BE1022632B1 - Chaudière à fragmentation de molécules pour les moteurs thermiques - Google Patents

Abstract

La chaudière à fragmentation de molécules (11), a été réalisée avec un cylindre d'accumulation de calories en tôle, dans lequel se trouve un tube en acier inoxydable en une seule pièce avec son porte injecteur. Le tube en inox est comparable à une première électrode emmagasinant le courant statique provoqué par le frottement des gaz d'échappement. Dans le centre de ce tube est fixée à la masse du côté porte injecteur, une électrode d'un métal différent jouant le rôle de seconde, et son autre extrémité est isolée thermiquement et maintenue à coulissage non serré par une pierre en céramique avec quelques trous dans son contour pour laisser passer la vapeur instantanée saturée sèche et légèrement ionisée. Cette vapeur saturée sèche l égèrement ionisée par l'intermédiaire du tuyau d'alimentation (13) raccordé à l'entrée de la pipe d'admission, entre en collision contre le mélange gazeux air/carburant en subissant une réaction thermochimique, favorisant la combustion.

Description

Chaudière à fragmentation de molécules pour les moteurs thermiques

En référence du brevet d'invention numéro BE 2008/0295 et de celui antérieure n° 09500890 utilisant une chaudière thermohydrolyse, des modifications ont été apportées.

La présente invention concerne une chaudière à fragmentation de molécules, permettant de récupérer un faible pourcentage de l'énergie perdue dans les gaz d'échappement, en surchauffant instantanément un très fin jet d'eau froide continu, d'un dosage très précis, transformé subitement en vapeur saturée sèche et légèrement ionisée.

Cette vapeur saturée sèche légèrement ionisée entre en collision contre le mélange gazeux air/carburant dans la pipe d'admission du moteur en subissant une réaction thermochimique, favorisant la combustion.

Un tube en inox sur lequel est solidaire son porte injecteur, le tout est renfermé dans un cylindre en tôle d'accumulation de calories, représente une chaudière à fragmentation de molécules.

Le tube en inox est comparable à une électrode emmagasinant le courant statique provoqué par le frottement des gaz d'échappement.

Dans le centre de ce tube est fixée à la masse du côté porte injecteur, une électrode d'un métal différent (laiton) et l'autre extrémité est isolé thermiquement et maintenue à coulissage non serré par une pierre en céramique avec quelques trous dans son contour pour laisser passer la vapeur instantanée saturée sèche et légèrement ionisée. Dans le porte injecteur viendra se visser un injecteur en acier inoxydable.

Pour compenser le manque d'humidité en période de températures chaudes et sèches, un gicleur d'humidification de l'air a été fixé à l'intérieur du compartiment du filtre à air et devant son entrée d'aspiration.

Un système de récupération de carburants a été ajouté, équivalent au système existant (canister) se trouvant sur certaine modèles de véhicules, à la différence celui-ci a la particularité de s'appliquer pour les vapeurs d'essence et de mazouts.

Suite au réchauffement climatique, les normes antipollution ont contraints les constructeurs à apporter de diverses améliorations sur les conceptions des systèmes d'injections électroniques et diesels.

La thermodynamique obéit aux lois de la dilatation des fluides et des gaz, la vapeur d'un carburant s'enflamme plus rapidement que la pulvérisation est fine.

Une plus fine pulvérisation sous pression favorise une combustion plus rapide, réduisant le délai l'allumage et pour conséquent une réduction de la consommation avec une augmentation de puissance et du couple moteur.

Les moteurs Diesel ont subi des améliorations, par l'utilisation d'une pompe volumétrique à palettes basse pression (2 à 3 bars) de gavage actionnée par un moteur électrique immergée dans le réservoir, elle refoule vers un filtre régulateur dans la pompe haute pression.

Elle est également à commande mécanique sur le même arbre inclus dans le même bloc de la pompe d'injection, pour réalimenter la pompe haute pression délivrant une pression supérieure à plus de 1000 bars aux injecteurs, alors qu'auparavant c'étaient de 175 à 500 bars.

Entre autres, l'utilisation d'un filtre à particules à la sortie de la tuyauterie d'échappement, réduit d'avantage la pollution émise dans l'atmosphère.

Les normes antipollution ont restreint la fabrication des moteurs deux temps, qui sont très polluants, moins coûteux, plus légers et plus facile à construire.

La puissance développée par le moteur 2 temps sans soupapes avec admission et compression dans le carter, est de 1,5 supérieur à celle du moteur 4 temps.

Ils sont construits pour de petits moteurs de cyclomoteurs, tronçonneuses et autres appareillages divers.

Le moteur 2 temps à soupapes avec une pompe de balayage pour l'admission, sa puissance correspondante est de 1,85.

La pompe de balayage utilisée est une pompe à engrenage composée de deux roues à trois pales (turbocompresseur), ce type de pompe a pour but de comprimer les gaz frais air/essence ou uniquement de l'air pour un Diesel à une pression de 1,2 à 1,4 bars. L'injection électronique présente des avantages sur les carburateurs: l'avance du délai d'allumage contrôlé par des capteurs est très précis, une meilleure combustion pour une consommation économique, réduisant la pollution en CO2 responsable du réchauffement climatique.

Une pompe à galets noyée dans le réservoir d'essence envoie une pression de 2,5 bars à l'injecteur électronique pour une pulvérisation plus fine, se mélangeant mieux à l'air d'aspiration, permettant un mélange gazeux homogène, une consommation spécifique faible, plus uniforme dans les cylindres.

Théoriquement à la température atmosphérique de 15°C, pour un dosage parfait le rapport air carburant nécessite 1 gramme d'essence pour 15 à 18 grammes d'air, un gramme de gas-oil pour 20 à 30 grammes d'air. À 15 °C, un gramme d'essence libère théoriquement 42 kj/gr, en réalité les parois des admissions sont de 40°C à 50°C, un gramme d'essence fournit que 25 à 35 kj/gr.

Le rendement énergétique par gramme d'essence est de 0,3 gr utile, 0,4 gr sont perdus dans le circuit de refroidissement et dans les frottements mécaniques, et 0,3 gr dans les gaz d'échappement, Il en est de même avec l'utilisation d'autres carburants.

Au temps d'admission, l'aspiration par dépression de la masse volumique air/carburant se fait en dessous de la pression atmosphérique.

Le rendement énergétique des moteurs thermiques est de 30% à la température atmosphérique de 15°C et diminue en dessous ou au-delà de cette température.

Un excédent d'air maximal permettrait d'obtenir une combustion complète.

Ce n'est pas réalisable en raison du temps d'inflammation des mélanges air/carburants et selon leurs pouvoirs calorifiques.

Un mélange pauvre par un excès d'air produit une meilleure oxydation du combustible, mais réduit le pouvoir détonnant et une perte de puissance, en conséquence une surchauffe du moteur.

Toutes causes qui tendent à diminuer le rendement du moteur, provoquent une augmentation de dégagement de chaleur.

La phase de ralenti étant plus riche et plus polluante, elle rejette du CO, la vis de richesse sur un carburateur est réglée à l'économie pour un CO le plus faible possible, et à plus ou moins 850 tours/minute.

Pour un régime de 850 tours/minute ± 50 t/m, un moteur à injection électronique à une teneur en CO de 0,5 à 1,6 % contre 1,5 à 2,5 % pour un moteur à carburation.

Les carburateurs ont été supprimés dans les constructions des moteurs automobiles, ils ne sont d'application uniquement pour les petits moteurs de tondeuses, de groupes électrogènes, de tronçonneuses et en modélismes. L'utilisation d'un indice d'octane plus faible, avec une légère augmentation du taux de compression sans risque d'auto allumage, par le fait d'utiliser moins de carburant injecté dans les cylindres. L'indice d'octane c'est la résistance d'un mélange combustible à la détonation, un additif antidétonant pour augmenter le taux de compression, il est caractérisé par son pouvoir antidétonant.

Les températures des gaz aux sorties des soupapes d'échappements sont de 800°C, avec des pointes de 1600°C aux accélérations, elles chutent rapidement dans la sortie de son collecteur, son contour se refroidit en dissipant ses calories dans l'air ambiant. Le relevé de la température extérieure sur le contour du collecteur d'échappement, varie de plus ou moins 200°C à la température atmosphérique de 10°C.

La pression de sortie de ces gaz étant de 4 à 5 bars. À cette température atmosphérique, on remarque les couleurs calorifiques apparentes ne sont pas supérieures au rouge sombre correspondant à 700°C et au rouge cerise orange à1000°C.

Dans un moteur monocylindrique, les températures impulsionnelles dans le collecteur d'échappement sont en moyenne de plus ou moins 350 °C.

Il n'y a pas de combustion parfaite, ce qui nécessite un traitement chimique secondaire effectué par le pot catalytique ou réacteur thermique, pour une durée de vie de 50 à 80 mille kilomètres, le prix de remplacement s'ajoutant à l'entretien du véhicule.

Une combustion parfaite produit du C02 (anhydride carbonique), elle est liée à la consommation du combustible, un gaz irrespirable mais non toxique.

Une combustion incomplète produit du CO (oxyde ou monoxyde de carbone) à cause d'hydrocarbures imbrulés, un gaz très toxiques.

Pour récupérer une partie des gaz imbrûlés, une électrovanne de régulation de recyclage de gaz d'échappement (EGR), se trouve ajoutée sur certains moteurs Diesel.

La phase de combustion est liée directement à la température atmosphérique, une sonde de température de l'air est située à l'intérieur du débitmètre, juste après le filtre à air, elle a pour rôle de réguler le rapport air/combustible, de mesurer le volume d'air admis par le moteur, permettant l'injection de la quantité précise de carburant. L'air est plus dense par temps froid que par temps chaud. C'est l'équivalent dans un moteur à carburation équipé d'un dispositif thermostatique de température atmosphérique actionnant un volet dans le manchon d'aspiration devant le compartiment du filtre à air. À côté se trouve un second manchon intermédiaire plus petit, sur lequel est emmanché un tuyau en aluminium en spirale, allant sur la paroi métallique au-dessus du collecteur d'échappement, permettant l'aspiration d'air chauffé obtenu par le balayage, pour maintenir une température régulée d'aspiration à 15°C par temps froids.

Par temps chaud le volet reste grand ouvert sur l'aspiration directe.

Pour améliorer le remplissage des cylindres, certaines gammes de véhicules ont leur moteur équipé d'un turbocompresseur, la turbine de suralimentation aspire l'air atmosphérique et le refoule dans la pipe d'admission en passant dans un refroidisseur air-air, pour le condenser et en le comprimant légèrement.

La turbine doit freiner le moins possible les gaz d'échappement, la pression de sortie de ces gaz aux soupapes d'échappement étant de 4 à 5 bars.

Les constructeurs ont apportés des améliorations dans la réduction du poids des I carrosseries des nouvelles voitures, tout en augmentant leur sécurité.

Elles sont plus légères que les anciennes, il y a plus de composés plastiques et de polyesters dans leurs fabrications, favorisant la réduction énergétique.

Elles affichent à la vente des consommations très faibles, correspondant à des C02 minimum et maximum, d'autres affichent un C02 moyen, répondant aux normes antipollution.

En comparaison avec une ancienne voiture de 1,3 litre de cylindrée affichant une émission de C02 de 182 gr/km, son poids en état de marche étant de 930 kg.

Sa consommation approximative sur autoroute était de 6 1/100 km et en zones urbaines de 8 1/100 km.

En comparaison avec une nouvelle voiture d'une autre marque à injection électronique correspondant aux indications recherchées, affichant 1,4 litre de cylindrée et une consommation de 4,0 à 6,41/100 km, pour une émission en C02 de 104 à 149 gr/km. Son rejet en moins de C02 est de 182 gr/km -149 gr/km = 33 gr/km. I Le pourcentage d'émission en moins de C02 = (33 gr/km x 100) /182 gr/km = 18 %. D'une manière générale suite aux améliorations apportées sur l'injection finement pulvérisée des carburants et de l'allégement des carrosseries, les nouveaux véhicules à injection électronique et diesel consomment 20 % en moins que les précédents plus anciens.

Observations

Un véhicule tire mieux par temps humides que par des temps chauds et secs, l'air humide est plus dense que l'air chaud.

Un véhicule tire mieux lors d'un début d'un joint de culasse défectueux, ayant la particularité de laisser passer une très fine perte d'eau de refroidissement dans un ou entre deux cylindres, celle-ci se vaporisant instantanément en se combinant dans le mélange gazeux air/essence pendant le temps d'admission, on la retrouve en légère vapeur dans les gaz d'échappement.

La fuite s'aggravant, le résultat s'inverse, provoquant un dysfonctionnement du moteur.

On sait qu'il est déconseillé de jeter de l'eau sur un hydrocarbure quelconque et sur un produit végétal ou animal graisseux enflammé (huiles, graisses,...), cela ne fera qu'attiser l'inflammation, sans autre explication.

Un hydrocarbure ou un produit végétal graisseux qui est chauffé et porté à ébullition, émet des vapeurs gazeuses visibles et invisibles s'évaporant dans tous les sens.

Leurs molécules sont animé d'un mouvement d'agitation désordonné, elles deviennent très intense et s'entrechoquent proportionnellement en fonction de l'élévation de la température au centre de l'ébullition, jusqu'à l'inflammation spontanée atteignant selon son pouvoir calorifique de 1000 °C à 2000 °C.

Si on observe la projection d'une masse volumique d'eau de la température ambiante t°a, percutant un produit cité enflammé à une température t°h.

La quantité d'eau projetée étant insuffisante pour faire chuter la température, elle va subir un choc thermique brutal, s'éclatant en fines gouttelettes ricochantes, s'évaporant instantanément en vapeur surchauffée.

Les molécules de vapeurs sont animées d'un mouvement d'agitation très intense se cassant les unes contre les autres, se mélangeant aux gaz de l'hydrocarbure enflammé contenant du carbone, elles vont subir une réaction thermochimique, un effet catalyseur, se décomposant en deux volumes de gaz d'atomes d'hydrogène et d'un volume de gaz d'atome d'oxygène, une inflammation spontanée.

Dans des foyers à combustions fossiles quelconques, l'utilisation d'une très faible quantité d'eau transformé en vapeur ne peut être que bénéfique, la vapeur d'eau bien dosée améliorer la combustion.

La chaudière à fragmentation de molécules avec son injecteur s'applique également pour les moteur Diesel, la vapeur d'eau se mélangeant à l'air d'aspiration ne fera qu'améliore la combustion, le mazout s'enflamme à une température de 500°C à 600°C, la combustion s'effectue à une température de 1600°C et la température des gaz d'échappement à la sortie du collecteur étant inférieur à 500°C.

On sait que l'hydrogène s'enflamme à partir de 585°C, le risque de l'obtenir avant la combustion est nulle.

Moteurs à injection électronique

La possibilité d'installer un kit d'économiseur d'énergie, nécessite deux connecteurs de mêmes modèles que les originaux, pour effectuer des branchements en T sur les connecteurs des sondes lambda, permettant des relevés de mesures de voltages et d'ampérages, selon les régimes du moteur.

Ces connecteurs ne se trouvent pas en commerce ni vendu à l'agence.

Un boîtier électronique sera ajouté en série dans les connexions des câbles des sondes lambda pour qu'ils signalent à la centrale électronique CE la présence d'eau dans le mélange air-carburant, en multipliant ou en divisant selon le relevé de mesures obtenus, les coefficients de détections reçus, ces informations de mise en service seront visuelles par des symboles informatiques dans le bas de l'écran du tableau de bord.

La centrale électronique CE réduira très faiblement le dosage d'injection de carburant, qui sera compensé par le dosage d'injection d'eau transformé en composé de vapeur saturée sèche ou surchauffée venant du cylindre à fragmentation de molécules, lorsque le moteur atteindra sa température de fonctionnement.

En régime normal le boîtier électronique intermédiaire sera hors-circuit.

La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients de la précédente invention utilisant une chaudière thermohydrolyse avec un injecteur à simple calibrage actionné manuellement par une tirette à l'intérieur de l'habitat du véhicule.

Une pompe d'injection était actionnée automatiquement dès que la température atmosphérique dépassé 25°C, pour augmente proportionnellement par un système de régulation le dosage d'injection d'eau sous pression.

Une simple tuyauterie d'admission séparée en deux parties par un manchon isolant, la partie en amont était raccordée à l'entrée du cône venturi d'aspiration du carburateur. Le raccordement était convenablement effectué sur les autres types de moteurs.

La présente invention est reprise dans les revendications d'après ses particularités décrites.

La chaudière à fragmentation de molécules est réalisée avec un tube en inox sur lequel est solidaire un porte injecteur, le tout est renfermé dans un cylindre d'accumulateur de calories en tôles.

Le tube en inox est comparable à une électrode emmagasinant le courant statique provoqué par le frottement des gaz d'échappement.

Dans le centre de ce tube est fixée à la masse du côté porte injecteur, une électrode d'un métal différent (laiton) et l'autre extrémité est isolé thermiquement et maintenue à coulissage non serré par une pierre en céramique avec quelques trous dans son contour pour laisser passer la vapeur instantanée saturée sèche et légèrement ionisée. L'injecteur en inox est à deux versions, à simple et à double calibrages avec deux alimentations séparées, dans lesquelles sont introduites des canalisations calibrées comparables à des orifices de gicleurs.

Cet injecteur à double calibrages dans un seul corps sera vissé dans son porte injecteur de la chaudière à fragmentation de molécules.

Ces canalisations sont chacune alimentée séparément, un simple circuit d'alimentation et le second à double débit sera alimenté progressivement sous pression régulée par la pompe d'injection, lorsque la température atmosphérique dépassera les 20°C.

Cette pompe d'injection pourra être remplacée par une électrovanne à aiguille régulatrice de débit.

Pour compenser le manque d'humidité dans l'air lors des températures élevées, par l'ajoute d'un gicleur d'humidification à l'intérieur du filtre à air.

Il y a plus de cinq milliards de véhicules dans le monde produisant plus de deux milliards de tonnes de gaz de C02 et à cela s'ajoute une quantité importante d'autres gaz rejetés dans l'atmosphère.

En prenant une moyenne de 100 gr/km de C02 par véhicule, la quantité d'émission pour cinq milliards de véhicule est de 0,1 kg/km x 5 x 109 = 500 000 tonnes/km de C02.

Un véhicule parcoure ± 5 kilomètres à plus de 100 kilomètres par jour, la quantité journalière émise dépasse les deux milliards de tonnes.

En prenant un déplacement minimum d'un aller-retour de cinq kilomètres par jour par véhicule, l'installation d'un simple kit d'économie avec un gain minimum de 1 % utilisant un gicleur d'humidification de l'air placé dans le compartiment du filtre à air dans chaque véhicule, fera chuter la pollution journalière de 1/100 x 500 000 tonnes/km x 5 km = 25 000 tonnes de C02. L'installation d'une chaudière à fragmentation de molécules avec un gain moyen de 2 % à toutes les températures atmosphériques, on aurait 50 000 tonnes de C02 en moins journellement.

Or le déplacement moyen journalier d'un véhicule dépasse les dix kilomètres.

Les avantages obtenus de par cette invention, grâce à l'utilisation de cette nouvelle chaudière à fragmentation de molécule de plus petite dimension, convenant mieux sur un moteur thermique avec un nouveau type d'injecteur à deux calibrages favorisant une meilleure régulation plus précise d'injection d'eau.

Les mêmes avantages que les deux précédentes concernant le frottement des gaz d'échappement produisant du courant statique sur le contour du tube en inox et également dans son électrode centrale, qui ionise les composés de vapeurs saturées sèches et de vapeurs surchauffées, avec une faible probabilité de gaz d'hydrogène avec des gaz d'oxygène combinés.

Ainsi que l'utilisation de l'eau de pluie filtrée dans un petit réservoir en plastique, contribue à la réduction de dépense énergétique.

Elle sera utilisée en permanence aussi bien en hivers qu'en été.

En période d'hiver de l'alcool sera ajouté dans le réservoir d'eau d'injection, jouant le rôle d'antigel, à compter ±10% d'alcool par litre d'eau selon les gelées.

Pour l'injection permettant à l'aide de la chaudière à fragmentation de molécule de récupérer une faible partie de l'énergie calorifique perdue dans les gaz d'échappement.

Pour compenser le manque d'humidité d'air lors des températures atmosphériques très chaude voir suffocantes, un gicleur d'humidification sera fixé à l'intérieur du compartiment du filtre à air et devant son entrée d'aspiration, intervenant à partir une température de 22°C.

Un système de dégazage s'enclenchant dès qu'une faible pression se manifeste dans le réservoir, cette pression viendrait actionner un pressostat dans lequel un commutateur à mercure placé sur une bascule est raccordé à un relais électronique statique de l'électrovanne de dégazage. L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide de dessins.

Les mêmes numéros sont attribués aux mêmes éléments faisant partie du kit d'économie d'énergie utilisé dans diverses applications.

La figure 1 représente un kit d'économie d'un montage simplifié, installé sur une tondeuse à gazon et s'appliquant également sur les groupes électrogènes.

Un petit réservoir légèrement transparent en plastique 1 contenant de l'eau de pluie filtrée, avec des graduations de niveau sur le côté pour une lecture visuelle, à l'intérieur de son orifice de remplissage une crépine 2 est installée, la fermeture est assurée par le bouchon en plastique 3 dans lequel un fin orifice de mise à l'air libre.

Un filtre 4 est raccordé via une tuyauterie d'alimentation à la petite vanne 6 solidaire de l'injecteur 12 vissé dans le porte injecteur de la chaudière 11.

Cette petite vanne 6 est actionnée par un câble rigide raccordé au levier de commande 29, qui est solidaire de sa tirette 30 raccordée au levier de sécurité 28.

Lors de la mise en marche, le levier de frein de lame 28 libère la tirette de verrouillage 30 du levier de commande 29, le levier accélérateur 31 est en position Starter. Dès que le moteur tourne, on relève le levier accélérateur 31 vers le minimum pendant un temps de chauffe, ensuite on abaisse les deux leviers 29 et 31 en même temps, pour un régime du moteur choisi.

La chaudière 11, est légèrement à échappement libre, avec un léger gain en puissance pour un bruit de 96 db (décibel), le silencieux d'origine n'en faisait que 80 db.

La vapeur instantanée saturée sèche passe dans le tuyau d'admission 13 de diamètre si six millimètres, séparé en deux par un manchon isolateur thermique 14, la seconde partie du tuyaux 15 se termine par une plus fine de trois millimètres de diamètre se fixant à l'intérieur du carburateur, la vapeur va percuter le mélange gazeux air/essence. Le levier d'embrayage d'avancement 32 actionne via un câble la mise autotractée.

Pour l'arrêt le moteur on lâche les leviers 28 et 32, la tirette 30 ramène automatiquement le levier 29 à sa position de départ, la petite vanne 6 raccordée sur l'injecteur 12, coupe l'arrivée d'eau alimentation automatiquement.

La figure 2 représente un schéma du moteur à carburation dans lequel un kit d'économie d'énergie a été installé avec l'ajoute des accessoires permettant des relevés de mesures.

Il est à rappeler que les différents gicleurs utilisés dans un carburateur; de ralenti, principal et de la pompe de reprise, ont des fonctions bien spécifiques.

Un petit réservoir en plastique 1 légèrement transparent contenant de l'eau de pluie filtrée, a été placé dans le même compartiment et à l'opposé du réservoir de lave glaces, situé près du moteur. À son orifice de sortie un petit filtre à cartouche 4 est raccordé à la petite vanne 5, suivit de la petite vanne de sécurité 6, celle-ci est actionnée par un câble rigide pour alimenter deux canalisations séparées, des contacts électriques de fin de course permettent de visualiser par l'intermédiaire de diodes d'émissions Leds de couleurs différentes dans le bas de l'écran du tableau de bord son positionnement d'ouverture et de fermeture.

Les essais avec le gicleur d'humidification ont été effectués à partir de l'indication du niveau du thermomètre situé dans l'abri dépassant les 22°C.

On ouvrait la petite vanne 8 et graduellement la mini vanne 9 selon l'augmentation de la température atmosphérique, pour limiter le débit du gicleur d'humidification 10.

Ce gicleur est une réutilisation d'un ancien gicleur à tête demi-sphérique de lave-glace de voiture.

La mini vanne 9 sera grande ouverte pour un dosage maximum, en fonction de la température ambiante élevée.

Toutes ces petites vannes proviennent de la récupération de circuits à mazouts.

La chaudière à fragmentation de molécules 11, dans son embouchure a été raccordée une tuyauterie d'admission en cuivre 13 de diamètre dix millimètres, séparée en deux parties par un manchon d'isolation thermique 14 (tuyau plastique souple toilé pour les essais) permettant le refroidissement sur la partie supérieur 15.

Celle-ci se termine par une section plus fine de trois millimètres de diamètre extérieur et un millimètre intérieur, se fixant à l'intérieur de l'entrée du diffuseur du carburateur 16, permettant l'aspiration d'un fin jet de vapeur légèrement condensée de venir percuter le mélange gazeux air/essence. L'injecteur 12 a deux alimentations séparées, dans lesquelles sont introduites des canalisations calibrée comparables à des orifices de gicleurs, sont chacune alimentée séparément, le double débit sera effectué par l'ouverture de la petite vanne 17.

Cet injecteur 12 est vissé dans son porte injecteur de la chaudière 11.

Le réservoir Re d'essence garde son bouchon d'origine de fermeture sur l'orifice de remplissage.

Les canalisations de la pompe P ont été court-circuitées par un petit tuyau courbé 28.

Un petit réservoir à essence 29 a été ajouté avec une alimentation 30 transparente graduée sur le côté, son tuyau d'alimentation est séparé en deux par une petite vanne 31, dont l'autre bout de ce tuyau est raccordé à l'entrée de la tubulure d'alimentation 32 du carburateur et sa tubulure de retour carburant a été obstruée par un petit tuyau d'obturation 33.

Le temps de fonctionnement du moteur a été comptabilisé par le chronomètre 34.

Un analyseur de gaz d'échappement 35 et le voltmètre 36 branché sur les bornes de l'amplificateur de la sonde lambda, permettaient de vérifier la teneur en CO.

Deux ventilateurs 37 de 50 watts, ont été utilisés pour refroidir le radiateur du véhicule pendant les essais, afin de maintenir sa température de fonctionnement à 90°C.

La figure 3 représente un schéma d'un moteur à carburation, dans lequel un kit d'économie a été installé.

La petite vanne 5 est remplacée par une électrovanne qui s'ouvre dès que la température du moteur a atteint 70°C, par l'intermédiaire du capteur de température Te 70°C fixé sur la culasse, celui-ci est raccordé dans le boîtier électronique de régulation 7, à une porte d'entrée de condition de validation, représenté dans la présente figure.

La petite vanne 17 est remplacée par une pompe à injection ou une électrovanne à aiguille régulatrice de débit, qui s'enclenche dès que la sonde Ta fixée à l'entrée du filtre à air enregistre plus de 25°C de température ambiante.

Le choix de l'une de ces remplaçantes sera régulé via le régulateur électronique 7, celui-ci reçoit les impulsions de commande venant de la borne D de l'alternateur Al. Cette borne D a été ajoutée sur un enroulement soudé à une entrée de son pont de diodes.

Une résistance de 10 k-n. 1/2 watt de limitation de courant a été soudée entre l'entrée de ce pont de diodes et la sortie de cette borne D.

Le moteur tournant au ralenti, la tension alternative sur cette borne était de 7 volts. Cette tension ondulée est filtrée à l'intérieur de l'entrée du régulateur électronique 7, pour obtenir des pics d'impulsions de 4,6 volts à l'entrée de son variateur de vitesse, permettant via sa borne de sortie d'actionner la pompe d'injection 17 ou une électrovanne de régulation de débit.

La sonde de température Ta logée dans le compartiment du filtre à air est raccordée sur une borne d'entrée de ce régulateur 7, pour accentuer la vitesse de la pompe ou le débit de l'électrovanne, selon l'élévation de la température atmosphérique.

La tuyauterie supérieur 15, se terminant par une section plus fine de trois millimètres de diamètre est fixée en-dessous du carburateur et à l'entrée de sa pipe d'admission.

La petite vanne 8 a été remplacée par le thermostat TH 90°C et le petit robinet gradué 9 est remplacé par un thermostat Th 15°C situé dans l'entrée du filtre à air, celui s'ouvre dès que la température de l'air dépasse les 15°C, régulant le débit de pulvérisation d'au du gicleur d'humidification 10.

Ces thermostats ont un contact électrique interne de fin de course permettant de visualiser leurs fonctionnements dans le bas de l'écran du tableau de bord.

Un condenseur 18 est logé dans le petit réservoir d'eau 1, le petit pressostat 19 dans lequel un commutateur à mercure est raccordé à un relis statique 22 de l'électrovanne de dégazage 30 contrôlé per le régulateur électronique 7.

Ce pressostat 19 est fixé sur le réservoir à essence Re, près du tuyau de remplissage, dans lequel a été ajoutée une petite canalisation 31 d'évacuation de vapeur d'essence.

Lorsqu'on coupe la clef de contact, les canalisations d'injections d'eau sont fermées directement, un relais temporisé 27 à la fermeture maintiendra le moteur tourné pendant dix seconde, pour évacuer toutes condensations résiduelles d'eau.

La figure 4 représente un ensemble de produits industriels automobiles, tiré des éléments utilisé dans les applications des figures précédentes.

Ces produits ont des fonctions bien spécifiques, et sont groupés séparément en trois kits d'économies s'appliquant sur tous les moteurs thermiques : à carburation, à injections électroniques, Diesel (gas-oil) et pour les différents gaz inflammables, ces kits pouvant être utilisé séparément.

Dans le premier kit d'économie on trouve un petit réservoir 1 en plastique légèrement transparent de simple conception contenant ± trois litres d'eau, avec sa crépine 2 et son bouchon 3 dans lequel un très fin trou de mise à l'air libre. L'embouchure de ce réservoir sera raccordé à un petit filtre à cartouche 4 suivit de la petite vanne de sécurité 6, ayant de chaque côté de son levier de commande un contact électronique fixé dans le même support, permettant de visualiser par l'intermédiaire de diodes Leds d'émissions de couleurs différentes ou par des symboles d'informatiques dans le bas de l'écran du tableau de bord, son positionnement d'ouverture et de fermeture, actionnée par un câble rigide de l'intérieur de l'habitat du véhicule.

Un capteur de température Te 70°C sera fixé sur la culasse du moteur et sera raccordé à une borne du régulateur électronique 7, pour actionner l'ouverture de l'électrovanne 5 dès que la température du moteur aura atteint 70°C.

Cette électrovanne 5 aura sa sortie raccordée à deux canalisations : la première sera raccordée sur la collerette à simple débit de l'injecteur 12 et la seconde canalisation sera raccordée à l'entrée de la pompe d'injection 17, dont la sortie de celle-ci sera raccordée sur la collerette à double débit de l'injecteur 12. L'injecteur 12 se vissera dans le porte injecteur de la chaudière 11. L'injecteur 12 simple débit sera utilisé sans la pompe d'injection 17 ni d'électrovanne régulatrice de débit 26 pour les moteur de petites cylindrées. L'injecteur double débit en inox réunit deux canalisations internes séparées dans un seul corps, pour former un injecteur à double débit, chaque orifice de sortie d'injection est comparable aux orifices des gicleurs spécifiques dans un carburateur.

La première sortie d'injection est à simple débit et la seconde sortie est le double du débit de la première.

La chaudière à fragmentation de molécule 11 s'intercalera entre le collecteur d'échappement 23 et le pot catalytique 24 avec ses sondes lambda, entre deux joints d'isolations d'étanchéité thermiques, le tout sera serré par des écrous 25.

Un relais temporisé 27 à fermeture de la clef de contact, maintiendra tourné le moteur pendant cinq à dix minutes, pour l'évacuation résiduelle de vapeur d'eau.

La chaudière à fragmentation de molécules 11, a été réalisée avec un cylindre d'accumulation de calories en tôle de 2,5 à 3 millimètres d'épaisseur, dans lequel se trouve un tube en acier inoxydable en une seule pièce avec son porte injecteur.

Le tube en inox est comparable à une électrode emmagasinant le courant statique provoqué pat le frottement des gaz d'échappement.

Au centre de ce tube métallique se trouve fixée à la masse sur une extrémité une électrode d'un métal différent (laiton) et son autre extrémité est isolée thermiquement et maintenue à coulissage non serré par une pierre en céramique avec quelques trous dans son contour pour laisser passer la vapeur instantanée saturée sèche et légèrement ionisée.

Cette électrode est démontable du côté masse et du côté isolation thermique.

Elle représente la seconde électrode avec la première une légère différence de potentielle se manifeste qui tende à favoriser la décomposition des molécules de vapeur instantanée saturée sèche en de très léger volume de gaz d'hydrogène et d'oxygène. Cette pierre céramique est logée dans le logement de sortie, à laquelle est soudée son embouchure pour se visser un raccord de sortie pour la fixation de la tuyauterie d'alimentation 13 en cuivre, de diamètre dix millimètres extérieur, dans lequel viendra s'emmancher le tuyau isolateur thermique 14 (caoutchouc toilé résistant à des températures élevées) réunissant au second tuyau en cuivre 15 du même diamètre et celui-ci se terminant par une canalisation plus petite de trois millimètres de diamètre extérieur et d'un millimètre intérieur, se fixant à l'entrée de la pipe d'admission, avant le débitmètre D pour un système à injection électronique.

La pompe injection 17, nécessite une puissance de moteur de douze watts et pouvant atteindre une pression de six cent millibars, elle sera à engrenage en nylon (Ertalon) ou en métal inoxydable, avec un clapet à membrane dont son ressort est isolé de l'eau, s'ouvre dès que la pression dépasse deux cents millibars. L'électrovanne régulatrice de débit 26 en plastique Ertalon, elle a une aiguille en acier inoxydable et dans le corps cylindrique supérieur de celle-ci est logée une barrette en acier ou en ferrite, permettant l'aimantation par une tension variable de la bobine.

Dans le logement du ressort de rappel, il y a de la graisse de lubrification, pour éviter au corps de l'aiguille de se gripper et l'étanchéité est assurée par un joint en caoutchouc. Cette électrovanne régulatrice de débit 26, a une double fonction d'utilisation : pour le dosage pulvérisé du second canal double débit de l'injecteur 12, et également pour le gicleur d'humidification 10.

Une petite vanne de sécurité 6, ayant de chaque côté de son levier de commande un contact électronique fixé dans le même support, permettant de visualiser par l'intermédiaire de diodes Leds d'émissions de couleurs différentes ou par des symboles d'informatiques dans le bas de l'écran du tableau de bord, son positionnement d'ouverture et de fermeture, actionnée par un câble rigide de l'intérieur de l'habitat du véhicule.

Un capteur de température Te 70°C sera fixé sur la culasse du moteur et sera raccordé à une borne du régulateur électronique 7, pour actionner l'ouverture de l'électrovanne 5 dès que la température du moteur aura atteint 70°C.

Cette électrovanne 5 aura sa sortie raccordée à deux canalisations : la première sera raccordée sur la collerette à simple débit de l'injecteur 12 et la seconde canalisation sera raccordée à l'entrée de la pompe d'injection 17, dont la sortie de celle-ci sera raccordée sur la collerette à double débit de l'injecteur 12.

Les thermostats ont chacun un contact électrique interne de fin de course, permettant de visualiser leurs fonctionnements via des diodes Leds de couleurs différentes ou par des symboles informatiques dans le bas de l'écran du tableau de bord.

Dans le porte injecteur viendra se visser un injecteur 12 en acier inoxydable. L'injecteur 12 se vissera dans le porte injecteur de la chaudière 11.

Cet injecteur en inox réunit deux canalisation interne séparée dans un seul corps, pour former un injecteur à double débit, chaque orifice de sortie d'injection est comparable aux orifices des gicleurs spécifiques dans un carburateur.

La première sortie d'injection est à simple débit et la seconde sortie est le double du débit de la première. L'injecteur 12 simple débit sera utilisé sans la pompe d'injection ni d'électrovanne régulatrice de débit pour les moteur de petites cylindrées.

Une borne D a été ajoutée sur l'alternateur Al de 14 V 55 A du moteur d'essais, elle est raccordée à une entrée du pont de diode par l'intermédiaire d'une résistance de limitation de courant de 10 k Yi watt, qui a été soudée entre les deux.

Le moteur tournant au ralenti, la tension mesurée sur cette borne D est de 7 volts.

Cette tension ondulée est appliquée sur la borne d'entrée Ei du boîtier du régulateur 7.

Les moteurs à injection électronique auront entre autres un boîtier λ électronique intermédiaire ajouté dans le circuit des sondes lambda pour transmettre les informations de la présence d'injections d'eau à la centrale CE, en multipliant les coefficients de détections reçus, ces informations de mise en service seront visuelles par des symboles informatiques dans le bas de l'écran du tableau de bord.

La centrale électronique CE réduira très faiblement le dosage d'injection de carburant, qui sera compensé par le dosage d'injection d'eau transformé ensuite en composé de vapeurs ionisées, saturées sèches ou surchauffées venant de la chaudière à fragmentation de molécules, lorsque le moteur aura atteint sa température de fonctionnement.

En régime normal le boîtier électronique intermédiaire est hors-circuit.

Un second kit d'économie utilise un capteur d'humidité placé dans le compartiment d'aération de l'habitat du véhicule, à côté du mécanisme des balais d'essuie glaces.

Ce capteur d'humidité est raccordé à un amplificateur électronique pour la commande régulée d'une électrovanne à aiguille régulatrice de débit 26, qui sera en série avec un thermostat 8, Th 90°C de sécurité fixé sur la culasse du moteur, ce thermostat 8 sera solidaire en série avec le thermostat 9, Th 15°C se trouvant à l'entrée d'aspiration du filtre à air.

Celui-ci s'ouvrira progressivement pour une température ambiante au-dessus de 15°C, validant la pulvérisation du gicleur d'humidification 10, situé dans le compartiment du filtre à air et devant l'aspiration.

Le troisième kit d'économie pour le dégazage de vapeurs d'essence et de mazouts.

Il se différencie du système d'absorbeur de vapeurs d'essence existant appelé canister, qui est installé sur certains véhicules.

Un petit réservoir 1 du même modèle que le premier en se différenciant par un orifice supplémentaire pour placer à l'intérieur un petit récipient 18 pour la récupération de condensation des vapeurs de carburants, dont le dégazage se fera par l'intermédiaire d'un petit pressostat 19, dans lequel à l'intérieur de celui-ci un commutateur à mercure renfermé dans une bulle en verre placée sur une bascule, il se contactera dès la levée de sa membrane, ses bornes de contacts seront raccordés au relais électronique statique à mémoire 22, pour actionner une électrovanne de dégazage 30, la même électrovanne que la 5, pour une utilisation diverse.

La figure 5 représente un schéma d'un moteur à carburation utilisant un simple kit d'économie d'énergie.

La pompe d'injection ainsi que l'électrovanne à aiguille régulatrice de débit ne sont pas utilisées.

La figure 6A et 6B représentent des schémas de moteurs à injection électronique de conception différentes, le premier est à multipoint et le second à monopoint, auxquels sont ajoutés sur chacun un kit d'économie.

Un petit réservoir d'eau 1, contenant à l'intérieur un autre récipient 2 pour la condensation des gaz de combustibles d'évaporations, qui sont évacués dès que le pressostat contacte le relais statique actionnant une électrovanne de dégazage par l'intermédiaire d'un logiciel dans la centrale électronique CE, celui-ci est piloté par les sondes lambda.

La fine tuyauterie en cuivre 15 de diamètre 3 millimètres extérieur est placée très près de l'injecteur de pulvérisation d'essence, et le gicleur d'humidité de l'air 10, sera fixé à l'intérieur du compartiment du filtre à air et son thermostat de température Th 15°C sera placé à l'entrée d'aspiration.

Un boîtier électronique intermédiaire λ est ajouté pour recueillir les informations des sondes lambda, signalant à la centrale électronique C.E la présence d'eau.

La pompe d'injection ainsi que le régulateur électronique, ne sont que figuratifs, ils ne sont utilisé pour de grosses cylindrées, d'un analyseur de gaz d'échappement.

La figure 7 représente un schéma simplifié d'un moteur équipé d'un turbocompresseur pour injection électronique et Diesel, dans lequel un simple kit d'économie a été Installé dans le même exemple que du schéma de la figure 5.

Le fin tuyau 15 de vaporisation d'eau se fixe avant le débitmètre D de régulation de l'air d'admission, est solidaire de l'électrovanne de régulation d'échangeur thermique EVR. La pompe Hp haute pression d'injection est solidaire du papillon de réglage d'air d'admission.

Le gicleur d'humidification 10 est logé à l'intérieur du filtre à air.

On remarque la capsule de commande de la soupape régulatrice de suralimentation du turbo, ainsi que du refroidisseur air-air R.

Le petit réservoir d'eau 1 avec un petit réservoir interne de condensation de combustible dans lequel un flotteur magnétique détecte le trop plein à son niveau haut. Le relais électronique à mémoire 22 enclenchera la petite pompe 7, celle-ci a sa valve régulatrice à membrane remplacé par un clapet anti-retour à membrane pour favoriser l'amorçage, elle enverra le carburant dans le réservoir, la désactivation se fera par le flotteur à son niveau bas.

Claims (2)

1. Revendications

   1. Chaudière à fragmentation de molécules de plus petite dimension, s'adaptant mieux sur un moteur. La chaudière à fragmentation de molécules (11) a été réalisée avec un cylindre d'accumulation de calories en tôle de 2,5 à 3 millimètres d'épaisseur, dans lequel se trouve un tube en acier inoxydable en une seule pièce avec son porte injecteur. Le collecteur d'échappement en contact avec l'air ambiant disperse moins de calories au fur et à mesure de l'élévation de la température atmosphérique. Le tube en inox est comparable à une première électrode emmagasinant le courant statique provoqué par le frottement des gaz d'échappement. La température interne dans ce tube est variable proportionnellement avec l'élévation de la température ambiante, elle est estimée à plus ou moins 650 degrés centigrades Et pouvant avoisiner et atteindre les 800°C pour des températures atmosphériques avoisinant les 30 degrés centigrades. Dans le centre de ce tube est fixée à la masse du côté porte injecteur, une électrode d'un métal différent (laiton) jouant le rôle de seconde, et l'autre extrémité est isolée thermiquement et maintenue à coulissage non serré par une pierre en céramique avec quelques trous dans son contour pour laisser passer la vapeur instantanée saturée sèche et légèrement ionisée. Il récupère un faible pourcentage de l'énergie perdue dans les gaz d'échappement, en surchauffant instantanément un très fin jet d'eau froide continu, d'un dosage très précis, transformé subitement en vapeur saturée sèche et légèrement ionisée. Cette vapeur saturée sèche légèrement ionisée entre en collision contre le mélange gazeux air/carburant dans la pipe d'admission du moteur en subissant une réaction thermochimique, favorisant la combustion. Cette électrode est démontable du côté masse et du côté isolation thermique, représente la seconde électrode avec la première réalisent une légère différence de potentielle qui tende à favoriser la décomposition des molécules de vapeur instantanée saturée sèche en de très léger volume de gaz d'hydrogène et d'oxygène. La pierre en céramique est logée dans le logement de sortie à laquelle est soudée son embouchure pour se visser un raccord de sortie, pour la fixation de la tuyauterie d'alimentation (13) en cuivre, de diamètre dix millimètres extérieur, dans lequel viendra s'emmancher le tuyau isolateur thermique (14) (caoutchouc toilé résistant à des températures élevées) réunissant au second tuyau en cuivre (15) du même diamètre et celui-ci se terminant par une canalisation plus petite de trois millimètres de diamètre extérieur et d'un millimètre intérieur, se fixant à l'entrée de la pipe d'admission, avant le débitmètre (D) pour un système à injection électronique. La chaudière à fragmentation de molécule (11) s'intercalera entre le collecteur d'échappement (23) et le pot catalytique (24) avec ses sondes lambda, entre deux joints d'isolations d'étanchéité thermiques, le tout sera serré par des écrous (25). Dans le porte injecteur viendra se visser un injecteur (12) en acier inoxydable. L'injecteur en inox (12) est réalisé en deux versions. L'injecteur (12) à simple débit sera utilisé sans la pompe d'injection (17) ni d'électrovanne régulatrice de débit (26) pour les moteur de petites cylindrées. L'injecteur (12) à double débits pour des moteurs de moyenne et de grosses cylindrées. Cet injecteur en inox (12) réunit deux canalisations internes séparées dans un seul corps, pour former un injecteur à double débit, chaque orifice de sortie d'injection est comparable aux orifices des gicleurs spécifiques dans un carburateur. La première sortie d'injection est à simple débit et la seconde sortie est le double du débit de la première. L'utilisation de l'eau de pluie filtrée dans un petit réservoir en plastique, contribue à une réduction de dépense énergétique. Elle sera utilisée en permanence aussi bien en hivers qu'en été. En période d'hiver de l'alcool sera ajouté dans le réservoir d'eau d'injection, jouant le rôle d'antigel, à compter ± 10 % d'alcool par litre d'eau selon les gelées. Un relais temporisé (27) à fermeture de la clef de contact, maintiendra tourné le moteur pendant cinq à dix minutes, pour l'évacuation résiduelle de vapeur d'eau. La pompe injection (17), nécessite une puissance de moteur de douze watts et pouvant atteindre une pression de six cent millibars, elle sera à engrenage en nylon (Ertalon) ou en métal inoxydable, avec un clapet à membrane dont son ressort est isolé de l'eau, s'ouvre dès que la pression dépasse deux cents millibars. L'électrovanne régulatrice de débit (26) en plastique Ertalon, elle a une aiguille en acier inoxydable et dans le corps cylindrique supérieur de celle-ci est logée une barrette en acier ou en ferrite, permettant l'aimantation par une tension variable de la bobine. Dans le logement du ressort de rappel, il y a de la graisse de lubrification, pour éviter au corps de l'aiguille de se gripper et l'étanchéité est assurée par un joint en caoutchouc. Cette électrovanne régulatrice de débit (26), a une double fonction d'utilisation : pour le dosage pulvérisé du second canal double débit de l'injecteur (12, et également pour le gicleur d'humidification (10). Une petite vanne de sécurité (6), ayant de chaque côté de son levier de commande un contact électronique fixé dans le même support, permettant de visualiser par l'intermédiaire de diodes Leds d'émissions de couleurs différentes ou par des symboles d'informatiques dans le bas de l'écran du tableau de bord, son positionnement d'ouverture et de fermeture, actionnée par un câble rigide de l'intérieur de l'habitat du véhicule. Un capteur de température (Te 70°C) sera fixé sur la culasse du moteur et sera raccordé à une borne du régulateur électronique (7), pour actionner l'ouverture de l'électrovanne (5) dès que la température du moteur aura atteint 70°C. Cette électrovanne (5) aura sa sortie raccordée à deux canalisations : la première sera raccordée sur la collerette à simple débit de l'injecteur (12) et la seconde canalisation sera raccordée à l'entrée de la pompe d'injection (17), dont la sortie de celle-ci sera raccordée sur la collerette à double débit de l'injecteur (12). Les thermostats ont chacun un contact électrique interne de fin de course, permettant de visualiser leurs fonctionnements via des diodes Leds de couleurs différentes ou par des symboles informatiques dans le bas de l'écran du tableau de bord. Une borne (D) a été ajoutée sur l'alternateur (Al) de 14 V 55 A du moteur d'essais, elle est raccordée à une entrée du pont de diodes par l'intermédiaire d'une résistance de limitation de courant de 10 k^.½ watt, qui a été soudée entre les deux. Le moteur tournant au ralenti, la tension mesurée sur cette borne (D) est de 7 volts. Cette tension ondulée est appliquée sur la borne d'entrée (Ei) du boîtier du régulateur (7). Les moteurs à injection électronique auront entre autres un boîtier (λ) électronique intermédiaire ajouté dans le circuit des sondes lambda pour transmettre les informations de la présence d'injections d'eau à la centrale (CE), en multipliant les coefficients de détections reçus, ces informations de mise en service seront visuelles par des symboles informatiques dans le bas de l'écran du tableau de bord. La centrale électronique (CE) réduira très faiblement le dosage d'injection de carburant, qui sera compensé par le dosage d'injection d'eau transformé ensuite en composé de vapeurs ionisées, saturées sèches ou surchauffées venant de la chaudière à fragmentation de molécules, lorsque le moteur aura atteint sa température de fonctionnement. En régime normal le boîtier électronique intermédiaire est hors-circuit.
2. 2. Le second kit d'économie utilise un capteur d'humidité placé dans le compartiment d'aération de l'habitat du véhicule, à côté du mécanisme des balais d'essuie glaces. Ce capteur d'humidité est raccordé à un amplificateur électronique pour la commande régulée d'une électrovanne à aiguille régulatrice de débit (26), qui sera en série avec un - thermostat (8), (Th 90°C) de sécurité fixé sur la culasse du moteur, ce thermostat 8 sera solidaire en série avec le thermostat (9), (Th 15°C) se trouvant à l'entrée d'aspiration du filtre à air. Celui-ci s'ouvrira progressivement pour une température ambiante au-dessus de 15°C, validant la pulvérisation du gicleur d'humidification (10), situé dans le compartiment du filtre à air et devant l'aspiration.