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Livre blanc Un parallèle Quantique: La « Quasiturbine » des Saint-Hilaire à la Base d'un Changement Simultané de Paradigme en Système de Propulsion des Véhicules

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White paper (French) that served as basis for Presentation on Quasiturbine Technology by GHHLLC Managing Member and eMOTION! REPORTS.com Publisher Myron D. Stokes during September, 2004 proceeding of the Global Powertrain Congress held at the Ford Conference Center in Dearborn, Michigan, USA.

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  • Myron D. Stokes eMOTION! REPORTS.com 74 W. Long Lake Rd. Suite 103 Bloomfield Hills, MI 48304 248-695-0009 248-695-0006 (fax) [email protected]

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    Livre blanc

    Un parallle Quantique: La Quasiturbine des Saint-Hilaire la Base d'un Changement Simultan de Paradigme en Systme de Propulsion des Vhicules

    Une entre dans l're de substitution du moteur pistons

    pour un maximum defficacit et de bnfices environnementaux.

    Le 15 dcembre 2003 par Myron D. Stokes 10

    Publisher, eMOTION! REPORTS.com www.emotionreports.com

    (English version available at www.emotionreports.com/downloads/pdfs/Quantum.pdf)

    Dans le contexte des discussions internationales environnementales et d'puisement des ressources tel que le Protocole de Kyoto, et tenant compte de la conviction de la population en gnral que les changements climatiques mettent actuellement notre plante en danger, un nouveau sens de lurgence est ncessaire et exige qu'aucune technologie nergtique ne soit mise de cot, et cela est particulirement vrai de toutes 20 les saines avances en concept moteur. La technologie Quasiturbine figure parmi les trs rares outils nergtiques et environnementaux qui nous permettent dapaiser nos inquitudes, et constitue un prcieux nouveau moyen disponible pour aider atteindre notre objectif collectif vital. Il va de soi que reconnatre son existence relve des obligations et devoirs d'un engagement social. - L'auteur

    L'auteur remercie la famille Saint-Hilaire (Roxan, Ylian, Gilles et Franoise) pour leurs contribution et collaboration cette analyse,

    et pour leur assistance au niveau de la traduction franaise. 30 Il apprcie l'encouragement reu de sa propre famille, Sheila Ronis, Ph.D.,

    ainsi que le dvou support du e!R webmestre Matthew Siporin.

    Lauteur voudrait galement ddier ce document son pre, le scientifique et inventeur Rufus Stokes, dont les travaux sur le dveloppement

    de la technologie de lutte contre la pollution industrielle lui a valu de joindre la liste des pionniers de l'nergie du Ministre de l'nergie des tats-Unis

    http://www.eia.doe.gov/kids/pioneers.html . La famille Stokes est honore quil soit inclus en cette compilation des travaux et des

    efforts des plus grands scientifiques, inventeurs et innovateurs 40

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    de l'histoire des tats-Unis.

    I - Analyse d'Introduction II - Modes de Combustion des Moteurs III - Limitations du Moteur Pistons IV - Machine Compatible la Photo-Dtonation V - Efficacit nergtique VI - Avantages Environnementaux VII - Quasiturbine et l'conomie Base dHydrogne 50 VIII - Rvolution pour les Vhicules et le Transport IX - Supriorit Oprationnelle au Moteur Wankel X - Technologie Stratgique et Dveloppement conomique XI - Rfrences

    I - Analyse d'Introduction Le moteur pistons a t incontestablement au centre de la conversion d'nergie mcanique pendant presque 2 sicles et comme tel, fut une technologie marquante 60 du dveloppement et de la transformation de la socit moderne. Mais pourquoi les tentatives de remplacement du moteur pistons sont-elles une si longue litanie d'checs ? Est-ce si difficile de faire mieux ? Dans cette veine, l'intellect humain a but sur au moins 3 obstacles : D'abord, le mouvement sinusodal du vilebrequin a t longtemps peru comme la meilleure manire de convertir un mouvement linaire en mouvement rotatif et n'a jamais t remis en cause. En second lieu, les dossiers historiques prouvent que les premiers concepts de moteur combustion interne taient proposs ad hoc et plus tard construits et valus, plutt que d'tre conus comme une solution spcifique (les historiens du moteur d'Otto pourront peut-tre diverger avec cette vision). Troisimement, nos grands 70 physiciens thoriques ont eu une prfrence marque pour les atomes et le cosmos, et ils ont compltement ignor les besoins de directives conceptuelles indispensables lavance de thorie et de dveloppement moteur. Les rcents efforts de recherches de la famille de Saint -Hilaire, dirigs par Gilles Saint-Hilaire, un Ph.D. en physique thermonuclaire, ont suivi une approche moderne par ordinateur trs diffrente, o les caractristiques conventionnelles des moteurs ont t opposes aux caractristiques physico-chimiques optimales, et rvl que tous les prsents concepts moteurs considrs scartaient de l'optimum plusieurs gards. Le concept du moteur Quasiturbine [ 1 ] a t dvelopp partir 80 de cette table de caractristiques optimales et a russi au moins thoriquement, optimiser simultanment les 14 plus importants paramtres moteur, y compris la compatibilit avec le mode rvolutionnaire de photo-dtonation (cognement) [ 2 ] que le piston ne peut pas tolrer. Une fois prises dans leur ensemble, ces diverses

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    amliorations augmentent l'efficacit en carburant, tout en rduisant simultanment les missions nocives l'chappement.

    La simplicit du concept Quasiturbine 90 Le futur est-il une question davances technologiques ? Si peu d'experts s'attendent une amlioration majeure court terme des piles combustible, le processus de photo-dtonation dans le moteur combustion interne peut tre qualifi de perce prvisible importante qui permettrait dconomiser la moiti de l'essence aujourdhui consomme par les vhicules, avec des avantages environnementaux substantiels. Les experts en ce domaine nont pas t surpris du rcent rapport du MIT de mars 2003 [ 3 ] titrant la conclusion suivante : Lamlioration du moteur essence et du moteur diesel est la voie suivre. La voiture hydrogne n'est pas une 100 panace environnementale : La pile combustible hydrogne ne sera pas une solution en termes dnergie totale consomme et d'missions de gaz effet de serre en 2020 . Avec la photo-dtonation, le moteur combustion interne est susceptible de redevenir une fois de plus la mode. De manire analogue aux Parapentes ou aux Ailes-Delta volantes, la difficult de la Quasiturbine est dans son concept et non sa construction. la diffrence du moteur pistons rotatif Wankel [ 4 ], la Quasiturbine a un rotor dformable quatre faces qui rsout les carences thoriques du Wankel la base de son inefficacit fonctionnelle, et fournit de nouvelles caractristiques moteur compatibles moyen 110 terme avec la photo-dtonation. La Quasiturbine se prte galement aux modes Otto et diesel, avec de substantiels avantages sur les moteurs pistons courants. Dj plusieurs preuves de concept Quasiturbines ont t constitues et des prototypes ducatifs pneumatiques sont offerts sur le march par Quasiturbine Acadmique

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    Inc. [ 5 ]. Bien que cette invention soit tout fait rcente, le dveloppement a dj produit lingnierie de solutions technologiques en vue de produits commerciaux. II - Modes de Combustion des Moteurs 120 Si vous demandez un chimiste la meilleure manire absolue de brler du carburant, il (elle) vous indiquera la photo-dtonation... Pendant les 10 dernires annes, plusieurs laboratoires de recherches en moteur ont essentiellement essay de contrler l'allumage thermique dans des moteurs pistons et aucun n'a encore russi. Un rapport instructif concernant les recherches en cours chez GM et Ford a t publi dans le magazine Scientifique Amricain [ 6 ]. Dautres renseignements sont disponibles la rfrence [ 7 ]. Le mode Otto exige de comprimer un mlange air - carburant (non de lair pur). La pression d'air ladmission est dicte par la valve papillon de commande de 130 puissance, crant un vide variable dans la tubulure dadmission pour doser correctement l'air la petite quantit de carburant ncessaire. En consquence, le mode d'Otto implique un moteur quasi-stochiomtrique. Il en rsulte quil ne peut pas crer de condition efficace de photo-dtonation en raison de la basse pression du vide dadmission, qui lors de la compression ne peut gnralement pas fournir la quantit de chaleur et la temprature requise par la photo-dtonation. De plus, la temprature quasi-stochiomtrique de combustion serait galement trop leve. la diffrence du mode Otto, le moteur diesel comprime de l'air pur (non pas un mlange de carburant) admis la pression atmosphrique. En consquence, la 140 temprature de l'air s'lve en raison du rapport lev de compression, un niveau tel que la plupart des carburants injects y brlent. Le problme est que le carburant inject appartient forcment 3 zones de combustion : en excs dair sur l'extrieur du jet d'injecteur, stochiomtrique dans la zone intermdiaire (trop chaud) et riche en carburant au centre du jet (une situation environnementalement dsastreuse et difficile contrler...). Puisque le mode diesel accepte tout l'air aspir, son efficacit n'est pas rduite par une charge de pompe vide ladmission, comme cela est le cas pour le mode Otto. Du point de vue fonctionnement, le diesel peut tre dcrit comme un moteur globalement riche en air. 150 La photo-dtonation [ 2 ] peut tre considre comme le meilleur des deux modes. Elle produit une combustion homogne sans linconvnient de la charge dune pompe vide la tubulure dadmission. La plupart des experts en moteur pistons croient que la recherche doit sorienter vers le contrle de lallumage thermique du piston , (impliquant possiblement le concept d'tincelles de trs haute intensit), ce qui nest pas la voie privilgie par la Quasiturbine. En raison de son impulsion de pression sensiblement plus brve (particulirement pour le modle AC avec chariots), la temprature de compression de la Quasiturbine augmente principalement et rapidement au sommet de limpulsion de pression pour excder

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    de loin, tous les paramtres dallumage et de combustion (peu affecte par la 160 temprature de paroi du bloc moteur ou autrement en un si court intervalle de temps...). La combustion est alors domine par lintense rayonnement dans la chambre, rendant indsirables les additifs anti-dtonants dans les carburants. lexception de ces additifs qui absorbent le rayonnement et augmentent l'indice d'octane, la recherche rcente visant optimiser l'utilisation des moteurs pistons opte souvent pour l'approche des bielles de longueur variable permettant de moduler sans interruption le taux de compression pour le situer juste en dessous du seuil de la photo-dtonation (thermo allumage) sans jamais l'excder, indpendamment du rgime de moteur. Notez que la photo-dtonation se produit une pression lgrement plus leve que (ou suit) le thermo allumage, qui est connu 170 aux .-U. sous lappellation Allumage spontan par Compression dun Mlange Homogne combustion (HCCI), en Europe comme Auto Allumage Contrl combustion (CAI), et au Japon comme Atmosphre Thermo Active combustion (ATA). Mme si les chercheurs sont passionns par le sujet, le contrle de l'allumage thermique et photonique dans le piston demeure toujours un problme non rsolu, que la Quasiturbine contourne par une meilleure mise en forme de limpulsion de pression. Le moteur pistons n'est pas conu pour des combustions aussi violentes (cognements) que la photo-dtonation, et consquemment, une machine approprie 180 doit supprimer la variation de volume sinusodale que le vilebrequin impose au piston. III - Limitations du Moteur Pistons Le moteur pistons nous a bien servi au cours des annes et mrite notre respect mme lorsque compar de nouveaux concepts potentiellement plus efficaces. Toutefois, pour mieux comprendre les disparits oprationnelles entre le moteur pistons et le concept de la Quasiturbine, la liste suivante expose les principales 190 insuffisances conceptuelles qui tendent limiter les perspectives futures d'amlioration de lefficacit du piston, mme avec des technologies de contrle avances : [ 2 ]

    - Les 4 temps moteur ne devraient pas tre de dure gale. - Pour le piston 4 temps, le couple est positif seulement 17% du temps, contre 83% du temps en trane. - mi-course, le gaz pousserait plus efficacement sur un piston vitesse modre, par opposition son dplacement courant vitesse maximale en fuite devant le gaz. 200 - L'coulement des gaz nest pas unidirectionnel, mais change de direction avec le piston. - Lorsque le piston descend rapidement, le front d'onde thermique d'allumage a de la difficult rattraper le gaz en fuite devant lui dans le mme sens.

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    - Les soupapes souvrent seulement 20% du temps, interrompant les coulements 80% du temps ladmission et l'chappement. - Les temps darrt du piston en haut et en bas sont inutilement trop longs. - Une longue dure de confinement au point mort haut augmente le transfert thermique au bloc moteur, rduisant ainsi l'efficacit du moteur. - L'incapacit du piston produire de l'nergie mcanique prcoce, juste aprs 210 le point mort haut. - La proximit des soupapes dadmission et d'chappement empche un bon remplissage de la chambre en mlange air - carburant (L'ingnieur suisse Michael May a su amliorer significativement la conception dadmission, reconnue par son utilisation dans la Jaguar 1982 XJ-S 5.3L V-12 ; la tte fireball cavit haut tourbillonnement produit un niveau trs lev de l'atomisation du carburant), et le chevauchement ouvert des soupapes permet le passage dune petite quantit de mlange non brl dans l'chappement. - L'incapacit du piston daspirer efficacement le mlange dadmission juste pass le point mort haut. 220 - D principalement la sensibilit des soupapes la temprature, le piston ne peut pas efficacement accepter la pr-vaporisation de carburant, et pour produire une densit de puissance spcifique leve, il exige ladmission de gouttelettes de carburant nuisibles la qualit de la combustion et de l, l'environnement. - L'impulsion instantane de couple du piston est progressive, et aurait avantage offrir un effet de plateau. - Le facteur d'utilisation des composants est faible, et bnficierait dune meilleure multi-fonctionalit. - Le couple moyen au vilebrequin est de seulement 15% du couple maximal du 230 piston, ce qui exige une robustesse accrue de construction pour des efforts de crte 7 fois suprieurs leffort moyen. - Le volant dinertie est requis pour aplanir les intervalles de couple nul et pour protger le vilebrequin, constituant un handicap srieux l'acclration et au poids du moteur. - La bielle donne une composante oblique de pousse au piston, lequel exige alors une gnreuse lubrification de la paroi du cylindre. - Le lubrifiant est galement le caloporteur principal du piston, exigeant un carter encombrant, tout en limitant de beaucoup les inclinaisons du moteur. - Un ensemble complexe de soupapes, d'arbres cames et de dispositifs 240 interactifs de synchronisation est ncessaire. - L'inertie des soupapes limite srieusement la haute rvolution du moteur. - La lourdeur du piston requiert un coussin de gaz comprim rsiduel au point mort haut de lchappement pour amortir le retour du piston. - Les accessoires du moteur (comme l'arbre cames) consomment une puissance interne non ngligeable. - La gomtrie trs peu homo-cintique impose des acclrations et des arrts violents au piston. - Le concept piston - vilebrequin rend difficile le traitement des vibrations et du

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    bruit. 250 - faible facteur de charge, la dpressurisation de la tubulure dadmission en mode Otto consomme de la puissance moteur (la pression atmosphrique sopposant au vide).

    Avec cette panoplie de limitations conceptuelles, il peut sembler tonnant que le moteur pistons ait su rsister la plupart des tentatives de substitution au cours du sicle dernier, ce quil a fait grce une caractristique implacable d'efficacit, qui vient du fait que son volume d'expansion est rigoureusement engendr par le mouvement de la surface de pousse du piston, caractristique qui garantit l'efficacit et permet de rpondre rigoureusement au diagramme Pression - Volume. 260 IV - Machine Compatible la Photo-Dtonation Plusieurs ont dans le pass trait les problmes mcaniques avec des solutions mcaniques. La Quasiturbine se proccupe daspects beaucoup plus fondamentaux visant amliorer le rendement thermodynamique et environnemental, ainsi que les avantages fonctionnels, conformment lidal Einsteinien de la simplicit. Einstein affirmait recourir la solution la plus simple requise par lusage, tant et aussi longtemps quelle est la meilleure . On lui attribue galement que la simplicit est 270 l'pitom de l'efficacit en ingnierie . Les avances modernes et soutenues dans tous les domaines du dveloppement technologique dictent galement une autre maxime de simplicit : Cette efficacit dans les systmes lectromcaniques complexes conduit une simplicit d'opration . En ces temps o la complexit technique n'est plus un synonyme d'chec de marketing (montres lectroniques, ordinateurs complexes, avions asservis...), la simplicit conceptuelle semble toujours tre dans notre univers, une rgle conduisant au succs... En harmonie avec ce postulat bien fond, la Quasiturbine apparat premire vue comme un moteur rotatif ayant un rotor dformable fait de quatre pales identiques, 280 mais parce qu'elle n'a aucun vilebrequin et quelle ne suit pas un mouvement sinusodal de volume, elle a des proprits trs diffrentes du piston et du moteur piston rotatif Wankel [ 4 ], et elle rsout les dficiences thoriques de volume excessif de dtente du Wankel qui le rendent moins efficace, tout en fournissant de nouvelles caractristiques moteur qui rendent la Quasiturbine compatible au mode photo-dtonation moyen terme. La thorie Quasiturbine optimise l'utilisation du temps en supprimant des temps morts, en rappropriant la dure des divers temps moteur et en remplaant les impulsions progressives de couple par des impulsions plateau. De plus, cette thorie tire concurremment profit de l'espace en adoptant les lments moteurs multifonctionnels et homocintiques qui sont indispensables tout 290 moment pendant la rotation, et en exigeant des coulements continus ladmission et l'chappement. Chaque dispositif de la varie famille de Quasiturbines est au carrefour des 3 moteurs modernes : Inspir par la turbine, il perfectionne le piston, et amliore le Wankel. La Quasiturbine est un moteur coulement continu

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    ladmission et l'chappement. Le piston d'un moteur accomplit 4 temps moteur en deux rotations, la Quasiturbine en accomplit 32. Puisqu'elle a t conue pour l'allumage thermique et photonique, la Quasiturbine ne peut pas tre considre comme un moteur piston rotatif , ni tre correctement caractrise par les paradigmes du piston. Notez cependant que la Quasiturbine peut tre utilise avec des taux de compression moindre en mode Otto standard et en mode diesel, avec 300 galement de substantiels avantages.

    Le concept Quasiturbine inclut une large famille doptions. Cette figure montre un design AC avec un rotor soutenu par 4 chariots

    et une diffrente configuration SC o les chariots sont totalement absents. Notez que l'axe central n'est pas indispensable au fonctionnement du moteur,

    ce qui permet l'insertion directe d'un arbre de gnrateur ou de tout autre dispositif. 310 Le piston 4 temps de nos moteurs de voitures fait feu une fois chaque 2 rvolutions et produit un couple positif environ 17% du temps, tant en trane 83% du temps. Pour obtenir une densit spcifique de puissance raisonnable, on doit utiliser la chambre combustion le plus souvent possible chaque minute, ce qui impose une vitesse de rotation un rgime indsirablement lev, auquel il est difficile d'viter les limitations dues aux coulements de gaz et l'inertie des soupapes. Un RPM lev impose galement des contraintes qui exigent une rduction de la course du piston, une rduction du diamtre du vilebrequin et une

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    rduction du couple moteur. Consquemment, cela accrot le besoin dune bote de rapport de vitesses et d'autres aspects cintiques comme le volant dinertie, lequel 320 rduit grandement l'acclration du moteur. La Quasiturbine permet de rsoudre ce dilemme grce deux caractristiques uniques (et elles ne sont pas les seules), qui sont :

    D'abord, en faisant feu 8 fois chaque deux rvolutions en mode quatre temps, on utilise les chambres combustion beaucoup plus souvent sans avoir augmenter la rvolution en tours par minute du moteur, ni subir l'coulement transitoire rapide des gaz, non plus que l'inertie des soupapes, puisqu'il n'y en a aucune. 330

    Secondement, la Quasiturbine produit des impulsions de pression plus brves

    avec des rampes linaires permettant un autocontrle plus prcis des phases thermiques et photoniques d'allumage, et surmonte ainsi les obstacles limitant le rapport lev de compression pour un accroissement d'efficacit, tout en maintenant la possibilit de combustion homogne et la rduction simultane de polluants.

    Puisque la combustion est domine par le rayonnement et que l'impulsion de pression est beaucoup plus brve (en particulier pour le modle AC avec chariots), 340 la forme de la chambre de combustion et son rapport surface / volume ont ici peu d'effet dans un si bref intervalle de temps, contrairement au cas du piston. En fait, ce rapport lev aide attnuer la violence de la combustion. L'coulement continu lentre et la sortie permet une meilleure utilisation des tubulures dadmission et d'chappement, et contribue une rduction de poids et de volume du moteur par un facteur 4. Pendant plus de 50 ans, les chercheurs ont rv dun moteur parfait, utilisant une combustion uniforme, avec une chambre de combustion de petite dimension (rapport lev de compression). Cest ce que fait la Quasiturbine en produisant des impulsions de pression beaucoup plus brves (en 350 particulier le modle AC avec chariots), tout en acceptant en plus la photo-dtonation grce des pentes raides de compression et de dtente qui se joignent dans un bref intervalle de temps. La Quasiturbine (particulirement le modle AC) a une impulsion de pression beaucoup plus brve, qui est la condition logique la photo-dtonation. La beaut de la Quasiturbine est qu'elle utilise des solutions mcaniques conventionnelles sur la tablette et du domaine public, rsultant de recherches passes sur les moteurs pistons et les moteurs rotatifs. La combustion de la Quasiturbine rsulte donc dune combinaison des meilleurs lments d'autres moteurs combustion interne, ainsi 360 dfinis :

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    - La photo-dtonation dans la Quasiturbine dun mlange homogne air - carburant limine le besoin d'allumage lectronique pour la plupart des carburants. L'allumage lectronique dans le moteur pistons essence est ncessaire en raison du vide dadmission du mode Otto et des limitations de compatibilit de compression avec la structure d'impulsion longue dure dans le cylindre.

    - La photo-dtonation brle compltement le mlange dair carburant en 370

    raison de la brve, mais puissante impulsion de pression et de la variation presque linaire rapide de la zone maximum de pression de la Quasiturbine, qui rapidement ferme et rouvre la chambre de combustion. Le moteur diesel peut seulement brler partiellement le mlange inhomogne dair - carburant inject dans l'air chauff et comprim du cylindre. La Quasiturbine ( la diffrence du diesel) est donc un moteur combustion homogne propre . Il n'a pratiquement aucune mission autre que les produits standard stables de la combustion, i.e. CO2 et H2O. La combustion propre implique galement que le moteur Quasiturbine est plus conome en combustible que le moteur diesel et lessence. 380

    - La photo-dtonation dans la Quasiturbine se produit rapidement au point

    mort haut. Dans le moteur diesel, l'allumage du carburant inject se produit lgrement pass le point mort haut, habituellement environ 12 degrs ou presque, et est progressif dans le temps, ce qui contribue mcaniquement protger le piston. Le temps moteur propulsif de la Quasiturbine est lgrement plus long avec la conversion prcoce et tardive d'nergie mcanique et l'chappement lgrement moins chaud, ce qui implique galement un rendement moteur plus lev.

    390 - Puisque la temprature du stator / rotor n'est pas significative dans le

    processus de photo-dtonation (allumage photonique) et parce que l'impulsion plus brve de pression de la Quasiturbine est auto synchronise, l'allumage prmatur n'est pas une proccupation. La Quasiturbine combustion peut avoir un circuit de refroidissement trs simple, tel qu'un refroidissement circulation dair, principalement lorsque fonctionnant avec des carburants haute volatilit et basse nergie spcifique, comme le gaz naturel.

    - La Quasiturbine accepte de multiples carburants, y compris l'hydrogne. 400

    Elle peut galement tre exploite en cycle thermique combin (incluant le mode Quasiturbine vapeur et Stirling juxtaposs sur le mme axe) accroissant de ce fait encore plus l'efficacit.

    - Finalement, la Quasiturbine peut fonctionner en mode plus conventionnel

    Otto ou diesel, tout en maintenant ses avantages additionnels compars au moteur pistons.

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    La diffrence principale entre la Quasiturbine en mode Otto et celle en mode photo-dtonation est le mcanisme dadmission, d'allumage et de combustion du 410 carburant. La Quasiturbine en mode Otto utilise un allumage tincelle, alors que le mode photo-dtonation limine le besoin de bougies d'allumage et de circuit d'allumage lectronique. En mode photo-dtonation, le mlange air carburant sauto-allume sous leffet dune impulsion brve et puissante de pression dans la chambre de combustion de la Quasiturbine. Exclusion faite de la mthode d'allumage, de la combustion du carburant, et de l'tat pauvre en carburant du mlange (riche en air), les caractristiques oprationnelles des moteurs Quasiturbine sont, du point de vue de lutilisateur, essentiellement les mmes dans les deux modes.

    420 V - Efficacit nergtique Avec les moteurs pistons en mode Otto, la moiti de l'essence utilise dans le secteur du transport est littralement gaspille pour combattre la dpression atmosphrique du vide dadmission produit par la valve papillon du carburateur ou de linjecteur dessence (l'effet frein moteur) [ 8 ]. Cet effet est galement responsable de presque la moiti de la pollution produite par les activits de transport utilisant lessence. Le mode photo-dtonation de la Quasiturbine est une solution qui supprime cette perte de carburant et plus. 430 La chambre combustion des moteurs expansion (positive displacement engine) est un volume parasite indsirable du point de vue de l'efficacit nergtique, puisque ce volume doit tre pressuris en pure perte avant de pouvoir exercer de fortes pressions sur le piston et ainsi produire du travail mcanique utile. Dans le meilleur des cas, la chambre de combustion devrait tre la plus petite possible, ce qui implique un taux de compression lev. Le piston rencontre au moins 3 obstacles principaux qui limitent son taux de compression : La robustesse mcanique, lauto allumage (photo-dtonation), et la production de polluants. bas taux de compression avec une admission pr -mlange, la bougie amorce une onde 440 thermique d'allumage qui se propage dans la chambre, produisant une combustion progressive et uniforme, mais quelque peu inacheve. Dans une situation semblable mais avec un taux de compression lev, c'est le rayonnement (lumire, analogue celle d'un laser) qui allume presque spontanment, compltement, et uniformment la combustion (dtonation ou cognement auxquels les pistons ne peuvent pas rsister d la trop longue impulsion de pression qu'ils produisent). Afin d'atteindre la pression du mode diesel, une concession substantielle a t faite, qui est celle dabandonner la combustion uniforme d'un carburateur (injecteur d'essence) pour celle beaucoup moins souhaitable de la combustion du jet de linjecteur diesel. Les implications quasi-hrtiques de cet nonc sont reconnues. (Note : Il est ici 450 intressant de noter le procd d'injection feux croiss - simple point fuel injection - utilis dans la Corvette 1982 de 5.7 l l ; un injecteur - carburateur qui

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    alimente tous les cylindres d'une manire plus prcise ; cest essentiellement un carburateur lectronique ). faible facteur de charge, la dpressurisation de ladmission du cycle Otto consomme de la puissance moteur puisque la valve de contrle de puissance est presque ferme et le mouvement descendant du piston agit comme une pompe vide obstrue contre la pression atmosphrique, suivi d'une perte partielle de ce vide due la vaporisation du carburant pendant la compression. En consquence, le moteur 460 en mode Otto s'oppose toutes augmentations de rvolution de RPM (bien connues comme effet frein moteur) et cette rsistance intrinsque l'augmentation de vitesse est compense par une constante et importante consommation de carburant. Le mode photo-dtonation n'utilise aucune valve papillon de contrle de puissance et accepte sans contrainte tout l'air disponible la pression atmosphrique (comme le moteur diesel, o l'nergie de compression est restitue au moment de la dtente). Pour cette raison, l'efficacit faible facteur de charge du moteur photo-dtonation est plus de deux fois celui du mode Otto conventionnel [ 8 ], et considrant que le facteur de charge d'un vhicule est en moyenne denviron 10 15%, ce n'est pas l une petite diffrence. De surcrot, cette meilleure conomie de carburant est particulirement 470 bienvenue dans les embouteillages.

    La Quasiturbine excentricit losange leve (ici 0.578 pour le modle QTSC - Sans Chariot) peut ne pas tre le cas le plus pratique (l'angle de larte variant de 90 - 30 90 + 30 degrs),

    mais elle met en relief le profil patinoire Saint-Hilaire de confinement . Une excentricit encore plus leve rend convexes les segments linaires haut et bas,

    tout en conduisant un profil de confinement toujours acceptable. 480 Les quatre rouleaux soutenant les pales pivotantes

    et la piste de support annulaire centrale sont galement montrs. L'conomie d'nergie de la Quasiturbine vient de la thermodynamique d'une impulsion de pression plus brve, tout en se dbarrassant de la dpressurisation dadmission inefficace du mode Otto, mais galement du fait que le moteur n'a aucun accessoire comme des arbres cames actionner. D'autres conomies de

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    carburant dans les transports proviennent de la simplification de la bote de rapport de vitesse (8 12%) et de la rduction de masse du vhicule. Dix autres sources 490 d'conomie de carburants sont dcrites dans le livre (crit en franais) La Quasiturbine cologique [ 9 ]. En outre, la Quasiturbine convient aux cycles thermiques combins [ 10 ], comme une Quasiturbine combustion interne couple sur le mme axe avec une Quasiturbine vapeur, ou avec une Quasiturbine Stirling [ 11 ], o les estims indiquent une efficacit combine possible allant jusqu' 60% sans mme recourir au mode photo-dtonation. Bien quaujourdhui non prioritaire, cela serait ralisable avant la fin de la dcennie. La Quasiturbine offre un potentiel daugmentation significative d'efficacit des carburants grce plusieurs facteurs, incluant : la combustion plus complte du 500 mlange air - essence, des taux de compression levs, la conversion mcanique prcoce et tardive, labsence daccessoires priphriques nergivores comme les arbres cames, et plus. Chacun de ces facteurs est dcrit en dtail sur le site Internet Quasiturbine [ 1 ]. En fait, lconomie est si importante dans le transport par exemple, que mme si la Quasiturbine cotait beaucoup plus que le moteur pistons (ce qui n'est pas le cas), l'conomie de carburant sur la vie utile du vhicule rendrait le moteur Quasiturbine gratuit, mme en mode Otto sans le recours la photo-dtonation. Une rduction plus rapide par dtente de la temprature des gaz dans la chambre combustion, de la pression et du temps de confinement contribue rduire le transfert de chaleur vers le bloc moteur, contribuant davantage 510 lamlioration de l'efficacit compar celle du moteur pistons. VI - Avantages Environnementaux Indpendamment de la mthode d'allumage et de combustion, la Quasiturbine est un moteur unique par sa combustion propre . Les polluants produits par les moteurs combustion interne disponibles dans le commerce incluent le monoxyde de carbone, les hydrocarbures imbrls et les oxydes d'azote. Le monoxyde de carbone et les hydrocarbures imbrls sont le rsultat de combustion incomplte du 520 carburant dans le moteur. Des oxydes d'azote sont forms en raison du temps de sjour relativement long du confinement haute pression et haute temprature de l'azote (de l'air) dans la chambre combustion. L'architecture unique du moteur Quasiturbine rduit au minimum la formation de ces produits polluants associs au moteur. La combustion uniforme et complte du carburant ne peut jamais tre ralise dans un moteur pistons RPM relativement lev, parce que londe thermique d'allumage ne peut pas facilement rattraper le piston en fuite devant elle. En ce qui concerne le monoxyde de carbone et les hydrocarbures imbrls, le mouvement de la chambre combustion de la Quasiturbine, qui est presque linaire, favorise lallumage uniforme du mlange air carburant dans tous les 530 recoins de la chambre. En ce qui concerne les oxydes d'azote, le temps de sjour du confinement haute pression de l'azote dans la chambre de combustion de la Quasiturbine est sensiblement rduit. En consquence, la raction chimique

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    conduisant la formation des oxydes d'azote est retarde ou empche. Si la rduction des missions lchappement tait le seul avantage de la Quasiturbine, ce serait dj l une avance importante en technologie moteur. Un avantage du moteur photo-dtonation est sa faible production doxydes d'azote (NOX) d dans ce cas la limitation de temprature associe la surabondance dair . La Quasiturbine a le potentiel d'tre un moteur sans lubrifiant 540 conformment aux exigences du moteur hydrogne du futur. Parce qu'elle na aucun temps mort, la Quasiturbine a une densit de puissance spcifique au moins 4 fois suprieure au moteur pistons. Plus de dtails sont disponibles dans le livre sur la Quasiturbine [ 9 ]. En bref, l'asymtrie des temps moteur et la prcocit de ladmission et de la dtente du mlange (sans volume excessif) permettent une meilleure conversion initiale et finale en nergie mcanique. Une rduction plus rapide dans la chambre de combustion, de la temprature, de la pression et du temps de confinement conduit la production de moins de NOX. L'excs dair en mode photo-dtonation aide galement stabiliser la temprature 550 de combustion tout en favorisant une combustion plus complte.

    VII - Quasiturbine et l'conomie Base dHydrogne En raison du besoin d'amliorer drastiquement les politiques nergtiques et environnementales, des scientifiques et ingnieurs ont au cours des 10 dernires annes compltement explor la perspective dune conomie base sur l'hydrogne. Cette dcennie d'exploration nous ramne aux principes fondamentaux et rvle des observations inattendues : Nous tions dj dans une socit d'hydrogne depuis plus d'un sicle. Les recherches tout au long de ces annes ont confirm qu'une bonne 560 faon demmagasiner l'hydrogne est de le lier aux atomes de carbone pour obtenir des produits de densit d'nergie leve, gazeux, liquide, ou solide, qui sont plus pratiques pour les usages en transport et en mobilit. La mthode de stockage de l'hydrogne dans des molcules de carbone est la plus efficace. En effet, non seulement l'hydrogne se libre et brle pour produire de la vapeur d'eau, mais les atomes de carbone brlent galement, produisant le bioxyde de carbone [ 12 ]. Il y a naturellement de grandes esprances de succs l'utilisation de lhydrogne comme combustible pour des systmes de production dnergie, et ceci a sans aucun doute contribu un ralentissement observable du perfectionnement des moteurs 570 combustion interne. Quoiquil en soit, le rapport rcent du MIT [ 3 ] est un tournant qui remet la mode les recherches sur le moteur combustion interne. ce jour, les fabricants de voitures comme GM ont investi fortement dans les piles combustibles destines alimenter les moteurs lectriques des vhicules, alors que d'autres comme BMW, ont surtout tudi la combustion de l'hydrogne dans les moteurs combustion interne. Est-t-il possible que cette dernire solution puisse en

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    fait tre le point de convergence technologique optimum pour l'usage de lhydrogne du futur ? l'exclusion d'une source nuclaire, l'hydrogne doit tre produit partir d'un 580 autre carburant, tel que le gaz naturel, avec une perte correspondant environ 30% de la valeur nergtique du carburant pendant la transformation. Lorsque la dperdition d'nergie lie au traitement est prise en considration, les piles combustibles ont seulement environ 35% defficacit en combustible, tout au plus. En outre, parce que les piles combustible dpendent gnralement de l'hydrogne, il y a de srieuses interrogations au sujet de la production, de la transmission et de lentreposage du carburant d'hydrogne qui doivent tre solutionnes avant quelles puissent devenir une option gnralement acceptable. Une tude dtaille, commande par le ministre de l'nergie des .-U. et rendue publique en 2002 en mme temps que l'annonce de l'initiative du FreedomCAR , dmontre la 590 complexit extraordinaire de ce gigantesque projet, et les cots considrables de sa mise en uvre (http://www.eere.energie.gov/hydrogenandfuelcells/pdfs/33098_sec1.pdf). Alors que l'hydrogne est le talon d'Achille des piles combustible, la Quasiturbine n'a aucune limitation de ce genre. La Quasiturbine est un moteur multi carburants et peut recourir la plupart des infrastructures existantes (incluant lhydrogne, si et lorsquil sera disponible). Tandis que la pile combustible peut tre une option pour un incertain futur loign, la Quasiturbine est une option immdiate. 600 Le mode photo-dtonation est d'une ncessit pratique pour le moteur hydrogne. Afin d'effectuer un travail sur un piston, le mlange air - carburant doit brler une vitesse plus rapide que celle du piston qui se dplace. La faible vitesse de propagation de la flamme d'hydrogne est un inconvnient partag avec la plupart des autres combustibles gazeux. Par comparaison, un mlange air - essence a une vitesse de front de flamme typiquement dans la gamme de 70 170 pieds / seconde dans des moteurs combustion interne, alors qu'un mlange idal air - hydrogne a une vitesse de front de flamme d'environ 8 pieds / seconde. Un moteur de vhicule moyen tournant 2000 tours / min. (33 rvolutions par seconde) produit une vitesse 610 linaire du piston de 45 pieds / second mi -course, ce qui est dj 5 fois plus rapide que la vitesse du front de flamme de l'hydrogne. Le fait qu'un mlange air hydrogne a une vitesse de front de flamme denviron 1/10 de celle d'un mlange air essence contribue expliquer pourquoi le moteur hydrogne tourne puissance rduite et bas RPM sous la charge. Cependant, le mode photo-dtonation est extrmement rapide et supprime totalement cette limitation. C'est pourquoi le mode photo-dtonation (non compatible avec le piston, mais avec la Quasiturbine) est si critique au futur du moteur hydrogne. La Quasiturbine a toutes les caractristiques exiges pour fonctionner avec 620 l'hydrogne [ 12 ], et elle permet de plus la stratification de ladmission, une faible

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    sensibilit la photo-dtonation et mme la possibilit dun moteur sans lubrifiant (lhydrogne ayant la voracit de dgrader toute huile, ce qui pourrait tre d'intrt long terme). Pour toutes ces raisons, la Quasiturbine sintgrera parfaitement l'conomie base sur l'hydrogne lorsquelle deviendra ralit. VIII - Rvolution pour les Vhicules et le Transport Historiquement, on accepte gnralement que la puissance des moteurs augmente 630 avec la cylindre, mais ce n'est pas tout fait vrai, et cela mne une substantielle confusion dans le monde des moteurs. Pour tous les moteurs pistons, la cylindre est lensemble du volume total maximal des cylindres, mais le piston 4 temps par exemple, admet ce volume en mlange de carburants seulement une fois chaque 2 rvolutions. Afin de comparer diffrents types de moteurs, on doit retourner aux principes fondamentaux o la puissance d'un moteur thoriquement bon (le piston et la Quasiturbine en sont, mais pas le Wankel en raison du diagramme P-V) est proportionnelle ses capacits dadmission du mlange de carburant par rvolution, et non sa cylindre. Voyons ce qui se produit lorsquon compare un moteur piston quatre temps de 50cc une Quasiturbine QT50cc au mme RPM. 640 Les deux moteurs ont les volumes maximaux de chambre de 50 cc. Le moteur pistons admet un volume de 50cc chaque 2 rvolutions, tandis que la Quasiturbine admet un volume de 8 chambres X 50cc = 400cc par 2 rvolutions. La Quasiturbine admet donc 8 fois plus de volume de chambres et donc de mlange de carburant, et produit environ 10 fois plus de puissance. videmment, la puissance n'est pas ici proportionnelle la cylindre, o les moteurs se comparent 1 1 par la cylindre, mais 1 8 par le volume de mlange carburant admis et la puissance. En consquence, pour produire la puissance quivalente d'un moteur pistons 4 temps, la cylindre de la Quasiturbine devrait tre de seulement 1/8 de celle du piston. En outre, moyen terme, le RPM maximum de la Quasiturbine excdera 650 probablement par un facteur de 2 5 RPM maximum du piston, parce qu'elle n'a aucune soupape, ni vilebrequin. Puisque la puissance augmente quasi-linairement avec le RPM, la supriorit se rvlera exponentielle (faon de parler !). Tout ceci devrait suggrer aux manufacturiers de vhicules dinscrire dornavant sur la valise arrire le volume dadmission par rvolution, plutt que la cylindre. En consquence, pour les mmes puissance et RPM, la Quasiturbine est environ 4 fois moins encombrante et 5 fois moins pesante qu'un moteur pistons, et au moins 20 % plus efficace (le mode photo-dtonation produit encore plus de puissance et est beaucoup plus efficace), a un couple beaucoup plus lev, ce qui correspond exactement ce que les experts recherchent. La Quasiturbine sera galement 20 fois moins 660 bruyante, ce qui nest peut-tre pas ce que les adolescent(e)s recherchent... En raison de sa densit de puissance leve, sa vibration nulle, son couple lev et son adaptabilit multi carburants, la Quasiturbine convient particulirement bien aux usages dans les vhicules de transport [ 13 ], conventionnels ou alternatifs.

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    Notamment, la propulsion alternative exige davoir bord une rserve d'nergie complte, alors que le moteur combustion interne exige seulement davoir le carburant ptrolier, et pas l'oxygne qui est prise de l'atmosphre en cours de route (un rservoir de carburant de vhicule requiert typiquement 2 tonnes doxygne qui nont pas tre transportes bord). Pour cette raison, le moteur combustion 670 interne livre une concurrence dloyale aux moyens alternatifs de propulsion, et il est susceptible d'tre l pendant encore longtemps...

    Diagramme de RAGON - Une comparaison de plusieurs moteurs de vhicule en fonction de leur densit spcifique d'nergie et densit de puissance.

    Notez la basse densit de puissance spcifique des piles combustible d'hydrogne, 680 dans le coin infrieur droit du diagramme.

    Rfrence : Romance of the engines, par Dr. Tukashi Suzuki, ditions SAE.

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    Vhicules lectriques... En moyenne, un vhicule parcourt 20.000 kilomtres par an, ou moins d'une heure de service par jour, et utilise typiquement 12% de sa puissance maximum installe, ce qui correspond une puissance moyenne annuelle de 0,3 kilowatt ou 0,4 CV par 690 vhicule. Le paradoxe rsoudre est que les vhicules exigent une grande puissance instantane, mais une consommation d'nergie annuelle relativement basse, tout en requrant une bonne caractristique de mobilit. Une turbine hydrolectrique typique de barrage produit 200MW, ce qui pourrait suffire en thorie pour animer une flotte de 800 000 vhicules, mais souffre du manque de mobilit partir des rseaux lectriques courants. Que diriez-vous d'un petit gnrateur quasi-perptuel Quasiturbine Stirling de 1 CV embarqu pour recharger les batteries ? La source de chaleur pourrait mme tre une petite granule nuclaire dcroissance rapide [ 11 ] permettant ce gnrateur de fonctionner sans interruption pendant des annes. Dans ce cas, le moteur Quasiturbine Stirling coupl la technologie 700 lectrique hybride offrirait un nouvel horizon paradoxalement environnemental, et oui, le vhicule nuclaire. Dans la plupart des rgions du monde, les combustibles liquides (fossiles ou alternatifs) sont toujours de loin la meilleure manire de concentrer et transporter une nergie autonome, et avec les moteurs combustion interne comme partenaires, ils offrent une solution sans gal pour la mobilit. La course l'efficacit et la propret environnementale devient cependant l'argument critique. Pour cette raison, il sera difficile d'viter la technologie Quasiturbine. Compte tenu de la prcarit du prsent contexte international nergtique et environnemental, cette 710 nouvelle technologie est bienvenue, et sera un puissant levier technologique pour les pays les premiers impliqus. Le fait qu puissance quivalente, la Quasiturbine occupe seulement un quart de l'espace maintenant allou au moteur pistons, ne pse quun cinquime de son poids, nutilise quune bote de rapport de vitesses simplifie (possiblement uniquement pour la marche arrire), n'a aucune vibration et un faible bruit est suffisant pour captiver limagination. Ajoutez cela que la Quasiturbine pourra tre fabrique comptitivement une fois produite en srie, et amliorera formidablement l'efficacit des moteurs tout en rduisant la pollution... 720 Mais le plus grand impact pourrait dcouler de la relation entre le concept de vhicule hybride et le moteur Quasiturbine photo-dtonation [ 2 ]. Le concept hybride de vhicule est intressant avec les moteurs combustion interne conventionnels actuels parce qu'il est plus efficace de faire fonctionner un moteur de 20 kilowatts en continu pleine puissance de 20 kilowatts (en dpit de l'inefficacit, du poids et du cot du systme de rserve), que de faire fonctionner un moteur de 100 kilowatts 10 kW la plupart du temps. Ainsi, le vhicule hybride daujourd'hui offre un potentiel d'conomie de carburant de 50% environ, ignorant l'investissement nergtique du systme connexe. Comment ce fait-il que si vous 730

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    abaissez la puissance d'un moteur 10%, la consommation de carburant est seulement rduite 25% ? Pour le moteur diesel, cela est reli au mlange non homogne du carburant du jet dinjecteur qui exige plus de carburant pour la mise feu au ralenti. Pour le moteur essence en mode Otto, cela est reli la dpressurisation de la tubulure dadmission, qui fait travailler durement le moteur en pompe vide contre la pression atmosphrique... Ces limitations du moteur pistons peuvent tre surmontes par la Quasiturbine photo-dtonation. Ce n'est pas une route facile, mais c'est indniablement une route impossible pour le moteur pistons. La rampe linaire de limpulsion de pression 740 plus brve de la Quasiturbine permet de rsister la trs violente mais propre et complte combustion de la photo-dtonation. Le moteur photo-dtonation a une trs faible pnalit d'efficacit bas facteur de charge, ce qui signifie qu'un moteur de 100 kilowatts peut fonctionner efficacement et sans interruption pour produire seulement 10 kilowatts de puissance utile. Dans cette condition, il n'est aucunement utile d'avoir un systme hybride de rserve d'nergie, puisque l'nergie dont vous n'avez pas besoin est conserve dans le rservoir de carburant. Cependant, le vhicule peut encore tre lectrique, mais alors avec un puissant gnrateur rgime variable de haute efficacit, plutt quavec une rserve batteries lectriques. 750

    Un moteur de remplacement pour les hydro-planeurs turbine ? La plupart des usages moteurs requirent un facteur de charge variable (par exemple, lutilisation dans les vhicules terrestres demande en moyenne 15% de la puissance maximum du moteur). Les avions et les usages marins sont des exceptions videntes parce qu'ils exigent un facteur de charge lev de 70 de 100%, et c'est l o le concept Quasiturbine est particulirement appropri aux conditions les plus exigeantes. D'abord pour les avions, la caractristique dadmission prcoce du mlange de carburant de la Quasiturbine permet de maintenir une puissance leve du moteur en altitude , et la vibration zro rendra le vol beaucoup plus 760 confortable. En second lieu, les usages marins exigent de bas RPM et des couples trs levs, deux caractristiques que la Quasiturbine fournit sans avoir ncessairement recours aux botes de rapport de vitesse. Troisimement, les units marines de propulsion d'aujourd'hui pour les bateaux rapides et lgers sont trop lourdes pour hydro-planer, une amlioration importante provenant du facteur 5 de rduction de poids des Quasiturbines. Quatrimement, parce que le centre des Quasiturbines est vide, il peut recevoir lhlice de propulsion par jet deau directement entrane par les quatre pales de la Quasiturbine, ce systme de propulsion peut tre submerg comme un groupe propulsif complet. La ncessit darbres et de bote de rapport de vitesse est ainsi limine, ayant pour rsultat une 770 rduction additionnelle de poids ; et parce que la Quasiturbine n'a pas de carter huile, le risque dinfiltration deau sera minimal. Ces particularits ont le potentiel de satisfaire aux exigences dun rcent appel pour le dveloppement d'une unit

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    lectrique alternative - reciprocating - aux turbines gaz, actuellement le choix des quipes de course en hydro-planeurs. IX - Supriorit Oprationnelle au Moteur Wankel M. Felix Wankel a commenc travailler en 1926 sur son bien connu moteur 780 pistons rotatif Wankel , et l'a fait fonctionner pour la premire fois (moins dune minute) 31 ans plus tard, soit en 1957. Il lui a fallu encore 20 annes pour le mettre dans une voiture, une priode o les racteurs nuclaires demandaient seulement 4 ans, du concept la mise en service... la diffrence d'aujourd'hui, M. Wankel n'avait pas accs la simulation sur ordinateur et il a d fabriquer son moteur pour en dterminer les caractristiques oprationnelles, lesquelles se sont avres trs intressantes, except pour les niveaux inacceptables dhydrocarbure imbrls et la consommation leve de carburant. Mazda continue dutiliser ce moteur dans sa srie de RX, mais avec un succs limit depuis la crise nergtique de 1973. 790 videmment, personne n'est probablement aujourd'hui dispos lancer une entreprise de moteurs dans des conditions similaires, et il est important pour viter les dceptions futures, dvaluer en dtail les faiblesses techniques potentielles de tout nouveau concept de moteur. C'est pourquoi les scientifiques de Quasiturbine consacrent dimportants efforts comparer leur approche au Wankel et aux autres concepts via la simulation sur ordinateur. Lobjectif de cet ouvrage nest pas de prsenter un document technique complet, mais un examen des rponses aux questions techniques frquemment poses (FAQ) au sujet de cette technologie, compare au Wankel et au piston est des plus opportune dans les circonstances. 800 A - L'efficacit maximum dpend des tempratures extrmes du cycle de Carnot. Dans l'opration du moteur essence, comment peut-on doubler le rendement avec la Quasiturbine sans augmenter la temprature ? La rfrence relative au doublement du rendement n'a rien voir avec le cycle de Carnot, mais rsulte du fait que le mode Otto exige un vide dans la tubulure d'admission et qu bas rgime, en produisant ce vide, le moteur consomme de l'nergie pour lutter contre la pression atmosphrique. D'ailleurs, cest en partie en enlevant le papillon de la tubulure d'admission que le moteur diesel fait ses gains. La pnalit d'efficacit est nulle avec un facteur de charge lev, mais comme le 810 facteur typique de charge des vhicules est de 10 15%, le rendement dans la pratique est extrmement pnalis (50% en gnral [ 8 ]). La photo-dtonation double ainsi l'efficacit du mode Otto dans les usages du transport, sans pour autant dpasser les limites de la prvision de Carnot.

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    B Quest ce que le dfaut thorique du Wankel ? ... et pourquoi la Quasiturbine n'a-t-elle pas ce dfaut ? 820 Cette question est fondamentale, mais malheureusement, elle exige des ingnieurs de faire un peu de physique. En effet, le piston a une qualit implacable qui vient du fait que la variation de volume du cylindre est rigoureusement produite par le mouvement de la surface de pousse du pistons [ 4 ]. Cela fait du moteur pistons une machine performante qui suit rigoureusement lefficacit du diagramme Pression - Volume. Il y a plusieurs annes, les inventeurs de la Quasiturbine ont dmontr que l'volution du volume de la chambre du Wankel est trois fois plus grande que le volume engendr par la surface tangentielle de la pousse. En consquence, le Wankel subit une perte gomtrique de pression au cours de la 830 dtente qui ne rpond pas au diagramme P-V, et la chute de pression adiabatique correspondante refroidit excessivement le gaz chaud et empche la combustion complte. Contrairement au Wankel, l'volution du volume des chambres de la Quasiturbine correspond rigoureusement au volume engendr par la surface tangentielle de pousse, et la Quasiturbine se comporte ainsi totalement comme le piston cet gard, suivant parfaitement le diagramme P-V. La Quasiturbine n'a donc pas le dfaut thorique du Wankel. La comprhension de ces donnes oprationne lles sur la dtente est essentielle pour sassurer que la Quasiturbine ne soit pas sujette une rsistance intellectuelle 840 semblable celle subit par le concept Wankel. Voir http://quasiturbine.promci.qc.ca/FQTperformance.html (paragraphe 4 et la figure qui le suit), et le chapitre 8 du livre (page 123) [ 9 ] C - Sur le concept lui-mme, la Quasiturbine a-t-elle les mmes inconvnients que le moteur rotatif Wankel, lequel ne peut pas facilement s'adapter aux conditions dmissions d'chappement puisquil dgage dimportantes quantits dhydrocarbures imbrls et a une consommation excessive de carburant? La Quasiturbine n'est absolument pas comparable au Wankel cet gard, et n'a pas 850 ses dfauts. Mme si la Quasiturbine a l'avantage de diviser le primtre en 4, plutt quen 3 comme le Wankel, on doit mentionner que certains ont typiquement et incorrectement dclar que les chambres combustion de forme allonge ne permettent pas la combustion complte en raison du coincement de la flamme dans les zones troites des extrmits. Les dfauts de la combustion et de la consommation du Wankel rsultent plutt directement de ses imperfections thoriques comme expliqu ci-haut en B . D - Comment le positionnement de la Quasiturbine sur le diagramme de RAGON est-il justifi ? 860 Ce diagramme de RAGON positionne les divers moteurs de vhicule selon la densit de puissance produite et la densit de la source d'nergie, mais il ne fournit aucune information sur l'efficacit de l'unit. L'axe des abscisses est la position alloue au

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    carburant essence et l'axe des ordonnes est le rsultat de la densit de puissance spcifique de la Quasiturbine, auquel environ quinze lments contribuent. Si on devait faire un commentaire sue ce positionnement, ce serait pour indiquer qu'il concerne le fonctionnement de la Quasiturbine en mode Otto au mme RPM que le piston (sans gard au potentiel de la Quasiturbine plus haut RPM qui multiplie la puissance puisque sans valve papillon et avec une admission continue). 870 Thoriquement, le mode photo-dtonation RPM plus lev permettrait de tripler la valeur du positionnement en puissance sur le diagramme RAGON. E - Le terme photo-dtonation prsente un concept de combustion quasi-spontane. Bien que l'nergie rayonne soit proportionnelle la quatrime puissance (T^4) de la temprature, il est difficile de comprendre l'existence d'un tel rayonnement avant linitialisation de la combustion. Il y a plusieurs lments confus ici. La compression adiabatique du mlange augmente la temprature considrablement et, aux taux de compression trs levs, 880 elle cre un rayonnement suffisamment intense. Dans certains cas, le thermo-allumage peut en effet prcder la photo-dtonation. Dans ce cas, lauto allumage inhomogne de poches de mlange contribuera augmenter la pression, la temprature et le rayonnement. Dans la pratique, le thermo-allumage est acceptable et nest pas gnant, quoiqu'un peu plus lent. Pour cette raison, il est prfrable dutiliser un carburant sans additif antidtonant, qui se comporte comme un absorbant photonique et cherche teindre la combustion en crant une absorption volumtrique du rayonnement. F - Pourquoi le concept de Quasiturbine est-il plus favorable la combustion HCCI 890 que le piston ? Les rfrences sur le mode HCCI (photo-dtonation [ 2 ]) montrent que le moteur pistons tourne bien sans charge en mode HCCI, mais pas facilement autrement (mme avec une contamination d'admission par les chappements). La recherche HCCI sattarde au contrle du moment d'allumage de la combustion, instant instable puisque l'impulsion de pression du piston est relativement longue et plate cette chelle. L'impulsion de pression de la Quasiturbine (particulirement le modle AC) est de 15 30 fois plus breve prs du sommet, ce qui prsente un effet auto-synchronisant du thermo-allumage ou de la photo-dtonation, et une rduction 900 quivalente du temps de la contrainte de confinement extrme de pression. En outre, le modle de Quasiturbine AC avec chariots offre un rapport surface / volume plus lev, ce qui tend attnuer la violence de la dtonation.

    G - Les pices mobiles rsisteront-elles la temprature ? Les difficults relies la temprature existent dans tous les moteurs et en particulier avec les soupapes des pistons et les pales des turbines chaudes. Il n'y a rien ici de comparable (aucune soupape) et les solutions sont du domaine public.

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    H Quelles sont les exigences de lubrification, et leurs solutions ? 910 En ce qui concerne la lubrification, la solution initiale simple est d'ajouter un peu de lubrifiant sans cendre au carburant (la solution de Wankel jusqu'aux annes 90), mais une construction commerciale robuste avec des joints de cramique devrait supprimer cette ncessit, comme elle la fait pour le Wankel. I - Qu'arrive-t-il aux pertes de charge au moment du passage devant les fentres dadmission et d'chappement ? La perturbation est brve comparativement celle d'une soupape de piston qui 920 obstrue 75% du temps les tubulures d'admission et dchappement. Pour linstant, les fentres sont faites dune squence de trous distribus suivant l'axe du moteur. Le facteur de charge des conduits d'admission et d'chappement de la Quasiturbine est de 6 10 fois plus lev que dans le cas du moteur pistons 4 temps. J - Comment le carburant est-il dos dans la Quasiturbine ? Un mlange continu est introduit dans la Quasiturbine par une fentre gomtrie fixe. En mode d'Otto, une valve papillon est utilise dans la tubulure d'admission comme dans le cas du piston. En mode photo-dtonation, on pulvrise le carburant 930 dans la tubulure ouverte d'admission (aucune vanne papillon), afin de produire des concentrations comparables celles produites par l'intermdiaire de l'injecteur de carburant dans le moteur diesel, avec cependant lavantage d'un mlange uniforme au moment de la combustion. La position des fentres peut tre lgrement dcale pour tenir compte de l'inertie d'coulement. Il n'y a aucun problme de chevauchement de soupapes, ni de proximit des fentres d'admission et d'chappement, puisqu'elles sont respectivement aux extrmits opposes de la chambre...

    K - Quel systme assure ltanchit ? 940 Lingnierie des joints AC est dcrite dans le brevet [ 1 ], et montr dans le livre [ 9 ]. Ces joints sont de type tiroir ds plus courants et tout fait semblables ceux utiliss dans les pompes rotatives ou palettes. L'articulation est en elle-mme dune excellente tanchit. L - Que diriez-vous de l'arbre d'entranement de puissance ? Comment le lubrifiez-vous ? L'arbre d'entranement n'est pas une partie du moteur, et ce fait est avantageux pour plusieurs usages, comme pour une pompe Quasiturbine qui pourrait tre 950 place dans le centre creux du moteur (de mme pour une hlice de turbine de propulsion de bateau, ou un gnrateur concentrique). Dans le cas d'un gnrateur

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    conventionnel par exemple, ceci permet de placer les crochets directement sur l'arbre de puissance du gnrateur lui-mme et de glisser la Quasiturbine par dessus, ce qui supprime tous les problmes d'alignement d'arbres, puisqu'il ny en a quun seul, soit larbre du gnrateur lui-mme. Comme ce mcanisme d'arbre n'est pas une pice interne la Quasiturbine (bien qu'en son centre), il est facile de le lubrifier au besoin. M - Le mouvement du piston avec la bielle relie au vilebrequin n'est pas sinusodal et 960 cela oblige un quilibrage afin d'attnuer les vibrations dues au mouvement non sinusodal - Qu'en est-il avec la Quasiturbine ? Cela est exact pour le piston et le site Internet Quasiturbine [ 1 ] et le livre [ 9 ] montrent cette variation compare au mouvement sinusodal rigoureux. Cependant, les vibrations du moteur pistons sont essentiellement dues au mouvement du centre de masse de l'ensemble vilebrequin, bielle et piston pendant la rotation, et mme un mouvement sinusodal rigoureux du piston ne supprimerait pas ce mouvement du centre de masse qui engendre la vibration. La Quasiturbine a un centre de masse rigoureusement immobile durant la rotation. 970 N - La complexit du mcanisme compromet-elle la viabilit et la fiabilit ? Ici, on sous-estime grandement la complexit du moteur pistons avec ses tiges, soupapes, culbuteurs, arbres cames, injecteurs. S'il est vrai que la complexit a t historiquement synonyme d'chec, ce n'est plus vrai aujourd'hui. Lautomobile moderne par exemple, est dune grande complexit, et l'avion de ligne Airbus est un des avions les plus complexe au monde, tout en rduisant au minimum les frais dentretien et de consommation de carburant. En outre, bien que les montres lectroniques soient plusieurs millions de fois plus complexes que les horloges 980 mcaniques, elles ont envahi le march comptitivement, et sans chec. O - La Quasiturbine a-t-elle quelques inconvnients ? La dernire phrase du livre La Quasiturbine cologique [ 9 ] expose qu'il y a 2 genres d'innovations : celles qui amliorent les technologies en place, et celles qui les rendent dsutes. La Quasiturbine a l'inconvnient principal discutable dtre de la seconde catgorie. En outre, contrairement aux impacts sur l'infrastructure nationale d'nergie des piles combustibles qui sont anticips dans 30 ans, la Quasiturbine a linconvnient davoir un impact imminent. Il ressort que la 990 Quasiturbine est non vidente et si elle ltait, elle aurait t invente au sicle dernier. videmment, beaucoup plus pourait tre dit et crit sur le sujet. Voir [ 1 ] www.quasiturbine.com et le livre. [ 9 ]

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    X - Technologie Stratgique et Dveloppement conomique L'industrie automobile exige typiquement 8 ans et un demi milliard de dollars pour 1000 dvelopper une nouvelle gnration de moteur pistons. Parce que les conduits dadmission et dchappement sont ferms par les soupapes d'chappement 80% du temps, le rgime d'coulement transitoire est lobstacle principal au dveloppement dun moteur pistons plus propre et plus haute densit spcifique de puissance, avec le systme de soupapes comme facteur limitant du RPM en tenant compte de l'environnement. La comprhension courante des moteurs ne permet pas ou fait fi dignorer la comprhension correcte du concept Quasiturbine. D'ailleurs, seulement une parcelle des stratgies de dveloppement oprationnel du moteur pistons s'applique la Quasiturbine. Tandis que la majeure partie de l'argent consacr au dveloppement des moteurs pistons va dans la culasse, l o se trouvent les 1010 soupapes, la Quasiturbine n'a aucune soupape et son rgime d'coulement est quasi-continu ladmission et l'chappement. Ceci signifie que beaucoup moins d'argent et de ressources seront investis dans le dveloppement de la Quasiturbine, car elle na pas de culasse. De plus, jusqu' 6 ans de dveloppements ardus peuvent tre vits pour la Quasiturbine, tout en conomisant plusieurs centaines de millions de dollars en dpenses de recherches. Afin de faciliter une pntration plus rapide et discipline du march, Quasiturbine Agence Inc. a dj annonc son intention dimpliquer les prsents fabricants de moteurs dans la co-fabrication des moteurs Quasiturbines pour leurs besoins de 1020 production. Pour placer les enjeux en perspective, l'industrie des ordinateurs est vaste, mais elle est minimale compare l'industrie multisectorielle de lnergie. Des moteurs combustion interne de toutes puissances sont utiliss de par le monde et constituent littralement les nerfs des socits modernes. Un nouveau concept russi de moteur non seulement pourrait aider atteindre lobjectif du protocole de Kyoto, mais en tant plus efficace, il rduirait l'importation de carburant et affecterait notablement les dpenses ou revenus externes de plusieurs pays. Le dveloppement conomique potentiel pourrait tre considrable pour les pays initialement 1030 impliqus dans la fabrication dun tel moteur, et l'intgration dans les usages pourrait aussi produire des opportunits denvergure. Les moteurs de 10 CV et moins comptent pour environ 1 moteur par 5 habitants dans de nombreux pays, ce qui en soi, constitue un grand - et nouveau - march de substitution. Les vhicules de transport seront une cible prdominante et naturelle une fois que la technologie aura mri et sera bien prouve, et ce sera alors d'intrt international. C'est l'objectif de cet article que dattirer l'attention des communauts influenant la technologie et la politique, et dannoncer que de nouvelles technologies naissantes

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    existent et peuvent conduire vers une nouvelle confiance en lavenir de la plante, 1040 guide par des socits et des gens dynamiques et visionnaires. XI Rfrences [1] www.quasiturbine.com [2] http://quasiturbine.promci.qc.ca/QTPhotodetonation.html [3] http://web.mit.edu/newsoffice/tt/2003/mar05/hydrogen.html [4] http://quasiturbine.promci.qc.ca/QTpasWankel.html [5] http://quasiturbine.promci.qc.ca/QTAcademiquePneumatiqueJeu.htm 1050 [6] Scientific American of June 2002 A Low-Pollution Engine Solution - New sparkless-ignition automotive engines gear up to meet the challenge of cleaner combustion [7] http://www.llnl.gov/str/Westbrook.html [8] http://www.vok.lth.se/CE/research/HCCI/i_HCCI_uk.html [9] http://quasiturbine.promci.qc.ca/QTLivreFrancais.html [10] http://quasiturbine.promci.qc.ca/GHGAlberta0205.html [11] http://quasiturbine.promci.qc.ca/QTStirling.html [12] http://quasiturbine.promci.qc.ca/QTHydrogene.html [13] http://quasiturbine.promci.qc.ca/QTVehiculeE.html 1060