Brevet FR2753487A1 — publié le 19980320

INSTALLATION DE COMPRESSEURS D'ALIMENTATION EN AIR COMPRIME HAUTE PRESSION POUR MOTEUR DEPOLLUE OU DEPOLLUANT L'invention concerne les moteurs de véhicules terrestres et plus particuliêremeut les moteurs dépollués à chambre de combustion indépendante et les moteurs dépolluants sur autobus urbain et autres véhicules de service. L'auteur a décrit dans ses demandes de brevets 95 02838 et 96 07714 un procédé de dépollution de moteur à chambre de combustion externe indépendante fonctionnant suivant un principe bi-mode avec un carburant conventionnel de type essence ou gasoil sur route et fonctionnant, en zone urbaine et suburbaine, avec une addition d'air comprimé (ou tout autre gaz non polluant) à l'exclusion de tout autre carburant, ainsi que l'installation de ce type de moteur en fonctionnement mono-mode avec addition d'air comprimé sur des autobus urbains et autres véhicules de service. Dans ce type de moteur, le mélange air carburant est aspiré et comprimé dans une chambre d'aspiration et de compression indépendante puis transféré toujours en pression dans une chambre de combustion 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 reliant ladite chambre de combustion ou d'expansion à une chambre de détente et d'échappement sera détendu dans cette dernière pour y produire un travail puis évacué à l'atmosphère à travers un conduit d'échappement 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 une petite quantité d'air comprimé additionnel provenant d'un réservoir externe où l'air est stocké sous haute pression, par exemple 200 bars, 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 pour permettre de délivrer lors de la détente un travail moteur, réalisant ainsi un fonctionnement bimode ou bi-énergie. Ce type de moteur pouvant également être modifié pour une utilisation préférentielle en ville par exemple sur tous véhicule et plus particulièrement sur des autobus urbains ou autres véhicules de service, taxis bennes à ordures etc.., de telle sorte que tous les éléments de fonctionnement du moteur avec le carburant traditionnel soient 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. En outre, l'air aspiré par le moteur est filtré et purifié à travers un ou plusieurs filtres à charbon ou autre procédé mécanique, chimique, tamis moléculaire, ou autres afin de réaliser une moteur dépolluant. Ce type de moteur réclame dans son utilisation urbaine, notamment avec de l'air comprimé seul, une grande quantité d'air comprimé sous haute pression stocké dans des réservoirs installés sur le véhicule. Dans le cas d'une utilisation de ce type de moteur sur des autobus urbains ou autres véhicules de services ces réserves doivent être encore plus importantes pour pouvoir faire fonctionner le véhicule avec une autonomie suffisante. Les stations de remplissages de ces réservoirs peuvent être installées soit dans les garages, soit en tête de ligne ou aux arrêts de bus, et réclament ainsi des installations importantes et une infrastructure lourde, complexe et coûteuse, externe au véhicule, en particulier lorsqu'il s'agit d'obtenir des temps de remplissage courts. L'installation de compresseurs haute pression d'alimentation d'air suivant l'invention permet de supprimer ces infrastructures lourdes et complexes, externe au véhicule. Elle est caractérisée par les moyens mis en oeuvre, et plus particulièrement, par l'installation sur la voiture, l'autobus urbain ou le véhicule de service équipé de moteur tels que décrits ci-dessus, d'un compresseur haute pression embarqué et entraîné par un moteur autonome par exemple par un moteur électrique alimenté soit par batterie, soit par énergie solaire, ou bien encore suivant une caractéristique particulière de l'invention, alimenté par exemple par le réseau électrique (par exemple biphasé 220 volts ou tri phasé 380 volts). Les avantages de cette installation qui permet de supprimer toute infrastructure externe au véhicule, lourde, complexe, et coûteuse et, qui nécessite seulement une prise de courant sur laquelle la voiture, l'autobus urbain ou le véhicule de service viendra se brancher durant sa période de repos (la nuit par exemple) pour permettre en faisant fonctionner ledit moteur et le compresseur embarqué, de remplir en air comprimé haute pression les réservoirs installés sur le véhicule. Dans le cas ou le moteur d'entraînement du compresseur embarqué utilise une énergie également embarquée (batterie, énergie solaire, carburant etc), il sera également possible de reremplir les réserves d'air comprimé du véhicule durant le fonctionnement de ce dernier. De plus, afin de simplifier l'installation, il est possible de s'affranchir de la présence de filtres sur le compresseur embarqué, pour ce faire , selon une caractéristique particulière de l'invention, l'air aspiré par le compresseur embarqué peut être prélevé entre le système de filtrage de l'air d'admission du moteur du véhicule et le moteur lui-même par un système de dérivation évitant ainsi un système de filtrage particulier au compresseur haute pression. Par ailleurs, selon une autre caractéristique particulière de l'invention, pour faciliter le parcage des véhicules et plus particulièrement des autobus dans les garages, il est également possible d'équiper le véhicule avec des prises femelles et/ou mâles à l'avant et/ou à l'arrière reliées entre-elles pour permettre le branchement du véhicule garé devant ou derrière ce dernier suivant le cas (l'autobus -ou autre véhicule- servant ainsi de rallonge électrique) afin d'éviter dans les garages des réseaux électriques complexes. En outre, l'infrastructure extérieure étant particulièrement légère (une simple prise de courant) des remplissages partiels pourront être effectués lors des arrêts prolongés par exemple en tête de lignes pour les autobus. Le compresseur embarqué sur la voiture, l'autobus ou le véhicule de service pourra être embrayé sur la transmission pour fonctionner et remplir les réserves lors des ralentissements et des freinages permettant ainsi de récupérer l'énergie qui est dissipée durant ces opérations. Dans ce cas un système de débrayage entre le moteur électrique et le compresseur haute pression pourra être mis en place pour éviter de faire tourner le moteur électrique durant les ralentissements et les freinages. Dans certains cas particuliers, par exemple lorsque le garage est situé en dehors de toute zone urbaine ou la pollution est moins contraignante, le moteur électrique peut être remplacé par un moteur thermique sans pour autant changer le principe de l'installation qui vient d'être décrite. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtrons à la lecture de la description à titre non limitatif d'un mode de réalisation de l'invention faite en regard des dessins annexés où: - La figure 1 représente schématiquement, un mode de réalisation de l'installation suivant l'invention. - La figure 2 représente un mode d'alimentation en électricité dans un garage, suivant l'invention. La figure 1 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 des systèmes bielles manivelles et pistons coulissants dans des cylindres, et, où l'on peut voir la chambre d'aspiration et de compression 1, la chambre de détente ou 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 de détente ou d'expansion 2 par un conduit 5 dont l'ouverture et la fermeture sont commandées par un volet étanche 6. La chambre de combustion ou 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 compresseur embarqué 25 a son admission d'air 26 en dérivation sur le conduit d'admission du moteur 13 entre le système de filtrage 24 du moteur et le moteur luimême. Lors de sa rotation il va remplir en air comprimé à travers son conduit d'échappement 27, les réserves d'air comprimé haute pression 23 installées sur le véhicule. Le compresseur 25 est entraîné par un moteur électrique 28 à travers un embrayage 29 qui est actionné pour le remplissage des réserves. Le compresseur 25 est également relié à la transmission du véhicule 30, également à travers un embrayage 31 qui sera actionné (embrayé) lors des décélérations et des freinages, et servira de frein moteur permettant de ralentir le véhicule et de remplir les réserves d'air comprimé 23 en évitant de perdre l'énergie dissipée lors desdits ralentissements et freinages. Dans l'exemple qui vient d'etre décrit, il a été utilisé comme gaz non polluant comprimé, de l'air sous pression, cependant, il est possible d'utiliser tout autre gaz non polluant comprimé ou liquéfié par exemple l'azote liquide. La figure 2 représente vue en élévation schématisée, des autobus urbains dans un garage (centre bus) en période de repos alors que le moteur électrique de chaque véhicule est en fonctionnement pour entraîner le compresseur embarqué afin de recharger les réserves d'air comprimé 23 où le moteur électrique des autobus 31 est relié à des prises de courant du local 32, alors que les autres véhicules 31A sont reliés entre-deux par l'intermédiaire des prises de courant reliées entre-elles et implantées à l'avant 3 3 et à l'arrière 34 de chaque bus. n va sans dire que les différentes dispositions des prises de courant sur les autobus ainsi que les schémas de branchements de l'un à l'autre peuvent varier sans pour autant changer le principe d'alimentation en cascade en électricité qui vient d'être décrit Le type de compresseur embarqué haute pression, le type de moteur électrique d'entraînement du compresseur, voire thermique dans certains cas particuliers, le type de filtrage ou le nombres de filtres, les différentes dispositions des éléments dans le véhicule, peuvent varier sans pour autant changer le principe de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Installation de compresseur d'alimentation en air comprimé pour moteur dépollué et/ou dépolluant monté dans des véhicules, et plus particulièrement dans des autobus urbains ou autres véhicules de service, dans lequel le mélange air carburant est aspiré et comprimé dans une chambre d'aspiration et de compression indépendante (2) dans laquelle l'on introduit, 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 de gaz non polluant comprimé additionnel provenant d'un réservoir externe (23) dans lequel ce gaz comprimé additionnel est stocké sous haute pression et sensiblement à la température ambiante, caractérisé en ce que il est installé sur le véhicule un ensemble embarqué de compresseur haute pression entraidé par un moteur, permettant de remplir les réserves de gaz comprimé du véhicule, soit durant certaine période de repos, par exemple au garage (la nuit) de même qu'à des arrêts prolongés en tête de ligne ou de station, pour les bus et taxis par exemple, soit en roulant si l'énergie du moteur d'entraînement du compresseur est elle aussi embarquée et si le gaz est de l'air comprimé. 2.- Installation suivant la revendication 1 caractérisée en ce que, le gaz étant de l'air, l'air d'alimentation du compresseur haute pression est prélevé entre le système de filtration du moteur et le moteur par un système de dérivation permettant ainsi d'éviter un système de filtrage indépendant sur le compresseur. 3.- Installation suivant la revendication 2 caractérisée en ce que le compresseur embarqué est relié à la transmission du véhicule (30) à travers un embrayage (31) et, est actionné durant les décélérations et les freinages du véhicule permettant ainsi de remplir les réserves d'air comprimé (23) en évitant de perdre l'énergie dissipée lors des ralentissements et freinages. 4.- Installation suivant l'une quelconque des revendications pécédentes, caractérisée en ce que le moteur d'entramement du compresseur embarqué est un moteur de type électrique alimenté en énergie par des moyens pouvant être embarqués tels que batterie, ou panneau solaire. 5.- Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que le moteur d'entrainement du compresseur embarqué est un moteur de type électrique alimenté en énergie par des moyens externes au véhicule, tels que disponibles dans les réseaux d'alimentation électrique. 6.- Installation suivant la revendication 5 caractérisée en ce que la voiture, le véhicule est équipé sensiblement à l'arrière et'ou à l'avant du véhicule de prise de courant mâle etlou femelle(33,34) reliées entre elles, afin de permettre au véhicule qui est garé à proximité dans le garage de pouvoir s'alimenter en électricité en se branchant sur le véhicule précédent qui sert ainsi de rallonge électrique. 7.- Installation de compresseur suivant les revendications 1 à 3 caractérisé en ce que, pour des applications particulières, le moteur d'entraînement du compresseur embarqué est un moteur de type thermique.