Brevet FR2288870A1 — publié le 19760521

L'invention se rapporte à un procédé et à un dispositif destinés àaugmenter le rendement énergétique des véhicules automobiles à combustion interne notamment voitures particulières et à réduire le taux des oxydes nocifs présents dans leurs gaz d'échappement. Un fort pourcentage des gaz nocifs présents dans l'atmosphère de nos villes est produit par les gaz d'échappement des véhicules à combustion interne circulant en nombre chaque jour de plus en plus grand. De nombreux et longs articles spécialisés et rapports médicaux dénoncent les méfaits de cette nuisance et les dangers qu'elle représente sur le plan physique et psychologique. En effet, les grandes villes sont constamment enveloppées d'un voile atmosphérique caractéristique d'une forte densité de pollution Comme les moteurs de nos véhicules resteront alimentés encore longtemps par un carburant d'origine pétrolifère et surtout par le fait d'une reglementation très stricte devant entrer en application prochainement, des techniques et des dispositifs dépolluants ont déjà vu le jour de par le monde. I1 s'agit en fait de réduire les composants polluants des gaz d'échappement, oxyde de carbone, oxydes d'azote, hydrocarbures, dans un rapport important. Pour ce faire, on produit principalement aujourd'hui la postcombustion des gaz d'échappement et la réduction des oxydes d'azote dans un catalyseur. De nombreux dispositifs ont été présentés, seul un certain nombre donne satisfaction. L'oxydation de l'oxyde de carbone et des hydrocarbures restants ainsi que la réduction des oxydes d'azote nécessitent l'apport d'un flux d'air secondaire aux gaz d'échappement et la présence d'un catalyseur. L'ensemble de ces opérations d'oxydation et de réduction s'effectue dans une installation à structure intérieure complexe comportant un nombre important de branchements et d'organes périphériques. Des dispositifs de contrôle et d'asservissement assurent l'efficacité du traitement quels qie soient le régime du moteur et la composition des gaz d'échappement. Ainsi, la quantité d'air injectée est constamment adaptée à la composition des gaz d'échappement pour une postcombustion optimale et maintient la valeur du rapport d'air introduit dans le catalyseur dans la plaste étroite requise. Des progrès technologiques ont permis d'obtenir une purification efficace sans être obligé d'accepter une réduction de puissance et une détérioration de l'agrément de conduite du véhicule. L'air fourni par une pompe à air secondaire, en fonction de la vitesse du moteur est dosé par un clapet de règlage afin que le catalyseur reçoive des gaz d'échappement et de l'air dans un rapport stoechiométrique optimal. La variation de la section de contrôle dans le clapet de règlage est effectuée parl'application de la dépression de la tubulure d'admission et de la contre-pression des gaz d'échappement sur deux membranes. Un capteur rapide mesure continuellement la teneur en oxygène libre des gaz d'échappement en amont du catalyseur et applique par l'intermédiaire d'un amplificateur électronique et d'un clapet de contrôle électro-magnétique lespressions de contrôle alternativement sur les membranes du clapet de contrôle de l'air secondaire. D'un autre côté, il existe des carburateurs anti-polluants dits à oxyde de carbone constant et plusieurs sociétés se sont lancées dans la fabrication de modèles de plus en plus élaborés. En fait, il s'agit principalement d'obtenir un taux en oxyde de carbone constant et faible quel gue soit le régime du moteur, et surtout au ralenti. On arrive à un taux relatif minimal en oxyde de carbone de l'ordre de 2.5 % alors que le tawmaximal autorisé actuellement en France est de 4.5 %. On prévoit dansla structure d'un carburateur normal des organes supplémentaires, par exemple : une double alimentation, un gicleur auxiliaire, un volet excentré, un tube d'émulsion de ralenti... assurant à tout moment un règlage de la richesse du mélange telle que la combustion soit aussi complète que possible. Toutefois, la réduction d'oxyde de carbone s' avère faible devant le surcroit de complexité et les nombreux règlages néces triaires au carburateur. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients des dispositifs existants et propose un appareil simple et efficace à placer entre le filtre à air et le carburateur. I1 se caractérise en ce qu'il se compose d'un boîtier métallique par exemple parallélépipédique à placer entre le filtre à air et le carburateur ou l'injecteur comprenant une chambre intérieure poque de compartiments jointifs séparés par des cloisons métalliques reliées au boîtier, chaque compartiment comportant à son intérieur, en position médiane, sur toute sa hauteur, une iectrode plane isolée formée d'un réseau de fils conducteurs portés à une haute tension par lintermédiaire d'un circuit d'alimentation branché à la batterie ou à la source d'énergie électrique du véhicule. Le dispositif selon l'invention et son procédé de traitement de l'air avant son passage dans le carburateur comporte un bon nombre d'avantages. - sa constitution simple et son fonctionnement indéréglable en font un appareil fiable et efficace, - par suroxygénation du comburant, ici l'air atmosphérique, on augmente le rendement thermodynamique de combustion donc la puissance du moteur ce qui, par voie de conséquence diminue la consommation du véhicule, dans un rapport qui serait de l'ordre de 10 à 20 %, - il ne nécessite aucun entretien, aucun réglage, - il est léger, peu encombrant à facile à installer - il ne comme qu'une énergie, voisine de celle de l'énergie électrique de bord du véhicule, - son prix de revient s'annonce très raisonnable et constitue un faible pourcentage du prix de revient du véhicule. Les détails techniques de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés et donnant à titre d'exemple non limitatif une forme de réalisation de l'objet de l'invention. Sur ces dessins - la figure 1 est une vue en coupe montrant l'implantation du dispositif anti-poluant selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe longitudinaledu disposi tif selon l'invention, - la figure 3 est une vue en coupe transversale an niveau du branchement électrique du dispositif selon l'invention, - la figure 4 est une vue schématique du circuit électrique d'alimentation du dispositif selonl'invention, - la figure 5 est un graphique représentant l'efficacité du dispositif sur l'oxyde de carbone en fonction du régime du moteur - courbe A sans le dispositif, - courbe B avec le dispositif. Le dispositif selon l'invention se place entre la sortie du filtre à air (1) et l'entrée du ga? du carburateur (2) relié par les tubulures d'admission (3) au moteur proprement dit (4). Le corps du dispositif se compose d'un boîtier métallique (5) de préférence de forme générakparallélépipédique comprenant à chacune de ses extrémités des réductions tronconiques à extrémités cylindriques (6 & 7) respectivement supérieures et inférieures telles qu'elles s'emmanchent chacune directement dans l'orifice de sortie du filtre à air et l'orifice d'admission du carburateur. Le bottier (5)'comprend une chambre intérieure (8) pourvue d'au moins trois compartiments parallélépipédiques juxtaposés tels que (9) formés parles parois du boîtier et des cloisons métalliques telles que (10), parallèles aux plus grandes parois du boîtier et perpendiculaires et solidaires des parois transversales. Le boîtier métallique se trouve connecté électriquement à la masse en un ou plusieurs points tels que (11). Les compartiments comportent chacun en position médiane et sir toute leur hauteur une électrode parallélépipédique (12) à extrémités allongées et arrondies telles que (13), de façon à donner à l'électrode un profil aérodynamique facilitant le passage de l'air dans les compartiments (9). Chaque électrode est composée d'une pluralité de fils superposés (14) parallèles entre eux dans le plan médian longitudinal desquels partent symétriquement des ramifications conductrices telles que (15), l'ensemble formant un réseau d'éléments conducteurs immobilisés car noyés dans une substance dure, électriquement isolante (16), par exemple du verre, Seules les extrémités supérieures et inférieures ne comportent pas de conducteurs. Ces électrodes se trouvent alimentées en parallèle le long d'un de leur chant par l'intermédiaire de câbles haute tension tels que (17), traversant la même paroi du boîtier à travers des isolateurs (18). Ces cabales se regroupent suivant un seul câble central (19) relié à travers un circuit électronique d'alimentation (20) à la batterie du véhicule (21) ou à son générate;zr d'énergie électrique après redressement. Les électrodes se trouvent maintenues au boîtier par l'intermédiaire de fixations à travers des éléments isolants. Le circuit électronique d'alimentation (20) est constitué d'une chaîne de circuits se déoomposant tout d'abord en un oscillateur (22), générateur d'impulsions à basse fréquence, par exemple un multivibrateur délivrant des signaux rectangulaires (23), d'amplitude égale à la tension continue, par exemple 12 Volts et de fréquence égale à 250 Hz, circuit se décomposant ensuite en un convertisseur de tension et conformateur d'impulsion (24), le niveau de tension se trouvant multiplié par un rapport d'environ trente et la fréquence des impulsions dix fois plus grande. Ces impulsions triangulaires (25) attaquent une bobine haute tension (26) du genre de celle utilisée comme bobine haute tension d'allumage. Les impulsions sortantes (27) sont appliquées aux électrodes (12) contenues dans le boîtier (5). Les niveaux de tension et les espaces entre électrodes et cloisons métalliques sont tels que la valeur maximale du champ soit au mois égale à 3mégavolts/m. La distance entre les grandes faces des électrodes et las cloisons ou parois du boîtier est faible, mais légèrement supérieure à la distance disruptive pour la tension utilisée et les taux d'humidité habituels. On arrive ainsi, à produire une forte quantité dbone et d'oxygène libre par lascission d'une majorité de molécules d'oxygène. Les expériences montrent qu'environ 90 % des molécules d'oxygène sont ainsi dissociées pour former des molécules instables d'ozone et des atomes libres d'oxygène. La combustion s'en trouve nettement améliorée, elle a tendance à devenir la plus complète possible. La présence abondante d'ozone et d'oxygène libre provoque l'oxydation maximale des gaz de combustion. Les oxydes d'azote et de carbone se saturent d'oxygène et se transforment enforte proportion en gaz inoffensifs : transformation d'oxyde de carbone en gaz carbonique, transformation d'oxydes nitreux en oxydes nitriques... L'efficacité du dispositif selon l'invention a été vérifiée au chromatographe par des analyses de la teneur des gaz d'échappement en oxydes polluants - oxydes d'azote, de carbone. Des mesures à vide à différents régimes de rotation du moteur ont été consignées dans la figure 5 et montrent de façon tout à fait générale que la réduction d'oxyde de carbone se réalise couramment dans des proportions de l'ordre de 30 à 50 % ce qui ramènerait, pour un moteur bien règle, le taux relatif d'oxyde de carbone à environ 1 %. Pour les oxydes d'azote, l'atténuation est un peu moins sensible, mais tout de même bien intéressante. Le procédé selon l'invention découle de l'utilisation du dispositif décrit ci-dessus mais se veut être, bien entendu, plus général. I1 se caractérise en ce que l'on place dans le flux d'air sortant du filtre à air vers le carburateur ou l'injecteur, une série d'électrodes longitudinales parallèles entre elles séparées par des parois métalliques et en ce que l'on établit entre ces électrodes une haute tension positive de l'ordre de quelques dix kilovolts, la tension et l'espace paroisélectrodes étant tels que le champ électrique ait une valeur au moins égale à 3 mégavolts/m. Les parois métalliques sont reliées à la masse. Le fort champ électrique provoque la dissociation d'une forte proportion, de l'ordre de 90 % des molécules d'oxygène pour les transformer en oxygène libre et en molécules d'ozone, améliorant la combustion, donc le rendement énergétique du moteur, et provoquant l'oxydation totale des gaz d'échappement. I1 va de soi que la présente invention n'a été décrite ci-dessus qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif et que l'on pourra y apporter diverses variantes sans sortir de son cadre et qu'autour de -l'invention se rattachent de nombreux perfectionnements et des prolongations importantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif de traitementde l'air avant combustion pour l'amélioration du rendement énergétique et la diminution des oxydes polluants dans les gaz d'échappement des moteurs à combustion interne caractérisé en ce qu'il se compose d'un boîtier métallique étanche, par exemple parallélépipédique à placer entre le filtre à air et le carburateur ou l'injecteur comprenant une chambre intérieure pourvue de compartiments jointifs (9), séparés par des cloisons métalliques (10) reliées au boîtier, chaque compartiment comportant, à son intérieur, en position médiane, et sur toute sa hauteur, une électrode isolée (12), plane, formée d'un réseau de fils conducteurs portés à une haute tension électrique par l'intermédiaire d'un circuit d'ali- mentation (20) branché à la batterie (21) ou à la source d'éner- gie électrique du véhicule. 2. Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que le circuit d'alimentation comporte une chaine de circuits en cascade comprenant un oscillateur bassefréquence (22), un convertisseur de tension et un conformateur d'impulsions (24) et un transformateur de haute tension (26). 3.Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le transformateur de haute tension (26) est une bobine d'allumage telle qu'elle existe sur ce type de véhicule. 4. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la haute tension positive est impulsionnelle et de l'ordre de 10 à 15 kilovolts. 5. Procédé de traitement de l'air d'admission des moteurs à combusion interne pour la diminution notable des oxydes nocifs présents dans leur gaz d'échappement caractérisé en ceque l'on établit entre des électrodes et des parois métalliques placées dans le flux d'air allant au carburateur, un fort champ électrique dissociant une forte proportion des molécules d'oxygène pour former de l'oxygène libre en surabondance améliorant ainsi la combustion et provoquant une oxydation totale des gaz d'échappement. 6. Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que les électrodes sont portées à une haute tension positive élaborée à partir dela batterie ou de la source d'énergie électrique du véhicule et en ceque les parois métalliques sont connectées électriquement à la masse. 7. Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que les valeurs de tension sont de l'ordre de quelques dix kilovolts et l'espace parois-électrodes tel que la valeur du champ soit au moins égale à 3 mégavolts/m.