Brevet FR2255482A1 — publié le 19750718

La présente invention constitue un dispositif simple permettant de réduire dans des proportions considérables la teneur en oxyde de carbone des gaz d'échappement des moteurs à explosion, tout en réalisant une économie de carburant. Plusieurs procédés pour réduire le taux d'oxyde de carbone produit par les moteurs à explosion existent ou sont à l'étude ; aucun de ces procédés ne donne réellement satisfaction, et ils sont difficiles à mettre en application pratique : incidence financière trop importante, mise en oeuvre délicate, perte de puissance du moteur, fragilité di dispositif, manque de fiabilité, résultats incertains et inconstants, etc... Le procédé et le dispositif, objets de la présente invention, sont d' un prix de revient très modéré et d'une mise en oeuvre aisée ; la conception simple assure une grande souplesse de réalisation, et une robustesse et une fiabilité garantissant la constance des résultats. Contrairement aux autres procédés, belui-ci ne produit pas de perte, mais un gain de puissance,- ou, ce qui revient au même, une économie de carburant à puissance inchangée. A l'heure actuelle où, au dire des experts du monde entier, nous risquons de voir baisser rapidement nos ressources en pétrole, et où lu manque de carburant se fait déjà sentir dans plusieurs pays, cela redouble l'intérêt de la présente invention. Tout moteur à explosion rejette dans ltatmosphère des gaz plus ou moins brûlés, dits gaz d'échappement. Ces zaz, actuellement toujous in- complètement brûlés, contiennent pour cette raison de l'oxyde de carbone, de formule CO, extrêmement toxique. I1 résulte de la combustion incomplè- te du carbone, selon la formule 2C + 02- 2 CO. Pour éliminer cet oxyde, il faut et il suffit d'o yder complètement-le carbone pour le transformer en gaz carbonique, soit directement selon la formule C + 02 -ifi C02, soit indirectement à partir de l'oxyde de carbone formé, selon la formule 2 CO + 02 # 2 CO2. Dans la pratique on as- sistera aux deux réactions simultánément. Ces deux réactions sont nettement plus faciles à réaliser en utilisant de l'oxygène naissant (oxygène atomique), les deux formules devenant a- lors resp. C + 2O # CO2 et CO + O # CO2. Ce résultat est obtenu en injectant de l'eau pulvérisée (brouillard) ou de la vapeur d'eau dans le mélange gazeux essence + air. En effet I' eau, de formule H20, est composée de deux volumes d'hydrogène pour un volume d'oxygène, soit 33% d'oxygène, alors que l'air n'en contient que 21%. L'eau se décompose en ses constituants - qui ne se recombinent plus à la température d-'environ 1100 centigrades, Or, la température au moment de l'explosion- dans un cylindre de moteur à essenc-e p. ex. dépasse 200C degrés. Les conditions de la dissociation sont donc largement réalisées ; l'étincelle produite par la bougie - véritable arc électrique de 8000 à 12000 volts - ne fait que favoriser ce phénomne. L'oxygène ainsi libéré brûle le carbone totalement, et ceci d'autant plus facilement que, comme dans toute libération d'un élément par réaction chimique, il s'agit d'oxygène naissant, donc atomiaue, bien plus actif que l'oxygène moléculaire de l'air.On obtient ainsi un gaz d'échappement dont l'oxyde de cas bone est pratiquement absent. La dissociation de l'eau en scs constituants exige une certaine quan- tité d'énergie, mais il s'agit d'énergie calorifique empruntée au moteur, ce qui ne peut être que bénéfique pour celui-ci. Par contre l'hydrogène libérée, en reprenant sa forme gazeuse, augment-e de volume et agit comme détonnant, ce qui augmente la puissance de l'explosion. I1 y a transformation d'une partie de ltenergie calorifique en énergie mécanique. Ceci, ainsi que la meilleure combustion du carburant, expliquent pourquoi on constate un meilleur rendement du moteur, se traduisant par une économie de carburant pouvant dépasser 20 % conformément aux essais réalisés. Cela permet pour les voitures l'utilisation d'essence à faible indice d'octane, ne nécessitant pas l'adjonction de plomb tétrastyle ; de la sorte on supprime la pollution atmosphérique par le plomb. L'utilisation d'eau comme source d'oxygène réduit les besoins du moteur en air, et réduit par voie de conséquence l'apport en azote, lequel représente 78 % du volume d'air. I1 y a donc une diminution corrélative du risque de formation d'oxydes d'azote, nocifs et polluants. L'addition d'eau ou de vapeur d'eau au mélange explosif paut se faire à différents niveaux-et-de différentes manières. D'une façon générale le dispositif est réalisé de la manière suivante :l'eau contenue dans-un réservoir 1 (fig.-l) est aspirée par une pompe 2 dont le débit peut varier à la demande (pompe électrique à membrane p. ex) puis refoulée à travers un régulateur de débit commandé par la pédale d' accéleration 4. Elle est ensuite diffusée dans une chambre dtintroducti- on 5, la diffusion étant obtenue par un diffuser, gicleur, injecteur, etc... (repère 6) réalisant la dispersion de l'eau en fin brouillard. Un système de chauffage (non représenté sur la figure), qui n'est pas indispensable au fonctionnement -irtais le favorise, amènera l'eau à la tempéra- ture voulue ou meule la transformera en vapeur avant son introduction dans la chambre d'introduction. Cette chambre - formée par une entretoise recevant le diffuseur - sera placée, soit à l'entrée du carburateur 7 (montage amont)(fig. 1) auquel cas l'eau se mélange à l'air venant du filtre 8, soit à la sortie du carburateur (montage aval, non représenté), auquel cas l'eau se mélange au gaz explosif formé par l'air et l'essence 9. Le montage anont et le montage aval peuvent être réalisés plus simplement en faisant déboucher le diffuseur 6 directèment dans le carburateur 7 (fig. 2), avant ou après la buse. La partie de la chambre de carburation où débouche le gicleur (ou injecteur...) fait officie de chambre d' introduction. Un montage parallèle consiste à faire déboucher le gicleur dans la partie centrale du carburateur, au niveau de la buse, de acon à mélanger simultanément l'air, le carburant et l'eau. Le montage aval pourra également se faire directement sur le collecteur d'admission Un filtre entre le réservoir d'eau et la pope, un-autre entre la pompe et le régulateur de débit, un troisième etre le régulateur et le aic- leur arreteront les impuretés éventuelles de l'eau. Le régulateur de débit peut également être à commande pneumatique, en utilisant pour ce faire l'aspiration du moteur au @oyen d'un système similaire à un correcteur d'allumage à dépression. Le chauffage de l'eau pourra être réalisé de l'une des façoms suivantes - un serpentin véhiculant des gaz d'échappement traverse le réservoir d' eau ou s'enroule autour-; - ce même serpentin s'enroule autour ou longe la tubulure véhiculant I' eau entre le réservoir et la chambre d'introduction ;;- - cette dernière tubulure s'enroule autour ou longe le tuyau ou le collec- teur d'échappement # fig. 1) , - cette tubulure traverse le circuit de refroidissement (radiateur d'eau) - cette tubulure - entre en contact avec un endroit chaud du moteur - cette tubulure plonge dans l'huile du circuit de refroidissement - une tubulure véhiculant de l'huile du circuit de refroidissement longe ou s'enroule autour de la tubulure d'eau - une même tubulure traverse ou s'enroule autour du réservoit d'eau - une tubulure véhiculant de l'eau du circuit de refroidissement réchauffe le réservoir ou la tubulure d'eau du dispositif - chauffage électrique de la tubulure d'eau ou d'une petite cuve annexe. Dans tous les cas où cela est possible, un thermostat règlera la température en agissant sur un interrupteur, une vanne, un volet, etc... L'eau peut également être fiffusée en utilisant le même dispositif que pour l'essence : cuve à niveau constant, gicleurs débouchant dans une buse, aspiration par l'air venant du filtre à air. On utilisera un deuxième carburateur monté en amont, aval ou parallèle, on encore un carburateur unique comportant deux cuves et gicleurs, resp. pour le carburant et 1' eau (fig. 3). En employant pour l'eau une cuve à niveau constant, appareil robuste, simple, indéréglable, on supprime le régulateur de débit et sa conmande, qui sont de réalisation plus délicqte : étanchéité, précision et sonstail- ce du réglage, usure des pièces mobiles ... Avec la cuve, il est également plus facile d'obtenir un rapport eau/carburant constant et de modi- icr ce rapport en changeant les gicleurs. ?)ans le cas d'un montante amonts il faut veiller à ce que le fonctionement ne soit pas perturbé par la présence éventuelle du. choke 16 fig. 1. Si l'eau est utillsée sous forme de vapeur, celle-ci sera produïte après le gicleur (ou diffuseur, injecteur...). Le dispositif dera le suivant : Dans le cas du chauffage par un fluide (gaz d'échappement, eau ou huile de re2roidissement), le gicleur 6 fig. 4 débouche dans un manchon 10 (fi?. 4 et 5) muni d'un étranglement circ-ulaire qui forme logement pour use ou plusieurs spires d'une tubulure ll traversée par le fluide. La chaleur de celui-ci se communique au manchon 10, en particulier à une Fetite grille 12 fixée dans le manchon au niveau de l'étranglement. Les fines gouttelettes d'eau projetées hors du gicleur et aspitées par le moteur vers la chambre d'introduction 5 dans laquelle débouche le manchon 1C, traversent la grille chaude et se vaporisent au passage. Dans le cas d'un chauffage électrique la spire est remplacée par une résistance chauffante torique. Cette résistance 13 fig. 6 peut également être disposée à l'intérieur du manchon 14 (fig. 6). Dans le cas d'utilisation de vapeur avec le dispositif de la cuve à niveau constant, celle-ci sera chauffée soit-par les gaz chauds, soit électriquement, l'eau ou l'huile de refroidissement du moteur n1 étant pas assez chaude pour porter à une température suffisante un volume relativement important ; il se forme ainsi de la vapeur et il se développe une certaine pression dans la cuve. Celle-ci communique avec la chambre d'introduction 5 (fig. -7) à travers une soupape 15 dont l'ouverture intermittante est commandée par le moteur. De la sorte 6n admet d'autant plus de vapeur que le moteur tourne plus vite. La pression dans la cuve est maintenue constante par un manostat qui agit sur la commande de chauffage (interrupteur, volet...). Un thermostat de contrôle complète l'action du manostat pour éviter la-surchauffe ou le chauffage en cas de panne sèche d'eau. L'aspiration des cylindres étant importante. la pression dans la cuve neut ttre choisie assez basse. Il faut éviter d'introduire de l'eau dans le moteur lorsque celui-ci e trouve à l'arrêt Pour cela et si l'on utilise une pompe électrique, elle sera au choix :: - a entre par la dynamo, la magnéto ou l'alternateur directement - alimentée par l'accumulateur et commandée par un relais lui-même alimenté par la dynamo, la magnéto ou l'alternateur ; - aliment@e ou commandée par tout autre dispositif ne permettant son fonctionnement que lorsque le moteur tourne (interrupteur centrifuge,...) @n cas de montage aval du dispositif et si le gicleur 6 se trouve en aval du papillon des gaz (ce qui n'est pas nécessairement le cas, c@. fig. 2), la pompe peut être supprimée - sauf s'il s'agit du montage aveç cuve à @iveau constant où il faut une pompe pour remplir la cuve. En effet, l'aspiration est suffisante pour aspirer l'eau depuis son réservoir. Un anti-gel@excellant, qui ne nut en rien au procédé et ne colmate pas les filtres, le gicleur ou la grille, mais qui au contraire améliore les résultats, est constitué par l'alcool ordinaire. REVENDICATIONS 1) Dispositif destiné à réduire la production d'oxyde de carbone dans les moteurs à explosion, tout en augmentant leur puissance, caracté risé par l'introduction dans le mélange explosif d'une certaine quan tité d'eau pure sous forme de brouillard ou de vapeur, sans recyclage ou post-traitement, simultané ou séparé, des gaz d'échappement. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que 1' eau peut être additionnée d'un anti-gel ne nuisant pas au fonctionne ment du dispositif et ne diminuant pas ses effets, cet anti-gel pou vant en particulier être de l'alcool ordinaire. 3) Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la chambre d'introduction est située à proximité immédiate du carburateur, en montage amont, aval ou parallèle. 4) Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la chambre d'introduction est constituée par une partie du carburateur d'origine modifié à cet effet. 5) Dispositif frelon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il comporte un régulateur de d-ébit asservi pour assurer un débit d'eau optimum à tous les régimes du moteur. 6) Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé par le fait qu'il comporte une cuve à niveau constant avec gicleurs de ra lenti et de marche pour assurer un débit d'eau optimum-à tous les régimes du moteur. 7) Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la chaleur nécessaire au chauffage de l'eau ou à sa trans formation en vapeur est fournie par le moteur et transmise par une pièce mécanique, par l'eau ou l'huile de refroidissement du moteur, par les gaz d'échappement, sans toutefois que l'eau du dispositif soit en contact direct avec l'eau de refroidissement, ou l'4uiles ou la pièce mécanique, ou les gaz d'échappement. 8) Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le chauffage de l'eau ou sa transformation en vapeur est ob tenu- électriquement. 9) Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la pompe électrique destinée à l'introduction de l'eau ne peut fonctionner que si le moteur est en marche.