Brevet FR2502699A1 — publié le 19821001

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR ECONOMISER I LE CARBURANT POUR LES AUTOMOBILES On a fait et on fait toujours de nombreuses tentatives pour économiser le carburant consommé par les automobiles et pour améliorer la consommation kilométrique du combustible. I1 est bien connu que l'addition de certaines quantités d'eau au carburant sert à économiser le carburant0 Cependant, à part la preuve théorique qu'il est possible d'économiser du carburant en y ajoutant de l'eau, mélanger de l'eau avec un carburant à base de pétrole à l'état liquide est loin de pouvoir être mis en pratique simplement du fait que l'eau ne se mélange pas facilement avec le carburant liquide.Même si l'eau est mélangée de façon satisfaisante avec le carburant liquide, elle ne s'évapore pas aussi facilement que le carburant pour se mélanger à l'air dans le processus de pr6-combustion, et l'eau a tendance à rester à l'état liquide lorequ' elle arrive dans le moteur avec l'air ou le mélange carburant-air, ce qui n'est pas souhaitable. Par conséquent, la présent. invention propose un procédé et un dispositif pour faire passer de l'eau à l'état gazeux ou à l'état de vapeur, pour titre mélangée avec l'air, ou le carburant déjà passé à l'état gazeux et mélangé avec de l'air ou avec un mélange carburant-air, pour obtenir un mélange homogène des particules d'eau et des particules d'air, ou de carburant et d'air, avant l'introduction dans le moteur. L'invention concerns un procédé et un dispositif pour économiser du carburant pour les automobiles. Le dispositif est conçu pour introduire a. la valeur, qui est produite dans le dispositif en chauffant de l'eau avec les gaz d'échappement du moteur, dans l'air d'admission ou le mélange oar burant-air d'admission aspiré par le moteur et pour l'y mélanger. Le dispositif comporte un corps métallique destiné à être fixé sur un moteur d'automobile, ce corps métallique comportant un passage d1admission qui dirige l'air ou le mélange carburant-air vers les orifices d1admission d'un moteur, un passage d'échappement qui dirige les gaz d'échappement provenant des orifices d'échappement du moteur vers un tuyau d'échappement, un paysage d'eau par l'intermédiaire duquel liteau est dirigée et chauffée pour se transformer en vapeur, et une ouverture par l'intermédiaire de laquelle, la vapeur est aspirée pour se mélanger avec l'air ou le mélange carburant air d'admission. L'invention se propose de fournir un procédé et un dispositif pour économiser du carburant pour une automobile, suivant lesquels de l'eau est chauffée pour se transformer en vapeur et aspirée pour se mélanger avec l'air d'admission, ou avec le carburant déjà à l'état gazeux et mélangé avec de l'air. L'invention se propose également de fournir un procédé et un dispositif pour économiser du carburant pour une automobile, en introdui sant de la vapeur dans l'air ou le mélange carburant-air d'admission et en l'y mélangeant, la vapeur étant obtenue en chauffant l'eau avec les gaz d'échappement provenant du moteur. L'invention se propose également de fournir un procédé et un dispositif pour économiser du carburant pour ure automobile, en introdul- sent de la vapeur dans l'air ou le mélange carburant-air d'admission et en l'y mélangeant, la vapeur étant obtem@ en chauffant l'eau se trouvant dans le dispositif à l'aide des gas d'échappement provenant du moteur, et le dispositif étant fixé sur la culasse du moteur à la place du collecteur d'admission ou d'échappement. En résumé, le procédé suivant l'invention se caractérise en ce qu'il consiste à chauffer de l'eau avec les gaz d'échappement du moteur pour la transformer en vapeur 3 à introduire ladite vapeur dans l'air ou le mélange carburant-air d'admission par une ouverture prévue dans le passage de l'air ou du mélange carburant-air d'admission t et à aspirer ladite vapeur par ladite ouverture par l'effet de succion de l'air ou du mélange carburant-air d'admission. Ceci est obtenu grec. à un dispositif suivant l'invention qui ex caractérise en ce qu'il comporte un corps métallique muni d'un passage d'admission, d'un passage d'échappement et d'un passage d'eau, ledit passage d'admission étant coron pour diriger l'air ou le mélange carburantair d'admission vers l'orifice ou les orifices d'admission du moteur, le passage d'échappement étant conçu pour diriger les gas d'échappement provenant de l'orifice ou des orifices d'échappement du moteur vers le tuyau d'échappement, et le passage d'eau étant conçu pour diriger de l'eau prove- nant d'une source d'alimentation en eau vers le passage d'admission. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la des- cription détaillée qui va suivre et à l'examen des dessine annexés qui représentent, à titres d'exemples non limitatifs plusieurs modes de réalisation de l'invention, La figure 1 est un schéma représentant l'agencement principal du dispositif suivant l'invention ; La figure 2 est un schéma reprdsentant une variante du disposi- tif suivant l'invention ;; La figure 3 est une vue du dessus, partiellement en coupe pour montrer le passage d'admission, d'un mode de réalisation du dispositif suivant l'invention la figure 4 est une vue en plan, partiellement en coupe pour montrer le passage d'échappement, du mode de réalisation de la figure 3 ; La figure 5 est une vue en coupe verticale du mode de réalisation des figures 3 et 4, montrant le passage d'admission ; et La figure 6 est une vue en perspective d'un diffuseur utilisé dans le mode de réalisation représenté sur les figures 3,4 et 5. En se référant à la figure 1 représentant l'agencement principal du dispositif suivant l'invention, la référence 3 désigne un dispositif d'économie de carburant suivant l'invention, la référance K désigne la culasse d'un moteur d'automobile et la référence 9 désigne un carburateur. La référence Â désigne un filtre à air et la référence H désigne un tuyau d'échappement. La référence V1 désigne uns soupape d'admission dans la culasse et la référence V2 désigne uns soupape a' échappement. La référence 4 désigne un réservoir d'eau destiné à fournir de l'eau au dispositif suivant l'invention. Comme on le oit sur la figure 1, le dispositif suivant l'inven- tion est appliqué à un moteur à essence du type à carburateur à titre d'exemple. On comprendra que le principe décrit ci-aprè s'applique égale- ment à d'autres types de moteurs utilisant un carburant à base de pétrole, par exemple du type à injection. En se référant aux dessins, le dispositif suivant l'invention comporte un corps métallique 3, qui peut outre constitué par une pièce moulée en aluminium ou par une pince composite formée par une feuille de métal, et qui comporte un passage d'admission 1, un passage d'échappement 2, un passage d'eau 5 et une ouverture 52. Le passage d'admission 1 comporte un orifice d'admission 11, qui est destiné à être relié à l'extrémité de sortie d'un carburateur désigné dans son ensemble par la référence 9, et des orifices de sortie 12 qui correspondent avec les orifices d'admission sur la culasse du moteur. Le mélange d'admission, aspiré par le moteur par l'orifice d'admission 11, est distribué correctement à chaque cylindre par l'intermédiaire de chaque orifice de sortie 12 du passage d'admission 1. Le passage d'échappement 2 (figure 4) comporte des orifices 21 corses pondant aux orifices ou ouvertures d' échappement ménagés dans la culasse du moteur, et un orifice d'échappement 22 destiné à entre relié au tuyau d'échappement de l'automobile. Le passage d'échappement 2 est agencé de manière que les gaz d'échappement provenant de chaque orifice 21 se rassemblent au niveau de l'orifice d'échappement 22 pour être conduits au tuyau d'échappement. Naturellement, le passage d'admission 1 et le passage d'échappement 2 ne sont pas interoonnectés dans le corps métallique 3. Le passage d'eau 5 comporte un orifice d'entrée 51 et une partie qui traverse le corps métallique 3 et conduit à l'ouverture 52 qui débouche dans le passage d'admission 1 au voisinage de l'orifice d'admission 11. Le corps métallique 3 décrit ci-dessus est fixé directement sur la culasse d'un moteur, les orifices de sortie 12 du passage d'admission 1 correspondant aux orifices d'admission sur la culasse, et les orifices 21 du passage d'échappement 2 correspondant aux orifices d'échappement de la culasse. Dans ce but, les collecteurs d'admission et d'échappement clas d quels sont enlevés et le dispositif suivant l'invention est fixé à la place du collecteur d'admission et du collecteur d'échappement pour un moteur du type à cylindres en ligne. L'orifice d'entrée 51 du passage d'eau 5 est relié au réservoir d'eau 4 au moyen d'une conduite ou d'un tube d'alimentation approprié 6. Une soupape 7 est prévue dans le tube 6 pour réguler l'alimentation en eau, ladite soupape pouvant être commandée manuellement ou autonatiquement en liaison avec le fonctionnement du moteur. Le réservoir d'eau 4 peut être installé légèrement au d essus du niveau de la culasse pour faire circuler l'eau par gravité, ou muni d'une pompe d'alimentation appropriée, non représentés, commandée par la source d'alimentation électrique se trouvant dans l'automobile. Le carburateur 9 est monté sur l'orifice d'entrée Il du passage d'admission 1.Pour protéger le carburateur d'une chaleur exces- sive, on peut utiliser un adaptateur 9 A, dans lequel circule de l'eau de refroidissement, entre le carburateur 9 et le corps métallique 3 , ladite eau de refroidissement pouvant circuler dans le système de refroidissement du moteur. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, un diffuseur 13 (figure 6) est prévu dans chaque orifice de sortie 12 du passage d'admission 1. Le diffuseur 13 est destiné à créer une turbulence dans le mblange d'entrée pour favoriser le mélange de la vapeur avec le mélange carburant air d'admission. Cependant, le dispositif suivant l'invention peut Outre utilisé sans diffuseurs. On va maintenant décrir@ le fonctionnement, le rôle et les avantages du dispositif d'économie de carburant, suivant l'invention. Le dispositif décrit est installé sur un moteur d'automobile de la manière représentée sur la figure 1. Initialement, la soupape 7 est fermée jusqu'à ce que le moteur démarre et arrive à une température de fonctionnement appropriée. Ensuite, la soupape 7 est ouverte pour par- mettre à l'eau se trouvant dans le réservoir d'eau de circuler dan le passage d'eau 5, par le tube 6.Etant donné que les gaz d'échappement provenant du moteur circulent dans le passage d'échappement 2 ménage dans le corps métallique 3, qui reçoit de la chaleur en provenance des gaz d'échappement, l'eau se trouvant dans le passage d'eau 5 est portée à une température de 10000 et plus pour se transformer en vapeur avant d'atteindre l'ouverture 52. Lorsque le moteur fonctionne, un partiel d est créé dans le passage d'admission 1, ce qui aspire le mélange carburant-air d'admission en direction du moteur.La vapeur est également aspirée par l'ou- verture 52, qui eet formée dans le passage d'admission 1 et exposée au vide partiel régnant dans le passage d'admission 1, pour se mélanger avec le mélange carburant-air d'admission aspiré vers le moteur. La vapeur, ou l'eau à l'état gazeux, se mélange de façon homogène avec le mélange part burant-air d'admission. La débit d'alimentation en eau, ou en vapeur, dan le mélange carburant air d'admission peut être réglé par la soupape 7 pour obtenir le fonctionnement optimal du moteur, qui peut être déterminé par la méthode par tâtonnement.Les expériences effectuées ont montré qu'on obtenait un fonctionnement optimal avec une alimentation en eau, ou en vapeur, à un débit correspondant à 20 % en volume du carburant. L'efficacité du procédé et du dispositif suivant l'invention a été démontrée par les expe- riences suivantes Expérience 1 Le dispositif représenté sur les figures 2 et 3 a été monté, de la façon représentée sur la figure 1, sur le moteur d'uns automobile ; le moteur était un moteur à essence à quatre cylindres en ligne, de 2000 cm3. Un essai routier a été effectué sur un parcours de 1 Es qui a été couvert trois fois respectivement à 40, 50 et 60 km/h. La consommation de carburant par distance de trajet (consommation kilométrique) sur chaque trajet par rapport au même essai sans le dispositif d'économie de carburant est la suivante. Sans le dispositif Avec le dispositif Economie Vitesse d'économie de d'économie de en % carburant carburant 40 km/h 13,3 Km/l 15,2 Km/l 12,5 % 50 Km/h 12,2 Km/l 14,6 Km/l 16,4 % 60 Km/h 11,8 Km/l 13,2 Km/l 10,6 % L'essai ci-dessus a été effectué par le "Bureau of Commodity Inspection & Quarantine", Ministère des Affaires Eoono@iques, et le rapport d'essai officiel est le suivant OBJETS RESULTAT Essai d'économie de carburant. Parcours kilométrique effectué avec un litre de carburant en Km/L, mesuré à une vitesse donnée. Avec le dispositif Sans le dispositif d'économie de carburant d'économie de carburant 40 km/H 13,3 Km/l 15,2 Km/l 50 km/H 12,2 Km/l 14,6 Km/l 60 km/H 11,8 Km/l 13,2 Km/l Expérience 2 Le dispositif représenté sur les figures 2 et 3 a été monté, de la façon représentée sur la figure 1, sur le moteur d'une automobile t le moteur était un moteur à essence à quatre cylindres en ligne de 2 310 cm3. Un essai routier a été effectué sur un parcours de 372 ki, à une vitesse moyenne de 70 km/H. Le parcours kilométrique par litre de carburant a été de 8,5 km/l. Un essai sans le dispositif, mais avec le collecteur d'admission et d'échappement classique, a été effectué sur le même parcours; l@ résultat a été de 6,81 km/l. Cette expérience montre un résultat net d'économie de carburant de 24,8 %. L'expérience 2 a été effectuée par le "Ordnance Production Service of Combined Service Force General Headquarters", le rapport de 1' essai officiel étant le suivant Le véhicule d'essai utilisé était une voiture de commandement militaire de Taiwan Machinera Corp. L'essai routier (sans le dispositf d'économie de carburant) a débuté avec le réservoir de carburant plein d'essence Jusqu'à un repère donné sur le goulot de remplissage du réservoir de carburant. A la fin de l'essai routier, le réservoir de carburant a été rempli jusqu'au même repère donné, et le volume indiqué sur le compteur de la pompe a été noté. Le véhicule d'essai a été ramené au point de départ suivant le mê- se parcours, et le réservoir de carburant a été rempli de la même manière, en notant la distance totale et la quantité d'essence nécessaire pour le remplissage. L'essai routier a été répété avec le même véhicule muni du dispositif d'économie de carburant, suivant le même parcours, et on a noté la distance totale et la quantité d'essence remise dans le réservoir. Les données de chaque essai routier ont été comparées en termes de km/l. Sur tout le parcours, la route était finement pavée et goudronnée. L'essai a été effectué à la vitesse suivante : (1) sur la route: 70.75 km/h (2) en ville : 40.45 i. La distance totale parcourue en vile a été très faible, l'écart dans la consommation de carburant dû aux signaux d'arrêt et antres conditions routières était mindsnl et négligeable. RESULTATS DE L'ESSAI PARCOURS PARCOURS PARCOURS KILO PARCOURS KILOME- KILOME- ESSENCE KILOMETRIQUE METRIQUE Km/L REMARQUES TRIQUE TRIQUE UTILISEE A L'ODOME AU EFFEC- TOTAL TRE COMPTEUR TUE O 372,5 372t5 54,5 372,5 745 372,5 54,9 745 6,81 Sans dispositif d'économie de carburant O 373,8 373,8 44,5 373,8 748,3 374,5 43,5 748,3 8,5 Avec dispositif d'économie de carburant REMARQUES :: (1) L'odomètre est tombé en panne pendant le premier essai et par conséquent le parcours kilométrique indiqué a été relevé sur l'odomètre d'un véhicule d'accompagnement de 1200 cm3, (2) La différence apparaissant dans le parcours kilométrique total entre les deux essais est due à un détour imposé lors des deux derniers essais. CONCLUSION : (1) L'essai a donné un parcours kilométrique par litre de carburant de 6,81 sans dispositif d'économie de carburant. (2) Avec le dispositif d'économie de carburant,l'essai a donné : 8,5 WL (3) Economie résultante : 8.5 - 6.81 x 100 % = 24,8 % 6,81 (4) La conclusion de cet essai est que le dispositif d'économie de carburant permet une économie de carburant résultante de 24,8 %. Expérience 3. Le dispositif représenté sur les figures 2 et 3 a été monté, de la façon représentée sur la figure 1, sur le moteur d'une automobile ; le moteur était un moteur à quatre cylindres en ligne de 2 310 cm3. Un essai routier a été effectué sur un parcours vallorné de 235 gm. Un essai en cir- cuit fermé a donné un parcours kilométrique moyen de 24,75 Km/gallon d'essence (6,54 Km/L). Un autre essai a donné 23,61 Km/gallon (6,24 Km/l). L'essai a été effectué avec la même automobile sans le dispositif suivant l'invention, le parcours kilométrique moyen étant de 20,68 km/gallon (5,47 km/l). Cette expérience montre une économie de carburant résultante allant de 14,16 à 19,68 % sur un parcours vallonné. L'expérience a été effectuée par le "Army Transportation Academy", le rapport du test officiel étant le suivant t But de l'essai : (1) Contrôler la performance du dispositif en ce qui concerne sa contribution à la puissance et à la mobilité stratégique du véhicule muni du dispositif par rapport au véhicule sans dispositif sur un parcours vallonné, et contrôler les effets d' économie de carburant. (2) Contrôler la fiabilité du dispositif et son aptitude è assurer les opérations de maintenance régulières du véhicule. (3) Contrôler si le dispositif ne gêne pas la facilité de conduite du véhicule et s'il n'affecte pas la sécurité de conduite. Description de l'essai 1er essai. Le véhicule sans dispositif d' économie de carburant a été conduit sur un total de 424 Km. Le véhicule a usé un total de 20,5 gallons (77,49 L) de carburant, avec une consonation Doyenne correspondant à 20,68 Km/gallon (5,47 Km/l). 2ème essai Le véhicule uni du dispositif de carburant a été conduit sur un total de 235,2 Km. Le véhicule a usé un total de 9,5 gallons de carbu- rant, avec une consommation moyenne correspondant à 24,75 Km/gallon (6,54 Km/l). 3ème essai On a effectué le même essai que le second essai, l'odomètre indiquant une valeur de 236,1 Ha. Le véhicule a usé total de 10 gallos (37,8 l) de carburant, avec une consommation de carburant moyenne correspondant à 23,61 Km/gallon (6,24 Km/l). CONCLUSION (I) Avantages 1. Le pourcentage d'économie de carburant dans chaque essai est donné par t 2ème essai par rapport au ler 24.75 - 20,68 w 19,68,' 20,68 3ème essai par rapport au 1er 23,61 - 20,68 = 14,61 % 20,68 2. Aucun effet défavorable sur la puissance ni sur la mobilité stratégique militaire du véhicule n'a été obeervé. 3. Les gaz déchappement du véhicule muni du dispositif d'économie de carburant sont très propres. (II) Inconvénient L'économie de carburant varie fortement avec la quantité d'eau fourrie au dispositif d'économie de carburant. La différence entre les pourcentages des 2ème et 3ème essais est attribuée à la différence de réglage du régulateur d'alimentation en eau. OPINIONS : 1. Le dispositif d'économie de carburant a un effet positif sur l'économie de carburant d'un véhicule automobile, cependant le pourcentage d'économie d'essence varie. 2. Les accessoires utilisés avec le dispositf d'économie de carburant, tels le réservoir d'alimentation en eau, le régulateur d'alimentation en eau et la tuyauterie, eto, constituaient tous un équipement prototype temporaire, qui pourrait affecter la précision des essais. 3. Aucune panne n'est survenue durant les essais. Cependant, les personnes ayant effectué les essais ne connaissaient pas la construction détaillée du dispositif, par conséquent, ses effets sur la maintenance régulière du véhicule n'ont pas pu êtrs évalués. Bien que les modes de réalisation décrits et les erpériences effectuées conoernent un moteur à essence du type à carburateur, on comprandra que le dispositif suivant l'invention s'applique également à des moteurs du type à injection dans lesquels la vapeur est introduite dans l'air d'admisaion et y est mélangé ; le carburant est injecté dans le mélange vapeur air et le résultat final est le même que pour les moteurs du type à carbu- rateur. On comprendra également que la dispositif d'économie de carburant suivant l'invention s'applique également à des moteurs DIESEL, étant donné que le mélange homogène de quantités approprlées de vapour à l'air d'admission améliore l'efficacité de la combustion. On comprendra en outre que le procédé et le dispositif suivant l'invention peuvent être appliqués à des moteurs du type à cylindres en V, ils sont également applicables à des moteurs dont les orifices d'admission se trouvent d'un côté et les orifices d'échappement se trouvent de l'autre côté, avec la légère modification représentée sur la figure 5. Bien entendu, l'invention n'est mullement limitée au: exemples décrits et représentés, elle est susceptible de nombreuses variantes acoessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagéos et sans s'écarter pour cola du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé pour économiser du carburant dans des moteurs d'automobiles dans lesquels l'air ou le mélange carburant-air d'admission est aspiré en direction du moteur par un effet de succion, caractérisé en ce qu'il consiste à chauffer de l'eau avec les gaz d'échappement du moteur pour la transformer en vapeur ; à introduire ladite vapeur dans l'air ou le mélange carburant air d'admission par une ouverture prévus dans le passage de l'air ou du mélange carburant-air d'admission ; et à aspirer ladite vapeur par ladite ouverture par 1' effet de succion de l'air ou du mélange carburant-air d'admission. 2. Dispositif d'économie de carburant pour des moteurs d'automobiles comportant une culasse, des orifices d1admission et des orifices d'échappements caractérisé en ce qu'il comporte un corps métallique(3) muni d'un passage d'admission (1), d'un passage d'échappement (2) et d'un passage d'eau (5), ledit passage d'admission étant conçu pour diriger l'air ou le mélange carbursnt-eir d'admission vers l'orifice ou les orifices d'admission du moteur, le passage d'échappement étant conçu pour diriger les gaz d'échappement provenant de l'orifice ou des orifices d'échappement du moteur vers le tuyau d'échappement, et le passage d'eau étant conçu pour diriger de l'eau provenant d'une source d'alimentation en eau vers le pas- sage d'admission. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le passage d'admission (1) est muni d'orifices de sortie (12), dont le notre et l'agencement correspondent aux orifices d'admission sur la culasse du moteur sur lequel est monté ledit dispositif. 4. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le passage d'échappement (2) est Muni d'orifices (21) dont le nombre et l'agencement correspondent aux orifices d'échappement sur la culasse du moteur sur lequel est monté ledit dispositif. 5. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la eource d'alimentation en eau est constituée par un réservoir d'eau (4) prévu à part et comportant un tuyau d'alimentation (6) reliant ledit réservoir (4) audit passage d'eau (5), ledit tuyau (6) étant muni d'une soupape (7) pour réguler l'alimentation en eau du passage d'eau (5) à partir du réservoir (4).