Brevet FR2489423A1 — publié le 19820305

*1 Irocédé et dispositif de traitement de combustibles hydro- carbures fluides L'invention concerne les dispositifs de traitement de combus- tibles hydrocarbures fluides. Il est devenu de plus en plus important d'économiser les hydrocarbures, en particulier l'essence. Il est donc souhai- table de rendre optimale la combustion de tels carburants. L'invention fournit un dispositif de traitement de carburants qui comprend des électrodes définissant une zone de traite- ment, des moyens pour appliquer une haute tension aux dites électrodes pour produire un champ électrique de haute inten- sité dans ladite zone de traitement, et des moyens pour ame- ner le combustible à traiter à la zone de traitement et l'en évacuer. - in utilisant une telle structure, on a constaté que le pas- sage d'un combustible hydrocarbure dans un champ électrique: de haute intensité avant de pénétrer dans un moteur a pour résultat une diminution de certaines émissions à partir des gaz d'échappement, et un accroissement de la production d'énergie par quantité unitaire de carburant consommé. Au cours du développement d'un tel dispositif de traitement, il a aussi été constaté que le remplissage de la zone de traitement du dispositif au moyen de grains diélectriques, par exemple des grains de verre d'une dimension donnée, augmente l'effet du dispositif de traitement sur le combusti- ble, de sorte que sont obtenus des gains notables dans l'efficacité de la combustion. Les grains sont avantageuse- ment sphériques et d'un diamètre d'environ 4 mm. La zone de traitement est de préférence annulaire, étant défi- nie entre une électrode interne allongée et une électrode externe allongée sensiblement coaxiale, un revêtement diélec- trique étant prévu sur la face d'au moins une des électrodes et formant une paroi de ladite zone de traitement pour isoler cette électrode du combustible dans la zone de traitement, une admission de combustible étant prévue à proximité d'une extrémité de la zone annulaire de traitement, et une sortie de combustible étant prévue à proximité de son autre extré- mité. quand le dispositif de traitement est utilisé en combinaison avec un moteur d'automobile comprenant un circuit d'allumage à voltage élevé, les moyens d'application d'un fort voltage sont de préférence reliés au circuit d'allumage, avantageuse- ment avec interposition d'un filtre électrique de lissage. L'invention fournit aussi un procédé de traitement d'un com- bustible hydrocarbure fluide, comprenant les mesures consis- tant à ménager une zone de traitement, à remplir cette zone Do de traitement avec des corpuscules diélectriques d'une dimen- sion choisie et d'une forme propre à ménager des passages pour le combustible dans l'espace compris entre les corpus- cules, à faire circuler le combustible devant être traité au travers de la zone de traitement et ainsi au travers desdits passages, et à produire un champ électrique de haute inten- sité dans ladite zone de traitement. Une forme de réalisation de l'invention sera maintenant décrite, à titre d'exemple, en se référant au dessin annexé dans lequel: La figure 1 est une vue perspective d'une forme de réalisa- tion du dispositif de traitement selon l'invention relié avec le circuit du combustible d'un moteur d'automobile. La figure a est une vue latérale à plus grande échelle du dispositif de traitement, certaines parties étant arrachées pour montrer les détails internes. La figure 3 est une coupe transversale selon la ligne 3-3 de la figure 2. La figure 4 est un schéma de circuit montrant la liaison du dispositif de traitement à un circuit d'allumage à voltage élevé associé au moteur d'automobile. La figure 5 est une vue similaire à la figure 4 d'un circuit modifié dans lequel des éléments semblables ont des référen- ces analogues complétées du suffixe"a". On se réfère tout d'abord aux figures 2 et 3. Le dispositif de traitement indiqué globalement par la référence 1 comprend un ensemble 2 d'électrode interne cylindrique et allongé placé coaxialement à l'intérieur d'un ensemble 3 d'électrode externe cylindrique et allongé. L'ensemble 3 d'électrode externe comprend un raccord d'admission 4 et un raccord Do d'évacuation 5 qui communiquent avec une zone 6 annulaire de traitement définie entre les ensembles-électrodes 2 et 3. la zone 6 annulaire de traitement est représentée remplie de corpuscules diélectriques sous la forme de grains 8 de verre. L'ensemble 2 d'électrode interne comprend un élément 10 d'électrode interne conducteur et allongé. Les extrémités opposées il (un c8té n'étant pas reprdsenté) de l'élément 10 d'électrode interne reçoivent chacune un élément d'espacement 12 diélectrique. L'élément 10 d'électrode interne est entouré par un manchon diélectrique 14 qui isole l'élément d'électrode 10 du combustible au cours du traitement. De préférence, le manchon 14 est en un matériau tel que le tétrafluoroéthylène, par exemple le matériau qui est vendu sous la marque commer- ciale "Teflon". L'ensemble 3 d'électrode externe comprend un élément 16 d'électrode cylindrique et conducteur présentant un collet 17 dirigé vers l'intérieur à ses extrémités opposées 18. L'en- semble 2 d'électrode interne est placé coaxialement à l'inté- rieur de l'ensemble 3 d'électrode externe par logement des éléments d'espacement 12 au travers des collets 17, des joints 20 circonférentiels élastiques et en forme de coins étant interposés entre les collets 17 et les éléments d'espa- cement 12. Des chapeaux d'extrémité 21 sont placés sur les extrémités de l'ensemble 5 d'électrode externe et sont amenée à s'appliquer contre les joints 20 en forme de coins en ser- rant des attaches 22 s'étendant au travers des chapeaux d'extrémité 21. Les joints 20 ménagent une liaison étanche au fluide pour empêcher une fuite à partir du dispositif de traitement 1. L'admission 4 et la sortie 5 sont chacune équipées d'un écran ou porte 24 pour empocher les grains 8 de s'échapper du dis- positif de traitement 1. L'admission 4 et la sortie 5 sont filetées pour recevoir des raccords 25 propres à la connexion d'un conduit 26 de combustible provenant d'une pompe 27 à combustible (figure 1) à l'entrée 4, et un conduit 28 de com- bustible provenant de la sortie 5 et menant à un carbura- teur 29. j5 Le champ électrique à l'intérieur du dispositif de traitement 1 peut être établi en reliant les éléments-électrodes 10 et 16 à une quelconque source 52 de courant continu à voltage élevé. Dans la forme de réalisation préférée, les ensembles- électrodes 2 et 3 sont reliés à un circuit 33 d'allumage à voltage élevé (figure 4) d'un moteur 54 d'automobile devant consommer le combustible après son passage dans le dispositif de traitement 1.. Pour des raisons de sécurité, l'élément 10 d'électrode interne est de préférence relié à la borne sous tension du circuit d'allumage 33, alors que l'élément 16 d'électrode externe, qui est nu, est connecté à la terre 36 associée au circuit d'allumage 33. l'élément 10 d'électrode interne peut être connecté à un conducteur 37 reliant une bobine d'allumage 38 à un distributeur 39. Cependant, il est généralement plus commode de la relier à l'un des divers fils d'alimentation 41 des bougies d'allumage qui vont du distributeur 39 aux bougies 42 associées au moteur 34 d'aubo- mobile, Le dispositif de traitement 1 consomme une quantité négligeable de courant, de sorte que ceci n'altère pas le rendement de la bougie 42 à laquelle le dispositif de traite- ment 1 est connecté. Dans certaines circonstances, en fonction de la dimension du dispositif de traitement 1, du type du combustible traité, du débit, et d'autres considérations, il est souhaitable de lisser la tension variant dans le temps du circuit d'allumage 33 à un voltage continu sensiblement constant. Le circuit modifié 3Ma représenté à la figure 5 est pour l'essentiel le même que le circuit 33 précédent, à l'exception du fait qu'un filtre passe-bas 44 est interposé entre la source de tension d'allumage et le dispositif de traitement 1. Le filtre 44 3o peut consister en un condensateur convenablement dimensionné (non représenté), peut comprendre une diode (non représentée) pour empocher une décharge indésirée du condensateur, et il peut comprendre d'autres composants de filtre courants. Le dispositif de traitement 1 est particulièrement bien adapté à l'utilisation pour traiter un combustible ou carburant tel que de l'essence, ou analogue, pendant son passage du réservoir à carburant 47 au carburateur 29 associé au moteur 34, et avant la combustion du carburant dans le moteur 34. Le dispositif de traitement 1 utilisable dans une voiture automobile courante peut avoir les dimensions sui- vantes: diamètre de l'élément 10 d'électrode interne approxi- mativement égal à 12,7 mm et longueur de cet élément environ 177,8 mm; épaisseur du manchon 14 environ 0,5 mm; diamètre intérieur de la coquille 16 environ 63,5 mm; longueur hors tout du dispositif de traitement z environ 254 mm pour un diamètre extérieur d'environ 76,2 mm; diamètre des grains de verre 8: environ 4 mm. La liaison du dispositif de traite- ment 1 au circuit d'allumage 33 d'un moteur 34 est particu- lièrement commode et économique, étant donné qu'une source de courant séparée 32 n'a pas besoin d'être prévue, bien qu'il soit envisagé qu'une source de courant séparée puisse être utilisée à cet effet. Il est aussi envisagé que le dispositif de traitement 1 soit alimenté directement à partir d'une bobine d'allumage, ou analogue, qui fournirait un voltage élevé ou haute tension adéquate suffisant pour créer le champ électrique dans le dispositif de traitement 1. Le processus ou mécanisme précis qui provoque des changements dans le carburant traité n'est pas complètement compris. Une suggestion, théorique, et à laquelle les demandeurs ne sou- haitent pas être tenus, est que le champ électrique provoque une pulvérisation plus fine dans le carburateur 29, ce qui assure une combustion plus complète du carburant dans les cylindres, lia taille optimale des grains 8 a été déterminée par des moyens empiriques. On pense que l'effet des grains 8 est un phénomène de surface associé à une charge sur la sur- face des grains 8 coopérant avec le carburant dans le dispo- sitif de traitement 1, et on pense que cette charge est développée dans le champ électrique créé dans le dispositif de traitement 1. On pense que la charge des grains est sem- blable à une charge sur l'une ou les deux surfaces des ensemblesélectrodes 2 et 3 coopérant avec le carburant. On pense aussi que quand les grains 8 deviennent plus petits, de sorte que leur surface totale augmente, la charge s'accroit alors. Cependant, en dessous d'approximativement 4 millimè- tres en diamètre, une diminution supplémentaire de la taille semble ne pas améliorer le traitement et peut gêner celui-ci si on le compare à un traitement avec des grains 8 de 4 mm. On pense aussi que l'espace entre les grains adjacents 8 est important car des passages sont formés dans ces espaces pour permettre la circulation du carburant au travers du disposi- tif de traitement 1. Cependant, l'invention ne se limite pas à une taille particulière, à une forme ou à un matériau diélectrique de grains 8, et il est prévu que de nombreuses garnitures courantes à surface associée de grande valeur, pourraient être utilisées. Des essais ont été réalisés en faisant fonctionner une auto- mobile sur un dynamomètre à une vitesse de 88 kilomètres/ heure. les résultats suivants ont été obtenus - réduction du pourcentage de mono-oxyde de carbone dans les gaz d'échappe- ment, qui passe de 0,3 %, sans dispositif de traitement 1, à 0,24 % avec le dispositif de traitement 1 en fonctionnement; réduction des émissions d'hydrocarbures qui passent de 90 par- ties par million (ppm) sans dispositif de traitement 1, à 40 ppm avec le dispositif. Au cours d'essais non officiels de consommation de carburant avec la même automobile équipée du dispositif de traitement 1, on a atteint un accroissement de l'ordre de 20 % de la distance parcourue par litre consommé. Le dispositif de traitement 1 a été décrit principalement en termes de traitement de l'essence utilisée dans des véhicules automobiles légers. Cependant, avec des modifications adéqua- tes, il est prévu que le procédé et l'appareil selon l'in- vention seraient applicables au traitement d'autres combus- tibles hydrocarbures, aussi bien gazeux que liquides, utili- sés dans divers autres types de muoteur et de source thermique. àn particulier, le carburant peut être, de manière non limi- tative, du méthane, du propane, du butane, de l'essence, de l'éthanol, du combustible pour moteur diesel et analogue. Bien que la charge appliquée au dispositif de traitement par un circuit d'allumage courant d'automobile soit sensiblement uniforme pour divers modèles, on notera qu'il est prévu qu'un homme de l'art pourrait appliquer une plage assez large de charges au dispositif de traitement à partir d'autres sources. pin particulier, une tension continue comprise entre 5.000 et 30.000 volts est préférée; cependant, d'autres tensions pro- duiraient aussi un champ adéquat. Revendications 1. Dispositif de traitement pour combustibles hydrocarbures, caractérisé en ce qu'il comprend des électrodes (2,3,10,16) définissant une zone de traitement (6), des moyens (41,36) pour appliquer une haute tension aux dites électrodes et produire un champ électrique de haute intensité dans la zone de traitement, et des moyens (4,5) pour amener le combustible à traiter à la zone de traitement, et l'en évacuer. 2. Dispositif de traitement selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la zone de traitement comprend une multipli- cité de particules diélectriques (8). 3. Dispositif de traitement selon la revendication 2, carac- térisé en ce que les particules diélectriques sont des grains de verre. 4. Dispositif de traitement selon la revendication 3, carac- térisé en ce que les grains de verre sont sensiblement sphé- riques et ont un diamètre d'approximativement 4 mm. 5. Dispositif de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la zone de traitement (6) est annulaire, étant définie entre une élec- trode interne allongée (2,10) et une électrode externe (3, 16) allongée sensiblement coaxiale, en ce qu'un revêtement diélectrique (14) est prévu sur la face d'au moins l'une des électrodes formant une paroi de la zone de traitement, pour isoler cette électrode du carburant dans la zone de traite- ment, et en ce qu'une admission de combustible (4) est prévue à proximité d'une extrémité de la zone de traitement annu- laire, une sortie (5) de combustible étant prévue à proximité de son autre extrémité. 6. Dispositif de traitement selon la revendication 5, caractérisé en ce que des moyens (24) sont prévus à proximité de l'entrée et de la sortie de combustible pour retenir les particules diélectriques dans la zone de traitement. 7. Dispositif de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes associé à un moteur de véhicule automobile équipé d'un circuit d'allumage haute tension, caractérisé en ce que les moyens (41,36) d'application d'une haute tension sont connectés au circuit d'allumage. 8. Dispositif de traitement selon la revendication 7, carac- térisé en ce qu'un filtre électrique (44) est connecté entre le circuit d'allumage et le dispositif de traitement pour lisser la tension appliquée entre les électrodes. 9. Procédé de traitement d'un combustible hydrocarbure fluide, caractérisé en ce qu'il comprend les mesures consistant à ménager une zone de traitement, à remplir la zone de traite- ment de particules diélectriques d'une dimension choisie et d'une forme propre à ménager des passages à carburant dans l'espace compris entre les particules, à faire circuler le combustible à traiter au travers de la zone de traitement et ainsi au travers desdits passages, et à produire un champ électrique de haute intensité dans la zone de traitement. 10. frocédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les particules diélectriques sont des grains de verre, approximativement sphériques et ayant un diamètre d'approxi- mativement 4 mm. 11. Procédé selon la revendication 9 ou la revendication 10, appliqué à un moteur à combustion interne équipé d'un cir- cuit d'allumage haute tension, caractérisé en ce que le champ électrique haute intensité est dérivé du circuit d'allumage haute tension.