Moteur à taux variable
Description du projet
Circulation des gaz
Le présent projet a pour but de faire varier le taux de compression d'un moteur à explosion afin d'optimiser le rendement en fonction de l'usage qui en est fait. Contrairement aux projets présentés ici ou là, ce nouveau procédé a pour principe actif la variation de la hauteur du piston et non la variation de la hauteur de la culasse. Cette variation de la hauteur du piston dans le cylindre est due à la récupération des gaz d'échappement par le turbo compresseur placé côté échappement. Ces gaz d'échappement sont récupérés en partie ou entièrement (régulation par une soupape de délestage) et réintroduits par des lumières latérales du bloc moteur. Chaque ensemble cylindre-piston dispose d'une lumière ; subsidiairement une chambre de confinement des gaz sous pression pourra être aménagée entre les lumières et le turbo compresseur afin de garder en réserve une pression suffisante. Par ailleurs il sera installé sur cette partie latérale entre le bloc moteur et la chambre de confinement un arbre percé de quatre trous (pour un moteur à quatre cylindres), en regard de chaque lumière. Cet arbre sera animé d'un mouvement de rotation de 90° afin de réguler le flux entrant, ou même de le supprimer. Du coté opposé il sera installé le même dispositif afin d'évacuer les gaz.
Description des pistons
Les pistons seront constitués de deux parties que nous pourrons considérer comme deux étages. La partie inférieure peut être considérée comme un piston ordinaire sans lequel sera pratiqué trois ou quatre trous afin de faire coulisser des axes de translation verticale destinée à la tête de piston mobile. Entre les deux parties du piston sera installé un ressort de rappel.
Fonctionnement
Lors du fonctionnement du moteur à faible charge, les principaux éléments du système seront dans la configuration suivante :
- L'arbre latéral obturera complètement les lumières et la soupape de délestage du turbo -compresseur évacuera tous les gaz d'échappement.
- A l'intérieur du moteur la partie mobile des pistons seront en position basse du fait de l'action du ressort de rappel.
En conséquence le volume restant disponible dans la chambre de combustion sera maximal. L'arbre latéral destiné à l'évacuation des gaz restera fermé du fait de l'absence de gaz dans le piston.
Lors du fonctionnement à forte charge, la disposition des éléments sera la suivante :
- L'arbre latéral d'admission des gaz d'échappement pourra effectuer un mouvement de rotation progressive et donc les gaz pourront s'introduire dans l'espace compris entre les deux parties du piston, la pression de ces gaz devra être supérieure à la force exercée par le ressort de rappel placé à l'intérieur de celui-ci.
- Simultanément l'arbre de sortie des gaz sera fermée.
En conséquence , pendant le va et vient du piston le volume disponible entre les deux parties du piston augmentera par l'introduction des gaz d'échappement dans ce volume. ce qui entrainera une compression maximale des gaz d'admission. Ce processus sera modulé par la rotation des arbres latéraux.
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Moteur à taux de compression variable par variation de volume du piston
Le principe de ce dispositif réside dans la variabilité d'un volume de gaz contenu dans le piston de conception spéciale.
En effet le piston est constitué de deux demi pièces reliées par plusieurs tiges à l'intérieur de l'ensemble.
Afin de revenir à une position correspondant à une faible amplitude de mouvement, il sera inséré à l'intérieur un ressort de rappel.
Par ailleurs, il sera installé des arbres troués
Le remplissage du volume intra piston se fera par injection des gaz d'échappement, eux-mêmes mis sous pression par le turbo compresseur.
La circulation des gaz se fera selon les schémas suivants :
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Initialisation de la phase de faible charge
Phase de charge faible : Expulsion des gaz contenusdans la chambre du piston à étage.Rappel des deux parties du piston par le ressort interne. Rotation de l'arbre troué d'un quart de tour pour alignement sur la tubulure d'échappement. Diminution de la hauteur du piston entrainant une baisse du taux de compression.
Fonctionnement à faible charge
Phase de charge faible : Expulsion des gaz contenusdans la chambre du piston à étage.Rappel des deux parties du piston par le ressort interne. Rotation de l'arbre troué d'un quart de tour pour alignement sur la tubulure d'échappement. Diminution de la hauteur du piston entrainant une baisse du taux de compression. Fermeture du circuit d'alimentation des gaz d'échappement pour évacuation par le circuit normal d'échappement
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Initialisation de la phase de forte charge
Phase de forte charge : Ouverture du cylindre droit, admission des gaz d'échappement dans le piston à étage. Fermeture du cylindre gauche pour obtention de l'étanchéïté
Conséquence : Augmentation de la hauteur entre les deux parties du piston et diminution de la hauteur de la chambre à combustion.
Fermeture de la vanne du circuit
Fonctionnement à forte charge
Après remplissage de la chambre à piston à étage.
Fermeture des orifices d'admission situés sur l'arbre latéral troué.
Fermeture activée par rotation de l'arbre.