufflerie.
Description détaillée des figures
La figure I est une représentation d'un moteur à deux temps conventionnel. On y retrouve notamment le bloc (1 ), le cylindre (2), le piston (3), la bielle (4), le vilebrequin (5), le carburateur (6). Dans la présente figure, on aperçoit la pénétration en expansion (7) des gaz neufs forçant adéquatement l'évacuation des gaz usés (8).
La figure II montre comment, pour un moteur anti-refoulement à deux pistons par exemple, les gaz usés sont aspirés dans le bas du cylindre complémentaire d'admission des gaz usés (12). Ici, un même tuyau de transfert des gaz (13) suffit au double transfert des gaz. Dans cette réalisation, on remarquera que même en disposant les lumières d'alimentation des gaz neufs (14) dans un angle différent de celui des gaz usés (15), les deux types de gaz, par succion, auront tendance (16) à raser la tête du piston (3). Par conséquent, une partie des gaz neufs sera prématurément admise dans les chambres d'admission des gaz usés (12), alors qu'une partie des gaz usés demeurera dans les chambres et cylindre de combustion (2), ce que nous allons corriger dans les prochaines réalisations.
La figure III montre une première manière d'améliorer et même de rendre complète la bonne évacuation des gaz usés, et par voie de conséquence, la bonne admission des gaz neufs. En effet, on ajoutera par exemple, à une disposition similaire à celle de la figure précédente, pour chaque piston, une partie excédentaire que nous nommerons partie admittive du piston (19). Cette partie admittive sera
munie d'une lumière d'admission du piston (20) qui, lors du passage du piston à son niveau le plus bas, communiquera avec l'entrée du carburateur (21).
Dans la partie contraire de la partie admittive, sera retranchée une section (22), ce qui permettra la succion des gaz. Ensuite, il sera disposé dans le piston un conduit cylindrique de piston (23) permettant au conduit d'acheminement des gaz neufs (24) d'être inséré de façon coulissante lors de la montée du piston.
Ledit conduit d'acheminement des gaz (24) sera pour sa part, rigidement relié, soit à la tête du cylindre, soit à une plate-forme membrane de support (25), elle-même reliée entre le cylindre et la tête du cylindre. Nous appelons ce conduit, conduit d'acheminement des gaz neufs (24). Ainsi donc, par cette disposition, lors de la succion des gaz usés vers la chambre d'admission des gaz usés, les gaz neufs ne pourront pas se diriger directement vers les lumières d'admission des gaz usés, mais seront plutôt forcés de passer à travers le conduit d'acheminement des gaz (24), à travers la membrane parapluie (27), pour être ensuite intégrés à la chambre de compression- combustion.
Ce circuit permettrait un remplissage complet du cylindre d'admission et de plus, un vidage complet des gaz usés, par succion et cela sans évacuation prématurée des gaz neufs, ce qui est l'effet recherché (29).
La figure IV montre une autre réalisation intéressante permettant un vidage et une admission complète des gaz usés et neufs et qui, de plus, permet de retrancher les bielles d'induction et de ne conserver par conséquent que les bielles conventionnelles.
En effet, dans cette configuration, on retrouve un bloc moteur (1), une ou plusieurs bielles (4) et autres éléments de base mentionnés précédemment. Plus spécifiquement pour la présente réalisation, un contre-piston (30) est rigidement relié
au haut du cylindre (31). Ce contre-piston (30) a ceci d'intéressant qu'il est évidé en son centre et, à l'aide de filets requis, permet le vissage d'une bougie (32).
Dans le cylindre principal (2) et autour de la partie élargie du contre-piston (30) est assemblé le piston-maître (33) qui, à sa base, est relié à une bielle (34). Ce piston- maître a la particularité de contenir non seulement des conduits de transport des gaz usés (35) vers les chambres d'admission des gaz usés (36), mais de plus, des conduits d'acheminement des gaz neufs (37) se terminant à la base du piston par dos lumières en parapluie (38) sont incorporés à ses parois latérales. Un conduit d'acheminement des gaz brûlés (35) achemine les gaz brûlés de la chambre intérieure du piston-maître (39) qui fait office de chambre à combustion, vers la chambre d'admission des gaz brûlés. Les gaz sont ensuite propulsés vers les filtres et vers l'extérieur (40).
La figure V est une vue en trois dimensions de la figure précédente à laquelle ont été ajoutés des segments de contre-piston (42), du piston-maître (43), les valves d'échappement (44), les filtres (45).
La figure VI est une réalisation qui, elle aussi, réussit à retrancher les bielles d'induction rectilignes, en raccordant le piston (3) directement à ou aux bielles conventionnelles (4).
Ici, la configuration est faite en aménageant positivement le piston de type en H (49). Ce type de piston, couplé au contre-cylindre (48) et au cylindre de base, formera un cylindre inférieur (50) lui permettant d'être couplé à un conduit d'acheminement des gaz (51 ) servant à la fois de valve (52), disposé rigidement dans le cylindre principal du moteur (2). Ce conduit d'acheminement des gaz spécifique et original (51) sert en effet à la fois de valve d'admission (53). Dans la présente réalisation, le piston- maître, de type piston en H (49), est indirectement relié au vilebrequin (5) par le recours à une bielle conventionnelle (4). Comme déjà mentionné, ce piston en H a
ceci de spécifique qu'il est perforé dans son centre et qu'il permet l'intrusion d'un conduit valve qui permettra la succion des gaz usés (56). Bien entendu, le piston en H doit être monté de manière à se jumeler au contre-cylindre (48), disposé rigidement dans le cylindre principal (2).
Le conduit d'acheminement des gaz neufs sera relié rigidement au haut du cylindre principal (60). Il aura l'une de ses lumières disposée vers le bas (68) de manière à s'ouvrir lorsque le piston sera à son plus bas niveau, alors que son extrémité supérieure sera induite de lumières d'admission des gaz usés (59).
Des lumières d'admission des gaz neufs (61) pourront être disposées dans la paroi du contre-cylindre menant vers le cylindre principal.
Ainsi donc, les gaz usés, qui devront de cette manière obligatoirement parcourir le chemin de conduit d'admission (69), céderont totalement la place aux gaz neufs (70), avant d'être admis dans la chambre d'admission des gaz (71 ).
La figure VII représente une vue en trois dimensions de la figure précédente. On doit cependant y noter que l'emplacement des chambres d'admission des gaz usés (17) et de brûlage (70) ont été inversées. Ainsi donc la bougie (32) a été ici disposée dans la paroi du contre-cylindre (62). Outre cette particularité, on y retrouve les mêmes éléments que ceux précédemment énoncés dont, le corps du moteur (1), le vilebrequin (5), la bielle (2), le conduit d'admission des gaz usés (35), les lumières d'admission des gaz usés (15), les lumières d'admission des gaz neufs (14), le piston en H (49), le contre-cylindre (62), la bougie (32), les valves d'échappement (44), le filtre (80), le carburateur.
La figure VIII est une configuration à double ensemble cylindre-pistons, permettant de retrancher les bielles de liaison rectilignes. Dans cette configuration, on retrouve le corps du moteur (1), le vilebrequin (5), les ensembles cylindre (2) piston (3), les
conduits d'acheminement des gaz usés (35) et conduits d'acheminement des gaz neufs (24).
On notera que les ensembles pistons-cylindre ont été disposés de façon angulaire (82) par rapport au vilebrequin. Les pistons sont dès lors rattachés latéralement (83) aux bielles.
La figure IX est une application d'une technique d'intégration des gaz à un moteur de type orbital. Ici, chaque ensemble de piston-cylindre est similaire à l'une des réalisations déjà expliquée.
Chaque ensemble est en effet muni d'un contre-piston (30) dans lequel est reliée une bougie (32). Autour de chaque contre-piston (30) est monté un piston-maître (33) et ainsi de suite.
La figure X montre l'application des techniques anti-refoulement à différents types de moteurs, ici triangulaires (90). En ce cas ci, le moteur est monté avec deux ensembles de pales (91 ). L'un des deux ensembles servira de succionneur- expulseur des gaz usés, alors que le second admettra par succion des gaz neufs pour le brûlage (95).
La figure XI montre l'application des techniques anti-refoulement à des moteurs de type quasi turbine (91) ou encore de type soufflerie (92). Ici, comme chacun de ces moteurs comporte pour chaque système plusieurs chambres expansives et dépressives, on peut facilement imaginer un effet de succion des gaz brûlés de l'une à l'autre (100).