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PISTON OCTOGONAL CON GEOMETRIA DEFORMABLE CONTROLADA (POGDC)

Principios cyclo 4 veces Conversión del movimiento Sistema de variable calzand
de las válvulas
Sistema de regular del rate de compresión Rendimientos y aplicaciones

La traducción en español de esta página no está disponible, thank you for su conocimiento


Tous les moteurs developpés par SYCOMOREEN sont guidés par le cahier des charges dont le respect impose des règles de conception très strictes.


1. Comment favoriser la compacité ?


La compacité du moteur résulte de sa capacité à aspirer un très grand volume d'air frais par tour du premier arbre mis en rotation continue par les gaz sous pression.

On dispose des axes d'amélioration suivants, par ordre de pertinence décroissante:

- utiliser les DEUX faces des pièces balayant des volumes : c'est à dire qu'une pièce en mouvement doit servir simultanément à réduire le volume d'une chambre de combustion et à augmenter celui d'une autre chambre immédiatement voisine
- balayer des volumes proportionnels au carré de la plus grande dimension du moteur, de manière à ce que doubler cette dimension corresponde au quadruplement de la puissance du moteur (balayer des volume proportionnels au cube génèrerait des cinématiques trop complexes)
- créer une cinématique adaptée de conversion des mouvements de balayage en rotation continue, c'est à dire nécessitant beaucoup de cycles dans les chambres pour réaliser une rotation complète du premier arbre tourant mis en rotation continue par le moteur.
- favoriser la suralimentation du moteur qui intégrera un système de réglage du taux de compression et des orifices de circulation des gaz de grandes sections.
- réduire les dimensions des pièces : mais cet aspect nécessite l'emploi de matériaux coûteux pour résister aux contraintes thermomécaniques.


2. Comment permettre une puissance maximale convenable ?


Les moteurs commerciaux usuels délivrent environ 70 Ch par litre de cylindrée. Il faudra donc choisir les dimensions des pièces du moteur de façon à ce que 1 litre d'air soit aspiré sur 2 tours du premier arbre mis en rotation dans des conditions normales de température et de pression extérieures (1 Bar, 20°C).


3. Comment faire varier la cylindrée par paliers suffisamment petits ?


L'idée la plus intuitive est d'avoir suffisamment de chambres identiques. On peut aussi envisager des moteurs ayants des chambres de combustion différentes, qui par combinaison, peuvent reconstituer tout une gamme de cylindrées avec des paliers très proches les uns des autres. Les machines POGDC, de préférence en en combinaison avec des MPRBC offre une cylindrée presque continûment variable (Traduce completamente en español !).


4. Comment obtenir un cycle à 4 temps optimisé ?


- En garantissant une variation cyclique du volume de chaque chambre entre un volume minimal et un volume maximal

- En pilotant finement le déplacement des pièces mobiles par rapport à l'angle de rotation de l'arbre moteur.

- En jouant sur les avances/retards à la fermeture/à l'ouverture des soupapes d'échappement et d'admission


5. Comment permettre une grande liberté de calage variable des soupapes ?


Le sujet est très vaste et ce lien après un exposé de "l'état de l'art", détaille quelques solutions possibles.


6. Pourquoi utiliser des technologies ayant fait leurs preuves ?


La question est paradoxale au regard de la démarche d'innovation dans laquelle SYCOMOREEN se place. En réalité, une innovation n'a de sens que si elle est réalisable à un coût raisonnable, qu'elle soit robuste dans le temps, et qu'elle soit capable de s'inscrire dans le savoir-faire traditionnel des industriels du secteur de façon à permettre sa mise en fabrication sur des outils industriels déjà amortis et sa pénétration sur le marché qui aime être surpris, mais n'aime pas être brusqué.

C'est ainsi que les moteurs conçus utilisent des pièces en acier standard (7800 kg/m3 et 250 MPa de limite élastique, Module d'Young 210 GPa), usinables, découpables, moulables et montables par les moyens classiques et maîtrisés, et dont les coûts sont raisonnables chez n'importe quelle PME de mécanique, et a fortiori dans des usines de grands groupes industriels réalisant des économies d'échelle très importantes. 

Les moteurs doivent aussi présenter des structures connues et validées sur les moteurs antérieurs, en particulier dans leur précision d'assemblage et leur capacité d'étanchéité entre les chambres.


7. Comment faire varier continûment le rapport volumétrique ?


Tout se joue sur le volume de la chambre au point mort haut : le VMH. Il n'y a en réalité que deux méthodes fiables :

- réglage par augmentation du VMH : VMH nominal très petit et piston de réglage libérant progressivement du volume dans la chambre de combustion
- réglage par baisse du VMH : VMH nominal relativement grand et piston de réglage occupant progressivement du volume dans la chambre de combustion

D'autres techniques sont envisageables comme le basculement de culasse ou la variation de longueur/excentricité de bielles, mais elles ont le désavantage de coupler toutes les chambres de combustion et de nécessiter des cinématiques très lourdes et parfois peu fiables..


8. Comment avoir un moteur naturellement équilibré ?


Lorsque le moteur tourne à vitesse constante, il ne doit pas vibrer. Cela impose 2 conditions mécaniques:

- Le centre d'inertie G du moteur doit rester fixe à tout instant quelles que soient les positions de l'ensemble de ses pièces en mouvement. Le non respect de cette règle entraine immédiatement une force vibratoire d'autant plus forte que G a un grand déplacement, que le moteur est lourd que sa vitesse de rotation est élevée.

- Les moments d'inerties par rapport à tout axe passant par G doivent rester fixes à tout instant quelles que soient les positions de l'ensemble de ses pièces en mouvement. Le non respect de cette règle entraine immédiatement un moment mécanique vibratoire d'autant plus fort que la variation des moments d'inertie est grande, que le moteur est lourd que sa vitesse de rotation est élevée .

On ne souhaite pas ici rendre le moteur équilibré par l'ajout de pièces artificielles.
(n'ayant aucune utilité pour générer le mouvement de rotation continue du moteur).

Pour obtenir un équibrage PARFAIT ET INTRINSEQUE du moteur :
 
- l'ensemble de ses pièces ET leurs mouvements doivent être répartis dans une situation de haute symétrie par rapport à un point fixe qui sera le centre de gravité du moteur.
- Au cours du mouvement, la cinématique devra imposer des déplacements dont les effets d'inertie se compensent mutuellement sur l'ensemble des pièces du moteur. Autrement dit, les effets d'inertie d'une pièce seront toujours compensés par ceux d'une autre pièce.

Signalons ici qu'un moteur parfaitement équilibré ne craint pas les hautes vitesses de rotation, donc est potentiellement plus puissant à dimension comparable qu'un moteur déséquilibré.

9. La réponse du  POGDC : piston octogonal à géométrie déformable contrôlée

Vues assemblée et éclatée d'un piston octogonal à géométrie déformable (POGD) pour machines rotatives POGDCDeux variantes de piston octogonal à géométrie déformable (POGD) pour machines non rotatives POGDC
Les figures 1A et 1B présentent un POGD pour machine rotative, les figures 1C et 1D montrent des POGD pour machines non rotatives.


POGDC non rotatif

Les POGDC non rotatifs s'obtiennent par l'assemblage d'un POGD et d'un carter périphérique à glissière (CPG)

Les vues ci-dessus et ci-dessous présentent un POGDC1650 non rotatif :
c'est à dire un moteur  d'une cylindrée de 1650 cm3 sur 2 tours vilebrequin et dont le piston ne tourne pas.

Les rotors roses et bleus sont les arbres de sortie du moteur, qui génèrent sur 2 tours 1650 cm3 d'air frais aspiré.

Machine à piston octogonal à géométrie déformable contrôlée (POGDC) 1650 cm3 non rotative

Les choix technologiques du moteur présenté sont les suivants et certains sont optionnels:
- 5 soupapes rotatives d'échappement et 5 soupapes rotatives d'admission entièrement pilotables en phase et en ouverture
- injection directe de carburant
- taux de compression continûment variable et réglable indépendamment dans chaque chambre de combustion
- refroidissement par air en circulation autour du carter du moteur (équipé d'ailettes de refroidissement)
- système simplifié de conversion du mouvement basé sur un  "mécanime sinus" à vilebrequin

Mais le concept est entièrement flexible: selon le degré de simplification que l'on s'impose, on peut utiliser une injection directe, indirecte, à carburateur, Diesel, essence, des soupapes non rotatives, non pilotables, un refroidissement à eau, une conversion du mouvement à came ou à mécanisme 4 barres, des chambres optionnelles périphériques, etc...

Machine à piston octogonal à géométrie déformable contrôlée (POGDC) 1650 cm3 non rotative

Sur cette vue de 3/4 arrière, on distingue les ensembles {injecteur,piston de réglage du taux de compression}.


Machine POGDC 1650 cm3 non rotative
Sur cette vue arrière  en transparence, on distingue le piston octogonal à géométrie déformable, et en arrière plan, les soupapes rotatives bleues


Machine à piston octogonal à géométrie déformable contrôlée (POGDC) 1650 cm3 non rotative
Sur cette vue de face, on observe les 10 soupapes et les tubulures d'admission et d'échappement.

Machine à piston octogonal à géométrie déformable contrôlée (POGDC) 1650 cm3 non rotative
Sur cette vue écorchée, on distingue le piston octogonal, les pistons de réglage du taux de compression, les injecteurs et les soupapes 


POGDC rotatif
Machine rotative POGDCMachine rotative POGDC : le carter CPR peut actionner le POGD et vice-versa
Les POGDC rotatifs s'obtiennent par l'assemblage d'un POGD et d'un carter périphérique à rotation (CPR)



Ainsi, comme illustré aux figures 2G,2H et 4M, l'autre possibililité du piston octogonal à géométrie déformable (POGD)
 est de le monter en rotation relativement à un carter bilobé de formes adéquates.

POGDC rotatif à double combustion

POGDC rotatif à double combustion et stockage pneumatique

POGDC rotatif avec came à chemins entrecroisés surmultilobés
Système de conversion de mouvement POGDC rotatif (voir conversion du mouvement)


POGDC rotatif avec came à chemins entrecroisés surmultilobés et stockage pneumatique
Système de stockage pneumatique intégré sur POGDC rotatif (valves non dessinées),
basée sur le fonctionnement en compresseur ou moteur pneumatique de la chambre centrale.

POGDC rotatif à stockage pneumatique

10. Téléchargement de documentations techniques

Le lecteur pourra trouver plus d'informations techniques dans le brevet décrivant les machines POGDC de façon générale:

Brevet Machines à piston octogonal à géométrie déformable contrôlée (provisoirement sans les revendications et en Français)

(pour enregistrer directement, faire clic droit, enregistrer la cible sous...)


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