Brevet FR2749882A1 — publié le 19971219

PROCEDE DE MOTEUR DEPOLLUANT ET INSTALLATION SUR AUTOBUS URBAIN ET AUTRES VEHICULES L'invention concerne un procédé de moteur dépolluant à chambre d'expansion indépendante et son installation sur autobus urbain et autres véhicules L'auteur a décrit dans sa demande de brevet Français ayant pour numéro d'enregistrement national 95 02838 un procédé de dépollution de moteur à chambre de combustion externe indépendante dans lequel, le mélange air-carburant est aspiré et comprimé dans une chambre d'aspiration et de compression indépendante puis transféré (toujours en pression) dans la chambre de combustion indépendante pour y être enflammé, soit par étincelle dans le cas de moteur à mélange homogène, soit par auto-allumage dans le cas de moteur diesel à mélange hétérogène, afin d'augmenter la température et la pression dudit mélange, qui, après ouverture d'un transfert reliant ladite chambre de combustion indépendante à une chambre de détente et d'échappement (elle aussi indépendante), sera détendu dans cette dernière pour y produire un travail, puis évacué à l'atmosphère à travers un conduit d'échappement, dans lequel lors du fonctionnement en ville, (ou à faible puissance), l'injecteur de carburant n'est plus commandé, et, dans ce cas, on introduit dans la chambre de combustion, sensiblement après l'admission dans cette dernière de l'air comprimé -sans carburant- provenant de la chambre d'aspiration et de compression, une petite quantité d'air comprimé additionnel provenant d'un réservoir externe où l'air comprimé est stocké sous très haute pression. Cette petite quantité d'air comprimé à température ambiante va s' échauffer au contact de la masse d'air chaud contenue dans la chambre de combustion, se dilater de manière à augmenter la pression régnant dans la chambre de combustion, pour permettre de délivrer lors de la détente, un travail moteur. Ce moteur utilise ainsi un fonctionnement bi-mode ou bi-énergie. Dans les zones urbaines et suburbaines, les transports en commun sont très souvent confiés à des autobus urbains motorisés par des moteurs conventionnels, le plus souvent diesel à mélange hétérogène et particulièrement polluants. Des tentatives pour faire fonctionner ces véhicules avec des carburants réputés moins polluants (diester, GPL etc..) ont été faites mais les résultats en matière de pollution sont particulièrement faibles. Le procédé de moteur dépolluant et son installation sur les autobus urbains permet non seulement de supprimer totalement les émissions de gaz polluants mais de dépolluer partiellement et considérablement l'air de la ville. I1 est caractérisé par les moyens mis en oeuvre, et plus particulièrement, par la suppression du circuit de carburant du moteur tel que décrit ci-dessus, au profit du seul fonctionnement en mono-mode avec l'injection d'air comprimé additionnel, ainsi que par l'implantation en amont de l'admission d'air dans la chambre d'aspiration et de compression du moteur d'un ou plusieurs filtres à charbon ou de tout autre procédé de filtrage et de purification tels que tamis moléculaires, procédés chimiques, ou autres- permettant non seulement d'arrêter les poussières et autres scories mais de purifier et dépolluer l'air admis dans le moteur. On comprend dès lors le fonctionnement du moteur dépolluant suivant l'invention notamment lorsqu'il est implanté sur des autobus urbains et le concours écologique par rapport aux moteurs conventionnels. L'air comprimé additionnel stocké sous très haute pression dans les réservoirs du véhicule est filtré et purifié à travers des filtres à charbons, ou autre, avant d'être comprimé, l'air ambiant (pollué par les autres véhicules) aspiré par le moteur dans la chambre d'aspiration et de compression est filtré et purifié à travers le ou les filtres à charbon (ou tout autre procédé permettant de le purifier); il est donc évident que l'air détendu et évacué par l'échappement reste filtré et purifié. Par ailleurs le mode de fonctionnement du moteur avec un carburant traditionnel ayant été supprimé, il ne peut subsister dans la chambre de combustion (qui est devenue de ce fait une chambre d'expansion) aucune particule ou autre résidu provenant d'une combustion antérieure. Le procédé de moteur suivant l'invention peut s'appliquer à tous les véhicules mais il nécessite une grande quantité d'air comprimé additionnel et des réservoirs de stockage sur le véhicule relativement important. I1 est plus particulièrement intéressant dans son installation sur les autobus urbains en raison d'une part de la grande quantité d'air aspiré par le moteur qui permet donc de dépolluer des volumes importants, d'autre part de la possibilité d'implanter sur l'autobus des réservoirs d'air comprimé additionnel d'une capacité importante, et que, par ailleurs, L'autobus effectuant de nombreux arrêts, il est possible de re-remplir plus fréquemment le ou les réservoirs d'air comprimé additionnel installés sur le véhicule en implantant des stations de remplissage aux arrêts de bus ou en tête de ligne. Lu en va de même pour les véhicules de services (bennes à ordures et autres véhicules fonctionnant uniquement en zone urbaine.) D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaitrons à la lecture de la description à titre non limitatif d'un mode de réalisation de l'invention faite en regard du dessin annexé ou: - la figure unique représente, schématiquement vu en coupe transversale, un mode de réalisation du moteur suivant l'invention où la chambre d'aspiration et de compression et la chambre de détente et d'échappement sont commandées chacune par un système bielle manivelle et pistons coulissants dans des cylindres, et, où l'on peut voir la chambre d'aspiration et de compression 1, la chambre d'expansion 2 à volume constant dans laquelle est implanté un injecteur d'air comprimé additionnel 22 alimenté en air comprimé stocké dans un réservoir très haute pression 23 et la chambre de détente et d'échappement 4. La chambre d'aspiration et de compression 1 est reliée à la chambre d'expansion 2 par un conduit 5 dont l'ouverture et la fermeture sont commandées par un volet étanche 6. La chambre d'expansion 2 est reliée à la chambre de détente et d'échappement 4 par un conduit ou transfert 7 dont l'ouverture et la fermeture sont commandées par un volet étanche 8. La chambre d'aspiration et de compression 1 est alimentée en air par un conduit d'admission 13 dont l'ouverture est commandée par une soupape 14 et, en amont duquel est implanté un filtre à charbon dépolluant 24. La chambre d'aspiration et de compression 1 fonctionne comme un ensemble de compresseur à piston où un piston 9 coulissant dans un cylindre 10 est commandé par une bielle 11 et un vilebrequin 12. La chambre de détente et d'échappement 4 commande un ensemble classique de moteur à piston avec un piston 15 coulissant dans un cylindre 16, qui entraîne par l'intermédiaire d'une bielle 17 la rotation d'un vilebrequin 18. L'échappement de l'air détendu s'effectuant à travers un conduit d'échappement 19 dont l'ouverture est commandée par une soupape 20. La rotation du vilebrequin 12 de la chambre d'aspiration et de compression 1 est commandée à travers une liaison mécanique 21, par le vilebrequin moteur 18 de la chambre de détente et d'échappement 4. Le moteur est représenté alors que l'air dépollué et purifié à travers le filtre à charbon 24 a été aspiré et comprimé dans la chambre d'expansion 2 lors du cycle d'aspiration compression réalisé par l'ensemble piston bielle manivelle (9,10,11), et que le conduit 5 a été obturé par le volet étanche 6. L'air dépollué, purifié et comprimé dans la chambre d'expansion 2, est alors à une température élevée (plusieurs centaines de degrés, selon les taux de compression choisis) et l'on actionne alors l'injecteur d'air comprimé additionnel 22 qui admet une petite quantité d'air comprimé à température ambiante détendue à une pression sensiblement supérieure à celle régnant dans la chambre d'expansion 2 afin de permettre sa pénétration dans la chambre ; cette petite quantité d'air comprimé va s'échauffer au contact de la masse d'air à haute température contenue dans la chambre d'expansion, se dilater et augmenter la pression afin de produire un travail lors de sa détente commandée lorsque le piston de la chambre de détente 15 arrivera à son point mort haut, par l'ouverture du canal de transfert 7 commandée par le volet étanche 8. La détente s'effectue à air chaud jusqu'au point mort bas du piston de détente 15 entraînant le vilebrequin moteur 18 et l'air détendu, dépollué et purifié est ensuite évacué à l'atmosphère à travers le conduit d'échappement 19, la soupape 20 étant ouverte durant la remontée du piston 15 de la chambre de détente échappement 4. Les procédés utilisés pour filtrer l'air d'admission du moteur suivant l'invention, filtres à charbons, tamis moléculaires, micrométriques, procédés chimiques, ou autres, de même que le nombre de filtre utilisé peuvent varier sans pour autant changer le principe de l'invention, de même qu'un ensemble - chambre d'aspiration et de compression, chambre de combustion, et chambre de détente et d'échappement - qui représente un élément de fonctionnement, peut être multiplié à l'instar des moteurs pluri-cylindre conventionnels REVENDICATIONS 1.- Procédé de fonctionnement d'un moteur dépolluant dans lequel le mélange air carburant est aspiré et comprimé dans une chambre d'aspiration et de compression indépendante (1) puis transféré toujours en pression dans une chambre de combustion (2) indépendante et à volume constant pour y être enflammé afin d'augmenter la température et la pression dudit mélange qui après l'ouverture d'un transfert (7) reliant ladite chambre de combustion ou d'expansion (2) à une chambre de détente et d'échappement (4) sera détendu dans cette dernière pour y produire un travail puis évacué à l'atmosphère à travers un conduit d'échappement (19), et dans lequel lors du fonctionnement à faible puissance, l'injecteur de carburant n'est plus commandé et que, dans ce cas, l'on introduit dans la chambre de combustion, sensiblement après l'admission dans cette dernière de l'air comprimé -sans carburant- provenant de la chambre d'aspiration et de compression (1) une petite quantité d'air comprimé additionnel provenant d'un réservoir externe (23) où l'air est stocké sous très haute pression et à la température ambiante et que cette petite quantité d'air comprimé à température ambiante va s'échauffer au contact de la masse d'air à haute température contenue dans la chambre de combustion ou d'expansion, va se dilater et augmenter la pression régnant dans la chambre (1) pour permettre de délivrer lors de la détente un travail moteur, réalisant ainsi un fonctionnement bi-mode ou bi-énergie, caractérisé en ce que tous les éléments de fonctionnement du moteur avec le carburant traditionnel sont supprimés et que le moteur fonctionne seulement en mono-mode avec l'injection d'air comprimé additionnel dans la chambre de combustion qui devient ainsi une chambre d'expansion. 2.- Procédé de fonctionnement d'un moteur dépolluant suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'air aspiré par le moteur est filtré et purifié à travers un filtre à charbon (24) ou autre procédé mécanique, chimique, tamis moléculaire, ou autre, permettant ainsi de rejeter à l'atmosphère un air propre et dépollué. 3.- Installation d'un moteur, pour la mise en oeuvre du procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que cette installation a lieu sur des autobus urbains dans le but de dépolluer une grande quantité d'air en zone urbaine et suburbaine. Des stations de remplissage des réservoirs d'air comprimé additionnel sous très haute pression étant installées soit en tête de ligne soit aux arrêts de bus. 4.- Installation d'un moteur, pour la mise en oeuvre du procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que cette installation a lieu sur des véhicules de service urbains dans le but de dépolluer une grande quantité d'air en zone urbaine et suburbaine.