Brevet FR2515441A1 — publié le 19830429

Selon les prescriptions actuelles, d'innovation et de recherches d'économies, notamment d'energie, spécialement mais non exclusivement dans l'industrie automobile, l'invention vise d'abord et essentiellement, à améliorer les performances des moteurs et notamment, de ceux a carburant ou combustible, liquide ou gazeux, ainsi que de leurs applications et avantageusement, en combinant à leur production habituelle d'énergie mecanique, une production sup plementaire et concomitante d'energie électrique, de façon à en améliorer ainsi le rendement global, tout en réduisant au maximum les modifications de structure, pour réduire d'autant les investissements alors nécessaires et sinon enorme dans une telle industrie, actuellement déjà très développée. Dans ce double but, l'invention vise d'abord et expressément, des perfectionnements aux moteurs dits " explosion ou a combustion interne", même du type dit "à pistons libres", ou "rectiligne" accouplés ou non à des générateurs électriques, caractérisés par le fait, que la production complementaire d'énergie précitée, est automatiquement liée au fonctionnement du moteur, et qu'elle est réalisée selon une variante originale de la technique récente, dite "M.H.D., pour Magnétohydrodynamique", connue pour réaliser une conversion directe, de"l'ionisation" de gaz entretenue par une flamme en électricité, mais dont l'expérimentation est demeurée décevante, du fait que notamment, la très grande élévation de température nécessaire, pour obtenir une ionisa tion suffisante, est à la fois difficile à obtenir et incompatible avec un fonctionnement durable. Or, à cet égard, il a eté meconnu jusqu'ici, que les conditions de servi- ce, sont toutes différentes et meilleures, dans les moteurs précites, du fait des "front-de-flamme" et des "ondes de chocs" qui y sont liées et qui ont un caractère "explosif et brisant", en combinant ainsi à l'effet d'ionisation, c'est-à-dire de "deshabillage" partiel, du "cortège électronique" des atomes de gaz, par l'élévation de température, un "arrachement" supplémentaire d'electrons, par les effets brisants précites, résultant des explosions successives, tandis que, s'agissant de phénomènes discontinus, la température de l'enceinte de "confinement" se trouve au contraire, reduite d'autant. C'est dans ces conditions que, dans les buts recherchés et pour permettre, une bonne appropriation, à ces conditions de service avantageuses - dans les moteurs précites - l'invention vise à substituer, à l'un au moins des cylindres, ou à sa "chemise" usuelle dans les dits moteurs, une autre perfectionnée originalement et constituant un produit industriel nouveau, en ce que l'elle ment tubulaire du genre usuel, mais alors obligatoirement en materiau d'une grande perméabilité magnétique et avantageusement, finement divisé, pour y éviter la naissance de courants parasites, tandis qu'un polissage interne, ensuite entretenu par les deplacements, d'un piston correspondant, y réalise les "réflexions" et la "focalisation" des rayonnements, dans sa zone centrale, est en outre et originalement combine avec un "bobinage électrique", enroulé et même incorpore ou intégré à sa périphérie et dans le sens de ses génératrices, de façon à y permettre une industion directe, de "courants électriques alternés", par l'effet des variations "constantes" et rapides des "flux" magnétiques, qu'il embrasse et qui résultent des variations de "champs magnétiques", engendrés par l'ionisation interne, resultant des déplacements de ehar- ges" électriques, orientées de façon tres prédominante dans le sens longitudinal, puisqu'il est le seul, a permettre l'expansion des gaz, dilates par la chaleur. On comprendra mieux, ces caractéristiques nouvelles, ainsi que d'autres qui s'y rattachent et les avantages de l'invention, en se reportant à la description suivante et aux dessins annexes, donnant à simples titres d'exemples, des modes de mise en oeuvre, ainsi que d'application, qui sont avantageux mais nullement limitatifs, à l'égard desquels : La Fig.l represente, une coupe partielle, en élévation, d'une chemise de cylindre, de moteur à explosion pour automobile, mais perfectionnée, confor mément à l'invention, pour y permettre l'induction de courants électriques al ternés. La Fig.2 représente une moitié de vue en plan correspondante. La Fig.3 représente, une coupe longitudinale schématique, d'un générateur de gaz, dit à "pistons libres", dans sa phase dite d'explosion, montrant la mise en oeuvre, à petite échelle, d'une chemise pour cylindre de moteur, selon les Fig.1 et 2, mais appropriee à un tel générateur. Selon ces Figs.1 et 2, le générateur électrique, auxiliaire ou complémentaire simplifie, constituant le nouveau produit industriel essentiellement vise par l'invention, combine bien simplement, mais originalement, la fraction tubulaire et avantageusement la "chemise" alors obligatoirement "ferromagné- tique" -1-, d'une chambre d'explosion ou de combustion, d'un moteur approprié, avec un "bobinage" électrique -2- longitudinalement enroule et même partiellement incorporé, dans cette chemise -1-, tout en constituant un "ailetage" ex térieur de refroidissement. Encore plus originalement, pour faciliter l'incorporation et même, l'in tégration de ce bobinage -2- dans la chemise -1-, il est avantageusement cons titué, par la combinaison nouvelle de spires séparées, telles que -3-, alors découpées en aluminium, en forme"d'épingles à cheveux", puis réparties radialement et de façon équidistante, à cheval" sur cette chemise -1-, soit par exemple par sertissage, dans des rainurages internes de cette chemise, réalisés légèrement en forme dite de "queue d'aronde", par exemple par "brochage dit intérieur", ou encore plus economiquementf pa-r i-ntegration lors de la fabrication de la chemise, par "frittage" de poudre de fer, tandis que l'isolement électrique superficiel des dites spires, est realisé, par leur "oxydation anodique" préalable, qui est ensuite éliminée, par polissage de leurs extremités libres supérieures, pour en permettre le groupement en "spirale", comme c'est montré en pointille, -sur la gauche de la Fig. 2, pour constituer ainsi un bobinage continu, en forme de solenoSde annulaire, dont les bornes d'extre- mité ne sont pas représentées, tandis que la representation, encore en pointillé, d'un "pontage" éventuel en -3-, sensiblement à la hauteur du bas de la chambre de combustion, illustre qu'au dessous, cette fraction de bobinage est superflue et que l'on pourrait -du moins du point de vue électrique - en faire l'économie. Le fonctionnement de ce generateur electrique, statique- et simplifie, sera decrit ci-après, en se référant à la Fig.3, qui en montre l'application nouvelle, à un générateur de gaz dit à pistons libres, ou il est schématiquement représente et à petite échelle, dans la région centrale -4- et dans la phase dite d'explosion, ou plutôt de combustion, puisqu'il est représenté en outre combiné avec un "injecteur de gas-oil" -5-, étant en outre précisé, à cet égard, que de tels générateurs sont déjà connus, comme ayant une consommation encore plus faible, que celle des moteurs "DIESEL", en constituant donc une base excellente, pour la construction de "groupes électrogènes" nouveaux et perfectionnés, conformément à l'invention, qui assure précisément, une production d'énergie complémentaire de même nature que, par le couplage usuel des gaz ainsi engendres en -10-, avec un "turbo-alternateur", qui n'est pas repré- senté, mais surtout et il faut le repeter, sans emprunter d'énergie mecanique supplementaire, pour engendrer cette énergie électrique de complément. Ceci étant dit, on mentionnera, que dans cette Fig.3, on a pas non plus représente l'embiellage usuel, mais de construction très légère, dans de tels générateurs de gaz, puisqu'il assure seulement la synchronisation des mouvements de pistons et ltentrainement des "pompes d'injection" et ainsi, une interaction connue de ces organes - tandis que la manoeuvre des soupapes est automatique - et ne nécessite pas d'asservissement; de même, on n'a pas repré- sente les autres phases de fonctionnement, c'est-à-dire, celle prealable dite d'admission ou d'aspiration d'air, suivie de la compression et pas davantage, celle postérieure, dite d'echappement, car elles ne font que transposer, celles bien connues dans beaucoup de moteurs, tandis qu'il convient de preciser, que l'écartement synchronisé des pistons réalise, par découvrement des lumières d'aspiration -6- et d'échappement -7-, en fi-ns de courses, un balayage dit "equicourant" comme sur un moteur à deux temps", à pistons opposes. Avec une telle interaction d'ensemble, c'est de façon habituelle et connue, que donc, en injectant une quantité dosée de gaz oil, par l'injecteur -5- un peu avant la compression maximum, de l'air emprisonné, entre les deux "têtes des pistons libres opposés -8- et -9-, c'est-à-dire dans un confinement d'air, ainsi porté a une température elevée et réglable, par divers procédés connus, il en résulte une inflammation spontanée, à caractere explosif et dont les "fronts de femmes", opposes de part et d'autres de cet injecteur -5- et les "ondes de chocs" - qui y sont liees et ont un caractère "brisant", tendent à "ioniser" partiellement, les gaz ainsi confines, par l'effet combiné précite, d'explosion et d'élévation importante de la température, d'autant qu'elle est en outre en "surchauffe", par concentration des rayonnements et "focalisation" dans la région centrale, en donnant ainsi naissance, par "arrachement" d'electrons, à des "charges" electriques libres, dont les déplacements s'orientent très préférentiellement, dans le sens longitudinai - qui est le seul possible pour la détente des gaz - en engendrant correlativement et surtout, des "champs magnétiques radiaux" et au surplus, de valeur constamment variable et avec de tres grandes vitesses de variation, liées aux cadences des explosions successives, généralement tres élevées, ce qui facilite d'autant, l'induction de courants électriques alternatifs, de valeur élevée,- selon la loi bien connue, d' induction électrique. I1 est alors facile de comprendre - en se reportant aux détails des figs. I et 2 -, que le générateur électrique simplitfie -4- sur la Fig. 3, est doué d'excellentes conditions, pour engendrer de tels courants électriques alternatifs, de valeur élevées, puisque les champs magnétiques radiaux et variables, se trouvent automatiquement "concentrés", dans la chemise tubulaire, de grande perméabilité à cet égard -1-, qui entoure et "blinde" ces champs magnetiques variables précités, tandis que cette concentration de flux magnétique variable, étant encore automatiquement "embrassée", par le bobinage ou solenoTde annele -2-, qui l'entoure, ne peut manquer d'y assurer une production d'électricité exemplaire, en ce qu'elle est produite de façon "statique" et ne necessitant donc que très peu d'entretien, en assurant une conversion originale et quasidirecte de l'énergie de femmes discontinues ou pulsées en électricité, utilisable directement, ou en combinaison avec des dispositifs déjà connus, pour en assurer la stabilisation, le centrale et même le stockage transitoire, dans des batteries d'accumulateurs, par l'intermédiaire d'un "redresseur" approprié. On mentionnera en outre, que les nouveaux produits industriels ainsi cons titués et caractérisés notamment, par un fonctionnement statique, pour produire de l'électricité et donc tres simplifiés et économiques, tant en ce qui concerne leur fabrication, que leur entretien et que leur consommation d'energie, étant aussi bien applicables a toutes sortes de moteurs et notamment à tous ceux dits à explosion, comme ceux à combustion interne et qu'ils soient alimentés, par des combustibles liquides, gazeux ou même pulvérulents, l'invention vise en outre et expressément, leur transposition à au moins un cylindre, ou une chemise de tels moteurs, pour en faire ainsi, d'autres nouveaux produits industriels, constitués par de tels moteurs, simplifiés et caractérisés par le fait, que l'on y ferait l'économie de leur générateur électrique habituel, dit dynamo ou alternateur, ainsi que de leurs organes accessoires et comple- mentaires. En outre et inversement, le domaine de l'invention s'etend à la combinaison nouvelle de tous les moteurs précités, avec au moins un générateur électrique, absorbant du moins de façon predominante l'énergie mécanique, produite par les moteurs précités, pour la combiner avec l'électricité complémentaire, produite par l'un au moins des générateurs statiques d'électricité, essentiellement visés par l'invention, en étendant alors et surtout la combinaison précitée à son interaction avec, une "transmission électrique" pour automobile, déjà connue isolément depuis longtemps et présentant de multiples avantages et notamment, la possibilité de faire tourner le moteur de façon discontinue, mais à la vitesse constante où il a le meilleur rendement, tout en assurant électriquement, d'excellents couples de démarrage et de surcroît, une possibilité de récupération électrique, déjà également connue isolément, de l'énergie de freinage. Enfin, bien que ce soit évident, on ajoutera encore, que l'invention ne se limite nullement, aux seules combinaisons et applications nouvelles, ex- plicitement décrite, ou représentées et même simplement évoquées, mais que bien au contraire, son domaine s'étend expressément et formellement à toutes les variantes, d'exécution ou d'application et notamment, à celles mettant en oeuvre des moyens et procédés équivalents, ou même simplement comparables, par exemple par inversion ou transposition des dispositions ou des évocations précitées, notamment pour toutes les applications autres que l'industrie automobile et particulièrement la production d'électricité en genéral, même si elle fait l'objet d'un monopole. A cet égard, on mentionnera en outre et explicitement, les possibilités supplémentaires et conformes à l'invention, d'améliorer encore les résultats ainsi obtenus, par des appropriations particulières des "trains d'ondes", ainsi mis en oeuvre, soit à la façon des charges explosives, dites "creuses", ou encore pour les "activer par résonance synchrone", au voisinage d'une "harmonique" de la "période propre d'oscillation" des électrons "à arracher et à faire "migrer", pour augmenter d'autant la probabilité d'engendrer des "naissances de charges électriques libres", conditionnant le rendement, de ce procédé complémentaire de production d'électricité, tandis que d'autre part, la "polycylindree", comme l'augmentation de cylindrée, propre à chaque cylindre, sont de nature à augmenter, de façon habituelle, les quantités d'energie produites. On mentionnera encore et d'autre part, que si- pour la réalisation de la chemise -1-, il suffirait qu'elle soit en alliage dit "ferromagnétique", il sera avantageux que cet alliage, soit approprié, aux conditions de "service" et essentiellement à sa température "moyenne". Si donc son refroidissement est assuré par une circulation d'eau et si elle est réalisée en alliage dit "fer nickel", on choisira un tel alliage, à environ 34 % de nickel, pour avoir un "point dit de Curie", de l'ordre de 1900 et donc, une bonne perméabilité magnétique, autour de 120 . Au surplus, le domaine de l'invention s'étend expressement, aux interactions des dispositions précitées, comme de toutes leurs variantes, avec d'autres dispositions auxiliaires de perfectionnement, comme, par exemple, des dispositifs du genre dit "starter", de renforcement des procédés mis en oeuvre, en combinant au moins un petit générateur électrique auxiliaire - qui n'est pas représenté - mais qui pourrait être avantageusement constitué, par un couple d'inducteurs et d'induites usuels, disposé par exemple à la périphérie d' un "gros piston libre" exterieur, relié par l'intermédiaire d'un stockage "transitoire" de l'énergie, dans un condensateur, à des "électrodes" convenablement disposées, pour en asservir et synchroniser les'decharges" successives, par l'effondrement brutal de la résistance électrique, du confinement de gaz emprisonne, du fait de son "ionisation", sous l'effet combine des fronts de flammes et des ondes de chocs, qui y sont liees, de façon à multiplier d'autant, par "les chocs" de telles décharges, les naissances de "charges électriques dites libres", tout en assurant de surcroît leur "groupement et leur drainage" d'ensemble, selon une orientation longitudinale prédéterminée par l'implantation des électrodes, et dans la zone centrale, la plus chaude, des gaz brayés. Enfin, à titre de variante d'exécution, demeurant expressément dans le domaine de la présente invention, tout en constituant un produit industriel nouveau, on mentionnera encore, la combinaison d'une telle production Magnetohydrodynamique dElectricite, non plus avec un turbo-genérateur, mais en substituant au caractère auxiliaire précité, de generateurs d'électricité, à la périphérie des pistons libres exterieurs, une production exactement appropriee, à l'effort variable et dégressif, de la détente des gaz, par un "pilotage" correspondant et connu des inducteurs, en constituant ainsi des ensembles simplifies et économiques, du genre schématiquement representé par la Fig.3, sauf en ce qui concerne les générateurs precités à la périphérie des pistons libres extérieurs, ainsi que et d'autre part, une "suralimentation" des moteurs considérés, non seulement selon le procédé usuel de "précompression" d'air, mais mieux et de façon originale, par pulverisation très fine, d'une quantité prédéterminée d'eau, avantageusement "dopée" avec un "sensibilisateu', réalisée par un injecteur, lors de la fin de "compression", de façon à combiner les effets de "thermolyse" et d'électrolyse dite M.H.D. avec une recombinaison ultérieure de l'hydrogène et de l'oxigène préalablement dissociés pour en recueillir l'énergie par une sorte de post-combustion. REVENDICATIONS 1 - Nouveaux générateurs électriques simplifies, d'auto-alimentation ou de complément, pour des moteurs ou des groupes électrogènes, à explosion ou combustion interne, de carburants liquides ou gazeux, notamment " hydrogène", caractérisés par le fait, qu'ils sont originalement constitués, par de simples "stators", utilisables par groupe ou séparément et combinant chacun : une "chemise" de cylindre, alors "ferromagnétique", avec un "bobinage électrique" en forme de solénoTde annulaire, qui y est au moins partiellement incorporé, dans le sens des génératrices et en affleurement de son alesage interne. 2 - Nouveaux générateurs électriques simplifiés, selon la revendication 10, caractérises par le fait, que le bobinage annulaire est originalement forme, par la combinaison nouvelle de "spires" séparées et equidistantes, preala- blement découpées en forme d'épingles "à cheveux" et avantageusement, -en alliage d'aluminium, puis "oxydées" superficiellement et réparties, " cheval" sur la chemise ferromagnetique, selon ses rainurages longitudinaux de l'alésage, pour y être "serties" et finalement, reliées électriquement entre-elles, en spirale, pour ne conserver qu'une discontinuite d'extrémité, entre ses deux bornes de raccordement. 30- Nouveaux générateurs électriques simplifiés, selon la revendication 1., caractérisés par le fait, que le bobinage annulaire, encore origina'ement forme par des spires séparées et équidistantes, se trouve ainsi et automatiquement incorporé, du moins partiellement et en affleurement de l'alésage interne, dans la chemise annulaire ferromagnétique, au cours de sa fabrication par "frittage", de poudre de fer par exemple, en ne nécessitant qu'une liaison ultérieure "en spirale", des dites spires. 40- Nouveaux générateurs électriques simplifiés, selon l'une quelconque des revendications 10, 20 ou 30, caractérisés par le fait que la chemise ferromagnétique, est avantageusement realisée, avec un alliage approprié aux "conditions de service", c' est-à-dire, que si son refroidissement est réalisé par une circulation d'eau, on choisira, par exemple, un alliage dit "fer nickel", à environ 34 % de nickel, pour avoir un "point de Curie" de l'ordre de 1900 et donc une bonne "permeabilite-magnetique" autour de 1200. 5 - Nouveaux générateurs electriques simplifies, selon l'une quelconque des revendications 10, 20, 30 et 4 , caractérisés par le fait, que la combinaison de surfaces dites "creuses", au sommet des pistons et du polissage interne des chemises, realise des "focalisations", des rayonnements et des ondes de chocs, dans la région centrale des chambres de combustion, en y provoquant en consequence une "surchauffe" locale et une "ionisation" prépondérante. 6 - Nouveaux générateurs électriques simplifies, selon l'une quelconque des revendications 10, 20, 3 , 40 et 50, caractérisés par le fait, que les "surfaces creuses" sont appropriees, pour engendrer des "trains d'ondes de chocs", en résonnance synchrone au voisinage d'une "harmonique", de la période propre d'oscillation des électrons à arracher et à faire migrer", pour améliorer d'autant la production de "charges électriques libres". 70- Nouveaux générateurs électriques simplifiés, selon l'une quelconque des revendications 10, 20, 30, 40, 50, et 60, caractérisés par le fait, que la "migration et le drainage" des charges électriques libres, réalisée tres préférentiellement longitudinalement et dans la région centrale, la plus chaude est en outre renforcé, par l'effet d'un "champ électrique", entre des électrodes appropriees, pour être suivi d'une "décharge" qui, par 'chocs" et en "avaBlnche", en assure la multiplication, en combinant dans ce but, au moins un couple d'inducteur et d'induit auxiliaires, avantageusement disposé a la périphérie externe d'un piston, avec un stockage transitoire de l'énergie produite, dans un condensateur, pour synchroniser cette déchargea avec le début d'ionisation des gaz, au moment prédétermine de leur "allumage". 80- Nouveaux générateurs électriques simplifiés, selon l'une quelconque des revendications 1 , 20, 30, 40, 50, 60 et 70, caractérisés par le fait, que leur application à un seul cylindre de moteur à explosion, ou à combustion interne, en réalise une "auto-alimentation électrique et donne ainsi naissance, à de nouveaux produits industriels, ne nécessitant plus de dynamo ou d'alternateur, ni de depense d'énergie correspondante. 90- Nouveaux générateurs électriques simplifiés, selon l'une quelconque des revendications 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 et 80 caractérisés par le fait, que leur extension à de multiples cylindres permet, une production d'énergie electrique de complément, pour être originalement cumulée, avec une production de même nature, par un alternateur ou une dynamo, ainsi que c'est déjà usuel. 10 - Nouveaux générateurs électriques simplifies, selon l'une quelconque des revendications 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 et 80, caractérisés par le fait, que l'extension précitee, mais originalement appliquée à des générateurs auxiliaires d'électricité, constitues a la périphérie de pistons libres extérieurs, selon la Fig. 3 et en combinaison avec un "pilotage" de l'excitation des inducteurs, pour les approprier à l'effort degressif de la détente des gaz, donne encore et ainsi, naissance à de nouveaux produits industriels constitués par des groupes électrogènes très simplifies, compacts et performants, grâce à leur double production d'énergie électrique.