Brevet FR2900448A1 — publié le 20071102

La présente invention concerne un procédé de commande d'un moteur alimenté en fluide gazeux, notamment pour véhicule automobile, ainsi qu'un dispositif conçu pour la mise en oeuvre du procédé. Actuellement, un des problèmes majeurs dans les moteurs 5 réside dans la consommation élevée de carburant. De nombreuses recherches ont été faites dans ce domaine sans pour autant apporter de véritables solutions. Ces recherches ont particulièrement été orientées vers l'optimisation mécanique des performances des moteurs ou alors dans l'étude 10 de mélanges complexes qui seraient susceptibles d'apporter des solutions intéressantes. Bien que les résultats de ces recherches ne soient pas négligeables, il n'a pas été noté à ce jour de véritables avancées dans le domaine. Le problème est toujours existant et, en dehors de l'essence sans 15 plomb, dont l'impact est exclusivement écologique, les consommateurs vont toujours à la pompe pour y acheter les mêmes mélanges pour alimenter des moteurs qui continuent à consommer beaucoup. Par ailleurs, la plupart des moteurs ou dispositifs actuellement en étude, comprennent le moteur électrique, la pile à combustible, le moteur 20 mixte (électricité ù carburant), le moteur à air comprimé ou le moteur à éthanol. Toutefois, ce type de dispositifs ne laisse a priori entrevoir que des solutions limitées. Le but de la présente invention est de proposer un procédé et un dispositif de commande d'un moteur alimenté en fluide gazeux qui pallient 25 les inconvénients précités, notamment au niveau de la consommation de carburant. Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé et un dispositif de commande d'un moteur qui permettent d'optimiser le pouvoir explosif du carburant. 30 Un autre but de l'invention est de proposer un procédé et un dispositif de commande d'un moteur alimenté en fluide gazeux qui pourraient apporter une économie de combustible de l'ordre de moitié par rapport à la consommation actuelle. D'autres buts et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter. L'invention concerne un procédé de commande d'un moteur alimenté en fluide gazeux, notamment pour véhicule automobile, dans lequel : - on injecte ledit fluide gazeux dans une chambre, - on comprime ledit fluide gazeux à l'intérieur de la dite 10 chambre. Selon la présente invention, ledit procédé est caractérisé en ce qu'on augmente l'énergie moléculaire dudit fluide gazeux pour augmenter son pouvoir de dilatation dans ladite chambre. La présente invention concerne également un dispositif de 15 commande d'un moteur alimenté en fluide gazeux, notamment pour véhicule automobile, conçu pour la mise en oeuvre du procédé tel que décrit dans la présente invention. Ledit dispositif comprend : - une chambre, 20 - des moyens pour injecter un fluide gazeux dans ladite chambre, - des moyens pour laisser échapper ledit fluide gazeux de ladite chambre, - des moyens pour comprimer ledit fluide gazeux, Selon l'invention, ledit dispositif comprend en outre des moyens pour augmenter l'énergie moléculaire dudit fluide gazeux afin d'augmenter son pouvoir de dilatation dans ladite chambre. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante accompagnée des dessins en annexe parmi lesquels : - la figure 1 illustre de manière schématique un exemple de dispositif conforme à l'invention, 25 30 - la figure 2 illustre de manière schématique le dispositif, selon l'invention et tel que montré à la figure 1, dans une étape du procédé différente, - la figure 3 illustre de manière schématique un deuxième exemple de dispositif selon la présente invention. L'invention concerne tout d'abord un procédé de commande d'un moteur alimenté en fluide gazeux, notamment pour véhicule automobile. A cet égard, il faut entendre par fluide gazeux , un gaz seul ou un mélange de gaz. Par ailleurs, selon ledit procédé d'alimentation de façon connue : - on injecte ledit fluide gazeux dans une chambre 2, - on comprime ledit fluide gazeux à l'intérieur de ladite chambre 2. En revanche, selon l'invention, dans ledit procédé, on augmente l'énergie moléculaire dudit fluide gazeux pour augmenter son pouvoir de dilatation dans ladite chambre 2. Contrairement aux solides et aux liquides, les liaisons moléculaires des gaz sont libres, alors que dans les liquides et les solides, les 20 molécules sont presque contiguës. Selon l'inventeur, dans un gaz, 0,1 % de l'espace où le gaz se trouve est occupé par les molécules, le reste étant du vide. Cela implique, donc, que les gaz sont beaucoup plus compressibles ou dilatables que les liquides, et encore plus que les solides. 25 Si une pression est exercée sur un gaz, celui-ci se comprimera ; si on lui donne de l'espace, il se dilatera. Par contre, le nombre de molécules dans un espace donné ne varie pas. En considérant un gaz comme étant un gaz parfait, c'est-à-dire un gaz où les intéractions entre les molécules et le volume occupé par 30 chacune de ces molécules sont négligeables, une mole de ce gaz occupe un volume de 22,4 1 dans les conditions normales de température et de pression atmosphérique. Dans une première application de la présente invention à un moteur à combustion, le procédé de commande du moteur, alimenté en fluide gazeux, notamment pour véhicule automobile, comporte les étapes suivantes : - on injecte ledit fluide gazeux dans une chambre 2 constituant alors une chambre à combustion, - on vaporise ledit fluide gazeux à l'intérieur de ladite chambre à combustion 2, - on comprime ledit fluide gazeux à l'intérieur de ladite 10 chambre à combustion 2. Selon ce premier mode de réalisation, on augmente l'énergie moléculaire dudit fluide gazeux dans ladite chambre à combustion 2 pour augmenter son pouvoir déflagrant afin d'augmenter la puissance explosive dudit fluide gazeux dans ladite chambre à combustion 2. 15 La présente invention concerne en outre un procédé de commande d'un moteur alimenté en fluide gazeux, notamment pour véhicule automobile, dans lequel : - on injecte ledit fluide gazeux dans une chambre 2, on comprime ledit fluide gazeux à l'intérieur de ladite 20 chambre 2. Selon un second mode particulier de réalisation, on augmente l'énergie moléculaire dudit fluide gazeux pour augmenter son pouvoir de dilatation dans ladite chambre 2. Selon l'inventeur, ce second mode particulier de réalisation 25 consiste à utiliser la capacité élastique des gaz en circuit fermé, tel que montré à la figure 3. Selon ce mode particulier, un gaz est introduit dans la chambre 2, ce gaz subit, après compression, une déflagration ultrasonique qui entraîne une puissante dilatation, sans combustion, repoussant le piston 10 vers le bas. 30 Le fluide gazeux, notamment ledit gaz, dilaté est ensuite évacué, notamment par la soupape d'échappement 9, dans un circuit fermé, où il subira un refroidissement 13 et une compression 14, le replaçant dans son état initial. Le gaz peut alors être de nouveau réintroduit dans la chambre 2, via une chambre de stockage 15 éventuellement, par la pipe d'admission 8. Dans ce cas de figure, et selon l'inventeur, la consommation 5 effective est électrique pour alimenter la déflagration ultrasonique, le refroidissement et la compression du gaz. Cela étant, selon l'invention, on augmente l'énergie moléculaire du fluide gazeux à l'aide d'ondes ultrasoniques. L'énergie moléculaire comprend l'énergie cinétique des atomes 10 et des molécules, l'énergie due aux forces d'intéraction entre molécules et atomes voisins et vitesse de déplacement des molécules dans un espace donné. Par ondes ultrasoniques, on entend toute vibration de même nature que le son, mais de fréquence supérieure à la plus haute fréquence 15 audible pour l'homme. Ce sont, particulièrement, des vibrations produites à une fréquence supérieure à 20.000 Hz. Selon un mode particulier de la présente invention, le fluide gazeux est un mélange air-carburant. Dans le modèle standard des moteurs à explosion, le mélange 20 air-carburant subit, avant explosion, deux phénomènes : - le phénomène thermique, dans lequel la température dans la chambre de combustion 2 augmente, - le phénomène mécanique, dans lequel le fluide gazeux est comprimé dans la chambre 2 par un piston 10, tel que montré aux figures 1 à 25 3. Ces deux phénomènes visent à maximaliser les propriétés explosives du fluide gazeux. En outre, dans un moteur classique, la puissance du moteur se caractérise par la quantité de mélange air-carburant injecté dans la chambre 2 30 de combustion, donc directement couplé au volume de la chambre 2. Le fluide gazeux injecté dans la chambre 2 est alors vaporisé par la chaleur interne de la chambre 2. La soupape d'admission 8 se ferme, le piston 10 à ce moment est en position basse, tel que montré aux figures 1 et 3. Le piston remonte sous l'effet vilebrequin, comprime le mélange jusqu'à explosion par étincelles dans un moteur à essence, ou par compression dans un moteur diesel, tel que montré à la figure 2. L'explosion propulse le piston 10 en position basse, le piston 10 remonte, la soupape 9 d'échappement s'ouvre pour évacuer les gaz brûlés et, ainsi de suite, le cycle recommence. Dans la présente invention, on fait intervenir un troisième 10 phénomène visant à augmenter les réactions tensionnelles du fluide gazeux en modifiant les propriétés internes de celui-ci. Pour ce, un générateur d'ondes ultrasoniques 12, tel que montré aux figures 1 à 3, va déflagrer en quelques micros-secondes, dans le mélange air-carburant, des ultrasons dans une plage de fréquences comprises 15 entre 20.000 et 50.000 hertz, quand ledit mélange se trouvera en phase critique, c'est-à-dire, quand le mélange air-carburant aura subi au maximum les deux phénomènes de température et de pression décrits précédemment. L'émission ultrasonique, brève et puissante, va déflagrer dans le fluide gazeux en phase terminale de compression de celui-ci. Selon 20 l'inventeur, cette déflagration ultrasonique va engendrer une intense agitation moléculaire, cette agitation moléculaire va créer une importante modification géométrico-physique du fluide gazeux augmentant son pouvoir déflagrant. Le fluide gazeux hyperagité par émissions ultrasoniques ne pouvant s'exprimer dans le confinement de la chambre 2, de fortes tensions 25 inter et intra moléculaires et inter et intra atomiques vont apparaître. La déflagration ultrasonique intervient quand le piston 10 est en position haute, tel que montré à la figure 2, la soupape d'admission 8 fermée après injection de mélange air-carburant dans la chambre 2. Le mélange est dans sa phase de compression maximale à la limite de 30 l'explosion. L'antagonisme de la puissante agitation moléculaire créée par l'émission ultrasonique, et la compression de mélange dans sa phase ultime par le piston 10, va augmenter instantanément et considérablement le pouvoir explosif de celui-ci. Selon l'inventeur, à cette étape, les propriétés explosives de 5 mélange sont multipliées par deux, et le mélange explose. Selon un mode particulier de la présente invention, on provoque l'explosion dudit fluide gazeux par la déflagration des ondes ultrasoniques, lorsque celui-ci se trouve à son maximum de pouvoir explosif. Selon un autre mode de réalisation de la présente invention, 10 on provoque l'explosion de fluide gazeux par étincelles. Comme montré aux figures 1 et 2, les étincelles peuvent être provoquées par une bougie 11, qui est en contact, directement ou indirectement, avec le fluide gazeux combustible, confiné dans la chambre 2. Sachant que le temps de déflagration ultrasonique est 15 extrêmement court, le rapport d'énergie consommée nécessaire à la déflagration est extrêmement faible. La présente invention concerne également un dispositif 1 de commande d'un moteur alimenté en fluide gazeux, notamment pour véhicule automobile, conçu pour la mise en oeuvre du procédé tel que décrit ci-dessus. 20 Plus précisément, ledit dispositif 1 comprend : - une chambre 2, - des moyens 3 pour injecter un fluide gazeux dans ladite chambre 2, - des moyens 4 pour laisser échapper un fluide gazeux de 25 ladite chambre 2, - des moyens 5 pour comprimer ledit fluide gazeux, Le dispositif 1 de commande, selon la présente invention, comprend en outre : - des moyens 7 pour augmenter l'énergie moléculaire dudit 30 fluide gazeux afin d'augmenter son pouvoir de dilatation dans ladite chambre 2. Selon un mode particulier de la présente invention, ledit dispositif 1 comprend en outre : - des moyens pour vaporiser ledit fluide gazeux dans la chambre 2, - des moyens 6 pour provoquer l'explosion du fluide gazeux dans la chambre 2. Selon un mode particulier de l'invention, et tels que montrés aux figures 1 à 3, lesdits moyens 3 pour injecter ledit fluide gazeux dans ladite chambre 2 sont constitués d'une soupape d'admission 8. Selon le mode particulier illustré de la présente invention, lesdits moyens 4 pour laisser échapper ledit fluide gazeux de ladite chambre 2 sont constitués d'une soupape d'échappement 9. Les soupapes d'admission 8 et d'échappement permettent de régler l'entrée et la sortie des gaz dans la chambre 2. Divers types de soupapes peuvent être utilisés, notamment des soupapes rotatives, des soupapes coulissantes ou des soupapes en champignon. Lesdits moyens 5 pour comprimer ledit fluide gazeux dans ladite chambre 2 sont constitués d'un piston 10. Tel que montré aux figures 1 à 3, le piston 10 est un organe mobile animé d'un mouvement alternatif rectiligne et servant de paroi mobile à la chambre 2. Selon le mode particulier illustré de la présente invention, lesdits moyens 6 pour provoquer l'explosion dudit fluide gazeux dans la chambre de combustion 2 sont constitués d'une bougie 11. La bougie 11 est destinée à amener le courant dans le cylindre d'un moteur et à enflammer, par une étincelle électrique, le fluide gazeux présent dans la chambre 2. Lesdits moyens 7 pour augmenter l'énergie moléculaire de fluide gazeux sont constitués à partir d'un générateur d'ultrasons 12. Ce générateur d'ultrasons 12 génère, à titre d'exemple non limitatif, des ultrasons de fréquence comprise entre 20.000 et 50.000 hertz, dans la chambre 2.. Tels que montrés aux figures 1 à 3, les générateurs d'ultrasons 9 12 sont positionnés face à la buse 15 d'accueil des ultrasons. Naturellement, d'autres modes de mise en oeuvre, à la portée de l'homme de l'art, auraient pu être envisagés sans pour autant sortir du cadre de l'invention.5 REVENDICATIONS 1. Procédé de commande d'un moteur alimenté en fluide gazeux, notamment pour véhicule automobile, dans lequel : - on injecte ledit fluide gazeux dans une chambre (2), on comprime ledit fluide gazeux à l'intérieur de ladite chambre (2), caractérisé en ce qu'on augmente l'énergie moléculaire dudit fluide gazeux pour augmenter son pouvoir de dilatation dans ladite chambre (2). 2. Procédé de commande d'un moteur à combustion alimenté 10 en fluide gazeux, notamment pour véhicule automobile, selon la revendication 1, dans lequel : - on injecte ledit fluide gazeux dans une chambre de combustion (2), - on vaporise ledit fluide gazeux à l'intérieur de ladite chambre 15 de combustion (2), - on comprime ledit fluide gazeux à l'intérieur de ladite chambre de combustion (2), caractérisé en ce que l'on augmente l'énergie moléculaire dudit fluide gazeux dans ladite chambre de combustion (2) pour augmenter son pouvoir déflagrant 20 afin d'augmenter la puissance explosive dudit fluide gazeux dans ladite chambre (2). 3. Procédé de commande d'un moteur alimenté en fluide gazeux notamment pour véhicule automobile, selon la revendication 1, dans lequel : 25 - on injecte ledit fluide gazeux dans une chambre (2), on comprime ledit fluide gazeux à l'intérieur de ladite chambre (2), caractérisé en ce qu'on augmente l'énergie moléculaire dudit fluide gazeux pour augmenter son pouvoir de dilatation dans ladite chambre (2), et on 30 évacue ledit fluide gazeux dans un circuit fermé, où il subira un refroidissement (13) et une compression (14) pour le replacer dans son état initial. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on augmente l'énergie moléculaire de fluide gazeux avec des ondes ultrasoniques 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide gazeux est un mélange air-carburant. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les ondes ultrasoniques présentent une fréquence comprise entre 20.000 et 50.000 Hertz. 7. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on provoque l'explosion dudit fluide gazeux par déflagration d'ondes ultrasoniques. 8. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on provoque l'explosion dudit fluide gazeux par étincelles. 9. Dispositif (1) de commande d'un moteur alimenté en fluide gazeux, notamment pour véhicule automobile, conçu pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant : - une chambre (2), des moyens (3) pour injecter un fluide gazeux dans ladite chambre (2), - des moyens (4) pour laisser échapper un fluide gazeux de ladite chambre (2), - des moyens (5) pour comprimer ledit fluide gazeux, caractérisé en ce qu'il comprend en outre : - des moyens (7) pour augmenter l'énergie moléculaire dudit fluide gazeux afin d'augmenter son pouvoir de dilatation dans ladite chambre (2). 10. Dispositif (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre : - des moyens (7) pour vaporiser ledit fluide gazeux dans la chambre (2), - des moyens (6) pour provoquer l"explosion de fluide gazeux dans la chambre (2). 11. Dispositif (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits moyens (3) pour injecter ledit fluide gazeux dans ladite chambre (2) sont constitués d'une soupape d'admission (8). 12. Dispositif (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits moyens (4) pour laisser échapper ledit fluide gazeux de ladite chambre (2) sont constitués d'une soupape d'échappement (9). 13. Dispositif (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits moyens (5) pour comprimer ledit fluide gazeux dans ladite chambre sont constitués d'un piston (10). 14. Dispositif (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits moyens (7) pour augmenter l'énergie moléculaire sont constitués d'un générateur d'ultrasons (12) générant des ondes ultrasonores de fréquence comprise entre 20.000 et 50.000 hertz15