Brevet FR2906847A1 — publié le 20080411

CONDUIT DE CIRCULATION D'AIR MUNI D'UN DISPOSITIF D'IONISATION ET D'ACCELERATION [0001] Le domaine technique de l'invention concerne les conduits de circulation d'air pour un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, comprenant un dispositif de suralimentation en air, comportant des moyens d'ionisation de l'air et des moyens d'accélération de l'air ionisé. Plus spécifiquement, le dispositif de suralimentation en air fonctionne sur la base d'un champ électrique, créé à partir d'une différence de potentiel élevée, appliquée aux bornes d'une pluralité de couples d'électrodes de polarité opposée, situées dans le conduit. Ainsi, à partir d'une certaine géométrie des anodes, lorsque l'air arrive dans le conduit au niveau desdites anodes, il subit, dans un premier temps, une ionisation par capture d'électrons, puis, dans un deuxième temps, une accélération vers les cathodes en raison du champ électrique créé entre lesdites électrodes. L'air, qui est chargé positivement avant d'arriver sur les cathodes, arrache à celles-ci un électron, et redevient ainsi neutre, évitant une phase de ralentissement au-delà desdites cathodes. Ce phénomène d'ionisation suivi d'une phase d'accélération, réalisé au moyen d'un champ électrique produit sous certaines conditions, est plus connu sous l'appellation effet de Biefeld-Brown . Les conduits de circulation en air selon l'invention, peuvent, par exemple, faire partie du circuit d'admission en air du moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. [0002] Les conduits de circulation d'air pour moteur de véhicule automobile existent et ont déjà fait l'objet de brevets. On peut, par exemple, citer la demande de brevet FR 0650519, qui se rapporte à un procédé de suralimentation en air d'un moteur à combustion interne, ledit procédé incluant une phase d'ionisation de l'air suivie d'une phase d'accélération de l'air ionisé. La spécificité de ce procédé est que la phase d'ionisation de l'air, est réalisée à partir de l'interaction de l'air avec des micro-ondes, la phase d'accélération de l'air ainsi ionisé, étant assurée par un champ électrique créé aux bornes d'électrodes de polarité opposée, et placées dans le conduit d'air. Pour ce procédé, les 2906847 2 phases d'ionisation et d'accélération de l'air nécessitent donc l'utilisation de deux moyens distincts, l'un pour émettre des micro-ondes, et l'autre, pour accélérer l'air ionisé. [0003] Les conduits de circulation d'air selon l'invention, disposent d'un dispositif ayant un seul et même moyen pour assurer à la fois les fonctions d'ionisation et d'accélération de 5 l'air, induisant ainsi un gain de place significatif, ainsi qu'une simplification réelle de mise en oeuvre. De plus, lesdits dispositifs ne dépendant d'aucun paramètre extérieur lié, par exemple, aux conditions de fonctionnement du moteur, peut être déclenché à tout moment et peut donc être utilisé avec une grande souplesse. [0004] La présente invention a pour objet un conduit de circulation d'air pour un moteur à 10 combustion interne d'un véhicule automobile, comprenant un dispositif de suralimentation comportant des moyens d'ionisation de l'air et des moyens d'accélération de l'air ionisé. La principale caractéristique du conduit selon l'invention est que les moyens d'ionisation et d'accélération sont constitués par au moins un couple d'électrodes, composé par une anode de forme effilée et par une cathode, entre lesquelles est établie une différence de 15 potentiel. En effet, l'effet recherché résulte du champ électrique issu de la différence de potentiel appliquée aux bornes desdites électrodes, ainsi que de la forme spécifique de l'anode, qui doit comporter une forme effilée pour faciliter le phénomène d'arrachement d'électrons des molécules d'air. La forme effilée peut concerner la totalité de l'anode, ou bien une partie seulement de celle-ci. Il est également nécessaire que l'anode ne se 20 déforme pas, et conserve son caractère de rigidité pour produire l'effet escompté. [0005] Avantageusement, le dispositif comprend une pluralité de couples d'électrodes constitués chacun par une anode de forme effilée et par une cathode. En effet, il est préférable de bien répartir le champ électrique dans le conduit, de manière à homogénéiser, au sein dudit conduit, les phénomènes d'ionisation et d'accélération, afin de traiter 25 simultanément une plus grande quantité d'air. [0006] Préférentiellement, chaque anode se présente sous la forme d'un fil métallique rigide. Cette configuration sous la forme d'un fil continu, est privilégiée pour des raisons de facilité de fabrication. La rigidité du fil est indispensable pour favoriser une bonne interaction avec l'air incident. 2906847 3 [0007] Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, chaque anode présente une saillie pointue. Cette configuration est une alternative au fil rigide, qui est également parfaitement adapté pour résoudre le problème posé. [0008] De façon préférentielle, les couples d'électrode sont identiques entre eux, et la 5 distance séparant deux électrodes d'un même couple est constante pour tous les couples. Cette uniformité des couples d'électrodes permet d'amplifier l'effet recherché, tout en conservant une bonne maîtrise des phénomènes impliqués. [0009] De façon avantageuse, la différence de potentiel est ajustable en fonction de la distance séparant les deux électrodes d'un même couple. 10 [0010] Préférentiellement, le rapport entre la différence de potentiel et la distance séparant les deux électrodes d'un même couple est supérieur à 10000 V/cm. De cette manière, le fait de pouvoir ajuster la différence de potentiel à la distance séparant les deux électrodes d'un même couple, augmente les possibilités d'écartement desdites électrodes dans le conduit, et permet d'accroître l'éventail des configurations à traiter, en terme de 15 d'accélération et de distance d'accélération. [0011] Avantageusement, les couples d'électrodes sont placés dans le conduit, de sorte que les anodes et les cathodes sont disposées selon deux plans transversaux et parallèles entre eux, les anodes étant placées en amont des cathodes, et chaque anode est orientée parallèlement à la cathode qui lui correspond. Autrement dit, les anodes sont réparties 20 selon un plan sensiblement perpendiculaire à la direction de propagation de l'air dans le conduit. Les cathodes sont également réparties selon un plan transversal parallèle au plan des anodes. L'air arrive d'abord sur les anodes pour être ionisé, puis est ensuite accéléré vers les cathodes. Puisque les anodes sont de forme allongée et qu'elles sont orientées parallèlement aux cathodes qui leurs correspondent, lesdites cathodes sont également de 25 forme allongée et présente donc un axe longitudinal. [0012] De façon préférentielle, le conduit possède une section circulaire. Une section sans angle est, en effet, favorisée, pour homogénéiser le flux d'air accéléré, en évitant notamment de créer des zones peu influencées par le champ électrique. 2906847 4 [0013] De façon avantageuse, le conduit est réalisé en matériau composite. Il peut également être constitué en métal. Dans ce dernier cas, si les électrodes étaient amenées à être au contact du conduit, il faudrait les isoler de celui-ci. [0014] Préférentiellement, les anodes sont parallèles entre elles. Selon d'autres modes de 5 réalisation préférés de l'invention, les anodes peuvent être disposées en triangle, en hexagone, ou en carré. [0015] De façon avantageuse, les anodes sont constituées par des fils de cuivre. [0016] De façon préférentielle, les cathodes sont de forme allongée et ont une section symétrique en forme de goutte d'eau. Ce profil, qui correspond à celui qui est engendré par 10 l'action de l'air sur une goutte d'eau en chute libre, se justifie pour limiter, de façon optimale, les pertes de charge. Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, les cathodes ont une section circulaire. [0017] Avantageusement, les anodes et les cathodes traversent, au moins partiellement, la paroi latérale dudit conduit. De cette manière, le conduit sert de support auxdites 15 électrodes. [0018] De façon préférentielle, le conduit comprend une portion convergente située en aval des cathodes et prolongée par une partie de section réduite. De cette manière, ladite portion convergente contribue à maintenir l'accélération de l'air produite au niveau des cathodes, voire à l'augmenter. 20 [0019] L'invention a également pour objet un circuit d'alimentation en air d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, comprenant un conduit selon l'invention. [0020] Les dispositifs selon l'invention présentent l'avantage de n'impliquer aucune pièce mécanique, évitant ainsi d'avoir recours à une lubrification sous pression. Ils ont de plus l'avantage de fonctionner sans provoquer de vibrations ou de chocs significatifs, 25 réduisant, de façon importante, les nuisances sonores. Enfin, ils ne créent aucune source de chaleur artificielle, toujours nuisible pour le moteur ou pour son environnement immédiat. 2906847 5 [0021] On donne ci-après une description détaillée d'un mode de réalisation préféré d'un conduit de circulation d'air selon l'invention, en se référant aux figures 1 à 3. La figure 1 est une vue en perspective d'un conduit de circulation d'air selon l'invention 5 - La figure 2 est une vue en coupe longitudinale du conduit de la figure 1, selon un plan parallèle aux électrodes. La figure 3 est une vue en coupe longitudinale du conduit de la figure 1, selon un plan perpendiculaire aux électrodes. [0022] En se référant à la figure 1, un conduit 1 de circulation d'air selon l'invention, 10 comprend un corps principal 2 et un corps secondaire 3, lesdits corps 2,3 étant séparés par une zone convergente 4. Les deux corps 2,3 se présentent sous la forme de cylindres creux, le corps principal 2 ayant un diamètre supérieur au diamètre du corps secondaire 3. La zone convergente 4 possède une section circulaire et profilée, diminuant progressivement pour joindre le corps principal 2 au corps secondaire 3. La partie interne 15 du conduit 1 ne présente ni cassure ni arête pour accroître la fluidité d'écoulement de l'air. L'air se propage dans le conduit 1 an allant du corps principal2 vers le corps secondaire 3. [0023] En se référant aux figures 1 et 3, le corps principal 2 présente dans sa partie amont, et régulièrement espacés sur un demi cercle, une première série de cinq orifices 5a circulaires, situés dans un plan transversal par rapport à l'axe de révolution du conduit 1. 20 Ledit corps principal 2, possède sur le demi cercle complémentaire , une deuxième série de cinq orifices 5b circulaires, situés dans le même plan transversal que la première série d'orifices 5a. L'espacement entre les orifices 5b de la deuxième série est le même que celui séparant les orifices 5a de la première série. Le corps principal 2 est traversé par une série de cinq fils métalliques rigides 6, passant chacun par un orifice 5a de la première 25 série et par un orifice 5b de la deuxième série. Lesdits fils 6, qui sont préférentiellement constitués par du cuivre, se retrouvent parallèles entre eux. Ils définissent un réseau de cinq anodes 6, disposées transversalement par rapport à l'axe de révolution du conduit 1. De cette manière, lesdites anodes 6 sont supportées par le corps principal 2 du conduit 1, et 2906847 6 peuvent émerger de part et d'autre dudit corps 2. Le corps principal 2 présente dans sa partie aval, et régulièrement espacés sur un demi cercle, une première série de cinq orifices 7a situés dans un plan transversal par rapport à l'axe de révolution du conduit 1. Ledit corps principal 2, possède sur le demi cercle complémentaire , une deuxième série de cinq 5 orifices 7b, situés dans le même plan transversal que la première série d'orifices 7a. L'espacement entre les orifices 7b de la deuxième série est le même que celui séparant les orifices 7a de la première série. Les orifices 7a,7b des deux séries situées dans la partie aval du corps principal 2, ont chacun une section en forme de goutte d'eau, présentant une extrémité arrondie 8 est une extrémité pointue 9, jointes l'une à l'autre par deux segments 10 sensiblement rectilignes. Lesdites sections possèdent un axe de symétrie reliant le milieu des deux extrémités 8,9 , et qui est parallèle à l'axe de révolution du conduit 1. Les sections sont chacune pratiquées dans le corps principal 2, de manière que l'extrémité arrondie 8 se retrouve en amont de l'extrémité pointue 9. Le corps principal 2 est traversé, au niveau de sa partie aval, par une série de cinq pièces métalliques rigides 10, de forme 15 allongée, passant chacune par un orifice 7a de la première série et par un orifice 7b de la deuxième série. Lesdites pièces 10 possèdent également une section en forme de goutte d'eau, analogue à celle des orifices 7a,7b qu'elles traversent, mais de dimensions légèrement inférieures, de sorte que lesdites pièces10 puissent coulisser dans lesdits orifices 7a,7b. Chaque orifice 5a de la première série située dans la partie amont du corps 20 principal 2, est aligné sur un orifice 7a de la première série située dans la partie aval dudit corps 2 selon un axe parallèle à l'axe longitudinal du conduit 1. Les pièces 10 se retrouvent parallèles entre elles et parallèles aux anodes 6 situées en amont dans le conduit 1. Elles sont chacune prolongées dans le sens de la longueur par une pièce secondaire 11 cylindrique de plus faible section, par l'intermédiaire desquelles les pièces 10 vont être 25 connectées à un générateur de tension.. Les pièces définissent un réseau de cinq cathodes 10, disposées transversalement par rapport à l'axe de révolution du conduit 1. De cette manière, lesdites cathodes 10 sont supportées par le corps principal 2 du conduit 1, et peuvent émerger de part et d'autre dudit corps 2, en faisant notamment ressortir la pièce cylindrique secondaire 11. Chaque anode 6 et la cathode 10 qui lui correspond, se retrouvent dans un plan parallèle à l'axe longitudinal du conduit 1. [0024] Le conduit lselon l'invention fonctionne en respectant les étapes suivantes. 2906847 7 Alors que l'air circule en permanence dans le conduit 1, le dispositif d'ionisation et d'accélération est déclenché par la mise sous tension des électrodes 6,10. La différence de potentiel est ainsi portée à au moins 10000 V, créant un champ électrique parallèle à l'axe longitudinal du conduit 1. L'air se trouvant dans le voisinage immédiat des anodes 6 est 5 ionisé par arrachement des électrons. L'air, se retrouvant alors chargé positivement, est accéléré vers les cathodes 10, leur arrachant au passage des électrons. L'air résultant retrouve sa neutralité et continue d'être accéléré au-delà des cathodes 10, notamment au niveau du corps secondaire 3 de section réduite. REVENDICATIONS 1. Conduit (1) de circulation d'air pour un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, comprenant un dispositif (6,10) de suralimentation comportant des moyens d'ionisation de l'air et des moyens d'accélération de l'air ionisé, caractérisé en ce que lesdits moyens d'ionisation et d'accélération sont constitués par au moins un couple d'électrodes, composé par une anode (6) de forme effilée et par une cathode (10), entre lesquelles est établie une différence de potentiel. 2. Conduit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif comprend une pluralité de couples d'électrodes constitués chacun par une anode (6) de forme effilée et une cathode (10). 3. Conduit selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque anode (6) se présente sous la forme d'un fil métallique rigide. 4. Conduit selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque anode présente une saillie pointue. 5. Conduit selon la revendication 2, caractérisé en ce que les couples d'électrode (6,10) sont identiques entre eux, et la distance séparant deux électrodes (6,10) d'un même couple est constante pour tous les couples. 6. Conduit selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la différence de potentiel est ajustable en fonction de la distance séparant les deux électrodes (6,10) d'un même couple. 7. Conduit selon la revendication 6, caractérisé en ce que le rapport entre la différence de potentiel et la distance séparant les deux électrodes (6,10) d'un même couple est supérieure à 10000 V/cm. 8. Conduit selon la revendication 3, caractérisé en ce que les couples d'électrodes sont placées dans le conduit (1), de sorte que les anodes (6) et les cathodes (10) sont disposées selon deux plans transversaux et parallèles entre eux, les anodes (6) étant 2906847 9 placées en amont des cathodes (10), et en ce que chaque anode (6) est orientée parallèlement à la cathode (10) qui lui correspond. 9. Conduit selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il possède une section circulaire. 5 10. Conduit selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est réalisé en matériau composite. 11. Conduit selon la revendication 8, caractérisé en ce que les anodes (6) sont parallèles entre elles. 12. Conduit selon l'une quelconque des revendications 8 ou 11, caractérisé en ce que les 10 anodes (6) sont constituées par des fils de cuivres. 13. Conduit selon l'une quelconque des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que les cathodes (10) sont de forme allongée et ont une section (8,9) symétrique en forme de goutte d'eau. 14. Conduit selon la revendication 8, caractérisé en ce que les anodes (6) et les cathodes 15 (10) traversent, au moins partiellement, la paroi latérale dudit conduit (1). 15. Conduit selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend une portion convergente (4) située en aval des cathodes (10) et prolongée par une partie (3) de section réduite. 16. Circuit d'alimentation en air d'un moteur à combustion interne d'un véhicule 20 automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un conduit conforme à l'une quelconque des revendications précédentes.