Brevet FR2262204A1 — publié le 19750919

On sait que le cott des carburants hydrocarbures ayant récemment considérablement augmenté et la fourniture de ces carburants étant susceptible'de se raréfier, il est particulièrement intéressant de pouvoir faire fonctionner un moteur à combustion interne de type classique avec un mélange combustible comportant une quantité moindre de carburant hydrocarbure que celle qui est habituellement utilisée. Par ailleurs, on sait que la diminution de la quantité d'hydrocarbures brûlés, pour un véhicule donné et pour 1 km parcouru, est susceptible d'entratner une diminution de la pollution atmosphérique par les gaz d'échappement. La présente invention a pour but de proposer un procédé permettant de diminuer la quantité de carburant nécessaire au fonctionnement d'un moteur à combustion interne en remplaçant une partie de ce carburant par de l'eau. La présente invention a également pour but de décrire une installation susceptible de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. La présente invention a pour objet un nouveau procédé d'alimentation de moteur à combustion interne et, en particulier, de moteur utilisant comme carburant des hydrocarbures que 1'on mélange à une quantité appropriée d'air comburant, caractérisé par le fait que l'on introduit dans la ourles zones de combustion du moteur, au moment approprié pour l'admission du mélange combustible, un mélange comprenant, pour 1 g de carburant, environ 8 à 28 g d'air et environ Q,1 à 0,9 g d'eau et, de préférence, environ OJ5g d'eau, ce mélange étant porté à une température supérieure à la température ambiante et, de préférence3 comprise entre 10000 et le point d'inflammabilité spontanée dudit mélange à la pression d admission. Dans un mode préféré de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on réalise d'abord un mélange d'air et d'eau, que l'on porte à une température supérieure à lOOC, et l'on introduit dans ce mélange la quantité désirée de carburant hydrocarbure liquide finement divisé ; on réalise le mélange d'eau et d'air dans un carburateur de type classique et l'on porte ce mélange à une température comprise entre 100 et 55OC ; on introduit le carburant hydrocarbure finement divisé dans le mélange d'air et d'eau préchauffé au moyen d'un carburateur de type classique ; on préchauffe le mélange d'air et d'eau à partir de la température ordinaire en le faisant passer dans un échangeur, dont le fluide chaud est constitué par les gaz brulés du moteur à combustion in terne. La présente invention a également pour objet le produit industriel nouveau que constitue un moteur à combustion interne, en particulier un moteur alimenté en carburant hydrocarbure, ledit moteur comportant au moins une pipe d'alimentation de la ou des zones de combustion,caractérisé par le fait que la pipe d'alimentation reçoit un mélange préchauffé d'air, d'eau et de carburant, la température de préchauffage étant inférieure à la température d'inflammabilité spontanée dudit mélange. Dans un mode préféré de réalisation, le mélange d'alimentation est réalisé en mélangeant le carburant non préchauffé avec un mélange d'air et d'eau préchauffé ; le mélange d'air et d'eau est préchauffé par échange thermique avec les gaz d'échappement, par exemple à l'intérieur d'un collecteur d'échappement ; le mélange d'air et d'eau est obtenu dans un carburaEuCde type classique ; le mélange d'air et d'eau est réalisé en mélangeant à 1 g d'air, une quantité allant de 0,0035 g d'eau à 0,11 g d'eau environ ; la température de préchauffage du mélange d'air et d'eau est comprise entre 120 et 350-C ; le mélange du carburant avec le mélange préchauffé d'air et d'eau est effectué dans un carburateur de type classique, dont l'alimentation en air est effectuée avec le mélange d'air et d'eau préchauffé, de préférence à raison de 0,1 à 0,9 g dteau pour 1 g de carburant ; le moteur est associé à deux carburateurs, dont l'un incorpore l'eau à l'air et dont l'autre incorpore le carburant au mélange, l'un des carburateurs étant alimenté par une pompe mécanique et l'autre par une pompe électrique ; le collecteur d'échappement est traversé par un premier type de tube où se déplace un mélange d'air et d'eau et, éventuellement, par un deuxième type de tube où se déplace uniquement de l'air, le deuxième type de tube éventuel étant, lorsqu'il existe, relié au premier type avant l'introduction du carburant dans le mélange. On a constaté que la mise en oeuvre du procédé selon l'invention et l'utilisation du moteur à combustion interne correspondant permettrait de réduire considérablement la proportion de carburant habituellement utilisé pour le fonctionnement d'un moteur de type déterminé. Dans le cas particulier des moteurs de véhicules automobiles, on a constaté que l'on pouvait reduire ainsi de 30 à 402 environ la consommation du moteur en carburant ; les meilleurs résultats sont obtenus, pour un moteur à explosion alternatif alimenté en essence, lorsque la quantité d'eau introduite dans l'alimentation est comprise entre 0,35 et 0 > 50 fois la quantité dtessence introduite dans ladite alimentation.Bien entendu, les rendements obtenus sont variables selon le réglage de la richesse du mélange utilisé, ce réglage étant en général voisin de celui habituellement préconisé pour l'alimentation des moteurs à explosion de véhicules automobiles. Pour améliorer le rendement, on peut avoir intérêt à légèrement modifier le réglage du point d'allumage afférent aux cylindres du moteur et l'on a > en particulier, constaté qu'il pouvait être préférable de ne pratiquement pas faire varier l'avance à l'allumage en fonction de la vitesse de rotation du moteur, contrairement à ce qui est habituellement préconisé pour les moteurs à combustion interne de type classique. I1 est cependant avantageux et souvent nécessaire de maintenir les dispositifs d'avance à dépression habituellement utilisés. Lorsqu t on utilise des carburateurs de type classique pour l'introduction de l'eau et du carburant dans le mélange d'alimentation, on peut utiliser n'importe quel type de carburateur, à condition cependant de choisir les dimensions des gicleurs de fa çon que les quantités respectives d'eau et d'essence introduites dans le mélange restent sensiblement celles préconisées dans le cadre de la présente invention. I1 peut être intéressant de conserver un carburateur de reprise alimenté uniquement en air et en carburant, sans introduction d'eau, que ce carburateur de reprise soit constitué par le deuxième corps d'un carburateur double corps ou par un carburateur séparé. Dans le cas où un carburateur de type classique est utilisé pour introduire l'eau dans le mélange ou dans l'air destiné à 1'alimentation, il convient de tenir compte de la différence de viscosité entre l'eau et le carburant habituel pour lequel est prévu le carburateur, afin d'obtenir un fonctionnement satisfaisant dudit carburateur, cette précaution étant bien connue de lthomme de l'art. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire maintenant à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin - la figure unique représente, en plan, une vue schématique d'un moteur à combustion interne selon l'invention. En se référant au dessin, on voit que l'on a désigné par 1 dans son ensemble le bloc moteur d'un moteur alternatif à explosion à quatre temps et quatre cylindres, ayant environ une cylindrée de 1.500 cm). Chaque cylindre est représenté schématiquement en 2 et est alimenté par une canalisation d'admission 3, les quatre canalisations étant reliées à une pompe d'admission 4. La pompe 4 est alimentée par la canalisation de sortie 5 d'un carburateur double corps 6 de type connu sous le nom commercial "WEBER'. On a désigné par 7â > 7b chacun des corps du carburateur 6. Le premier corps 7a, c'est-à-dire celui qui est en fonctionnement permanuent, a son entrée d'air reliée à une canalisation 8 alors que le deuxième corps 7b, c'est-à-dire celui qui fonctionne à fort régime ou en cas de reprise, a son entrée d"air reliée à l'air libre, éventuellement par l'intermédiaire d'un filtre à air non représenté sur le dessin. Les deux corps 7, 7b sont alimentés en essence ordinaire par I'intermédiaire d'une canalisation 9 à partir d'une pompe électrique 10, qui va puiser le carburant par une canalisation 11 dans le réservoir 12 du véhicule. La pompe mécanique 13, qui est associée au bloc moteur 1, et qui est entratnée par lui, a sa canalisation d'entrée reliée à une tuyauterie 14 alimentée par un réservoir d'eau 15. Sa canalisation de sortie 16 est reliée à l'alimentation d'un carburateur double corps 17, analogue au carburateur 6, les deux corps du carburateur 17 ayant été désignés respectivement par 18 et 18b. Le premier corps 18a du carburateur 17, c'est-à-dire celui qui fonctionne de façon permanente, est celui qui est alimenté en eau par la canalisation 16. Le deuxième corps 18b du carburateur 17 n'est alimenté par aucun liquide et sert en fait uniquement à l'aspiration d'air, le venturi correspondant ayant même été enlevé.Les aspirations d'air des deux corps 18a, 18b peuvent éventuellement être munies d'un filtre à air non représenté sur le dessin. Les sorties 19a, 19b des deux corps 18a,18b respectivement sont reliées à des tubulures 20a, 20b respectivement qui, sur la presque totalité de leur longueur, sont disposées l'une au-dessus de l'autre dans la représentation adoptée sur le dessin. Les deux canalisations 20a, 20b se rejoignent pour constituer la canalisation 8. Sur une partie de leur longueur, les canalisations 20a, 20b sont disposées à l'intérieur du collecteur d'échappement 21 associé au bloc moteur 1, chacun des cylindres 2 du bloc moteur communiquant avec le collecteur 21 par des tuyauteries d'échappement 22.Le collecteur 21 est relié à un tuyau d'échappement 2), qui débouche à l'extérieur par l'intermédiaire d'un pot d'échappement 24. Le gicleur du corps 2 du carburateur 6 est un gicleur correspondant au n0 135 monté habituellement sur le carburateur 6 utilisé, lorsque ledit carburateur est destiné à coopérer avec un bloc moteur 1, dont l'alimentation est effectuée de façon classique. Par contre, le gicleur adopté pour le corps 7a a un diamètre réduit et correspond au n0 115. Le gicleur-correspondant au corps 1 i du carburateur 17 est de même un gicleur de dimensions réduites correspondant au n0 110. Le collecteur dítéchappement 21 a sensiblement la forme d'un cylindre à section ovale ayant intérieurement un grand axe de 12 cm et un petit axe de 8 cm. Le diamètre intérieur des deux canalisations 20a, 20b est de 28 mm.A l'intérieur du collecteur 21, les canalisations 20a, 20b sont disposées parallèlement l'une au-dessus de l'autre et ont une distance entre axes de 50 mm environ ; elles sont disposées symétriquement par rapport au plan médian du collecteur passant par le petit axe de 'la section droite dudit collecteur et les tuyauteries d'échappement 22 ont leurs axes disposés sensiblement dans ledit plan médian. te tuyau d'échappement 23 a une section d'environ 12 > 5 cm2 et débouche dans le collecteur 23, à la partie inférieure de celuici, environ au tiers de la longueur du collecteur. La longueur du collecteur 21 est de 50 cm environ.La longueur des canalisations 20a, 20b entre le collecteur 21 et la canalisation 8, à laquelle elles se raccordent, est d'environ 30 cm, la canalisation 8 ayant une longueur inférieure à 10 cm. Les canalisations 20a, 20b sont des tubes d'acier non calorifugés. Le collecteur 21 est réalisé en acier. Lorsque le moteur, qui vient d'etre décrit, est utilisé comme moteur de traction d'un véhicule automobile, on constate qu'il permet de rouler, à régime normal, en consommant environ 6v 8 litres d'essence normale et environ 3 litres d'eau pour 100km. L'utilisation du même moteur équipé du seul carburateur 6 alimen té uniquement en essence nécessite, pour le meAme parcours de 100 km, à la même vitesse et avec le même mode de conduite une consommation d'environ 10,5 litres d'essence. On a constaté qu'il était avantageux, dans le cas du moteur selon l'invention décrit ci-dessus, de bloquer ltavance centrifuge du distributeur d'allumage et de décaler légèrement le point de réglage de 1'allumage, qui est habituellement utilisé lorsque le moteur est alimenté uniquement avec un mélange d'air et d'essence. I1 est bien entendu que le mode de réalisation ci-dessus décrit n'est aucunement limitatif et pourra donner lieu à toutes modifications désirables, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Procédé d'alimentation de moteurs à combustion interne et en particulier de moteurs utilisant nomme carburant des hydrocarbures que l'on mélange à une quantité appropriée d'air comburant, caractérisé par le fait que l'on introduit dans la ou les zones de combustion du moteur, au moment approprié pour l'admission du mélange combustible, un mélange comprenant, pour 1 g de carburant, environ 8 à 28 g d'air et environ 0,1 à 0,9 g d'eau et, de préférence,environ 0,5 g d'eau, ce mélange étant porté à une température supérieure à la température ambiante et de préféré rence, comprise entre l00C et le point d'inflammabilité spontanée dudit mélange à la pression d'admission. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on réalise d'abord un mélange d'air et d'eau, que l'on porte à une température supérieure à 100- et que l'on introduit dans ce mélange la quantité désirée de carburant hydrocarbure liquide finement divisé. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'on réalise le mélange d'air et d'eau dans un carburateur de type classique et que l'on porte ce mélange à une température comprise entre 100 et 350-C. 4 - Procédé selon l'une des revendications2 ou 3, caractérisé par le fait que l'on introduit le carburant hydrocarbure finement divisé dans le mélange d'air et d'eau préchauffé au moyen d'un carburateur de type classique. 5 - Procédé selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que l'on préchauffe le mélange d'air et d'eau à partir de la température ordinaire en le faisant passer dans un échangeur, dont le fluide chaud est constitué par les gaz brulés du moteur à combustion interne. 6 - Moteur à combustion interne > en particulier moteur alimenté en carburant hydrocarbure, ledit moteur comportant au moins une pipe d'alimentation de la ou des zones de combustion, caractérisé par le fait que la pipe d'alimentation reçoit un mélange préchauffé d'air > d'eau et de carburant, la température de préchauffage étant inférieure à la température d'inflammabilité spontanée dudit mélange. 7 - Moteur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le mélange d'alimentation est réalisé en mélangeant le carburant non préchauffé avec un mélange d'air et d'eau pré chauffé. 8 - Moteur selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le mélange d'air et d'eau est préchauffé par échange thermique avec les gaz d'échappement, par exemple à l'intérieur d'un collecteur d'échappement. 9 - Moteur selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé par le fait que le mélange d'air et d'eau est obtenu dans un carburateur de type classique. 10 - Moteur selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé par le fait que le mélange d'air et d'eau réalisé en mélangeant à 1 gramme d'air, une quantité allant de 0,0055 gramme d'eau à 0 > 11 gramme d'eau environ. 11 - Moteur selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la température de préchauffage du mélange d'air et d'eau est comprise entre 120 et 350*C. 12 - Moteur selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le mélange du carburant avec le mélange préchauffé d'air et d'eau est effectué dans un carburateur de type classique, dont l'alimentation en air est effectuée avec le mélange d'air et d'eau préchauffé, de préférence à raison de 0,1 à 0,9 gramme d'eau pour 1 gramme de carburant. 13 - Moteur selon la revendication 8 > caractirisd par le fait que le collecteur d'échappement est traversé par un premier type de tubes où se déplace un mélange d'air et d'eau et > éventuelliement, par un deuxième type de tube où se déplace uniquement de l'air, le deuxième type de tube éventuel étant, lorsqu'il existe, relié au premier type avant l'introduction du carburant dans le mélange.