Brevet FR2914015A1 — publié le 20080926

L'invention concerne un procédé d'alimentation d'un moteur thermique, notamment de type diesel ou essence. Elle concernera également un dispositif de génération de gaz convenant pour la mise en oeuvre du procédé. Le procédé trouvera une application particulière pour l'alimentation de moteur de groupe électrogène, tracteur, bateau, camion, ou autres. Le but de la présente invention est notamment d'augmenter le rendement d'un moteur thermique. Elle permettra de diminuer la consommation en carburant d'un moteur d'environ 25 %. Elle permettra également une meilleure combustion du solde de carburant utilisé. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif de génération de gaz pouvant s'adapter sur tout type de moteur, ne nécessitant aucune intervention directe sur ledit moteur à l'exception notamment, d'une part, d'un simple perçage au niveau de l'arrivée d'air dudit moteur, et d'autre part d'un piquage sur le circuit d'eau de refroidissement. D'autres buts et avantages de la présente 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 tout d'abord un procédé d'alimentation d'un moteur thermique, ledit moteur comprenant une conduite d'alimentation en carburant, une conduite d'arrivée d'air, et un dispositif de génération de gaz, procédé selon lequel on adjoint dans la conduite d'arrivée d'air un gaz issu du dispositif de génération de gaz, le dispositif de génération de gaz comprenant substantiellement un bulleur, un réacteur et un diffuseur, et dans lequel dispositif : - le bulleur est constitué substantiellement par un échangeur thermique à double paroi, avec deux chambres, la première chambre étant partiellement remplie avec de l'eau, présentant une arrivée d'air extérieure avec un tube percé immergé et une sortie de gaz, la deuxième chambre étant connectée à une dérivation du circuit de refroidissement dudit moteur, - le réacteur est constitué substantiellement par un échangeur thermique tubulaire dans lequel deux flux sont à contre-courant, l'un des deux flux étant le flux de gaz généré par le bulleur, l'autre des deux flux étant celui des gaz d'échappement du moteur, le réacteur présentant, en outre, une tige de réaction en acier inoxydable en contact avec le flux de gaz généré par le bulleur, - le diffuseur est prévu pour la diffusion du gaz ayant traversé le réacteur, généré par le bulleur, dans la conduite d'arrivée d'air dudit moteur, procédé dans lequel ledit diffuseur est logé dans la conduite d'arrivée d'air afin de créer un effet Venturi de telle façon à obtenir une. dépression dans la première chambre du bulleur et dans lequel on élève la température de l'eau dudit bulleur à une température inférieure à la température d'ébullition à la pression Po dans la première chambre, la différence de pression relative entre la pression interne Po dans la première chambre et la pression atmosphérique extérieure Patm donnant naissance à des bulles dans la première chambre dudit bulleur, s'échappant dudit tube percé immergé, les perçages dudit tube immergé étant ajustés pour obtenir des ondes sonores de fréquence donnée. L'invention concernera également le dispositif de génération de gaz en tant que tel. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante accompagnée des dessins en annexe parmi lesquels : - la figure 1 est une vue schématique du procédé d'alimentation d'un moteur conforme à l'invention, illustrant notamment le moteur avec sa conduite d'arrivée d'air, sa conduite d'échappement de gaz et la dérivation du circuit de refroidissement, ainsi que le dispositif de génération de gaz avec le bulleur, le réacteur et le diffuseur, - la figure 2 est une vue selon une coupe verticale du bulleur tel qu'illustré à la figure 1, - la figure 3 est une vue d'un tube percé du bulleur tel qu'illustré à la figure 2, - la figure 4 est une vue partielle du réacteur tel qu'illustré à la figure 1 et notamment une vue de la tige de réaction dans un tube cylindrique, - la figure 5 est une vue d'un réacteur double, la figure 6 est une vue éclatée du réacteur tel qu'illustré à la figure 5, - les figures 7 et 8 sont respectivement deux vues de coupe, selon deux angles à 90 , du diffuseur conforme à l'invention selon un mode de réalisation. L'invention concerne un procédé d'alimentation d'un moteur thermique 1, ledit moteur 1 comprenant une conduite d'alimentation en carburant, une conduite d'arrivée d'air 2 et un dispositif de génération de gaz 3. La conduite d'arrivée d'air est notamment équipée d'un filtre 60. Selon le procédé conforme à l'invention, on adjoint dans la conduite d'arrivée d'air 2 un gaz issu du dispositif 3 de génération de gaz. Le dispositif 3 de génération de gaz comprend substantiellement un bulleur 4, un réacteur 10 et un diffuseur 14. Le bulleur 4 est constitué substantiellement par un échangeur thermique à double paroi, avec deux chambres 5, 6. La première chambre 5 est partiellement remplie avec de l'eau, notamment aux 2/3 de sa hauteur. Elle présente une arrivée d'air extérieur avec un tube percé 8 immergé et une sortie de gaz 9. La deuxième chambre 6 est connectée à une dérivation 7 du circuit de refroidissement dudit moteur. Le réacteur 10 est constitué substantiellement par un échangeur thermique tubulaire dans lequel deux flux sont à contre-courant, l'un 11 des deux flux est le flux de gaz généré par le bulleur 4, l'autre 12 des deux flux étant celui des gaz d'échappement du moteur 1. Le réacteur présente, en outre, une tige de réaction 13 en acier inoxydable en contact avec le flux 11 de gaz généré par le bulleur 4. Le diffuseur 14 est prévu pour la diffusion du gaz ayant traversé le réacteur 10, généré par le bulleur 4, dans la conduite d'arrivée d'air 2 dudit moteur 1. Selon le procédé, le diffuseur 14 est logé dans la conduite d'arrivée d'air 2 afin de créer un effet Venturi de telle façon à obtenir une dépression dans la première chambre 5 du bulleur 4 et dans lequel on élève la température de l'eau dudit bulleur 4 à une température inférieure à la température d'ébullition à la pression Po dans la première chambre 5. La température désirée de l'eau dans la première chambre 5 peut notamment être obtenue par le réglage du débit de l'eau de la dérivation 7 du circuit de refroidissement. La différence de pression relative entre la pression interne Po dans la première chambre 5 dudit bulleur et la pression atmosphérique extérieure Patm donne naissance à des bulles dans la première chambre 5 dudit bulleur, s'échappant dudit tube percé immergé. Les perçages dudit tube immergé 8 sont de plus ajustés pour obtenir des ondes sonores de fréquence donnée. Le but recherché par le bulleur est la formation d'un prémice d'un gaz ionique par le phénomène de sonoluminescence dans lequel une onde sonore d'intensité suffisante fait se contracter rapidement une cavité gazeuse, c'est-à-dire une bulle présente dans un liquide. Le tube percé, avec ses perçages, se comporte tel une flûte. Il sera avantageusement dimensionné pour obtenir des ondes sonores dont la fréquence correspond à une fréquence de résonance des bulles. De la même façon, les dimensions de la première chambre, notamment ses parois, peuvent être également dimensionnées afin d'optimiser l'intensité de l'effet de résonance recherché et ainsi l'intensité du phénomène de sonoluminescence obtenu. Selon un mode particulier de réalisation, la dépression Patm û Po dans la première chambre dudit bulleur est notamment comprise entre 0,1 bar et 0,3 bar et dans lequel on élève la température de l'eau dans la première chambre à une température comprise entre 45 C et 70 C. Autrement dit, la dépression dans la première chambre 5 dudit bulleur 4 est comprise entre 0,1 bar et 0,3 bar. Cette dépression résulte de la différence de pression entre la pression atmosphérique extérieure Patm et la pression Po interne à la première chambre 5 du bulleur 4. La température de l'eau dans ladite première chambre est comprise entre 45 C et 70 C. Dans ces conditions de fonctionnement, l'inventeur a mesuré dans la partie gazeuse de la première chambre 5 un flux électrique de l'ordre de 1 mW. En fonction de la dépression dans ledit bulleur, on modifie la température dans le bulleur par l'intermédiaire d'une vanne à pointeau afin que la température de l'eau dans le bulleur soit à la limite de l'ébullition mais ne soit jamais à son maximum. Par exemple, pour une dépression de 0,3 bar, on règle la température à environ 69 C, pour 0,2 bar à environ 60 C et pour 0,1 bar à 45 C environ. Le bulleur 4 est rempli aux 2/3 de sa contenance. Le dernier 15 tiers de gaz est nécessaire pour permettre la réaction et éviter que l'eau ne rnonte par clapotis dans le moteur. Il est à noter que l'eau dans la première chambre du bulleur combine également une fonction de filtre pour l'air alimenté par le tube percé 8. De temps à autre, la première chambre 5 du bulleur devra être vidangée afin 20 d'être nettoyée des impuretés qui s'y seront accumulées. Pour un groupe électrogène, par exemple, le bulleur consommera de 0,8 à 1,5 litre d'eau/heure permettant de faire diminuer la consommation en gasoil du groupe de 25 %. De temps à autre, il est ainsi également nécessaire de remplir la première chambre 5 du bulleur aux 2/3, 25 notamment lorsque le moteur est arrêté. Avantageusement, la première chambre 5 du bulleur peut être équipée d'une grille 15 sur sa partie haute permettant de casser d'éventuelles vagues dans la première chambre 5 dudit bulleur 4, notamment lors de mouvements de roulis/tanguage. En outre, pour des bulleurs de large 30 dimension, et afin de contrarier le roulis et la formation de vagues, la première chambre peut être équipée de bas flancs. Tel qu'illustré à la figure 1 ou encore à la figure 16, le bulleur 4 peut être équipé d'une chicane 16 pour la collecte d'éventuelles microgouttelettes. La chicane 16 permet aux gouttelettes de se condenser et de redescendre par gravité dans la première chambre dudit bulleur. Telle qu'illustrée à la figure 2 notamment, la chicane 16 est constituée par un conduit métallique à l'intérieur duquel des ailettes inclinées entravent le chemin des gaz. Les microgouttelettes contenues dans le gaz s'accumulent sur les ailettes puis retombent par gravité dans le bulleur. La figure 2 illustre, selon une coupe verticale passant par un plan de symétrie dudit bulleur, un exemple de bulleur conforme à l'invention. La partie non illustrée du bulleur est ainsi identique à celle visible sur la figure, symétrique. Selon cet exemple, le bulleur présente une première chambre 5 pour de l'eau. Cette première chambre 5 est équipée de deux tubes percés 8, notamment de forme en L couché. Chacun des tubes présente une pluralité de fentes régulièrement espacées. La longueur de tube de plus grande dimension, percé, traverse la paroi de la première chambre sur une partie basse de ladite chambre 5. La partie de tube de plus petite dimension fait saillie vers le haut, à l'extérieur de ladite première chambre 5, verticalement, notamment au-dessus du niveau de l'eau dans la première chambre. La première chambre 5 est sensiblement parallélépipédique, la deuxième chambre 6 présentant trois parois communes avec la première chambre 5. Ces parois communes correspondent aux parois latérales et inférieures de la première chambre 5. La deuxième chambre 6 présente ainsi une section, selon l'axe longitudinal du bulleur en U. La première chambre 6 est alimentée en eau du circuit de refroidissement du moteur 7 par deux raccords 31, notamment sur la partie haute du bulleur, et dont un seul est illustré à la figure 2 (l'autre est symétrique). La première chambre 6 présente également, sur sa partie basse, une ouverture 32 de vidange. La première chambre 5 présente également une ouverture 33 de vidange. De manière optionnelle, un conduit 30 traverse la deuxième chambre 6 et permettra de réchauffer, par temps froid, le carburant d'alimentation préalablement à son injection. Il est particulièrement destiné pour réchauffer, de manière connue, des huiles, notamment végétales, utilisées comme carburant, afin de les fluidifier. Comme précédemment explicité, le réacteur 10 est constitué substantiellement par un échangeur thermique à contre-courant. Ce réacteur 10 comporte, tel qu'illustré selon l'exemple de la figure 4, un tube cylindrique d'acier inoxydable 17 à l'intérieur duquel est logée ladite tige de réaction 13. La tige de réaction est notamment positionnée dans le tube d'acier inoxydable 17 au moyen de triangles de centrage 18. Les triangles sont notamment fixés au tube 17 par pointeau. Le diamètre intérieur du tube cylindrique 17 et le diamètre extérieur de la tige de réaction 13 sont dimensionnés de telle façon à laisser un passage pour le flux 11 de gaz généré par le bulleur. Selon un exemple de réalisation, ce passage est d'environ 1 mm d'épaisseur sur le pourtour de la tige 13 de réaction. Tel qu'illustré à la figure 5, ce tube cylindrique 17 avec sa tige de réaction 13 est logé dans un profil tubulaire métallique 19, notamment de section carrée. La paroi interne du profilé tubulaire métallique 19 et la paroi externe du tube d'acier 17 laissent un passage pour le flux 12 des gaz d'échappement dudit moteur 1. Tel qu'illustré selon l'exemple des figures 5 et 6, le réacteur présente deux tubes d'acier 17, en parallèle, chaque tube d'acier 17 étant prolongé par deux coudes 20, les deux tubes 17 ressortant d'un même côté du profilé métallique 19. Le réacteur est alors pourvu de deux collecteurs de gaz 21. Ces deux collecteurs de gaz 21 sont notamment constitués par des corps de révolution présentant un alésage traversant. Le corps de révolution du collecteur présente une extrémité filetée 40, de raccord et une partie de plus large diamètre présentant un bord supérieur 42 et un évidement interne, en entonnoir. Le bord supérieur 42, circulaire, sera notamment soudé sur la paroi extérieure du profilé métallique 19, en regard des deux embouchures appartenant respectivement aux deux tubes d'acier 17 en parallèle. Chaque collecteur 41 communique ainsi simultanément avec les deux tubes 17, en parallèle, au niveau de deux de leurs extrémités. Selon un mode particulier de réaction, le tube cylindrique d'acier inoxydable 17 est constitué d'un tube d'inox 316 L AISI de diamètre 5 extérieur 21,3 mm, d'une épaisseur de 1,6 mm, et d'un diamètre intérieur de 18,7 mm, de longueur 130 mm. La tige de réaction est constituée d'un inox 310 à 26 % de nickel, de 90 mm de long. Son diamètre est de 16 mm laissant un espace de 1,05 mm sur son pourtour. Dans cet exemple, le gaz émis par le bulleur circule 10 très rapidement dans le réacteur 10 du fait de l'effet Venturi obtenu par la conception dudit réacteur. Les réacteurs, fixés dans les tubulures d'échappement du moteur sont chauffés de 125 C à 350 C suivant leur situation. La circulation du premier flux 11 de gaz issu du bulleur 4 et la circulation du second flux 12 de gaz d'échappement, dans le sens inverse, 15 permet d'obtenir une polarisation du réacteur 10. Lorsqu'on approche un aimant aux extrémités de la tige de réaction 13, l'une des extrémités attire fortement l'aimant, l'autre extrémité le repoussant. Les tiges de réaction 13 pourront être au nombre de deux dans des moteurs de 6 litres à 12 litres de cylindrée et au nombre de quatre dans 20 des moteurs de 14 à 20 litres de cylindrée. Pour des moteurs de 1,3 litre à 4 litres, une seule tige de réaction 13 peut être utilisée. A ce sujet, il est à noter qu'il s'agit d'exemples de cylindrée de moteur, mais en aucun cas la présente invention n'est limitée à de telles cylindrées. 25 Le réacteur 10 pourra être assemblé dans la tubulure d'échappement par soudure notamment mig. Le diffuseur 14, tel qu'illustré notamment aux figures 7 et 8 est un passe-paroi dont la tubulure est coupée en deux sur un segment de longueur I . Avantageusement, le dos de la découpe sera destiné à faire 30 face à l'arrivée du flux d'air 50 dans la conduite d'alimentation d'air 2 du moteur de telle façon à obtenir l'effet Venturi recherché. Naturellement, d'autres modes de mise en oeuvre, à la portée cle l'homme de l'art, auraient pu être envisagés sans pour autant sortir du cadre de l'invention définie par les revendications ci-après. REVENDICATIONS 1. Procédé d'alimentation d'un moteur thermique (1), ledit rnoteur (1) comprenant une conduite d'alimentation en carburant, une conduite d'arrivée d'air (2), et un dispositif de génération de gaz (3), procédé selon lequel on adjoint dans la conduite d'arrivée d'air (2) un gaz issu du dispositif (3) de génération de gaz, ledit dispositif (3) de génération de gaz comprenant substantiellement un bulleur (4), un réacteur (10) et un diffuseur (14), et dans lequel dispositif (3) : - le bulleur (4) est constitué substantiellement par un échangeur thermique à double paroi, avec deux chambres (5, 6), la première chambre (5) étant partiellement remplie avec de l'eau, présentant une arrivée d'air extérieur avec un tube percé (8) immergé et une sortie de gaz (9), la deuxième chambre (6) étant connectée à une dérivation (7) du circuit de refroidissement dudit moteur (1), - le réacteur (10) est constitué substantiellement par un échangeur thermique tubulaire dans lequel deux flux sont à contre-courant, l'un (11) des deux flux étant le flux de gaz généré par le bulleur (4), l'autre (12) des deux flux étant celui des gaz d'échappement du moteur (1), le réacteur (10) présentant, en outre, une tige de réaction (13) en acier inoxydable en contact avec le flux (11) de gaz généré par le bulleur (4), - le diffuseur (14) est prévu pour la diffusion du gaz ayant traversé le réacteur (10), généré par le bulleur (4), dans la conduite d'arrivée d'air (2) dudit moteur (1), procédé dans lequel ledit diffuseur (14) est logé dans la conduite d'arrivée d'air (2) afin de créer un effet Venturi de telle façon à obtenir une dépression dans la première chambre (5) du bulleur (4) et dans lequel on élève la température de l'eau dudit bulleur (4) à une température inférieure à la température d'ébullition à la pression Po dans ladite première chambre (5), la différence de pression relative entre la pression interne Po dans la première chambre(5) et la pression atmosphérique extérieure Patm donnant naissance à des bulles dans la première chambre (5) dudit bulleur (4), s'échappant dudit tube (8) percé immergé, les perçages dudit tube immergé (8) étant ajustés pour obtenir des ondes sonores de fréquence donnée. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la dépression Patm û Po dans la première chambre (5) dudit bulleur (4) est comprise entre 0,1 bar et 0,3 bar, et dans lequel on élève la température de l'eau dans ladite première chambre à une température comprise entre 45 C et 70 C. 3. Dispositif (3) de génération de gaz convenant pour la mise en oeuvre du procédé d'alimentation d'un moteur thermique (1) selon la revendication 1 ou 2, ledit moteur (1) comprenant une conduite d'alimentation en carburant, une conduite d'arrivée d'air (2), et ledit dispositif de génération de gaz (3), ledit dispositif (3) de génération de gaz comprenant substantiellement un bulleur (4), un réacteur (10) et un diffuseur (14), et dans lequel : - le bulleur (4) est constitué substantiellement par un échangeur thermique à double paroi, avec deux chambres (5, 6), la première chambre (5) étant partiellement remplie avec de l'eau, présentant une arrivée d'air extérieur avec un tube percé (8) immergé et une sortie de gaz (9), la deuxième chambre (6) étant connectée à une dérivation (7) du circuit de refroidissement dudit moteur (1), - un réacteur (10) constitué substantiellement par un échangeur thermique dans lequel deux flux sont à contre-courant, tubulaire , l'un (11) des flux de l'échangeur étant le flux de gaz généré par le bulleur (4), l'autre (12) des flux étant celui des gaz d'échappement du moteur (1), le réacteur (10) présentant, en outre, une tige de réaction (13) en acier inoxydable en contact avec le flux (11) de gaz généré par le bulleur (4), - un diffuseur (14) pour la diffusion du gaz ayant traversé le réacteur (10), généré par le bulleur (4), ledit diffuseur (14) étant destinéà être logé dans la conduite d'arrivée d'air (2) dudit moteur (1) de telle façon à obtenir une dépression par effet Venturi. 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel la première chambre (5) du bulleur est équipée d'au moins une grille (15) sur sa partie haute permettant de casser d'éventuelles vagues dans la première chambre (5) dudit bulleur (4) ainsi qu'une chicane (16) pour la collecte d'éventuelles microgouttelettes. 5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, dans lequel le bulleur (4) présente deux tubes percés (8) en forme de L couché, chaque tube 10 percé présentant un pluralité de fentes (34) régulièrement espacées. 6. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, dans lequel l'échangeur thermique du réacteur (10) comporte au moins un tube cylindrique d'acier inoxydable (17) à l'intérieur duquel est logée ladite tige de réaction (13), le diamètre intérieur dudit tube cylindrique (17) et le diamètre extérieur de la 15 tige de réaction (13) étant dimensionnés de telle façon à laisser un passage pour le flux (11) de gaz généré par le bulleur (4), le passage étant d'environ lmm d'épaisseur sur le pourtour de ladite tige (13) de réaction, ledit réacteur (10) comportant, en outre, un profilé tubulaire métallique (19) à l'intérieur duquel est logé ledit au moins un tube d'acier (17), la paroi interne du profilé 20 tubulaire métallique (19) et la paroi externe du tube d'acier (17) laissant un passage pour le flux (12) des gaz d'échappement dudit moteur (1). 7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel la tige de réaction (13) est positionnée dans le tube d'acier inoxydable (17) au moyen de triangles de centrage (18). 25 8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, dans lequel le réacteur présente deux tube d'acier (17), en parallèle, chaque tube d'acier (17) étant prolongé par deux coudes (20), les deux tubes (17) ressortant d'un même côté du profilé (19), ledit réacteur (10) étant pourvu de deux collecteurs de gaz (21). 30 9. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 8, dans lequella tige de réaction (13) est un acier inoxydable 310 AISI. 10. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 9, dans lequel le diffuseur (14) est un passe-paroi dont la tubulure est coupée en deux sur un segment de longueur, le dos de la découpe étant destiné à faire face à l'arrivée du flux d'air (50) dans la conduite d'alimentation d'air (2) dudit moteur (1) de telle façon à obtenir l'effet Venturi.