Brevet FR2349733A1 — publié le 19771125

La présente invention concerne un type de moteur thermique à pistons, alimenté par de l'oxygène et de l'hydrogène en bouteil -les sous pression, permettant d'équiper, en mouvement, toutes sortes de véhicules ou machines fixes, et ne produisant aucune pollution. La technique actuelle produit des types de moteurs soit à explosion, soit à combustion interne, qui, bien que fonction -nant parfaitement offrent l'inconvénient majeur de polluer considérablement. Le Sait est particulièrement sensible dans les grandes villes où la densité de trafic est particulièrement intense. L'invention vise à obtenir deux résultats absolument décisifs. Le premier dans l'immédiat, est la suppression radicale et défi -nitive de toute pollution. Le deuxième, à plus lointaine échéance, mais d'une importance capitale, est le remplacement radical du pétrole comme matière énergétique par de l'hydrogène et de l'oxygène présents à haute dose dans la nature et faciles ê obtenir. l'es gisements de pé -trole, sont condamnés à épuisement dans un avenir plus ou moins lointain. Le moteur catalytique peut retarder considérablement cette redoutable échéance. Ce moteur utilise, comme matière énergétique exclusivement l'hydrogène et l'oxygène, respectivement deux volumes et un vo -lume sous pressions égales et met en oeuvre l'équilibre rdver- -sible H2+O#H2O en présence d'un catalyseur convelable. Ce moteur catalytique se présente sous la forme d'un moteur à explosion ordinaire, mais le cycle de fonctionnement et partant la distribution sont différents. En outre les surfaces travail -lantes internes: dessus du piston, surface lisse du cylindre, culasse, soupapes, ou seulement quelques unes ou meame sealement une seule de ces partie nommées ont reçu un traitement de sur -face avec un catalyseur approprié: nickel divisé, mousse de pla -tine, palladium par exemple. Le collecteur d'échappement peut comporter une vanne de retenue à ouverture variable. Fonctionnement. Le moteur supposé en route et à température convenable ionctionne comme suit: Ier temps.Iu point mort haut le piston descend dans le cy -lindre; la soupape d'échappement reste ouverte jusqu'à mi-par -cours, le cylindre se remplit à moitié de vapeur d'eau du cycle précédent, à mi-parcours la soupape d'échappement se ferme tandis que s'ouvre la soupape d'admissions l'hydrogène deux parties et l'oxygène une partie sous pressions égales sont admis dans la deuxième partie de la descente du piston. (Planche 1 Fig. 1) 2ième temps. Toutes soupapes fermées, le piston monte dans le cylindre, compression adiabatique de H2O en gaz et de H2+O. L'élévation de température due à la compression compense en par -tie la réaction endothermique qui dissocie H2O en H2+O et ab -sorbe de la chaleur. Cette réaction endother@ique absorbe éga -lement une partie de la chaleur dég@gée par la réaction forte -ment exothermique du cycle suivant des tours précédents. La masse métallique du moteur formant volant de chaleur. (Planche 1 Fig.2). 3ième temps. Soupapes fermées. De piston au point mort haut. Etincelle électrique comme dans un moteur à explosion. Réaction exothermique synthèse de H20 qui s'affirme avec la descente du pistion; fig. 3 Planche 1. 4ième tempe. Ce temps se divise en deux phases: du point mort bas le piston remonte dans le cylindre. Les soupapes sont tou -jours fermées, il y a contraction du gaz 0. Cette contraction peut constituer un léger temps moteur par d pression. Â mi-par- -cours du piston vers le point mort haut, la soupape d'échap -pement s'ouvre seulement. H2O en gaz, presque vapeur, passe dans le collecteur d'échapement conçu de façon telle, qu'une partie plus ou moins importante de cette vapeur à haute tempé -rature soit réintroduite à nouveau dane le cylindre lors de la descente du piston dans son premier demi-parcours; la partie restante s'échappant seule dans l'atmosphère; le premier demiparcours constituant la phase I du Ier temps qui suit à nouveau et le cycle recommence. Cette description de fonctionnement est le cycle théorique. La planche 2 fig. I représente le cycle théorique d'un moteur à ex -plosion dit cycle Beau de Rochas. La figure 2 de la même planche représente le cycle réel d'un moteur d'automobile moderne. On y remarque une avance à l'ouverture de l'admission et de l'échap- -pement et également un retard à la fermeture de l'admission et de l'échappement, ceci, pour pallier b une certaine inertie d'é -coulement, malgré la rapidité des phénomènes, découlant de la mécanique des fluides. Des dispositions analogues doivent être prises également avec le moteur catalytique pour les meames rai- -sons. La figure 3 de la planche 2 représente seulement le cycle théorique de fonctionnement dudit moteur. Un décalage en marche de la distribution, admission échappement est résolu par le système de la planche 3 appliqué à l'arbre à cames ou mieux à deux arbres à cames, assurant l'admission et l'échappement. Ce calage variable en marche permet de "moduler" admission et échappement selon les besoins. En résumé, la réaction endothermique du deuxième temps compres -sion permet de discipliner la réaction exothermique de synthèse du troisième temps explosion, pour l'obtention des conditions de fonctionnement températures et pressions les deux étant liées d'une part, et d'autre part des conditions de températures comme -patibles avec une bonne tenue des métaux constitutifs du moteur. Ce moteur peut être utilisé en lieu et place d'un moteur thermique à pistons fonctionnant à l'air libre et également, sans inconvénient ni danger, dans un espace clos. Remarques: au départ à froid, le moteur fonctionne exclusivement avec hydrogène et oxygène seuls, un peu comme une machine à va -peur à chauffage direct dans le cylindre. C'est là, qu'inter -vient la variabilité de la distribution: échappement et admis- -sion. En effet, dans un moteur froid ou @nsu@@@sammen@ ena@@, la dissociation H2O en H2+O ne s'effectue pas ou mal. Ce n'est qu'à une certaine température dictée par l'expérience et les cara -ctéristiques du moteur: course, alésage, que le moteur fonction -ne selon le cycle précédemment décrit. (suite page suivante) Il est évident que ce type de moteurs connaîtra des perfection -nements successifs avec la mise au point de catalyseurs de mieux en mieux appropriés.Avec l'enrichissement de l'hydrogène par des traces de deutérium, si l'on veut inclure la notion de perte masse dans le phénomène synthèse, la limit@ de perfectionnement est donnée par la relation d'EINSTEIN E=mc , E étant l'énergie qui doit apparaître si, m la masse disparue, c la vitesse de la lumière. Ce qui donne pour un gramme de matière disparue l'ap- -parition de près de 30 milliards de kwh. Ceci constitue la li -mite théorique du rendement vers lequel les perfectionnements successifs, dans un étalement de temps inchiffrable tenteront d'approcher. Le moteur catalytique serait devenu alors un moteur à synthèse nucléaire contrôlable. L'hydrogène ordinaire jouant en quelque sorte le rôle d'"agent porteur". Légende dessins: Planche I fig. I : aspiration. " 1 " 2 : compression-dissociation. I " 3 : explosion-synthèse. " 1 "' 4 : contraction-échappement. Planche 2 fig. I : épure circulaire du cycle théorique d'un mo -teur à explosion quatre temps, cycle Beau d de Rochas. " 2 " 2 " épure circulaire du cycle réel; on y remarque une avance et un retard à l'admission et une avance et un retard à l'échappement. " 2 " " 3 : épure circulaire du cycle théorique du moteur cata@yt@que. Planche 3: système de calage en marche des arbres de transmis -sion admission-échappement. 3 fig. I : vue de profil. B est solidaire de A, A constituant l'arbre à cames, C transmet le mouvement par une chaîne ou une courroie crantée,non figurée D animé d'un mouvement longitudinal permet un mouvement angulaire de C sur B. 3 3 a 2 : vue en coupe. R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Moteur thermique non polluant à pistons, alimenté par de l'hydrogène et de l'oxygène boit liquéfiée, eoit en bouteilles sous pression, et mettant en oeuvre l'équilibre réversible H + 0 H2O. Caractérisé par le fait du réel loi d'une plus o@ moins grande partie de l'échappement H2O dissocié en H2 + O. 20) Moteur selon la revendication I. Caractérisé par l'emploi de catalyseure appropriée déposée sur lee surfaces travaillantes: dessus des pistons, cylindres, cula- -se et soupapes, en bref ce que l'on appelle "chambre" dans un moteur à explosion ou à combustion interne. Le moteur catalytique ayant à peu de choses près une constitution analogue. Le cataly -seur permettant de passer facilement d'un membre de l'équilibre à l'autre et vice versa, ou seulement d'orienter la réaction dans un sens déterminé. Le catalyseur pouvant être: le fer divisé, le nickel divisé, palladium, mousse de platine, lithium, ou alliages de ce métaux. 3 ) Moteur selon la revendication 1. Caractérisé par l'enrichissement éventuel de l'hydrogène simple par du deutérium (isotope lourd de l'hydrogène avec le tritium). 40) Moteur selon la revendication I. Caractérisé par l'adjonction éventuelle de traces de phénol, hydroquinone, ou d'arylamine selon compatibilité à l'huile de graissage pour assurer la tenue des lubrifiante en présence d'oxygène sous pression. 50) Moteur selon la revendication I. Caractérisé par le dispositif de variabilité du calage en marche du ou des arbres à cales commandant les soupapes d'admission et d'échappement. 6 ) Moteur selon la revendication I. Caractérisé par l'adoption du cycle à deux temps avec ou sans simplification mécanique du système de distribution. Par exemple, cas d'un moteur deux temps courant de motocyclette. Le mélange E; + 0 est introduit par l'orifice de transfert, pendant que, s@multanément une partie H2O échappement gaz du demi-tour immé -diatement précédent est rtintroduit par un orifice de transfert, en demi-court-circuit avec l'orifice d'échappement et placé sen -siblement à la même hauteur que celui d'arrivée du mélange frais H + O. Le graissage doit naturellement se faire sous pression, l@ lubrifiant ne pouvant être en suspension dans le "carburant". Une vanne doit être prévue pour pouvoir contraler, moduler, voire interdire (démarrage à froid) la réintroduction de H2O tant que le moteur n'est pas à la température convenable.