Brevet FR2375444A1 — publié le 19780721

L'invention concerne un procédé et un dispositif de production d'énergie, notassent un moteur diésel de mise en oeuvre du procédé. Suivant l'art antérieur, les moteurs diesel fonctionnent en quatre temps: aspiration, compression, allumage-détente et échappement. Le moteur diésel construit suivant l'invention ne fonctionne nu'avec les deux temps de compression et de détente. Sa structure est donc très simple et il ntest nécessaire d'y utili serque des substances 3 hon marché. Le procédé de production d'énergie suivant l'invention consiste à comprimer une première substance, à admettre une seconde substance, a mélanger les deux substances pour donner lieu à une réaction chimique et thermodynamique, pour obtenir l'énergie de mouvement du moteur diésel, et à introduire un supplément de la première substance au dernier stade du cycle de fonctionnement du moteur diesel pour que son mouvement puisse se poursuivre. La première et la seconde substances aptes à être utilisées dans le moteur diésel suivant l'invention doivent avoir des chaleurs spécifiques moléculaires différentes. On emploie de préférence le propane comme première substance et l'eau comme deuxième substance. Pour faire fonctionner efficacement le moteur diêsel suivant l'invention, ce dernier comporte un cylindre possédant un orifice d'injection d'eau et une vanne d'arrêt, un piston doué d'un mouvement de va et vient dans le cvlindre, un réservoir contenant la première substance à l'état gazeux, et un système de tuyaute- ries reliant le réservoir et le moteur. Suivant l'invention, on comprime la première substance, de oréférence du propane, on admet l'eau, la seconde substance, lorsque le propane est suffisamment comprimé et l'on introduit un supplément de propane lorscue le propane aazeux dans le cvlindre est détendu au maximum et lorsque la pression à l'intérieur du cylindre atteint sensiblement sa valeur de pointe. L'invention procure un procédé etun dispositif plus economi- ques que ceux de l'art antérieur en améliorant et en complétant thermodynaminuement le cycle de Carnot au moyen d'un cycle de type di-fluidique. L'invention sera mieux comprise à- l'aide de la description cui va suivre accompagnée des dessins joints dans lesquels: la figure 1 représente schématiquement un moteur diésel suivant l'invention, et la figure 2 renresente son diagramme de fonctionnement. flans le premier stade de fonctionnement du moteur suivant l'invention, la première substance, le propane, est admise en provenance d'un réservoir 1 dans le cvlindre 8 du moteur diésel 10. Lorsaue le propane est comprimé au maximum nar la montée du piston 9, un netit volume de la seconde substance, l'eau, est injecté par un orifice 5 6'injection d'eau. Le propane est stocké dans le réservoir 1 et acheminé au cvlindre 8 par un jeu de tuyaux 3, une vanne anti-retour 4 et un orifice 11 pratiqué dans la paroi du cylindre 8 et une vanne de régulation 2 montée au sommet du réservoir 1. La fonction de l'orifice d'entrée 5 sera expliquée plus en détail ci-après. L'eau fonctionne comme luhrifiant du piston 9 dans le cylin- dre 8. Lorsque la première substance, le propane, est comprimée dans le cylindre par réduction au 1/20 de son volume initial lors de la montée du piston au point mort haut, la pression dans le cylindre s'élevé à 170 bars et la température dépasse 1100 K. L'injection d'eau dans le cylindre fait monter la pression R sa valeur de pointe, c'est à dire au moins 230 bars. Tandis que la chaleur spécifique du propane (C3H8) est de 8 175 J/mole à 1000 K et de 206 J/mole à 15000R celle de l'eau (r20) est de 41,2 J/mole 1000 K et de 46,92 J/mole à 15000F. il faut comprendre que dans ce cas l'eau injectée s'expanse plus de quatre fois comme l'iniirrue la relation 175/ 41,2 > 4 Les volumes respectifs du propane a comprimer et de l'eau à injecter dans le cylindre se déterminent comme suit:: C3H8 = 0,9 H20 = 0,1 Le volume de l'eau s'expanse 1,3 fois comme l'explique l'éauation 9/13 + 4/19 = 13/10 La pression dc l'eau dans le cylindre est de 174 bars à 1100 K, 200 bars à 1150 K et 238 bars à 12000K de telle sorte que lors de l'expansion, elle devient 174 x 1,3 = 226,2 bars à 11000, 200 x 1,3 = 260 bars à 1150 K et 238,0 x 1,3 = 309,4 bars à 12000K. L'invention sera expliquée thermodynamiquement en se référant à la figure 2. Le propane introduit dans le cylindre suit la courbe de compression adiabatique du cvcle de Carnot en partant du point Z6ro. L'eau est injectée 3 un point 3 au sommet de la courbe de compression~adiabaticue de telle sorte que la pression intérieure atteint un point 4. Le gaz dans le cylindre suit alors la courbe d'expansion adiabatique-(4-5-6) et atteint un point x néga- tif inférieur au point zéro. Pour faire monter le point final de la courbe de détente adia batique-de ss x, la première substance, le propane, est introduite en supplément au bas du cylindre en provenance du réservoir 1 par un tuyau et l'entrée 5 à une pression initiale fixe. I1 ressort de ce qui précede que l'eau se-détend adiabatiquement, que le piston descend et que le fonctionnement du moteur diésel peut continuer. Comme le montre le diagramme, le cycle de compression adiabatique du cycle de Carnot et le cycle de détente adiabatique du cycle de Otto sont reliés l'un à l'autre. On réalise ainsi un cycle appelé cycle de Sato, du nom de son inventeur. I1 faut comprendre que leprocédé et le dispositif suivant l'invention procurent les moyens de création d'un nouveau mouvement mécaniaue et satisfaisant à la première et à la seconde loi de la thermodynamique, le changement non réversible du troisième principe de la thermodynamique et de la mécanique statistique étant transformé en un changement réversible. On signale au pa-ssage que, suivant la troisième loi de la thermodynamique, l'air ne remplace pas le propane parce que la combinaison de l'air et de l'eau possède un nombre réciproque de différence entre leur chaleur spécifique. REVENDICATIONS 1- Procédé de production d'énergie caractérisé en ce qu'il consiste à comprimer une première substance dans un cycle de Carnot, à admettre une seconde substance lorsque le cycle de Carnot atteint son point de pression maximum et à admettre la première substance lorsque le cycle de Otto atteint son point de pression négative ou son point le plus bas, la première substance et la seconde substance ayant des chaleurs spécifiques différentes. 2- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la première substance est le propane et la deuxième substance est l'eau. 3- Dispositif aénérateur '6nercie pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend un moteur diecel alternatif comportant un cvlindre et un piston, un orifice d'injection 'eau nrstiaué dans une paroi du cvlindre, un réservoir contenant du propane et un jeu de tuyaux connectant le réservoir et le cylindre o l'on introduit le propane.