FR3114349A1 - Moteur à vapeur perfectionné. - Google Patents

Abstract

Moteur à vapeur perfectionné. Le moteur proposé comprenant au moins deux cylindres 5 logeant chacun un piston. Les deux cylindres sont placés espacés au centre d’un carter isolant thermiquement 4, maintenant leur température lors de la production de vapeur à une température largement supérieure à la température de la tension de vapeur saturante de l’eau, et inférieure à la température de la tension de vapeur saturante de l’eau au point critique, typiquement 220 à 270 °C. Une injection commandée électroniquement injecte à haute pression la masse d’eau en fines gouttelettes pulvérisées dans le cylindre où elles se vaporisent immédiatement ; la pression d’injection dans le cylindre étant à une pression supérieure à celle de la tension de vapeur d’eau saturante au point critique. Le chauffage de la chambre de vaporisation du cylindre est assurée par la conduction des parois du cylindre chauffées par la combustion du mélange gazeux hydrogène et oxygène produit par l’électrolyse de l’eau d’un électrolyseur, ou plusieurs électrolyseurs en fonction de la taille du cylindre et la capacité de la chambre de vaporisation.

Description

Moteur à vapeur perfectionné.

L’invention concerne la production de l’énergie mécanique ou électrique par un moteur à vapeur.

On a connu de nombreux types de moteurs à vapeur depuis la machine à vapeur bien connue.

D’autres types, moins connus, ont été proposés. Par exemple, le document brevet WO 87/06649, décrit un moteur à vapeur, dans lequel la vapeur est initialement recompressée à une température voisine de 200° C après détente dans un cylindre/piston. Il s’y ajoute une injection au travers d’une soupape de la vapeur préalablement surchauffée au-dessus de 550° C dans une pré-chambre annexée qui produit une vaporisation de fines gouttelettes d’eau à l’aide d’un système de chauffage électrique.

Ceci n’a pas donné satisfaction, à cause d’un rendement très faible. En outre, ce système ne permet pas un fonctionnement normal et continu sans incident mécanique.

On connaît aussi le document brevet FR_2533268_A1, qui décrit un dispositif visant à surchauffer rationnellement et efficacement la vapeur juste avant et pendant qu'elle dégage son énergie. Dans une certaine fourchette de pression et de température, cette solution permet aux moteurs ainsi conçus de fournir beaucoup plus d'énergie qu'ils n’en absorbent et de produire, par génératrice et résistances électriques interposées, la chaleur nécessaire à leur fonctionnement, c'est-à-dire de s'autoalimenter.

Toutefois, la proposition en question n’a pas véritablement donné satisfaction.

Plus généralement quel que soit le développement des machines à vapeur actuelles ou proposées, leur schéma de fonctionnement est toujours le même, basé sur l’utilisation d’une chaudière de production de la vapeur d’eau, qui est transférée et admise par l’ouverture de soupape(s) ou tiroir(s) dans le cylindre, actionnant alternativement le piston (ou une turbine) ; en fin de course du piston, l’échappement de la vapeur résiduelle est commandée par les mêmes techniques, soupape(s) ou tiroir(s). Cela ne procure que des rendements très modestes.

La présente invention vient améliorer la situation existante par la mise en œuvre innovante d’une technologie nouvelle, totalement différente et beaucoup plus simple des procédés connus de production de la vapeur motrice.

Elle propose un moteur comprenant au moins deux cylindres logeant chacun un piston. Les deux cylindres sont placés espacés au centre d’un carter isolant thermiquement, maintenant leur température lors de la production de vapeur à une température largement supérieure à la température de la tension de vapeur saturante de l’eau, et inférieure à la température de la tension de vapeur saturante de l’eau au point critique, typiquement 220 à 270 °C. Une injection commandée électroniquement injecte à haute pression la masse d’eau en fines gouttelettes pulvérisées dans le cylindre où elles se vaporisent immédiatement ; la pression d’injection dans le cylindre étant à une pression supérieure à celle de la tension de vapeur d’eau saturante au point critique.

Le chauffage de la chambre de vaporisation du cylindre peut être assuré par la conduction des parois du cylindre chauffées par la combustion du mélange gazeux hydrogène et oxygène produit par l’électrolyse de l’eau à l’aide d’un ou plusieurs électrolyseurs, en fonction de la taille du cylindre et la capacité de la chambre de vaporisation.

La pression induite instantanément par la vaporisation déplace le piston à température sensiblement constante pendant toute la durée de détente de la vapeur saturée sèche.

Au mouvement de retour du piston, entraîné par la pression exercée sur l’autre piston, la vapeur saturée sèche détendue s’échappe vers le condenseur par sa propre pression résiduelle, maintenue supérieure à la pression atmosphérique.

L’eau en sortie du condenseur est dirigée vers le radiateur équipé d’un moto-ventilateur régulant la température de l’eau de retour dans le réservoir.

Le chauffage de la chambre peut être assuré en temps réel par combustion hydrogène/oxygène dans l’espace entre la chambre et le cylindre. L’ingrédient hydrogène/oxygène est obtenu par électrolyse de l’eau, à l’aide d’électrolyseurs classiques dits rustiques, sans séparation de la production gazeuse d’hydrogène (H2) et d’oxygène (O2).

L’énergie produite peut servir à fournir un travail mécanique final, et/ou un travail converti par un alternateur en électricité. De préférence, une partie infime de l’énergie produite alimente un petit alternateur de recharge d’une batterie d’accumulateur de démarrage.

On propose un moteur à vapeur, du type comprenant au moins deux pistons, dont les cylindres sont logés dans une chambre isolée thermiquement. La chambre et maintenue à une température largement supérieure à la température de la tension de la vapeur d’eau saturante d’équilibre de coexistence de la phase liquide/vapeur de l’eau en ébullition. Le moteur comprend des injecteurs commandés pour injecter dans un cylindre de l’eau, qui se vaporise immédiatement, et déplace le piston, tandis qu’au mouvement de retour du piston la vapeur d’eau s’échappe vers un réservoir.

Selon une caractéristique optionnelle, la vapeur est créée à l’injection, sans générateur de vapeur extérieur.

Selon une caractéristique optionnelle, les corps de pistons sont en matériaux autolubrifiants et isolés thermiquement, tandis que les chemises des cylindres sont autolubrifiantes.

Selon une caractéristique optionnelle, pour chaque piston, l’échappement s’effectue à travers une électrovanne, commandée en fonction de la pression dans le cylindre pour obtenir au point mort bas du piston une pression supérieure à la pression atmosphérique.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels :

- illustre un schéma de principe du cœur du moteur à vapeur proposé,

- illustre un schéma d’ensemble du moteur à vapeur proposé,

- comprend des diagrammes utiles à la compréhension de l’invention,

- comprend d’autres diagrammes utiles à la compréhension de l’invention.

La montre en 1 une chambre isolée thermiquement. Elle peut être délimitée par un carter supérieur rigide avec son isolation intérieure sur laquelle est plaqué un film réfléchissant.

A l’intérieur de la chambre 1 sont prévus au moins deux ensembles cylindre/piston 2 et 3. On distingue plus bas en 3 le système bielle-manivelle des pistons. Il est entouré d’une cale thermique 8, sous laquelle est prévu un vilebrequin 12 monté sur des paliers 13, 14. Les pistons sont en opposition, et actionnent le vilebrequin en mode bielle-manivelle. Lorsque le piston de gauche 6G est en position haute, il délimite avec son cylindre un volume réduit V(a), que l’on appellera ici chambre de vaporisation instantanée, le piston 6G étant en position haute ; inversement, le piston de droite 6D délimite avec son cylindre un volume plus large V(b), que l’on appellera ici chambre d’expansion/détente de la vapeur saturée produite instantanément. De son côté, le piston 6D est repoussé en position basse après injection de la vapeur d’eau.

Entre la structure du carter supérieur 1 avec son isolant recouvert d'un film réfléchissant, et les deux ensembles cylindre/piston 2 et 3, il est prévu un espace de confinement avec sonde de température 42, entourant complètement les deux cylindres. Le film réfléchissant peut être constitué notamment d’une feuille d’aluminium, d’acier inoxydable, ou de titane nitruré.

La température dans l’espace de confinement thermique est maintenue constante, de façon gérée par le programme du calculateur de gestion du moteur, à la valeur indiquée par la sonde 42. La régulation de la marche du moteur s’effectue par ce que l’on appelle une « cartographie », qui est déterminée en fonction en fonction de la puissance moteur désirée et de son utilisation ; ce peut être un fichier de gestion qui se compose de tables de consignes d’unités de contrôle, assurant :

- La garantie d’une température de fonctionnement largement supérieure à la tension de vapeur d’eau saturante de la masse d’eau injectée en fines gouttelettes pulvérisées dans la chambre de vaporisation V(a) ;

- Toujours la limitation de la température à une température suffisamment inférieure à la température de la tension de vapeur de l’eau au point critique (374° C ; 220 Bars).

Dans un exemple, l’enceinte isolante de confinement 4 est maintenue à une température comprise entre 220 et 270 °C, nominalement 250 °C.

Les pistons 6G et 6D comprennent sur leur face inférieure, côté tige (bielle/manivelle), une cale thermique isolante, telle que 7. Ils coulissent dans un cylindre délimité par une paroi 5, qui comprend une chemise intérieure autolubrifiante.

Autour des cylindres dans l’espace intérieur créé par l’enveloppe isolante 1 du carter supérieur sont disposés des organes 9 pour le chauffage autonome visant au maintien à température constante de la paroi 5 du cylindre.

Les injecteurs 10 d’eau liquide pulvérisent de fines gouttelettes d’eau dans la chambre de vaporisation V(a) du cylindre. Sous l’effet de la température par conduction qui règne dans la chambre de vaporisation du cylindre et qui est nettement supérieure à la tension de vapeur d’eau saturante des fines gouttelettes d’eau pulvérisées, celles-ci se transforment instantanément en vapeur saturée sèche à la pression de la température constante transmise aux parois du cylindre par le chauffage de l’enceinte confinée du carter supérieur.

Enfin, plus tard, la chambre de vaporisation V(a) est le siège de l’échappement de la vapeur saturée sèche détendue, commandé par l’électrovanne 11.

L’un des paliers à une extrémité du vilebrequin 12, comprend un capteur 14 de régime moteur (contrôle vitesse de rotation), tandis que le palier de son autre extrémité par exemple est équipé d’un torque mètre 13 (régulation du couple moteur des véhicules terrestres).

Il est maintenant fait référence à la , qui reprend les éléments de la , en y ajoutant différents organes auxiliaires du moteur thermique proposé.

Elle fait apparaître des sondes 15 de température intérieure de la chambre de vaporisation V(a) du cylindre. Ces sondes 15 sont au nombre de deux par cylindre, diamétralement opposées par rapport au cylindre.

Outre les sondes 15 équipant la chambre de vaporisation V(a) du cylindre, cette dernière comprend également un capteur de pression intérieure 16.

Enfin, un détendeur 17 est monté en aval des électrovannes d’échappement 11.

Sont encore prévus :

- Un capteur de pression 18 en aval des électrovannes d'échappement 11 et en amont du détendeur 17 ;

- Un autre capteur de pression 19 en aval du détendeur 17 ;

- Puis un condenseur 20 ;

- Un capteur de température 21 en aval de ce condenseur 20 ;

- Une pompe 22 actionnant un circuit de refroidissement du condenseur 20, lequel circuit comprend un radiateur 23, et un moto-ventilateur 25 de refroidissement de ce radiateur 23, avec en 24 une sonde de la température de sortie du radiateur 23.

La référence 26 désigne le réservoir d'eau principal du circuit moteur. Il est muni d’une sonde de niveau d'eau 27 , et d’une sonde de température d'eau 28. Le condenseur 20 recycle l’eau vers ce réservoir d'eau principal 26.

Du réservoir 26 part une conduite vers une pompe d'eau 29 d'alimentation des injecteurs d’eau 10. La référence 34, interposée sur la conduite, indique un calculateur de gestion du moteur, en particulier de l’injection d’eau.

Il est prévu un réservoir d'électrolyte 30, muni d’une sonde de température 31 de l'électrolyte. Le réservoir 30 alimente un électrolyseur 32, lequel produit un mélange gazeux avec de l’hydrogène H2 et de l’oxygène O2, en fonction de la demande de température dans l'enceinte isolante de confinement 4.

Ainsi, dans ce mode de réalisation préférentiel, les organes 9 de combustion et de chauffage autonome opèrent par recombinaison d’hydrogène et d’oxygène, une réaction fortement exothermique pouvant dégager une température de l’ordre de 2800° Celsius. La vapeur d’eau produite peut être déchargée par la soupape 35.

L’électrolyseur 32 peut être un simple électrolyseur courant du marché équivalent par exemple à ceux du type « Dry-Cell ». Il peut être du type dit « rustique », ne nécessitant pas la séparation moléculaire du mélange gazeux (hydrogène et oxygène) qu’il produit.

La référence 33 vise une batterie d'accumulateurs de démarrage.

Au démarrage, la batterie alimente l’électrolyseur, et tous les organes de sécurité, de contrôle et de régulation de la combustion et chauffage 9, pendant le temps nécessaire pour porter la température de la masse des cylindres et la chambre de vaporisation à la température constante citée plus haut, avant de pouvoir procéder à l’injection des fines gouttelettes d’eau liquide.

La référence 35 vise des soupapes de décharge de sécurité de l’espace confiné dans lequel s’effectue la combustion du mélange gazeux H2 et O2.

On a aussi un capteur 36 (« Blow-By meter ») pour la récupération de fuites de vapeur saturée ou saturante et la protection du carter inférieur du bloc moteur. Son rôle est de laisser l’intérieur du « carter inférieur sec »(bielle/manivelle, vilebrequin, etc. )à la pression atmosphérique en évacuant les fuites de vapeur qui passeront par un déshuileur avant d’être dirigées vers la chaîne principale, détendeur, condenseur et retour au réservoir d’eau.

Dans le même esprit, la référence 37 vise un ensemble de pompe à huile, pour le carter inférieur sec de graissage vilebrequin/Bielle-manivelle avec réservoir d'huile.

La référence 38 désigne un capteur de pression d'huile en sortie de la pompe à huile, ainsi qu’une sonde de température.

La référence 40 vise un alternateur de recharge de la batterie d’accumulateur de démarrage 33, entraîné par le vilebrequin.

Le fonctionnement en régime établi est le suivant :

• Le calculateur 34 commande l’injection de la masse pulvérisée des fines gouttelettes d’eau dans le cylindre du piston 6G par son injecteur 10, en même temps qu’il ouvre l’électrovanne 11 du piston 6D.
• L’eau injectée se vaporise immédiatement dans le volume 02, et repousse le piston 6G vers le bas, tandis que le piston 6D remonte, et évacue la vapeur d’eau contenue dans le volume 03 jusqu’à ce que ce piston 6D se trouve dans la position haute (trait tireté) au même niveau que la position initiale du piston 6G.
• De son côté, le piston 6G est descendu au même niveau que la position initiale du piston 6D.
• Le cycle suivant peut alors commencer, en intervertissant les rôles des pistons 6G et 6D.

La illustre les lois des pressions dégagées par le travail isotherme alternatif des deux cylindres sur un tour (360°) de vilebrequin.

L’axe des abscisses représente l’angle de rotation du vilebrequin, de 0° à 360°. L’axe des ordonnées représente l’évolution de la pression dans le cylindre concerné au cours d’une rotation du vilebrequin, en bars.

La courbe de gauche concerne le cylindre D (de droite sur la ). La courbe de droite vise l’autre cylindre, dit « cylindre G ».

Les conditions sont : température de travail 265° C, pression de 50 bars au point mort haut, et ouverture de l’échappement à partir de 10 bars.

Le principe est que la température de travail est maintenue largement et de beaucoup au-dessus du point triple de la courbe de la tension de vapeur d’eau saturante à la pression de 100° Celsius, et inférieure à la température et pression atteint sur la courbe par la vapeur d’eau saturante au point critique, pour la pression de travail au point mort haut. L’ouverture de l’échappement de la vapeur saturée sèche détendue, gérée par le calculateur du Système, est fonction de la masse d’eau des fines gouttelettes injectées dans la chambre de vaporisation V(a) du cylindre par cycle du vilebrequin, en fonction de la puissance désirée.

La illustre le diagramme de la phase de travail mécanique du moteur sur 320° pour un tour (360°) du vilebrequin, à gauche pour le cylindre D et à droite pour le cylindre G. La phase de travail couvre 320° angulaires, car la phase de détente couvre 160 ° de rotation du vilebrequin pour chaque cylindre.

A partir des figures 3 et 4, il apparaît que :

1°- les paramètres de gestion consignés dans la cartographie du calculateur sont beaucoup plus simples et d’une moins grande complexité en comparaison de ceux permettant d’optimiser en temps réel la gestion d’un moteur alternatif à combustion.

2°- les systèmes d’injection et injecteurs disponibles sur le marché, sont des produits conçus et calculés pour l’injection optimisée du volume d’une masse infime de carburant dans le cylindre dans un rapport stœchiométrique, sans commune mesure avec le volume que représente la masse des fines gouttelettes d’eau à injecter ici. De même les soupapes d’échappement des gaz brûlés n’ont pas la même contrainte cinématique de libération d’une large section de leur orifice d’échappement à laquelle est soumise l’ouverture de l’électrovanne d’échappement préconisée pour le fonctionnement optimal du moteur présenté ici.

De façon générale, le moteur proposé ne repose pas sur une combustion transformant la nature des matières(carburant et comburant)en nouveaux composants de gaz brûlés rejetés, pour partie combustion de plus incomplète, nécessaire à la production du travail mécanique généré. Il repose sur un simple changement d’état de la substance, en l’occurrence de fines gouttelettes d’eau liquide pulvérisée et vaporisée instantanément dans une enceinte thermique maintenant la vapeur le cylindre et son piston moteur à une température constante( système thermodynamique fermé de détente isotherme ).

Ce moteur est un actuateur d’énergie monotherme. Il se dispense d’une chaudière à eau, c’est-à-dire d’une phase d’ébullition de l’eau pour son fonctionnement. Son fonctionnement repose sur la vaporisation instantanée d’une petite masse d’eau injectée en continu alternativement dans deux cylindres au fonctionnement simultané avecdétente isotherme alternéepar tour de vilebrequin(travail fourni ≥ à 320 ° de rotation angulaire pour un tour complet du vilebrequin de 360° par cycle ).

La vapeur est dite saturée seulement lorsqu’elle se trouve à une température et à une pression où l'eau à l'état liquide et la vapeur à l'état gazeux peuvent coexister ensemble. On est en présence des phases liquides et gazeuses, il y a équilibre et la fraction massique de chaque phase n’évolue plus avec le temps. La pression de cet équilibre est appelée pression de vapeur saturante.

La petite quantité d’eau injectée sous forme de fines gouttelettes dans un cylindre est instantanément vaporisée par la haute température régnant dans la chambre de vaporisation V(a) qui se trouve à une pression légèrement supérieure à 1 bar. L’équilibre des deux phases liquide/vapeur est instantanément rompu, et l’eau est transformée immédiatement en vapeur saturée sèche à la pression recherchée correspondant à la température pré-programmée de surchauffe des cylindres maintenus à température constante par la combustion du mélange gazeux, Hydrogène et Oxygène.

On connaît la dynamique classique de production de vapeur( chaudière / ébullition / corps de surchauffe / transport / injection )transformant la chaleur à usage mécanique, depuis l’invention des premiers moteurs à vapeur. Cela se trouve totalement bouleversé par la simplicité innovante mise en œuvre par le moteur proposé( chauffage / injection / vaporisation ).

Ici, le titre de la vapeur saturée sèche obtenue dans le moteur proposé est théoriquement voisin de 1. Il est donc bien supérieur à celui d’une vapeur saturée humide obtenue dans un moteur à vapeur classique, où la vapeur entraîne fréquemment dans son courant de fines gouttelettes d’eau à la sortie de la chaudière. La vapeur saturée sèche du moteur proposé contient plus d’enthalpie que la vapeur saturée humide d’une chaudière.

Le nouveau moteur utilise la vapeur comme énergie en gommant les défauts de la technique et des matériaux mis en œuvre par les moteurs à vapeur au cours des deux derniers siècles. Il offre les avantages suivants :

- Compacité

- Rendement

- Efficience

- Non polluant

- Silence

- Fiabilité et facilité de gestion (contrôle des flux, débits, sécurité, etc…

- Facilité d’entretien et de maintenance….

Il est écologique, il utilise la température de flamme très élevée fournie par la combinaison gazeuse oxhydrique de l’hydrogène et de l’oxygène (H2 ; O2) générée par les électrolyseurs. Le Pouvoir Calorifique Inférieur de l’hydrogène (PCI) est de 10 800 KJ/Nm3. On obtient le pouvoir calorifique supérieur (PCS), en y incluant l’énergie de la vapeur d’eau, on obtient 12 770 KJ/N m3, ce qui est plus de deux fois supérieur au pouvoir calorifique des hydrocarbures les plus performants.

L’énergie thermique ainsi disponible et libérée par la combustion du mélange gazeux (H2 + O2) est suffisante pour atteindre de l’ordre de 2700 à 2800° Celsius à pression atmosphérique.

On décrira maintenant le système plus en détail.

Les électrolyseurs (32) dont le débit du mélange oxhydrique (H2 et O2) est contrôlé par le calculateur qui fait varier l’intensité du courant sont alimentés par un électrolyte contenu dans un réservoir (30) qui alimente les électrolyseurs par gravité, ou suivant la situation et la destinée de l’exploitation du moteur, à l’aide d’une pompe d’alimentation.

Chaque électrolyseur est alimenté par un réservoir d’électrolyte indépendant (30)

Chacun des réservoirs est équipé d’une jauge (41) et une sonde de température (31). Un circuit annexe de chauffage sera utilisé dans des conditions très froides d’utilisation du moteur proposé.

Le circuit de chauffage est commandé par le calculateur (34) en fonction de la température fournie par les sondes (15).

Le démarrage du moteur passe préalablement et automatiquement par la phase de chauffage du volume libre compris entre l’enceinte (04), et les deux cylindres (05) du moteur proposé. Sur la , le repère 35 correspond au rappel de la soupape de décharge et à la purge du volume « libre »), tandis que les chambres de vaporisation instantanée V(a) sont pré-chauffées, avant tout démarrage, à la température de fonctionnement par conduction thermique des parois du cylindre.

Les électrolyseurs (32) alimentent des brûleurs 9 équipés d’un système piézo-électrique pour l’allumage du mélange gazeux, H2 et O2. Un système de sécurité est assuré par la sonde de température du volume chauffé. En cas d’anomalie, la tension d’alimentation des électrolyseurs est stoppée par le calculateur (34).

L’autorisation de démarrage, donc la commande d’injection (10) d’eau dans les chambres de vaporisation instantanée (2) intervient dès que la température des cylindres atteint la température de démarrage.

Les températures de démarrage et fonctionnement régulées par le calculateur (34), sont déterminées en fonction des performances demandées au bloc moteur proposé.

Si la consommation du mélange gazeux, H2 et O2 est importante pour assurer la montée en température initiale, elle est en revanche considérablement réduite lorsqu’il s’agit seulement d’assurer le maintien de la température de fonctionnement.

Le calculateur (34) détermine la masse d’eau (10) à injecter par cycle et cylindre en fonction de la charge demandée au moteur proposé.

Le capteur de régime (14), de contrôle de charge (0 à 100%) ou autre, le torque mètre (13), les sondes de température (15) et les capteurs de pression (16) permettent au calculateur 34 de contrôler et ajuster en permanence les données physiques de la production d’énergie du moteur pour garantir son fonctionnement efficient et sécurisé.

Les électrovannes d’échappement (11) sont commandées afin que la pression au Point Mort Bas n’excède pas une pression préprogrammée, sachant que le travail maximum peut atteindre 320° par tour de vilebrequin pour les 2 cylindres .

La masse d’eau injectée (10) en fonction de la puissance désirée correspond au volume occupé dans le cylindre. La vaporisation étant instantanée, la détente est toujours optimale et procure un travail mécanique important.

Le bas du moteur est isolé thermiquement par une cale (8). L’ensemble pistons/cylindres ne pouvant pas être 100% étanche, notamment à cause de l’embiellage, le carter moteur possède son propre circuit de récupération de la vapeur, l’usure et l’étanchéité des moteurs étant contrôlées par un blow-by meter équipé d’un déshuileur (36).

L’embiellage est graissé par carter sec, pompe à huile, capteur de pression d’huile, jauge de niveau et température d’huile. On peut y ajouter un radiateur d’huile, si nécessaire.

Le vilebrequin (12) est équipé, en bout d’arbre, du capteur de régime (14), ainsi que d’un torque mètre (13) pour la régulation du couple sur véhicules terrestres.

L’évacuation du cylindre de la vapeur saturée sèche est assurée par une électrovanne (11) commandée par le calculateur (34) de gestion afin que la pression au point mort bas du piston reste supérieure à 1 bar.

A l’ouverture de l’électrovanne (11), la pression de la vapeur saturée sèche se trouvant toujours être à la température initiale de vaporisation en raison de la détente isotherme du cycle, est dirigée sur un détenteur avant d’arriver au condenseur. La température après détendeur est mesurée par une sonde (19).

L’eau chaude récupérée en sortie du condenseur (20) traverse le radiateur (23) équipé d’un moto-ventilateur (25). Ce dernier est commandé par la sonde de température (24) placée en sortie du radiateur, avant de revenir dans le réservoir principal (26).

La partie contrôle par sondes de température et capteurs pression (15,16, 18,19, 21, 24, 27) permet de s’assurer du bon fonctionnement de l’ensemble et d’assurer une maintenance prédictive.

Un alternateur (40) assure la charge de la batterie d’accumulateur (33) alimentant le calculateur de gestion de l’ensemble des composants électriques et électroniques du moteur.

Enfin, un embrayage (39) permet que le moteur fonctionne à vide pour entrainer l’alternateur (40) et maintenir la température désirée des réservoirs, principal d’eau et d’électrolyte.

Selon d’autres aspects remarquables de l’invention :

• Le moteur est entièrement piloté électroniquement via le calculateur de gestion de l’ensemble du système.
• L’énergie produite par l’électrolyseur (32) de la solution aqueuse consommée (en comparaison à la combustion du carburant dans une machine exothermique) ne rentre pas dans l’énergie produite par vaporisation de l’eau transformée en énergie mécanique.

Claims (10)

1. Moteur à vapeur, du type comprenant au moins deux pistons (6G, 6D), dont les cylindres sont logés dans une chambre (4) isolée thermiquement, caractérisé en ce que la chambre (4) est maintenue à une température largement supérieure à la température de la tension de la vapeur d’eau saturante d’équilibre de coexistence de la phase liquide/vapeur de l’eau en ébullition, et en ce que le moteur comprend des injecteurs (10) commandés pour injecter dans un cylindre de l’eau, qui se vaporise immédiatement, et déplace le piston, tandis qu’au mouvement de retour du piston la vapeur d’eau s’échappe vers un réservoir (26).
2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vapeur est créée à l’injection, sans générateur de vapeur extérieur.
3. Moteur selon l’une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque cylindre comporte une chambre de vaporisation et en ce qu’un chauffage (9) de la chambre de vaporisation est réalisé par combustion hydrogène/oxygène en temps réel selon les besoins.
4. Moteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’hydrogène et l’oxygène sont produits par électrolyse de l’eau, sans séparation des deux gaz.
5. Moteur selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l’eau du réservoir est recyclée en circuit fermé.
6. Moteur selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé par un alternateur monté sur l’arbre d’un vilebrequin actionné par les pistons, et assurant l’alimentation électrique d’ensemble, y compris pour un calculateur de commande du moteur.
7. Moteur selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les corps de pistons (6G, 6D) sont en matériaux autolubrifiants et isolés thermiquement, tandis que les chemises des cylindres sont autolubrifiantes.
8. Moteur selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, pour chaque piston, l’échappement s’effectue à travers une électrovanne (11), commandée en fonction de la pression dans le cylindre pour obtenir au point mort bas du piston une pression supérieure à la pression atmosphérique.
9. Moteur selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la chambre (4) est munie d’une soupape de purge commandée par le calculateur du système.
10. Moteur selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que chaque piston (6G, 6D) en position haute délimite avec son cylindre un volume réduit qui sert de chambre de vaporisation, dans laquelle le liquide injecté est instantanément vaporisé au-delà de la température de la tension de vapeur saturante.