Brevet FR2621869A1 — publié le 19890421

La présente invention concerne une installation pneumatique de refroidissement, de chauffage, de climatisation, de suralimentation, de freinage, de démarrage et d'entretien des véhicules et des moteurs thermiques. L'invention utilise les propriétés de l'appareil de refroidissement, de chauffage, d'entretien et de climatisation (ARCEC) qui peut fournir - de l'air comprime pour la suralimentation, le démarrage, le freinage, le gonflage des pneus ou du cric pneumatique, le dépoussiérage et le lavage du véhicule ; - de l'air froid pour le refroidissement d'eau, d'huile, des appareils électro- niques et d'air de suralimentation, pour la réfrigération des aliments ou produits et pour la climatisation de l'habitacle ; - de l'air chaud pour le préchauffage d'eau et d'huile, pour le chauffage du gaz-oil, pour la climatisation et pour le chauffage des aliments ou produits. Ainsi par ses multiples fonctions, l'installation, objet de l'invention, a l'avantage - d'améliorer le rendement du moteur grâce à une suralimentation modulée, au refroidissement d'air de suralimentation et à la suppression du ventila teur de refroidissement - d'augmenter la souplesse de conduite, l'efficacité et la puissance du moteur par une suralimentation dosée ; - d'être très fiable et de ne pas être polluant car elle utilise uniquement de l'air pur comme fluide mobile - d'augmenter la fiabilité de freinage en refroidissant considérablement les freins et/ou en saupoudrant la chaussée d'antidérapants ;; - d'augmenter le confort du véhicule en installant un minicongélateur, un minifour et une climatisation - de rendre un grand nombre de services d'entretien à air comprimé - de favoriser l'installation d'un miniordinateur de bord ; - de consommer peu d'énergie grâce à l'installation d'un compresseur de type à piston libre - d'augmenter la fiabilité des systèmes de refroidissement d'eau et d'huile en remplaçant les radiateurs moins fiables par des échangeurs. L'invention et ses caractéristiques seront mieux comprises en se référant aux dessins et aux explications ci-après données. La figure 1 présente la structure générale de l'installation pneumatique de refroidissement, de chauffage, de climatisation, de suralimentation, de freinage, de démarrage et d'entretien. La figure 2 présente les échangeurs et tubes chauffants utilisés pour le refroidissement ou le chauffage d'eau, d'huile et d'air. La figure 3 présente le système de refroidissement ou de préchauffage du moteur par air pulsé. La figure 4 présente le dispositif complémentaire de freinage des véhicules. La figure 5 présente le turboalternateur utilisé pour l'alimentation des équipements électriques du moteur ou du véhicule. L'installation, objet de l'invention, présentée en figure 1, comprend un appareil de production d'air comprimé, d'air froid et d'air chaud appelé ARCEC (1), un distributeur d'air.de climatisation (2), un distributeur d'air de refroidissement/préchauffage d'eau ou d'air pulsé (3), un distributeur d'air de refroi dissement/préchauffage d'huile (4), un réservoir d'air comprimé (5), un distributeur d'air comprimé (6) possédant un clapet antiretour, une tuyauterie calorifugée d'air chaud (8), une tuyauterie d'air comprimé (9), d1a'Lr froid(7), des sorties d'air pour le transvecteur de suralimentation (S1), le démarrage (S2), le freinage (S3), le pompage des fluides (S4), les entretiens (S5), le transvecteur de refroidissement par air pulse (S6), la climatisation (S7), le refroidissement/préchauffage d'eau ou d'air pulsé (S8), le refroidissement/ préchauffage d'huile (S9), le refroidissement d'air de suralimentation (S10), le refroidissement des appareils électroniques (Sil), la réfrigération des aliments et produits dans un minicongélateur (S12), le chauffage des aliments et produits dans un minifour (S13) et le chauffage de gaz-oil (S14), des vannes (10) à commande à distance ou par des thermostats ou des pressostats, des régulateurs de pression (11) commandes à distance ou par des pressostats, et trois soupapes de sécurité (12) placées dans chaque tuyauterie. L'ARCEC (1) est un systeme comprenant un compresseur de préférence à piston libre car plus performant, un filtre purgeur, un ou plusieurs tubes VORTEX branchés en parallèle et délivrant de l'air chaud et de l'air froid par deux sorties distinctes, et trois sorties d'air dont une sortie d'air froid, une sortie d'air chaud et une sortie d'air comprimé piquée avant les tubes VORTEX. Le chauffage ou le refroidissement peuvent être obtenus de façon décentralisée en installant un tube VORTEX au point d'utilisation. Le compresseur de 1'ARCEC est à entrainement mécanique par le vilebrequin du moteur ou électrique par le générateur qui est lui-meme entrai né soit par le vilebrequin soit par les gaz d'échappement. Les distributeurs (2), (3) et (4) sont à commande mécanique, électrique ou Fneumatiqueg Ils réalisent le choix d'un ou de plusieurs circuits en envoyant soit de l'air très chaud, chaud, froid ou très froid. Ils possèdent par consequent des vannes de calibrage électriques, mécaniques ou pneumatiques. Le distributeur d'air comprimé (6) permet le chargement du réservoir (5) par 1'ARCEC (1) et possède un clapet antiretour qui empêche l'air du réservoir de repartir vers 1'ARCEC (1) en cas d'arrêt du moteur. D'autre part, il permet d'envoyer de l'air comprimé aux utilisateurs #soit du réservoir (5) soit de 1'ARCEC (1). Les tuyauteries d'air froid (7) et d'air chaud (8) sont calorifugées afin de réduire les pertes de calories et de frigories Grâce à l'utilisation de l'électronique, les vannes (10) et les régulateurs (11) sont optimalement électriquement commandés. Les soupapes de sécurité (12) placées à chaque tuyauterie évitent les surpressions dans les canalisations en déchargeant les surpressions dans l'atmosphère. La suralimentation selon l'installation est réalisée par un transvecteur (13) qui est un amplificateur de débit d'air et dont le rapport d'amplification varie en fonction de la pression d'air comprimé l'alimentant. La variation de cette pression est réalisée par un régulateur de pression (11) placé en amont du transvecteur (13). L'air de suralimentation est auparavant filtré et refroidi par un échangeur (14). Les figures 2.a et 3 présentent comment pourrait être réalisé le dispositif de refroidissement d'air de suralimentation. L'alimentation du moteur en carburant est réalisée par injection électronique. Ainsi, en modulant la pression d'air alimentant le transvecteur (13), la quantité d'air livrée au moteur varie également et le moteur sera efficace depuis les bas régimes jusqu'aux plus élevés. L'avantage du dispositif de suralimentation par un transvecteur est qu'il permet de moduler la quantité et la pression d'air entrant dans les cylindres automatiquement grâce aux appareils électroniques de commande de suralimentation qui agissent sur le régulateur de pression (11). Le démarrage du moteur se fait par injection d'air comprimé dans les cylindres du moteur ou par entrainement du vilebrequin par un moteur pneumatique. L'air comprimé de démarrage est délivré par le réservoir d'air comprimé (5). Le freinage du véhicule en état de circulation est amélioré par le refroidissement des freins à l'aide de quatre transvecteurs dont chacun d'eux refroidit un système de freins ou par la pulvérisation d'antidérapants (15) sur la chaussée. La figure 4 présente ce système de pulvérisation d'antidérapants sur la chaussée. Les antidérapants (15), qui sont sous forme solide ou liquide, sont aspirés par les transvecteurs (16) et sont pulvérisés sur la chaussée juste au-devant de chaque roue (17). Cette variante est particulièrement efficace lors d'un freinage brusque. Les fluides qui sont pompés par l'air comprimé introduit dans leurs réservoirs sont le carburant et les antidérapants. Ainsi, le carburant est pulvérisé lors de l'injection électronique uniquement grâce à la pression d'air comprimé se trouvant dans le réservoir du carburant. La pression d'air comprimé dans le réservoir est automatiquement réglée par un pressostat qui commande 1 'ouver- ture et la fermeture de la vanne d'alimentation en air comprimé (10). Le même dispositif est utilise pour la pulvérisation des antidérapants de freinage. Les divers entretiens qui peuvent être exécutés à l'aide de l'air comprimé sont le gonflage des pneus, le dépoussièrage et le lavage du véhicule, le gonflage du cric pneumatique pour le changement des roues, diverses réparations en utilisant des moteurs pneumatiques. Par ailleurs, en utilisant divers accessoires tel par exemple un pistolet à tube VORTEX, l'on peut également obtenir une source d'air chaud ou froid pour divers besoins non prévus. La climatisation de l'habitacle est réalisée en injectant de l'air froid ou chaud dans la cabine. La température de cet air est réglée par la commande à distance ou électronique des vannes du distributeur (2). Le refroidissement et le chauffage des fluides sont réalisés a l'aide des échangeurs présentés en figures 2a et 2b. L'échangeur air/fluide (fig. 2a) comprend un corps tubullaire calorifugé (18) et un tube (19) coaxial au corps (18). Le tube (19) est en cuivre et est recouvert d'une bande continue d'aluminium pailleté (20). Il est destiné à la circulation du fluide : eau, huile, air de suralimentation ou gaz-oil. Au cours de cette circulation, le fluide se refroidit ou s'échauffe considérablement en fonction de la qualité d'air se trouvant dans le corps (18). Un air chaud échauffera le fluide alors qu'un air froid le refroidira. L'échangeur parallélépipédique (fig 4.b) est désigné pour les grandes quantités de fluide. Le refroidissement ou le chauffage est réalisé à l'aide d'un serpen- tin en cuivre (21) plongeant dans un bac (22) contenant le fluide. Les systèmes de refroidissement/chauffage présentés ont l'avantage d'être plus fiables et moins onéreux que les radiateurs lamellaires existants. Par ailleurs, les ventilateurs sont supprimés. Le refroidissement/préchauffage du moteur peuvent être réalisés également par de l'air pulsé délivré par un transvecteur (23). La figure 3 présente le dispositif qui comprend un transvecteur (23) et un échangeur (24). L'air aspiré par le transvecteur (23) est auparavant refroidi ou chauffé par l'échangeur (24) dans lequel circule l'air froid ou chaud. Cet air est ensuite pulvérisé contre les parois du moteur à divers endroits choisis. Les appareils électroniques de commande doivent être placés dans un boitier thernoétanche dans lequel est injecté l'air froid pour leur refroidissement. La réfrigération ou le chauffage des aliments ou produits sont réalisés dans un mi ni réfrigérateur ou un minifour par injection directe d'air froid ou chaud dans l'enceinte. Il est possible de décentraliser la production d'air froid ou d'air chaud en utilisant des tubes VORTEX capables de fournir de basses températures de l'ordre de 350C et de hautes températures de l'ordre de 1000C suivant les réglages. La figure 5 présente le dispositif d'alimentation électrique du compresseur de 1'ARCEC à partir des gaz d'échappement. Le dispositif comprend une turbine (25w entraînée en rotation par les gaz d'échappement, un coupleur magnétique (26) fonctionnant en limiteur de vitesse, un générateur électrique (27) qui produit un courant alternatif triphasé et dont la tension est maintenue constante par un régulateur de tension (28). Le courant débité est utilisé par le compresseur de 1'ARCEC (1) en alternatif et par divers équipements électriques en continu. Le courant continu est obtenu en redressant le courant alternatif du générateur à l'aide d'un transformateur redresseur (29). Le dispositif présenté à l'avantage de ne pas consommer d'énergie motrice et de favoriser la réduction de consommation du moteur. L'installation, objet de l'invention, a été présentée dans sa structure générale et d'une façon complète, mais certains circuits et éléments peuvent être supprimés. De même pour des raisons économiques, certains circuits ne seront installés que sur certains modèles de véhicules. La présente invention trouve ses applications dans toutes sortes de véhicules, groupes électrogènes et autres installations. REVENDICATIONS 1 ) Installation pneumatique de refroidissement, de chauffage, de climatisation, de suralimentation, de freinage, de démarrage et d'entretien des véhicules et moteurs thermiques caractérisée en ce qu'elle comprend quelques ou tous les éléments suivants : un appareil de production d'air comprimé, d'air froid et d'air chaud appelé ARCEC (1), un distributeur d'air de climatisation (2), un distributeur d'air de refroidissement/prechauffage d'eau ou d'air pulsé (3), un distributeur d'air de refroidissement/prechauf fage d'huile (4), un réservoir d'air comprimé (5), un distributeur d'air comprimé (6) possédant un clapet antiretour, une tuyauterie calorifugée d'air froid (7), une tuyauterie calorifugée d'air chaud (8), une tuyauterie d'air comprime (9),des sorties d'air pour le transvecteur de suralimentation (S1), le démarrage (S2), le freinage (S3), le pompage des matériaux et fluides (54), les entretiens (S5), le transvecteur de refroidissement par air pulsé (56), la climatisation (S7), le refroidissenent/préchauffage d'eau ou d'air pulsé (S8), le refroidissement d'air de suralimentation (S10), le refroidissement/préchauffage d'huile (S9), le refroidissement d'appareils électroniques (S11), la réfrigération des aliments et produits dans un minicongelateur (S12), le chauffage des aliments et produits dans un minifour (513) et le chauffage de gaz-oil (S14), des vannes (10) à commande à distance ou par des thermostats ou par des pressostats, des régulateurs de pression (11) commandés à distance ou par des pressostats, et trois soupapes de sécurité (12) placées dans chaque tuyauterie. 20) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que 1'ARCEC est constitué d'un compresseur d'air, d'un filtre, d'un ou de plusieurs tubes VORTEX et possède une sortie d'air comprimé piquée avant les tubes VORTEX, une sortie d'air chaud et une sortie d'air froid et que l'énergie alimentant le compresseur d'air provient soit, de la transformation de l'énergie mécanique des gaz d'échappement par l'intermédiaire d'un dispositif comprenant une turbine (25), un coupleur magnétique (26), un générateur triphasé (27) et un régulateur de tensioi#(28), soit de la transformatiDn de l'énergie mécanique du vilebrequin 3 ) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la suralimenta tion est réalisée par un transvecteur (13) dont la pression d'air comprise l'alimentant est modulée par un régulateur de pression, que le carburant est injecté électroniquement dans les cylindres, et que la pompe d'alimenta tion est éliminée grâce au remplissage du réservoir par de l'air comprimé qui maintient le carburant sous pression constante grâce à un pressostat. 4 ) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le freinage des véhicules est amélioré par le refroidissement des freins à l'aide de quatre transvecteurs alimentant chacun un système de freins et/ou par la pulvérisation d'antidérapants (15) sur la chaussée juste au-devant de chaque roue (17) à l'aide de quatre transvecteurs (16). 5 ) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les échangeurs (18) air/fluide de l'installation sont constitués d'un corps tubullaire calorifugé (18) à deux orifices dans lequel circule l'air froid ou chaud, et d'un tube (19) coaxial au corps (18) en cuivre sur lequel est enroulée une bande continue d'aluminium pailleté (20) et dans lequel circule le fluide à refroidir ou à chauffer. 6 )Installation selon Tes revendications i #t 5, caractérisée en ce que le refroidissement/préchauffage des fluides est elfectu dans des échangeurs air froid ou chaud/fluide (18), (22), et que le refroidissement du riotour par air pulsé est effectue par des transvecteurs (23) qui pulvérisent de l'air frais sur les parois du moteur à différents endroits. 7 )In.stallation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la climatisation de l'habitacle, le refroidissenent des appa- reils électroniques placés '5 dans un boiter thermoétanche, la refrigération des aliments ou produits placés dans un mini- refrigérateur, le chauffage des aliments ou produits places dan#s un minifour sont réalisés par injection directe d'air froid ou d'air chaud dans ces enceintes.