Brevet FR2594179A1 — publié le 19870814

La puissance d'un moteur endothermique dépend de l'importance du taux de compression. Ce taux est fon- damental pour les moteurs à explosion, car il a une limite supérieure imposée par des phénomènes de détonation qui apparaissent au-delà de celle-ci. Afin de pouvoir augmen- ter cette limite supérieure, il est classique d'ajouter à l'essence des additifs (par exemple du plomb tetraéthyle) qui sont polluants, et la tendance générale actuelle vise à combattre la pollution. L'excèdent de chaleur des surfaces intérieures d'une chambre de combustion est normalement acheminé vers un radiateur d'o il est dissipé; ceci se traduit par des pertes énergétiques du système. L'invention a pour objet une solution simple et économique qui résoud simultanément ces deux problèmes. L'invention a pour objet un procédé antidéto- nant et récupérateur de chaleur pour moteurs endothermiques selon lequel on introduit dans la chambre de combustion si- multanément et avec le mélange gazeux explosif un fluide chimiquement inerte. L'invention a aussi pour objet un dispositif an- tidétonant et récupérateur de chaleur pour moteurs endo- thermiques, notamment pour la mise en oeuvre du procédé, qui comprend une pipe d'admission o se mêlent le mélange gazeux explosif et au fluide chimiquement inerte. La combustion de l'essence est une réaction chi- mique, dont la cinétique peut être modérée par adjonction aux molécules réactives (hydrocarbures + oxygène) d'une mo- lécule d'une substance inerte (non réactive). Suivant l'invention, on utilise à titre de substance chimiquement inerte (mais physiquement active) de la vapeur d'eau. Suivant l'invention, des molécules de vapeur d'eau sont introduites dans une chambre de combustion avec le mélange gazeux pour assurer une fonction triple. Premièrement, comme déjà indiqué, se manifeste une action modératrice de la réaction en diminuant sa vi- tesse du fait de la plus grande proportion de vapeur 259 4179 d'eau du mélange gazeux. Si l'on utilise une plus grande proportion de vapeur, on peut, par conséquent, augmenter le taux de compression (sans que l'on provoque des phéno- mènes de détonation). Dans les expériences conduites, le taux de compression (dont le maximum dans les moteurs à explosion est en moyenne de 9:1) a été porté jusqu'à 14:1 avec un pourcentage en masse de vapeur d'eau égal à 15 % par rapport à l'essence. Il est clair qu'on peut encore augmenter le taux de compression (par exemple 22:1) en accroissant la proportion de vapeur. Deuxièmement, se manifeste physiquement une absorption de la chaleur des surfaces intérieures de la chambre de combustion (qui autrement serait évacuée dans le radiateur) d'o une amélioration. Cette amélioration développe de la puissance qui s'ajoute à celle produite par la combustion de l'essence. Troisièmement, se manifeste mécaniquement une amélioration du travail du piston si l'on se rappelle que la lubrification du sommet du cylindre est délicate et que celle-ci est améliorée par l'action refroidissante et lu- brifiante de la vapeur. D'autres caractéristiques de l'invention ressor- tiront de la lecture de la description et des revendica- tions qui suivent ainsi que de l'examen du dessin o la Fi- gure unique donnée seulement à titre d'exemple illustre la mise en oeuvre de l'invention. Un flux d'air qui alimente un carburateur 10 d'un moteur est divisé à la sortie d'un filtre d'air 1, en au moins deux courants: - un courant de section 2 relativement grande qui alimente directement le carburateur 10; - un autre courant, de section relativement petite dirigée vers un distributeur d'eau 4. Chacun de ces courants est intercepté partiellement par des vannes 5 et 6, de préférence du type papillon. Celles- ci sont orientées, de préférence suivant des positions or- thogonales et leur orientation fait varier la vitesse du 2594i79 flux des deux courants; il en résulte une variation de la quantité d'eau délivrée par le distributeur 4 (celui-ci est calibré en fonction des exigences du taux de compres- sion) de telle façon qu'il corresponde à l'équilibre du niveau de température des surfaces intérieures de la cham- bre de combustion. Ces vannes fonctionnent en sens inver- ses. Un vaporisateur, de préférence un petit pot 7 présente un fond d'une forme convenable, inséré dans la sortie du collecteur 8 d'échappement des gaz du moteur et est chauffé par ces gaz; l'eau reçue du distributeur 4 (qui est placé au-dessus de l'ouverture du pot est trans- formée en vapeur. Ce même flux d'air qui a circulé dans le distributeur, transporte la vapeur d'eau dans la pipe d'admission 9 o il se réunit au flux principal et conti- nue vers le carburateur 10 et la chambre de combustion 11. Les vannes 5 et 6 sont actionnées, en synchro- nisme, par un capteur de température qui évalue la tempé- rature des surfaces intérieures de la chambre de combus- tion. Cette température change avec les conditions de fonctionnement du moteur et aussi avec les conditions at- mosphériques (l'air sec et chaud a besoin de plus de va- peur; l'air humide et froid, de moins de vapeur). REVENDICATIONS 1. Procédé antidétonant et récupérateur de cha- leur pour moteurs endothermiques, caractérisé en ce qu'on introduit dans la chambre de combustion, en même temps avec le mélange gazeux, un fluide chimiquement inerte. 2. Procédé selon la revendication 1, caractéri- sé en ce qu'on utilise au moins deux courants d'air, l'un principal qui conduit directement au carburateur et cham- bres de combustion, l'autre secondaire qui conduit préala- blement à un système distributeur-vaporisateur. 3. Procédé selon les revendications l et 2, ca- ractérisé en ce qu'on utilise pour vaporisateur un pot dont le fond est introduit à la sortie du collecteur des gaz d'échappement dont il reçoit de la chaleur. 4. Procédé selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce qu'on place un distributeur d'eau qui est superposé au pot du vaporisateur. 5. Procédé selon la revendication 2, caractéri- sé en ce qu'on place sur les courants des vannes du type papillon de préférence qui règlent précisément les flux de chacun d'eux. 6. Procédé selon les revendications 2 et 5, ca- ractérisé en ce qu'on règle le débit du distributeur d'eau par le flux d'air du courant secondaire. 7. Procédé selon la revendication 5, caractéri- sé en ce qu'on fait fonctionner les soupapes en synchro- nisme et en sens inverse pour agir sur la vitesse des flux. 8. Procédé selon les revendications 5, 6 et 7, caractérisé en ce qu'on commande les vannes par un capteur thermosensible qui évalue la température des surfaces inté- rieures des chambres de combustion. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 8, caractérisé en ce que le fluide inerte chimi- quement est de la vapeur d'eau. 10. Dispositif antidétonant et récupérateur de chaleur pour moteur endothermique notamment pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend une pipe d'admission (9) o se mêlent le mélange gazeux explosif et un fluide chimiquement inerte. 11. Dispositif selon la revendication 10, ca- ractérisé en ce qu'il comprend au moins deux courants d'air (2, 3) l'un (2) principal allant directement à un carburateur (10) et l'autre (3) passant au préalable sur un distributeur-vaporisateur (4) de fluide. 12. Dispositif selon la revendication 11, ca- ractérisé en ce que le distributeur-vaporisateur (4) com- prend un pot dont le fond (7) est engagé à la sortie dans le collecteur d'échappement (8). 13. Dispositif selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que le distributeur (4) est placé au- dessus du vaporisateur (7). 14. Dispositif selon l'une des revendications à 13, caractérisé en ce que des vannes (5, 6) de pré- férence à papillon sont placées sur le flux de mélange gazeux et sur le flux de fluide chimiquement inerte. 15. Dispositif selon la revendication 14, ca- ractérisé en ce que ces vannes (5, 6) opèrent en synchro- nisme et en sens oppose. 16. Dispositif selon l'une des revendications 14 et 15, caractérisé en ce que ces vannes sont comman- dées par un capteur thermosensible évaluant la températu- re des surfaces intérieures des chambres de combustion. 17. Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 10 à 16, caractérisé en ce que le fluide chimiquement inerte est de la vapeur d'eau.