FR3106855A1 - Injection directe de dihydrogène et dioxygène sous pression pour moteur thermique adapté au mélange gazeux pressurisé. - Google Patents

Injection directe de dihydrogène et dioxygène sous pression pour moteur thermique adapté au mélange gazeux pressurisé. Download PDF

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Abstract

Injection directe de dihydrogène et dioxygène sous pression permettant l’évolution des moteurs thermiques conventionnels en moteurs à cycle adapté au mélange gazeux pressurisé. Au moyen de deux réseaux sous pression de dihydrogène et dioxygène et de deux injecteurs séparés, on diffuse un mélange sous pression des deux gaz dans la chambre de combustion pour en récupérer l’énergie calorifique suite à leur inflammation. Le changement de cycle et l’utilisation de dihydrogène et dioxygène sous pression permettent l’augmentation du rendement moteur et la suppression des résidus polluants. Figure pour l’abrégé : [Fig 1]

Description

Injection directe de dihydrogène et dioxygène sous pression pour moteur thermique adapté au mélange gazeux pressurisé.
Présentation de l’invention : Dispositifs permettant l’évolution des moteurs thermiques conventionnels à 4 temps en moteurs adapté à l’injection directe de dihydrogène et dioxygène sous pression.
But : Ces ensembles de dispositifs visent à améliorer le rendement du moteur thermique en ne générant plus aucun polluant tout en maîtrisant les coûts de fabrication.
Rappel : Depuis l’invention du moteur thermique, les recherches et évolutions n’ont eu cesse de gommer ses principaux défauts (un faible rendement et l’émission de différents polluants due aux hydrocarbures utilisées et à l’air admis).
Les problématiques environnementales actuelles nous dirigeant vers l’utilisation de nouvelles énergies et le fait de disposer de ces énergies en quantité importante pour permettre cette transition, laissent une place à l’hydrogène, en particulier sous sa forme gazeuse, comme une alternative des plus intéressantes.
Grace au mode de stockage sous pression de l’hydrogène et du dioxygène gazeux, l’injection directe adaptée au moteur conventionnel devient possible et permet une évolution majeure ! En effet les temps d’admission et compression utiles à la vaporisation et densification du mélange air essence deviennent avec l’hydrogène et le dioxygène sous pression inutiles et le cycle Beau de Rochas dit "cycle à quatre temps" n’est donc plus nécessaire !
Dispositifs : Au moyen de deux réservoirs de détente, un de dihydrogène et un de dioxygène, alimentés sous pression régulée par des réservoirs principaux ,on alimente au travers d’une vanne de proportion qui fait varier le débit des gaz, deux injecteurs séparés respectivement en gaz H2 et O2 [ ]. Les buses de diffusion des injecteurs sont placées directement dans la chambre de combustion. Ces mêmes injecteurs, prototype et , sont commandés au moyen d’un système de type "commande pneumatique" par l’unité de commande d’injection qui détermine le phasage . La commande des injecteurs peut aussi s’effectuer au moyen d’une commande électromagnétique (bobinage) et d’un calculateur ou bien par un système de type "poussoir/came".
Procédé : 1ertemps dénommé "Pressurisation". Tout d’abord le dioxygène, comburant obligatoire, est injecté lors de la montée du piston, la soupape d’échappement entame sa fermeture. De plus, cette diffusion permet l’abaissement de la température des pièces soumises à la combustion et supprime donc le risque de flash-back (inflammation non contrôlée due à des points chauds ou propagation due à un défaut d’étanchéité).
Par la suite, l’hydrogène, carburant du système est diffusé. Le gaz pressurisé est injecté après la fermeture de la soupape d’échappement, peu avant le point mort haut.
L’inflammation des gaz se fait au moyen de l’arc électrique fourni par une bougie d’allumage, au moment souhaité (quasiment au PMH, la vitesse de combustion du mélange H2/O2 étant très rapide). Ce nouveau cycle nécessite d'être commandé à chaque PMH et permet ainsi un temps moteur par tour. Le rendement se voit donc fortement amélioré par la suppression de temps résistants. Les trois actions précédentes définissent la première phase.
2èmetemps dénommée "Détente/échappement". La combustion, une fois commandée, va délivrer une forte pression et de l’énergie calorifique. Cette pression génère un effort sur le piston relié au système traditionnel dit "bielle/manivelle", récupérant ainsi l’énergie chimique sous forme mécanique.
Peu avant le PMB, la soupape d’échappement est ouverte pour évacuer les calories et la vapeur d’eau engendrées lors de la combustion.
Dans sa remontée, le piston évacue ces deux résidus jusqu’à la nouvelle injection de dioxygène prémisse du premier temps.
Pour optimiser les cycles d’injection, on accentue l’évacuation des résidus au moyen d’une pompe débitant un léger flux d’air dans la tubulure d’échappement. Cela génère une légère dépression en amont de celle-ci et fait chuter la pression résiduelle favorisant ainsi le remplissage des gaz frais.
Définitions : H2 (Dihydrogène) / O2 (Dioxygène) / PMH (Point Mort Haut) / PMB (Point Mort Bas)

Claims (8)

  1. Dispositif réalisant l’injection directe de dihydrogène et dioxygène sous pression pour moteurs thermiques adaptés au mélange gazeux pressurisé caractérisé en ce qu’il comporte un réservoir de détente de dihydrogène et un réservoir de détente de dioxygène ; ces deux réservoirs alimentent au travers d’une vanne de proportion, un injecteur de dihydrogène et un injecteur de dioxygène dont les buses de diffusion sont directement placées dans la chambre de combustion ; ces mêmes injecteurs sont commandés par l’unité de commande d’injection.
  2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le réservoir de détente de dihydrogène et le réservoir de détente de dioxygène sont alimentés sous pression régulée par des réservoirs principaux.
  3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la vanne de proportion est alimentée sous pression régulée en gaz séparés par le réservoir de détente de dihydrogène et le réservoir de détente de dioxygène ; la vanne de proportion fait varier le débit de dihydrogène fournit à l’injecteur de dihydrogène et fait varier le débit de dioxygène fournit à l’injecteur de dioxygène.
  4. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les injecteurs sont commandés par un système de type "commande pneumatique" par l’unité de commande d’injection.
  5. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les injecteurs sont commandés au moyen d’une commande électromagnétique et d’un calculateur.
  6. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les injecteurs sont commandés par un système de type "poussoir/came".
  7. Procédé mettant en œuvre le dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier temps du cycle dénommé "pressurisation" débute par l’injection du dioxygène lors de la montée du piston ; dans le même temps, la soupape d’échappement entame sa fermeture; par la suite, l’hydrogène, carburant du système est diffusé ; le gaz pressurisé est injecté après la fermeture de la soupape d’échappement, peu avant le point mort haut ; l’inflammation des gaz se fait au moyen de l’arc électrique fourni par une bougie d’allumage, au moment souhaité (quasiment au PMH).
  8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le deuxième temps du cycle dénommé "détente/échappement" débute lorsque la combustion est commandée par le système d’allumage ; peu avant le PMB, la soupape d’échappement est ouverte pour évacuer les calories et la vapeur d’eau engendrées lors de la combustion.
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