Piston Octogonal à Géométrie Déformable Contrôlée (POGDC)

L’invention (POGDC) concerne une machine comprenant un piston articulé en 8 pièces coplanaires (TPA, BA, TPB, BB, TPC, BC, TPD, BD), formant un octogone bi-régulier plan qui peut être utilisé de manière rotative ou non. Huit axes de rotation orthogonaux à ce plan, possiblement réalisés par des goupilles (GO1, GO2, GO3, GO4, GO5, GO6, GO7, GO8), mettent systématiquement 2 pièces consécutives du piston octogonal en liaison pivot.

Ainsi, la présente invention (POGDC) comporte essentiellement :

un piston octogonal bi-régulier à géométrie déformable (POGD), (Figs 1A – 1D) caractérisé par :

– têtes de piston (TPA, TPB, TPC, TPD) offrant chacune 2 articulations à entraxe court, avec 8 goupilles (GO, GO1, GO2, GO3, GO4, GO5, GO6, GO7, GO8),

– bielles (BA, BB, BC, BD) à entraxe long ; chacune d’entre elles relie 2 têtes de piston consécutives (TPA, TPB, TPC, TPD),

– un enchaînement cyclique et alterné des têtes de piston (TPA, TPB, TPC, TPD) avec les bielles (BA, BB, BC, BD) qui donne un octogone bi-régulier.

– un carter périphérique (CP) ayant 2 variantes :

– « carter périphérique à glissières » (CPG) : les têtes de piston (TPA, TPB, TPC, TPD) sont montées en liaison glissière sur le carter (CPG) dans 2 directions orthogonales (OX, OY) (Figs. 2A – 2D). L’intersection (O) de ces 2 directions (OX, OY) constitue le centre géométrique du moteur. Le carter est alors constitué par 4 portions d’astroïdes (ASTA, ASTB, ASTC, ASTD) et par des portions rectilignes les reliant (Fig. 3A),

– « carter périphérique à rotation » (CPR) : les extrémités des 4 têtes de piston (TPA, TPB, TPC, TPD) ont un mouvement relatif par rapport au carter (CPR) dont le profil intérieur est un bilobe paramétré par une formule analytique offrant des cinématiques fines et variées (Figs. 2G, 2H, 3B),

– 2 plaques de fermeture (PF1, PF2) mobiles, ou fixes, ou intégrées au carter périphérique (CPR, CPG).

Ci-dessous à gauche, les figures 2A et 2B présentent l’intégration d’un piston (POGD) de la figure 1C dans un carter périphérique à glissières (CPG).

Tandis que ci-dessus à droite, les figures 2G et 2H représentent l’intégration d’un piston octogonal(POGD) des figures 1A ou 1B dans un carter périphérique à rotation (CPR).

Il est aussi possible dans la version non rotative (CPG) de perfectionner les têtes de pistons (TPA, TPB, TPC, TPD) tel qu’illustré à la figure 1D et d’obtenir de nombreuses chambres optionnelles périphériques(COP) comme présenté aux figures 2C et 2D.

Dans tous les cas, le carter (CPR, CPG) et le piston (POGD) délimitent un ensemble de chambres périphériques (CA, CB, CC, CD, COPA, COPB, COPC, COPD) et une chambre centrale (CE) tel qu’illustré aux figures 3A et 3B.

Avantages des machines POGDC

1. Les machines POGDC sont à puissance égale au minimum 4 fois plus compactes que les moteurs traditionnels à pistons bielle/manivelle, ou bien à volume égal, 4 fois plus puissantes

But(s) Recherché(s) : moteur ultracompact, notamment pour architectures hybrides, moteurs spéciaux à haute puissance (aéronautique, engins militaires ou de compétition).

2. Les machines POGDC nécessitent environ 20 kg d’acier par litre de cylindrée.

But(s) Recherché(s) : réduction drastique des coûts de fabrication (matière et CO2)

3. Les machines POGDC sont de préférence équipées de soupapes à obturateurs rotatifs, permettant un écoulement en pleine section des gaz avec un mécanisme inédit offrant un calage variable entièrement pilotable en phase et en ouverture.

But(s) Recherché(s) : réduction de la consommation par optimisation de la respiration du moteur ou réalisation de cycles à surdétente (notamment cycle de Miller).

4. Les machines POGDC comportent optionnellement des petits pistons additionnels de réglage du taux de compression (VCR) sur une plage pouvant aller de 5 à 25. Ces pistons portent de préférence l’injecteur et/ou la bougie.

But(s) Recherché(s) : optimisation de la combustion à tous les régimes, en particulier pour des moteurs suralimentés. Downsizing et réduction de la consommation spécifique.

5. Les machines POGDC convertissent le mouvement à l’aide de cames et profils spéciaux possiblement surmultilobés (ci-contre)

But(s) Recherché(s) :

a) démultiplication de la compacité (en augmentant le nombre de cycles moteurs nécessaires à une révolution du 1er arbre rotatif du moteur.

b) Contrôle fin de la volumétrie des chambres, et donc des variations de température et  pression pendant les compressions : ceci ouvre des perspectives nouvelles aussi bien pour la combustion conventionnelle (essence/diesel) et que non conventionnelle (CAI, HCCI, « Diesotto »)

6. Les machines POGDC sont intrinsèquement et naturellement parfaitement équilibrées,

But(s) Recherché(s) : recherche de puissance sur des hauts régimes, absence de vibrations, réduction des structures anti-vibrantes et des bruits parasites.

7. Les machines POGDC permettent par combinaison de chambres actives/éteintes une cylindrée presque continûment variable,

But(s) Recherché(s) : réduction de la consommation en éteignant un maximum de chambres pour que celles qui restent actives soient sur un optimum de consommation spécifique.

8. Les machines POGDC non rotatives se combinent avantageusement avec jusqu’à 4 machines à pistons rotatifs à battement contrôlé (MPRBC), lesquelles répondent aux même cahier des charges que les machines POGDC . Voir sur la figure ci-dessus la combinaison « 1 POGDC + 4 MPRBC » avec came centrale rotative hexalobée.

But(s) Recherché(s) : obtenir une large gamme de moteurs à partir d’un jeu restreint de pièces standardisées, économies d’échelle et augmentation de la compacité du moteur.

Quelques vues CAO

Illustration ci-dessous d’une combinaison 1 POGDC + 4 MPRBC avec mécanisme sinus, taux de compression variable, et calage variable des soupapes sur toutes les chambres, dimensions typiques : 50 x 50 x 20 cm.

Contact et précisions

Site Web : sycomoreen.free.fr

Lien direct sur la Rubrique « Moteurs et Pompes » : sycomoreen.free.fr/syco_francais/moteurs_pompes_problematique_constat.html

Par Remundo Sycomoreen, Auteur et Inventeur.