Brevet FR2425545A1 — publié le 19791207

La présente invention apour objet un dispositif antipollution et économiseur de carburant pour moteurs à explosion, en particulier mais non limitativement pour des moteurs a tautomobiles. Comme on le sait, on a déjà tenté de diminuer la consommation des moteurs à explosion en carburant,en injectant de l'eau au mélange air-carburant d'alimentation du moteur, ou bien en injectant directement l'eau dans les cylindres du moteur. On parvient ainsi effectivement à améliorer la combustion du mélange air-carburant et à augmenter sensiblement la puissance du moteur, tout en diminuant le taux. d'oxyde de carbone présent dans les gaz d'échappement. En effet, on sait que ltoxyde de carbone des gaz d'échappement provient d'une combustion incomplète du carburant, de sorte que l'injection d'eau, de préférence sous forme pulvérisée au mélange d'air et de carburant, à un débit convenablement préréglé, fournit par dissociation de l'eau aux températures de combustion du carburant, de l'hydrogène et de l'oxygène. L'oxygène active la combustion du mélange air-carburant et en permet donc une combustion plus complète, et d'autre part se combine avec l'oxyde de carbone produit pour former du gaz carbonique. Comme d'autre part l'o yde de carbone , gaz extremement dan gereux, est à l'origine de la formation de calamine, l'injection d'eau à un débit convenable supprime pratiquement la calamine tout en diminuant considérablement la pollution par 11 oxyde de carbone. De son c8té, l'hydrogène provenant de la dissociation de l'eau s'ajoute à l'hydrogène du carburant, ce qui produit une économie de carburant, une augmentation de la puissance du moteur, de la vitesse de la voiture ainsi qu'une conduite plus agréable. Toutefois, l'injection d'eau dans le moteur pose un problème en ce qui concerne la conservation du moteur. Par ailleurs, malgré les nombreuses tentatives faites jusqu'à présent, on n'est jamais parvenu: à mettre au point un système d'injection d'eau pourvu d'organe de réglage du débit d'eau à des valeurs convenables pour éviter de noyer et de derader/Êea LRUe t par conséquent exploitable à une échelle industrielle. En effet, l'injection d'eau doit pouvoir être réglée de façon extrêmement précise et stable, afin de maintenir le débit d'eau à l'intérieur d'une fourchette appropriée, à savoir entre 0,2 et 1 % du débit de carburant, et de préférence 0,3 % environ. Les problèmes posés par la conservation du moteur à longue échéance proviennent du fait que, si l'injection d'eau est mal réglée, une quantité d'eau résiduelle se dépose dans le moteur et entrains une certaine corrosion de celui-ci. En outre, l'injection d'eau pose également un problème au point de vue de la lubrification du moteur. D'invention a pour but d'apporter une solution à ces divers problèmes, en permettant de réaliser un dispositif antipollution et économiseur de carburant aisément réglable pour permettre son exploitation industrielle en grande série, et qui ne soit pas susceptible de nuire à la conservation du moteur. Le dispositif antipollution visé par l'invention comprend,de façon connue en soi,des moyens pour injecter de l'eu t dans le système d'admission d'un mélange air-carburant aux cylindres d'un moteur, cette eau étant contenue dans un réservoir relié par une tubulure d'alimentation au système d'admission précité, lequel comprend un carburateur communiquant avec un collecteur ou pipe d'admission aux cylindres du mélange air-carburant. Conformément à l'invention, la tubulure d'alimentation en eau débouche dans le système d'admission du mélange air-carburant sensiblement à la j onction entre le earburateur et le collecteur d'admission, et un gicleur du réglage du débit d'eau aspiré est immergé dans le réservoir. La valeur du débit d'injection de l'eau par le gieleur étant convenablement préréglée, on constate dans ces conditions que l'on obtient un dispositif particulièrement efficace et aisé à installer, pratiquement sans modification aux organes constitutifs du moteur, à savoir essentiellement le carburateur Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, le carburateurétaftdisposé au voisinage d'un reniflard du carter du moteur, qui contient un mélange d'air sous pression et de vapeur d'huile, des moyens sont prévus pour mélanger I2 eau injectée avec de l'air et de la vapeur huile additionnels en provenance du reniflard D'une part l'addition d'un mélange d'air sous pression et de vapeur d'huile à l'eau injectée dans le collecteur d'admission accroît la quantité d'oxygène, et surtout d'autre-part améliore la lubrification du moteur grâce à la vapeur d'huile, ce qui est très favorable à la maintenance du moteur en supprimant pratiquement tous risques de corrosion dusà l'addition d'eau. L'injection du mélange d'air et de vapeur d'huile peut autre exécutée-en un emplacement convenablement choisi de la tubulure d'alimentation en Eau, par exemple par l'intermédiaire d'un diffuseur en T interposé entre le réservoir et l'entrée du collecteur d'admission. On obtient alors un mélange d'eau pulvérisée, de vapeur d'huile et d'air sous pression qui est introduit dans le collecteur d'admission. Les essais réalisés avec des voitures automobiles munies d'un tel système se sont révélés particulièrement intéressants, et ce aussi bien en ce qui concerne la diminution de là pollution par l'oxyde de carbone, que l'économie de carburant. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaitront au eours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés à titre d'e emples non limitatifs, on a représenté plusieurs modes de réalisation du dispositif selon l'invention. - La figure 1 est une vue en élévation avec coupe partielle illustrant un premier mode de réalisation du dispositif antipollution conforme à l'invention. - La figure 2 est une vue d'une forme de réalisation possible du gicleur de réglage du débit d'eau, le corps du gicleur étant représenté en coupe longitudinale, tandis que l'organe de réglage proprement dit est représenté en élévation longitudinale. - La figure 3 est une vue en coupe axiale du diffuseur à trois voies pouvant être placé sur la tubulure d'alimentation en eau, pour recevoir le mélange d'air et de vapeur d'huile additionnel. - La figure 4 est une vue en coupe du branchement pouvant être exécuté sur le reniflard pour y effectuer la prise d'air et de vapeur d'huile. - La figure 5 est une vue schématique d'un deuxième mode de réalisation du dispositif selon l'invention. - La figure 6 est une vue en plan d'une bride de raccordement faisant partie du dispositif de la figure 5, cette bride étant placée entre le carburateur et l'entrée du collecteur d'admission. Dans la réalisation représentée aux figures 1 à 4, le dispositif antipollution et économiseur de carburant pour moteurs a explosion visé par l'invention, comprend un réservoir 1 contenant de l'eau 2 destinée à être injectée dans le système d'admission aircarburant aux cylindres d'un moteur non représenté, par l'intermédiaire d'une tubulure ou canalisation d'alimentation 3. Ce système d'admission comporte un carburateur 4 dont on voit le papillon 5 de l'accélérateur, ce carburateur étant connu en soi et pourvu d'une canalisation d'injection du carburant non représentée. Par ailleurs, le moteur comporte un reniflard 6 du carter d'huile, qui contient un mélange d'air sous pression et de vapeur d'huile. Dans l'exemple décrit ci-après, l'invention s'applique plus particulièrement mais non exclusivement à un moteur d'automobile. Le carburateur 4 a son embase 7 qui communique avec un collecteur ou pipe 8 d'admission du mélange air-vapeur d'essence aux cylindres du moteur, la flèche portée dans le collecteur 8 indiquant la direction des cylindres. Conformément à l'invention, la tubulure 3 d'alimentation en eau débouche dans le système d'admission du mélange air-carburant sensiblement à la jonction entre le carburateur 4 et le collecteur d'admission 8, un gicleur réglable 9 de réglage du débit d'eau aspirée étant complémentairement immergé dans le réservoir 1. Dans le mode d'exécution représenté à la figure 1, la tubu lure 3, qui peut etre constituée notamment au moyen d'un tuyau souple en matière plastique, est raccordée à une bride annulaire 11 intercalée entre l'embase 7 du carburateur 4 et l'entrée du collecteur 8. La bride 11 est semblable à la bride représentée à la figure 6, à cette différence près que la bride 11 comporte un seul orifice ou alésage d'admission 12 raccordé à la tubulure 3, alors que la bride de la figure 6 en comporte deux, pour des raisons qui seront expliquées ci-après. La bride intercalaire 11 est percée d'une ouverture centrale 13 circulaire, dont le diamètre est égal à celui des ouvertures de embase 7 et de l'entrée du collecteur 8 respectivement. L'embase 7 du carburateur se prolonge par une collerette 14, tandis que l'entrée du collecteur 8 est également pourvue d'une collerette 15 analogue, celle-ci ainsi que la bride Il et la collerette 14 étant percées de deux trous 16 agencés pour recevoir des boulons de fixation de la bride 11 et des collerettes 14-, 15. Par ailleurs, suivant une caractéristique complémentaire de l'invention, des moyens sont prévus pour mélanger l'eau injectée dans le collecteur d'admission 8, avec de l'air sous pression et de la vapeur d'huile additionnels en provenance du reniflard 6. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 1, le reniflard 6 est ainsi relié à la tubulure d'alimentation en eau 3 par un tuyau 17 qui débouche dans un diffuseur 18 à trois voies ; celui-ci est ainsi raccordé, d'une part au gicleur réglable 9 par une canalisation 19 et au tuyau 17 a'injection du mélange air-vapeur d'huile, et d'autre part à la tubulure 3. Cette dernière délivre donc dans le venturi d'entrée du collecteur d'admission 8 un mélange d'eau pulvérisée, d'air et de vapeur d'huile. Le gieleur réglable 9 immergé dans l'eau 2 comporte (figure 2) une vis pointeau 21 engagée à l'intérieur d'un manchon tubulaire 22 dont une extrémité 25 est rétrécie et est pourvue à sa périphérie d'une denture 23 tronconique, agencée pour permettre.l'introduction de cette partie du manchon 22 dans la canalisation de raccordement 19, tout en s'accrochant à cette dernière grâce à l'orientation vers le bas de cette denture. Le manchon 22 est d'autre part percé d'un canal axial 24, à section tronconique 24a de liaison avec une partie de diamètre réduit qui débouche à l'intérieur de la canalisation de liaison 19. Du coté opposé à la denture 23, le canal 24 est taraudé sur une certaine longueur jusqu'à son extrémité opposée à l'extrémité débouchant dans la canalisation 19, afin de permettre l'introduction dans le manchon 22 de la vis pointeau 21. Celle-ci porte un bouton moleté 26 de manoeuvre à l'une de ses extrémités, tandis que son autre extrémité est constituée par une tige effilée 27 à pointe tronconique, dimensionnée pour venir s'introduire dans la partie cerftra- le de la canalisation 24. La vis pointeau 21 porte en outre un écrou 28 destiné à permettre le blocage de la vis dans la position corres pondant au réglage choisi pour le débit d'eau, 12 extrémité conique de la tige 27 venant s'introduire dans la partie conique de forme correspondante 24a de la chambre 24.Des perçages tels que 29 sont agencés dans la partie cylindrique 22a du manchon 22, c'est-à-dire la partie qui entoure la chambre 24 et le taraudage 31. A titre indicatif, ces trous d introduction de l'eau peuvent être par exemple au nombre de trois, ce nombre pouvant évidemment varier. Un filtre cylindrique 32 est encastré autour de la périphérie de la partie 22a du manchon sur une longueur appropriée, de ltex- trémité du taraudage 31 jusqu'à un niveau situé au-delà des orifices 29 d'introduction d'eau. A titre indicatif, les trous 29 peuvent avoir un diamètre d'un millimètre, le pas de la vis 21 correspondant au taraudage 31 qui a un pas très fin, par exemple, mais non limitativement, 0,2 à 0,4 mm environ. Le gicleur 9 peut ainsi débiter 15 à 22 centilitres d'eau environ à l'heure, ces limites de débit correspondant à un pourcentage d'eau par rapport au débit du carburant se situant à l'intérieur de la fourchette mentionnée ci-dessus. La tuyauterie 17 est raccordée au reniflard 6, au moyen d'une prise en Y 33 (figure 4), pourvue d'un embout 34 dans lequel est ménagé un canal de raccordement avec le tuyau 1 7 ; une denture 35 ménagée sur la surface de l'embout 34 assure le maintien en place -de celui-ci à l'intérieur du tuyau 17. Le diffuseur 18 comporte un corps 36 (figure 3) en T, chaque branche du U étant percée d'un canal 37 et munie à sa périphérie d'une denture d'accrochage 38 dans l'embouchure de la canalisation ou du tuyau correspondant (3, 17, 19). Le canal 37 de raccordement avec le tuyau 17 présente un ori fice 40 convenablement calibré(par exemple 2 mm de longueur pour un diamètre de 0,95 mm ou I mm), afin d'assurer un débit d'huile convenable. Ce calibrage est ainsi réalisé entre l'arrivée du tuyau 17 et le croisement des trois voies du diffuseur. Le fonctionnement et les avantages du dispositif qui vient d'etre déerit sont les suivants Le moteur étant mis en route, le mélange abi-carburant traverse le carburateur 4, la bride 11 et pénètre dans le collecteur 8. La dépression créée dans le tuyau d'alimentation 3 par l'injection du mélange dans le collecteur 8 aspire l'eau 2 qui traverse le filtre 32, pénètre dans la chambre 24, le pointeau 21 ayant été au préalable convenablement préréglé; puis l'eau traverse deux canaux 77 du diffuseur 18, et s'écoule dans le tuyau 3 vers le canal d'injection 12 et l'entrée du collecteur 8.En même temps, un mélange d'air sous pression et de vapeur d'huile est aspiré à partir de la prise en Y 33 du reniflard 6, et ce mélange vient s'ajouter dans le diffuseur 18 à liteau qu'il pulvérise. Un mélange d'eau pulvérisée, d'air sous pression et de vapeur d'huile est ainsi introduit entre l'embase 7 du carburateur et le collecteur 8, dans lequel ce mélange vient s'ajouter au mélange airessence. On donnera ci-après quelques résultats de tests effectués avec des voitures RENAULT 16 TI et RENAULT 6. 1 - Essai avec une voiture RENAUIX 16 T'r 9 CV, double corne, modèle 1976, kilométrage 110 688 Le test a été effectué sur un banc à rouleauxet a donné notamment les résultatssuivants: - à-90 Km/h : consommation aux100 km sans le dispositif conforme à l'invention : 7, 2 litres. consommation aux100 km avec le dispositif conforme à l'invention: : 6, 3 litres, la différence étant de 12, 5 5s. - à 110 km/h : consommation sans le dispositif de l'invention : 8 litres. consommation avec le dispositif selon l'invention 7, 2 litres, l'économie étant de 10 %. Pollution : sans le dispositif de l'invention : 6, 1 % CO avec le dispositif selon 1'invention : 0,6 5 CO. En outre on a constaté que les temps de passage d'une vitesse de 50 km/h à la vitesse de 140 km/h sont les suivants Sans le dispositif : 40,2 secondes Avec le dispositif : 37,4 secondes. Enfin, sans le dispositif selon 11 invention, la vitesse de pointe maximum enregistrée a été de 148 km/h, et de 150 km/h avec le dispositif selon l'invention. 2 - Essai effectué avec une voiture RENAULT R5 TS - 7 CV, modèle 1977 avec un kilométrage de 26 957 du 2 au 6 octo-bre 1977. Sur route, vitesse limitée à 90 km/h, la consommation en carburant a varié entre 5,22 litres et 5,64 litres en fonction de la densité de la circulation et des conditions atmosphériques. Sur autoroute, à une vitesse stabilisée à 130 km/h avec deux personnes à bord, la consommation a été de 7, 80 litres de supercarburant aux 100 km, avec une moyenne horaire de 126 km. Le dispositif antipollution selon l'invention étant débranché, le taux de CO mesuré était de 3 %. Après mise en circuit du dispositif selon l'invention, ce taux est descenduen moins d'une minute à 1, 4 % de CO. On constate qu'avec le kilométrage, le taux de ao diminue progressivement jusqu'à 0,25 % environ. 3 - Vessai avec une voiture RENAULT E6. modèle 1969, avant un kilométrage de 64 840 km et roulant à l'essence ordinaire avec deux personnes, les résultats ont été les suivants : - Sur route avec une vitesse limitée à 90 km/h, la consommation aux 100 km a oscillé entre 4,6 et 5,5 litres. Sur autoroute, saune vitesse stabilisée à 90 km/h, cette consommation a été de 5 litres aux 100 km. Lorsque le dispositif selon l'invention est débranché, la consommation de cette voiture est de 7,87 litres aux 100 km sur autoroute dans les mêmes conditions, de sorte que le dispositif selon l'invention apporte une économie de carburant supérieure à 70 %. En outre, la puissance et la nervosité du moteur sont sensiblement augmentées, ce qui constitue un résultat supplémentaire remarquable, compte tenu des autres avantages mentionnés ci-dessus. La variante de réalisation représentée aux figures 5 et 6 diffère de la réalisation précédente par le fait que le reniflard 6 est directement relié à l'entrée du collecteur 8, au moyen d'une canalisation 39 qui communique avec un second orifice 41 percé dans la bride 30 intercalée entre le carburateur 4 et le collecteur 8; L'orifice 41 est convenablement calibré pour que la vapeur d'huile et l'air sous pression provenant du reniflard soient injectés dans le collecteur 8 à un débit approprié. Ainsi, le reniflard 6 est directement relié à l'entrée du collecteur d'admission par l'ouverture 41, qui est convenablement calibrée afin d'éviter de noyer le moteur. Dans ces conditions, l'eau aspirée par la tubulure 5 n'est pas pulvérisée, cette pulvérisation et le mélange avec la vapeur d'huile et l'air sous pression en prove nance du reniflard 6 s'effectuant dans le venturi d'entrée du collecteur 8. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, et peut comporter des variantes d'exécution. On citera en particulier les suivantes : la tubulure d'injection d'eau peut communiquer directement - avec 1' emba se 7 du carburateur, la bride 11 de raccordement étant alors supprimée. Dans ce cas, l'injection d'air et d'huile peut être opérée, soit par l'intermédiaire du diffuseur 18, soit par liaison directe du reniflard avec l'embase du carburateur 4. A la fabrication du carburateur, il suffit d'adapter une ou deux prises sur son embase pour recevoir le tuyau d'alimentation en eau, et éventuellement la canalisation de liaison avec le reniflard. Pour les moteurs déjà en service, il suffit de déposer le carburateur, de percer son embase en y pratiquant un trou taraudé pour y adapter une prise qui reçoit le tuyau relié au diffuseur. On peut également relier le tuyau d'injection d'eau à ltentrée du collecteur, dans lequel on perce alors un orifice taraudé pour recevoir une prise appropriée. Il est aussi possible de remplacer le gicleur. réglable 9 à vis pointeau par un gicleur simple, à condition que son orifice permette d'obtenir le meme débit. Le dispositif selon l'invention est applicable non seulement aux moteurs de voitures automobiles, mais à tous les moteurs à explosion en général, par exemple les moteurs de motos et motocyclettes, ainsi que d'avions à héliees. Dans les moteurs à injection, pourvus d'un injecteur électronique, on peut interposer une pompe à injection entre le diffuseur et l'entrée du collecteur d'admission aux cylindres. Compte tenu de la consommation en eau indiquée ci-dessus, un réservoir d'un litre d'eau, fixé à un endroit approprie sous le capot, peut alimenter le-dispositif sur une distance de 500 e 600 km environ. Le dispositif antipollution selon l'invention est peu oné reux, d'installation alsée, et accomplit des performances remarquables notamment en ee qui concerne l'abaissement du taux dioxyde de carbone, comme on peut s'en rendre compte par les exemples numériques mentionnés ci-dessus. En outre, la vapeur d'huile injectée à un débit convenable assure une lubrification au moteur qui écarte pratiquement tout risque relatif à la conservation de celui-ci. REVEND ICAT IONS 1 - Dispositif antipollution et économiseur de carburant pour moteurs à explosion, comprenant des moyens pour injeeter de 11 eau dans le système d'admission d'un mélange air-carburant aux cylindres d'un moteur, cette eau étant contenue dans un réservoir relié par une tubulure d'alimentation au système d'admission précité, lequel comprend un carburateur communiquant avec un collecteur ou pipe d'admission aux cylindres du mélange air-carburant, caractérisé en ce que la tubulure dlalimentation en eau débouche dans le système d'admission du mélange air-carburant sensible ment à la jonction entre le carburateur et le collecteur d'ad mission, et en ce qu'un gicleur de réglage du débit d'eau aspirée est immergé dans le réservoir. 2 - Dispositif antipollution selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tubulure d'injection d'eau est raccordée à une bride annulaire intercalée entre l'embase du carburateur et le collecteur d d'admission. 3 - Dispositif antipollution selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le gicleur immergé dans le réservoir d'eau comporte une vis pointeau engagée à l'intérieur d'un manchon fixé à l'extrémité de la tubulure d'alimentation, au moins un perçage d'introduction d'eau étant agencé dans le manchon et un filtre entourant ce dernier. 4 - Dispositif antipollution selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le carburateur est disposé au voisinage d'un reni flard contenant un mélange d'air sous pression et de vapeur d'huile, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour mélanger l'eau injectée avec de l'air et de l'huile addition nels en provenance du reniflard. 5 - Dispositif antipollution selon la revendication 4, caractérisé en ce que le reniflard est relié à la tubulure d'alimentation en eau par un tuyau qui débouche dans un diffuseur à trois voies raccordé, d'une part au gicleur de réglage du débit d'eau aspi rée et au tuyau d'injection du mélange additionnel air-huile, et d'autre part à la tubulure d'alimentation en eau, laquelle délivre ainsi an collecteur d'admission un mélange d'eau pulvé risée, d'air et huile, cette dernière améliorant la lubrifica tion des cylindres. 6 - Dispositif antipollution selon la revendication 4, caractérisé en ce que le reniflard est directement relié à l'entrée du eollec teur d'admission, par une ouverture calibrée de manière appropriée pour éviter de noyer le moteur, le mélange eau pulvérisée, air, huile étant réalisé dans le collecteur. 7 - Dispositif antipollution selon les revendications 2 et 6, carac térisé en ce que la bride intercalée entre l'embase du carbura teur et le collecteur d'admission est pourvue d'un second orifice ealibré directement relié au reniflard ppur permettre l'injection huile et d'air sans passer par le diffuseur. 8 - Dispositif antipollution selon les revendications 1 et 6, carac térisé en ce que le reniflard est relié directement à l'embase du carburateur par un tuyau débouchant dans un orifice percé dans ladite embase et convenablement calibré, la tubulure d'ali mentation en eau étant complémentairement reliée à l'embase du carburateur. 9 - Dispositif antipollution selon la revendication 5, caractérisé en ce que le diffuseur est pourvu dlun orifice d'introduction d'huile convenablement calibré pour assurer un débit d'huile approprié, cet orifice étant agencé entre l'arrivée du tuyau relié au reniflard et le croisement des trois voies du diffuseur.