Brevet FR2298703A1 — publié le 19760820

la présente invention concerne un procédé et un appareil pour améliorer l'économie en carburant et réduire la pollution à l'échappement d'un moteur à combustion interne. Différentes propositions ont été faites pour diminuer les hydrocarbures non brûlés et autres agents polluants dans les gaz d'échappement émis par un moteur à combustion interne. De tels agents polluants comprennent du plomb et des particules de poussière carbonisée. Des tentatives ont aussi été faites pour améliorer le rendement des moteurs, en recyclant les hydrocarbures non brûlés, contenus par les gaz d'échappement, dans le moteur, afin de les y brûler. Ce recyclage des gaz d'échappement dans le moteur ne s'est pas révélé efficace, car on a découvert que ceci provoquait un arrêt du moteur.La présence d'hydrocarbures non brûlés dans les gaz d'échappement représente un problème de pollution important, de même qu'un gaspillage important de l'efficacité du moteur, en ce sens que l'on perd ainsi l'énergie potentielle contenue dans les hydrocarbures non brûlés. La présente invention concerne un procédé et un appareil permettant d'améliorer l'économie en carburant, et de réduire les agents polluants présents dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne. Belon l'invention - on traite l'air d'alimentation du moteur avec une matière al caline contenant de l'oxygène, afin de neutraliser lJair d'a limentation ou de le rendre légèrement alcalin, - on mélange ltair ainsi traité avec les gaz d'échappement recy clés, contenant des hydrocarbures non brûlés ; ainsi, l'air traité neutralise les gaz d'échappement, ou les rend légère ment alcalins ; et, lorsque l'air traité et les gaz d'échap pement recyclés sont mélangés avec le carburant hydrocarboné, ceci améliore substantiellement le taux de combustion du car burant dans le moteur, - avant d'être recyclés vers le moteur, les gaz d'échappement sont traités pour éliminer l'humidité, le plomb et/ou les par ticules polluantes de poussière carbonisée. Belon un mode d'exécution de 12invention, on met en contact les gaz d'échappement recyclés, contenant des hydrocarbures non brûlés, avec une matière alcaline conteant de l'oxygène, après que ces gas aient été traités pour éliminer l'humidité, le plomb et/ou les particules carbonisées. Selon un autre mode d'exécution de l'invention, on met en contact les gaz d'échappement, contenant les hydrocarbures non brû- lés, avec une matière contenant de ltoxygène, avant que ces gaz soient traités pour éliminer l'humidité, le plomb et/ou les particules carbonisées, et avant que. ces gaz soient recyclés dans le filtre à air. Toujours selon un autre mode d'exécution de l'invention, met en contact les gaz d'échappement avec une matière contenant de l'oxygène ; puis, ces gaz sont traités pour éliminer l'humidité, le plomb et/ou les particules de poussière carbonisée, et sont ensuite envoyés à ltatmosphère sans recyclage. De cette manière, on améliore substantiellement le fonctionnement du moteur, 11 économie en énergie, et la réduction dla- gents polluants, à base d'hydrocarbures non brûlés, de plomb, et de particules de poussière carbonisée. La présente invention est maintenant décrite par référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente de manière schématique un mode d'exécu tion de l'invention, selon lequel l'air d'alimentation et les gaz d'échappement recyclés sont traités avec une matière alca line contenant de l'oxygène, un complément d'air destiné à la combustion est ajouté aux gaz traités et au mélange introduit et brûlé dans le moteur, et les gaz d'échappement du moteur sont traités avec un agent déshydratant et recyclés, - la figure 2 représente de manière schématique un autre mode d'exécution de l'invention, selon lequel l'air d'-alimentation est traité avec une matière alcaline contenant de ltoxygène, puis mélangé avec les gaz d'échappement traités et recyclés, et le mélange ainsi obtenu est introduit et brûlé dans le mo teur ; les gaz d'échappement du moteur sont traités avec un mélange en solution contenant de l'oxygène, puis sont mis en contact avec un agent déshydratant et sont recyclés. Au sens de la présente invention, par moteurs à combustion interne, il faut entendre principalement ceux mis en oeuvre. par les automobiles, mais aussi ceux utilisés pour les avions, les navires et les bateaux, et ceux de plus petite taille utilisés pour entraîner les tondeuses à gazon, les scies, et autres appareils similaires. Par carburant hydrocarboné, il faut comprendre au sens de la présente invention, l'essence, le kérosène, le butane, le propane, le gaz naturel, et les autres carburants similaires. les carburants peuvent être mélangés avec de l'air dans des dispositifs classiques de mélange air-carburant, tels que des carburateurs et des systèmes d'injection d'essence et de carburant approprié aux moteurs diesel. le premier récipient 1 contient à 11 état solide des matériaux comprenant de lroxygène, tels que du phosphate de sodium, du peroxyde d'hydrogène et/ou du peroxyde de baryum. Ce récipient peut aussi contenir de l'acide phosphorique. Ces matériaux peuvent être remplacés périodiquement en fonction de leur consommation. Ces matériaux à l'état solide peuvent être sous forme particulaire, afin d'établir un bon contact entre phases solide et gazeuse.Ces matériaux sont mis directement en contact avec l'air d'alimentation et/ou les gaz d'échappement recyclés, et ainsi l'air et/ou les gaz d'échappement sont neutralisés-substantiellement ou rendus légèrement alcalins ou acides. Blair d'alimentation et les gaz d'échappement recyclés peuvent contenir de l'humidité, en fonction des conditions atmosphériques et du fonctionnement du moteur. le deuxième récipient/contient un agent déshydratant comprenant principalement l'élément calcium, ou peut contenir un filtre pour éliminer les agents polluants à base de plomb etiou les particules de poussière carbonisée. Ce récipient peut aussi contenir un moyen permettant d'adsorber les agents polluants à base de plomb. le filtre, le moyen d'adsorption du plomb, et l'agent déshydratant peuvent être périodiquement nettoyés et/ou remplacés en fonction de leur consommation. le réservoir 4 (conférer figure 2) contient un mélange en solution de matières contenant de l'oxygène, telles que de l'acide phosphorique, du peroxyde d'hydrogène et/ou du peroxyde de baryum. Ces matières sont mises directement en contact avec les gaz d'échappement afin de les neutraliser ou de les rendre légèrement alcalins ou acides. Ces matières peuvent être périodiquement remplacées en fonction de leur consommation. les gaz d'échappement, présents dans le tuyau d'échappement-5, mis en contact avec la matière contenue dans le réservoir 4, peuvent contenir de l'humidité, en fonction des conditions atmosphériques et du fonctionnement du moteur. le mode préféré d'exécution de l'invention est maintenant décrit par référence à la figure 1 des dessins annexés, qui illustre de manière schématique une application de l'Invention à un véhicule pourvu d'un moteur 3 classique à combustion interne, lequel est associé à un filtre à air 2, un moyen 12 d'alimentation en carburant, un pot d'échappement 8, un premier récipient 1 de traitement, et un second récipient 7 de traitement. L'air d'alimentation est aspiré par l'entrée 1' du premier récipient 1, avec les gaz d'échappement recyclés, contenant des hydrocarbures non brûlés, en provenance du tuyau de retour 9.L'air d'alimentation et les gaz d'échappement recyclés sont mis en contact dans le récipient 1 avec une substance composite comprenant du phosphate de sodium, du peroxyde d'hydrogène et/ou du peroxyde de baryum, ce qui permet de neutraliser ou de rendre légèrement alcalin 11 air d'alimentation et/ou les gaz d'échappement recyclés. les gaz et l'air traités sont amenés, grâce au moyen de connexion 13, à l'entrée 2I du fil tre à air 2.Une partie du moyen de connexion 13, adjacente à l'en- te 21, comporte une pluralité d'ouvertures 10 au travers-desquelles un complément dair d'alimentation est introduit. le mélange de ltair d'alimentation traité, des gaz d'échappement recyclés, et du complément dfflair d'alimentation, est amené au filtre à air 2.Ce mélange est ensuite mélangé, grâce à Ql moyen approprié de mélange carburant-air (non montré sur la figure 1), par exemple un carburateur. avec un carburant hydrocarboné, par exemple de l'essence in trou te par la conduite 12. le mélange ainsi constitué alimente le moteur 3 par le conduit 14, et est brûlé dans le moteur 3. les gaz de#combustion sont évacués du moteur 3 par le tuyau d'échappement S branché sur le pot dSéchappement 8, circulent dans ce dernier et dans une conduite de communication vers le second récipient 7 de traitement les gaz d'échappement contenant de l'humidi- té, des particules de poussière carbonisée, et des hydrocarbures non brûlés sont mis en contact dans le récipient 7 avec un agent déshydratant comprenant principalement du calcium. les gaz d'échappement ainsi traités sont recyclés par le conduit de retour 9, vers l'entrée 1' du premier récipient 1 de traitement. le récipient 7 de traitement contient un moyen permettant d'éliminer au moins une partie de l'humidité présente dans les gaz d'échappement, d'adsorber les agents polluants à base de plomb, si ceux-ci sont présents, et d'éliminer les particules de poussière carbonisée des gaz d'échappement, lorsque le récipient 7 est pourvu d'un filtre. le système précédemment décrit fonctionne de telle manière que pratiquement la totalité ou au moins une grande partie des hydrocarbures non brûlés, présents dans les gaz de combustion et d'échappement, peut être recyclée et introduite dans le moteur, et brûlée dans ce dernier. L'accumulation d'azote et de gaz carbonique, résultant de la combustion dans le système, est empechée en évacuant l'azote et le gaz carbonique à 11 atmosphère par des moyens classiques, non représentés à la figure 1. Bien que quelques hydrocarbures non brûlés puissent être présents dans les gaz évacués, la quantité d'hydrocarbures non brûlés est néanmoins substantiellement diminuée, grâce au recyclage et à la combustion de ces derniers dans le moteur. les gaz d'échappement chauds sont refroidis au cours de leur passage dans le tuyau d'échappement 5, le pot d'échappement 8, et le deuxième récipient 7 de traitement, ce qui réduit leur volume d'environ 1/3. les gaz d'échappement, réduits aux 2/3 de leur volume initial, contenant les hydrocarbures non brûlés,#peuvent être recyclés au moyen d'une conduite de retour 9, afin d'être traités et introduits dans le moteur, comme discuté précédemment. les quantités relatives de l'air d'alimentation introduit par l'entrée 1', du complément d'air d'alimentation introduit par les ouvertures 10, et des gaz d'échappement recyclés, peuvent etre contrôlées par des moyens classiques, non montrés à la figure 1. L'air d'alimentation introduit dans le récipient 1 contient normalement une certaine quantité d'humidité provenant de l'atmosphère, et il est substantiellement neutralisé ou rendu légèrement alcalin, au contact du phosphate de sodium, du peroxyde d'hydrogène et/ou du peroxyde de baryum. les gaz d'échappement recyclés, contenant des hydrocarbures non brûlés, circulant dans le conduit de retour 9, contiennent des constituants acides ; ces derniers sont neutralisés ou rendus légèrement alcalins dans le récipient 1, au contact du phosphate de sodium, du peroxyde d'hydrogène et/ou du peroxyde de baryum. La neutralisation et/ou le fait de rendre légèrement alcalin l'air d'alimentation etlou les gaz d'échappement recyclés accroissent la combustion et la décomposition des hydrocarbures recyclés et du carburant hydrocarboné dans le moteur, et améliorent le fonctionnement de ce dernier. les gaz d'échappement du moteur, circulant dans le tuyau d'échappement 5, peuvent contenir de l'humidité, des hydrocarbures non brûlés, des produits acides de combustion, des particules de poussière carbonisée, et des agents polluants à base de plomb. les ga# d'échappement circulent dans le second récipient de traitement 7, dans lequel au moins une partie de l'humidité, des agents polluants à base de plomb, et des particules de poussière carbonisée est éliminée. L'humidité peut être adsorbée par l'agent déshydratant, et les agents polluants à base de plomb, ainsi que les particules de poussière peuvent être éliminés par un filtre approprié nettoyable, ou par des moyens de tamisage. les gaz d'échappement, dont la teneur en pollution a été ainsi réduite, sont recyclés pour être brûlés dans le moteur, comme discuté précédemment. La figure 2 des dessins annexés illustre un autre mode d'exécution de l'invention, selon lequel les gaz d'échappement sont traités séparément dans le tuyau d'échappement 5, avant d'être recyclés dans le moteur. En se référant à la figure 2, on notera que les éléments portant la même référence numérique qu'à la figure 1 ont les mêmes nature et fonction que celles décrites précédemment. l'air d'alimentation est aspiré par l'entrée 1' du premier récipient 1, et mis en contact dans ce dernier avec une substance composite comprenant du phosphate de sodium, du peroxyde d'hydrogène et/ou du peroxyde de baryum, afin de neutraliser ou de rendre légèrement alcalin l'air d'alimentation. l'air ainsi traité est amené à ltentrée 2' du filtre à air 2, par un moyen de connexion 13. les gaz d'échappement recyclés, contenant des hydrocarbures non brûlés, sont aussi amenés par l'entrée 2' du filtre à air 2, au moyen du tuyau de retour 9. La sortie du conduit de retour 9 peut être reliée directement à l'entrée 2t, ou peut être espacée de cette entrée par une courte distance, de manière à permettre l'aspiration dans le filtre à air d'une certaine quantité d'air d'alimentation non traité. lorsque le conduit de retour est espacé de l'entrée 2', la distance d'espacement peut être de lXor- dre de 10 à 30 cm, par exemple 20 cm. l'air d'alimentation traité est mélangé dans le filtre à air 2, d'une part avec les gaz d'échappement recyclés, et d'autre part avec un carburant hydrocarboné, par exemple de 11 essence introduite par le conduit 12, grâce à un moyen de mélange carburant-air approprié, non montré à la figure 2, par exemple un carburateur ; le mélange ainsi formé est introduit dans le moteur 3 par la conduite 14, et brûlé dans ce dernier. les gaz de combustion sont évacués du moteur 3 par le tuyau d'échappement 5. les quantités relatives de l'air d'alimentation introduit par l'entrée Is, éventuellement du complément d'air d'alimentation introduit par l'entrée 2t, et des gaz d'échappement recyclés peuvent être contrôlées par des moyens classiques, non montrés à la figure 2. les gaz d'échappement circulant dans le tuyau d'échappement 5 peuvent contenir de l'humidité, des hydrocarbures non brûlés, des produits acides de combustion, des particules carbonisées, et des agents polluants à base de plomb. Avant de circuler dans le pot d'échappement 8, les gaz d'échappement sont mis directement en contact avec le mélange en solution provenant du réservoir 4, dosé par le moyen de contrôle 6 ; et les gaz d'échappement sont ainsi neutralisés ou rendus légèrement alcalins. les gaz d'échappement circulent ensuite dans le pot d'échappement 8, et sont introduits dans le second récipient 7 de traitement ; dans ce dernier, ils sont mis en contact avec un moyen comprenant un agent de déshydratation constitué principalement par du calcium, et sont traités comme précédemment afin d'éliminer les agents polluants avant le recyclage vers le filtre à air 2. L'acide phosphorique, le peroxyde d'hydrogène et/ou le peroxyde de baryum contenus dans le réservoir 4 peuvent être périodiquement remplacés en fonction de leur consommation. le récipient 7 peut contenir, comme précédemment, un filtre approprié ou des moyens de tamisage. Le fonctionnement du mode d'execution conforme à la figure 2 est par ailleurs substantiellement identique à celui discuté précédemment par référence à la figure 1. Toujours selon un autre mode d'exécution de l'invention, la totalité ou pratiquement la totalité des gaz de combustion, après traitement dans le récipient 7, est évacuée à l'atmosphère, au lieu d'être recyclée et brûlée dans le moteur. Il est évident que la présente invention n'est pas limitée dans ses applications aux détails des modes d'exécution et arrangements particuliers décrits ci-dessus, puisque cette invention est susceptible de faire l'objet d'autres modes d'exécution et applications. La présente description est détaillée et exacte, de manière à permettre une mise en pratique de Isinvention par l'homme de métier , et les modes dgexécution décrits ci-dessus l'ont été essentiellement pour donner des exemples de l'invention ~ ;cette dernière peut bien entendu être pratiquée avec d'autres modalités spécifiques. Bien que le meilleur mode d'exécution présentement connu ait été décrit, les détails correspondants peuvent en être changés sans pour autant s'écarter de la présente invention définie ci-après par les revendications. - REVENDICATIONS 1.- Procédé pour améliorer ltéconomie en carburant et réduire la pollution à l'échappement d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce que - dans un premier récipient contenant du phosphate de sodium, du peroxyde d'hydrogène et/ou du peroxyde de baryum, on traite l'air d'alimentation du moteur par mise en contact avec les corps précités, pour neutraliser substantiellement l'air d'a limentation ou le rendre légèrement alcalin, - on amène l'air ainsi traité dans un filtre à air, - on mélange l'air traité avec un carburant hydrocarboné, de ma nière à accroître la combustion et la décomposition du carbu rant, et on amène le mélange ainsi préparé dans le moteur, - on brûle le mélange dans le moteur, et on évacue dans un tu yau d'échappement les gaz de combustion contenant des hydro carbures non brûlés, - on fait passer les gaz d'échappement dans un pot d'échap pement, et, dans un second récipient contenant un agent déshy dratant comprenant du calcium, on met ensuite en contact les gaz d'échappement avec l'agent précité, - on refroidit et on élimine les agents polluants contenus dans les gaz d'échappement, - on diminue le volume des gaz d'échappement lors de leur pas sage dans le tuyau d'échappement, le pot d'échappement et le second récipient, et on recycle les gaz d'échappement ainsi traités vers le filtre à air, pour les mélanger avec l'air traité d'alimentation et avec le carburant hydrocarboné, et pour les brûler dans le moteur. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les gaz d'échappement, après traitement dans le second récipient, sont recyclés dans le premier récipient, mélangés avec l'air d'alimentation, et mis en contact dans ledit premier récipient avec le phosphate de sodium, le peroxyde d'hydrogène et/ou le peroxyde de baryum, pour neutraliser substantiellement ou rendre légèrement alcalin, à la fois l'air d'alimentation et les gaz d'échappement recyclés, et pour accroître la combustion et la décomposition des hydrocarbures non brûlés et du carburant hydrocarboné, et un complément d'air est ajouté au mélange de l'air traité d'alimentation et des gaz d'échappement, ledit mélange étant amené dans le filtre à air. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les gaz d'échappement sont traités dans le tuyau d'échappement avec un mélange en solution d'acide phosphorique, de peroxyde d'hydrogène et/ou de peroxyde de baryum, pour neutraliser substantiellement les gaz d'échappement ou les rendre légèrement alcalins, et pour accroître la combustion et la décomposition des hydrocarbures non brûlés et du carburant hydrocarboné. 4.- Procédé selon la revendication ), caractérisé en ce que les gaz d'échappement sont mis en contact avec le mélange en solution dans le tuyau d'échappement, et ceci avant le passage desdits gaz d'échappement dans le pot d'échappement et le second récipient. 5.- Appareil pour améliorer lJéconomie en carburant et réduire la pollution à Iléchappement d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend - un premier moyen de traitement, associé audit moteur, pour traiter l'air d'alimentation par mise en contact, et le neu traliser substantiellement ou le rendre légèrement alcalin, - un moyen de connexion pour amener l'air ainsi traité dans un filtre à air monté et fonctionnant avec ledit moteur, - un moyen de mélange du carburant, disposé et établissant une communication entre ledit filtre à air et ledit moteur, - un tuyau d'échappement branché d'un côté sur ledit moteur, et de l'autre côté sur un pot d'échappement et un second moyen de traitement, ledit second moyen de traitement contenant un moyen pour traiter les gaz d'échappement et éliminer les a gents polluants contenus par ces derniers, - un moyen de recyclage reliant ledit second moyen de traite ment et ledit filtre à air, pour recycler les gaz d'échap pement dans ledit filtre à air. 6.- Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen de recyclage comprend d'une part un tuyau de retour mettant en communication ledit second moyen de traitement avec le premier moyen de traitement, et d'autre part un moyen de mise en communication dudit premier moyen de traitement avec ledit filtre à air. 7.- Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen branché et fonctionnant avec ledit tuyau d'échappement, permettant d'introduire dans ce dernier un agent de traitement comprenant de l'acide phosphorique, du peroxyde d'hydrogène et/ou du peroxyde de baryum, afin de neutraliser ou de rendre légèrement alcalins les gaz d'échappement. 8.- Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moyen permettant d'introduire ledit agent de traitement comprend un réservoir contenant ce dernier, un moyen de contrôle pour doser ledit agent, et un moyen de connexion dudit réservoir et dudit moyen de contrôle avec ledit tuyau d'échappement, à un endroit de ce dernier situé entre le moteur et le pot d'échappement.