Brevet FR2731472A1 — publié le 19960913

PROCEDE ET DISPOSITIFS DE DEPOLLUTION DE MOTElJRS A COMBUSTION INTERNE CYCLIQUE A CHAMBRE DE COMBUSTION INDEPENDANTE L'invention conceme un procédé et des dispositifs de dépollution des moteurs à combustion inteme cyclique à chambre de combustion indépendante et à volume constant. L'auteur a décrit dans ses demandes de brevets Français ayant pour numéros d'enregistrement national 9501518 et 9502212 un procédé de moteur à combustion interne cyclique à chambre de combustion indépendante et à volume constant, dans lequel la chambre de compression, la chambre de combustion et la chambre de détente sont constituées de trois parties séparées et entièrement indépendantes permettant ainsi d'adapter chacun des trois éléments à la fonction qui lui est dévolue sans interférer les uns sur les autres; ainsi qu'un systéme de contrôle de la détente (9502212) qui permet de faire coincider la pression maximum de détente avec un angle de rotation du vilebrequin permettant un grand effort tangentiel, améliorant encore le rendement général de ce type de moteur. Toutefois, lors du fonctionnement en zone urbaine notamment sur des voitures, le moteur consomme encore du carburant de telle sorte que bien que diminuées dans des proportions très importante il subsiste encore des émissions de polluants. Le procédé suivant l'invention permet de supprimer complétement ces émissions de gaz polluants notamment en circulation urbaine, alors que le moteur demande peu de puissance. 1l est caractérisé par les moyens mis en oeuvre, et plus particulièrement par le fait que lors des fonctionnements sous faible puissance, l'injecteur de carburant n'est plus commandé et que dans ce cas, I'on introduit dans la chambre de combustion, par tout moyen approprié - sensiblement après l'admission dans cette dernière de l'air comprimé (sans carburant) provenant du compresseur du moteur - une petite quantité d'air additionnel provenant d'un réservoir externe dans lequel est stocké de l'air (ou tout autre gaz) sous très haute pression; cette petite quantité d'air comprimé, et à température ambiante, va s'échauffer au contact de la masse d'air chaud contenue dans la chambre de combustion, se dilater et augmenter de façon sensible la pression régnant dans la chambre de combustion, pour permettre de délivrer lors de la détente, un travail moteur de puissance suffisante pour faire fonctionner, par exemple, un véhicule en circulation urbaine. Le réglage de la quantité d'air additionnel injecté conditionnera la puissance délivrée. 11 est également caractérisé par le fait d'équiper le moteur d'un compresseur haute pression, qui sera embrayé lors des ralentissements ou lors du fonctionnement à puissance élevée, pour permettre de recharger en air comprimé à très haute pression le réservoir externe permettant ainsi d'améliorer l'autonomie en fonctionnement dépollué On comprend dès lors le fonctionnement du moteur suivant l'invention qui pourra ainsi fonctionner sous de faibles puissances, en zone urbaine, sans émission de gaz polluants, et instantanément, à la demande, pourra produire des puissances compatibles avec une utilisation normale sur route, dès lors que l'injection de carburant sera commandée et que l'injecteur d'air additionnel ne le sera plus. La quantité d'air additionnel injecté, les moyens d'injection, le mode de stockage de l'air comprimé, le gaz utilisé, les moyens de remplissage du réservoir de stockage - par compresseur embarqué fonctionnant lors des décélérations et freinages ou en fonctionnement route, et/ou à la pompe dans des stations services spécialement équipées ou, encore, par remplacement de la bouteille de stockage - peuvent varier sans pour autant changer le principe de l'invention. L'invention s'applique tout particulièrement aux moteurs à combustion interne cyclique à chambre de combustion indépendante à volume constant, notamment en utilisation urbaine sur véhicule, ainsi que pour toute autre application de moteur. Elle s'applique également aux moteurs à combustion interne conventionnels. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description, à titre non limitatif, de plusieurs modes de réalisation, faite en regard des dessins annexés où: - La figure 1 représente, vu en coupe transversale, un mode de réalisation de l'invention appliquée à un moteur à combustion inteme à chambre de combustion indépendante à volume constant au point mort haut de piston principal en fin d'échappement. - La figure 2 représente ce même moteur en début de détente. - La figure 3 représente un schéma synoptique d'installation sur véhicule. Les figures 1 et 2 représentent un mode de réalisation du procédé selon l'invention appliqué à un moteur à combustion inteme cyclique à chambre de combustion indépendante à volume constant où la chambre de combustion 1 est alimentée par une capacité tampon 2 d'air comprimé maintenu à une pression sensiblement constante, elle même alimentée par un compresseur à travers un conduit 3. Un conduit 4 dont l'ouverture et la fermeture sont commandées par un volet 5 relie la capacité tampon 2 à la chambre de combustion indépendante I et comporte un injecteur de carburant 6 destiné à réaliser le mélange air-carburant sensiblement avant son introduction dans la chambre de combustion 1 où il sera enflammé. Un cylindre de détente 7 est équipé d'un piston principal 8 relié par une bielle 9 au maneton d'un vilebrequin 10, et d'un piston opposé secondaire 11 dont le mouvement est commandé ici par une came 12 - ellemêrne entraînée par le vilebrequin 10 - de telle sorte qu'il va accompagner le piston principal 8 sur une partie de sa course descendante afin de permettre de faire comcider la pression de début de détente - dès l'ouverture du canal 14, par le volet 15, qui relie la chambre de combustion à la chambre de détente 16 - dans un volume minimum, avec des angles de rotation du vilebrequin et d'inclinaison de bielle qui permettent d'obtenir l'effort tangentiel moyen de détente optimal. Un injecteur d'air comprimé additionnel 22, suivant l'invention, est implanté dans la chambre de combustion 1, et est alimenté, à travers un détendeur, par une bouteille d'air comprimé 23 (ou de tout autre gaz compatible) de stockage sous haute pression. En fonctionnement sous faible puissance, selon l'invention, lorsque le moteur est au point mort haut du cylindre de détente, figure 1 , la chambre de combustion I vient d'être isolée et contient une masse d'air comprimé chaud, pur, sans carburant - I'injecteur de carburant 6 n'ayant pas été commandé -.L'injecteur d'air additionnel 22 est ouvert et introduit dans la chambre une petite quantité de masse d'air additionnel, provenant de la bouteille de stockage sous haute pression 23, détendue sous une pression légèrement supérieure à celle régnant dans la chambre de combustion, pour permettre le transfert; cette masse d'air additionnel va s'échauffer au contact de l'air comprimé contenu dans la chambre, se dilater et augmenter sensiblement la pression initiale afin de permettre de produire un travail lors de l'ouverture, figure 2, du canal 14 en se détendant dans la chambre de détente. En raison de l'excellent rendement du groupe moteur représenté, la quantité d'air additionnel sera très faible et conditionnera la puissance délivrée. Les moyens d'injection d'air additionnel dans la chambre de combustion peuvent vaner sans changer le principe de l'invention, toutefois l'on préférera un injecteur électromécanique tel que les injecteurs de carburant qui pourra être géré plus aisément, notamment en débit, par l'électronique embarquée. La figure 3 représente un schéma synoptique d'une installation du procédé suivant l'invention sur un véhicule, où le réservoir de stockage d'air comprimé additionnel sous haute pression 23A est équipé d'une part d'un orifice de remplissage "à la pompe" 24 et également d'un orifice de remplissage auxiliaire 25 alimenté par un petit compresseur haute pression embarqué 26 qui sera mis en fonctionnement par un système d'embrayage 27 lors des décélérations et des freinages, permettant ainsi de foumir un excellent frein moteur au véhicule, et également lors du fonctionnement sur route à puissance élevée. Cette disposition ayant pour avantage d'augmenter considérablement l'autonomie en fonctionnement dépollué. Il va sans dire que la conception du réservoir, de l'injecteur d'air, du compresseur haute pression, de son embrayage, des vannes de remplissage et autres clapets anti-retour, peuvent varier sans pour autant changer le principe de l'invention qui n'est nullement limitée aux modes de réalisations décrits et représentés, et est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées, sans que l'on ne s'écarte de son esprit. REVENDICATIONS 1.- Procédé de dépollution de moteur à combustion interne cyclique à chambre de combustion indépendante à volume constant, dans lequel, la chambre de compression, la chambre de combustion et la chambre de détente sont constituées de trois parties séparées et entièrement indépendantes permettant ainsi d'adapter chacun des trois éléments à la fonction qui lui est dévolue sans interférer les uns sur les autres, où la combustion s'effectue dans une chambre indépendante isolée et à volume constant, qui peut également être équipé d'un système de contrôle de la détente permettant d'améliorer le rendement du moteur caractérisé en ce que, lors du fonctionnement à faible puissance - par exemple en circulation urbaine pour un véhicule ainsi équipé:: - L'injecteur de carburant n'est plus commandé lors du remplissage de la chambre de combustion à volume constant et que cette dernière se trouve donc ainsi à chaque cycle, remplie d'air pur comprimé à température élevée. - L'on introduit, par tout moyen approprié - sensiblement après l'admission de l'air comprimé provenant du compresseur du moteur, dans la chambre de combustion - une petite quantité d'air (ou tout autre gaz) additionnel, provenant d'un réservoir externe dans lequel est stocké de l'air (ou tout autre gaz) sous très haute pression, à température ambiante, et détendu à une pression légèrement supérieure à celle régnant dans la chambre de combustion pour y permettre son transfert. - cette petite quantité d'air additionnel va s'échauffer au contact de l'air comprimé chaud déjà contenu dans la chambre de combustion, se dilater, et augmenter de façon sensible la pression initiale régnant dans la chambre de combustion, pour permettre de délivrer lors de la détente, un travail moteur de puissance suffisante. 2.- Procédé de dépollution de moteur suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le moteur est équipé d'un compresseur haute pression annexe, qui sera mis en fonctionnement lors des ralentissements ou freinages du véhicule ainsi qu'en fonctionnement à puissance élevée lorsque l'injecteur de carburant est commandé, permettant ainsi d'améliorer l'autonomie en fonctionnement dépollué. 3.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de dépollution suivant la revendication 1 appliqué à un moteur à combustion interne cyclique à chambre de combustion indépendante à volume constant où la chambre de combustion (1) est alimentée par une capacité tampon (2) d'air comprimé maintenu à une pression sensiblement constante, à travers un conduit (4) dont l'ouverture et la fermeture sont commandées par un volet (5), qui comporte un injecteur électromécanique de carburant (6) destiné à réaliser le mélange air carburant sensiblement avant son introduction dans la chambre de combustion et où un cylindre de détente (7) est équipé d'un piston principal (8) relié par une bielle (9) au maneton d'un vilebrequin (10), et d'un piston secondaire (11) monté opposé dont le mouvement est commandé de telle sorte qu'il accompagne le piston principal sur une partie de sa course descendante afin de permettre de faire coïncider la pression de début de détente -dès l'ouverture d'un canal (14), par un volet (15) , qui relie la chambre de combustion à la chambre de détente - dans un volume minimum, avec des angles de rotation du vilebrequin et d'inclinaison de bielle qui permettent d'obtenir l'effort tangentiel moyen de détente optimal caractérisé en ce que il est implanté dans la chambre de combustion (1) un injecteur d'air électromécanique (22) alimenté à travers un détendeur par une bouteille d'air comprimé (23) de stockage d'air sous très haute pression.En fonctionnement sous faible puissance en utilisation urbaine d'un véhicule par exemple - I'injecteur de carburant (6), ne sera pas commandé, et après avoir admis dans la chambre une charge d'air comprimé chaud contenu dans la capacité tampon (2), I'injecteur d'air (22) sera actionné afin d'admettre une petite quantité d'air additionnel à température ambiante, qui s'échauffera au contact de l'air chaud déjà contenu dans la chambre de combustion, se dilatera, et augmentera la pression afin de permettre de produire un travail moteur en se détendant dans la chambre de détente dès l'ouverture du canal reliant cette dernière à la chambre de combustion (1). 4.- Dispositif pour la mise oeuvre du procédé suivant les revendications 1 et 3 caractérisé en ce que le réservoir de stockage d'air comprimé additionnel (23 ou 23A) comporte un orifice de remplissage avec vanne anti-retour permettant de renouveler l'air comprimé -ou autre gaz - sous très haute pression directement sur le véhicule à une "pompe" spécialement équipée. 5.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant les revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le réservoir de stockage (23 23A) comporte un orifice de remplissage auxiliaire alimenté par un compresseur très haute pression embarqué (26) qui sera mis en fonctionnement par un embrayage (27) (ou tout autre moyen) lors des décélérations ou freinages du véhicule, améliorant ainsi le frein moteur, de même que lorsque le moteur fonctionne à puissance élevée sur route, afin d'améliorer l'autonomie réalisable en fonctionnement dépollué. 6.- Application du procédé et des dispositifs suivant les revendications 1 à 5 aux moteurs à combustion interne conventionnels.