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- Herausgeber: Books on Demand
- Kategorie: Fachliteratur
- Sprache: Französisch
Depuis la fin du 19ème siècle, de nombreux inventeurs ont utilisé l'eau comme additif dans les moteurs à combustion interne, dans le but d'en abaisser la consommation et d'en réduire la pollution. De nos jours, le plus connu d'entre eux est l'américain Paul Pantone. Cet ouvrage vous propose une approche approfondie et transversale du sujet à travers l'expérience des auteurs, qui ont industrialisé leur version originale de ces procédés sous la forme d'un réacteur catalytique miniaturisé prêt à l'emploi. Partie 1 : un historique des principaux moteurs et procédés utilisant de l'eau pour optimiser la combustion, avec en toile de fond le mythe du moteur à eau. Partie 2 : Le parcours des auteurs depuis les premiers prototypes jusqu'à la création en 2006 de la Sarl Hypnow, société qui cessera son activité en 2019. Partie 3 : Des données techniques précises permettant de comprendre et d'évaluer les critères de bon fonctionnement des moteurs diesel équipés d'un économiseur de carburant (incluant les plans du SPAD et une aide au diagnostic de pannes). Troisième édition 2023.
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Seitenzahl: 143
Veröffentlichungsjahr: 2023
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Et tous ceux qui nous ont apporté leur aide, d'une manière ou d'une autre.
Nous remercions particulièrement Jean-Pierre Petit, qui nous a fait l'amitié d'illustrer gracieusement les touches d'humour que nous tenions à inclure dans ce livre pour en alléger la lecture. Nous considérons comme un honneur de bénéficier de son incomparable talent.
Sommaire
Ils ont mis de l'eau dans leurs moteurs
Remerciements
Préambule
Première Partie
Mythes fondateurs
1898 Clerget
1920 Sabatier
1928 Weber
1931 Le Catalex
Les super carburateurs
1941 Le gazogène
1950 Cochez
Pratt et Whitney
1974 - 1975 Chambrin
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1991 Markou et Pattas
1998 Pantone
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Troisième Partie
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Le régulateur Mini-maxi
Le régulateur "toutes vitesses"
Statisme
Protocoles de test
Historique des réacteurs
Les plans du SPAD
Diagnostic de dysfonctionnement
Epilogue
Septembre 2023
Plus d'infos
Préambule
David et moi avons écrit ce livre avec les objectifs suivants :
• Faire un historique de l'utilisation de l'eau dans les moteurs thermiques à travers les publications qui nous semblent les plus dignes d'intérêt.
• Raconter notre propre trajectoire dans ce domaine durant les cinq dernières années (2004 - 2009)
• Partager des informations techniques exploitables au quotidien par les techniciens motoristes qui souhaitent utiliser l'eau en plus des carburants dits conventionnels.
La première partie s'adresse aux curieux ayant déjà de solides bases techniques et désirant avoir une vue d'ensemble de l'état de l'art. La deuxième est un récit accessible à tous, sans concession ni faux-semblant, décrivant avec humour et réalisme quelques étapes clefs de notre projet. La troisième est un véritable vademecum pour l'amateur ou le professionnel désireux d'améliorer le rendement des moteurs thermiques dont il s'occupe.
Pour des raisons littéraires, cette histoire est souvent narrée par moi, Christophe, à la première personne du singulier. Ne vous y trompez pas, David a fourni à cet ouvrage le socle technique qui en fait un document de référence, et il a rédigé la troisième partie. Nous avons aussi été épaulés par des professionnels de haut niveau, que ce soit en sciences physiques ou en motorisation.
Vous apprendrez que le "moteur à eau" est un sujet très ancien, et que la documentation à ce sujet est très abondante. Le lecteur pourra poursuivre par lui-même cette enquête avec le formidable outil qu'est Internet.
Nous vous ferons partager nos conclusions et réalisations sur le sujet, ayant abouti à des produits performants et bien réels, et ceci sans attendre d'hypothétiques miracles technologiques ni non plus renoncer aux motorisations existantes. Pour les incorrigibles bricoleurs, vous trouverez en annexe les plans du SPAD original, qui ont été publiés pour la première fois via l'association APTE, ainsi que de nombreuses autres idées.
Première Partie
DE L'EAU DANS LES MOTEURS
Mythes fondateurs
Le moteur à eau... un rêve pour nous tous, et, s'il existe, un cauchemar pour l'Etat, à moins de taxer l'eau elle-même.
Lorsqu'on se plonge dans la littérature technique et scientifique, on ne peut que se laisser entraîner dans des enquêtes passionnantes qui mêlent la science, l'histoire, l'économie et le destin d'hommes hors du commun. Le mythe du moteur à eau alimente tous les fantasmes lorsqu'il est associé à la théorie du complot, au secret, aux disparitions mystérieuses d'inventeurs géniaux n'ayant pas eu le temps de développer leurs inventions. Qu'est-il arrivé à Meyer et Chambrin ? Pantone est-il devenu fou ? Est-il vraiment en prison ? Invariablement, à notre corps défendant, nous envisageons l'existence de technologies cachées et stupéfiantes, que le public ne doit pas connaître. Nous avons tous vu au moins un film qui traite de ce sujet, c'est inscrit dans notre conscience collective. Le scénario est tout prêt, des hommes en noir en limousine, qui débarquent avec une valise de billets ou bien une arme avec silencieux. Les lobbies, l'Etat, les multinationales, qui tire les ficelles ?
Qui croire, que croire?
La plupart d'entre nous n'ont ni les moyens ni les compétences pour évaluer techniquement ces intrigantes rumeurs. La simple lecture d'un brevet est une aventure en soi. La moindre équation de chimie nécessite de replonger dans nos cahiers d'étudiants, si tant est que nous ayons abordé le sujet. De la même manière, le métier de journaliste d'investigation ne s'improvise pas. La reconstitution de l'histoire de ces inventeurs passe par de nombreuses heures de recherches et d'interviews, quand elles sont encore possibles.
La plupart du temps, nous butons sur ces obstacles et nous en sommes réduits à laisser vagabonder notre imagination. De ces errances bien naturelles naissent rumeurs et mythes, qui se propagent en s'amplifiant, qu'ils soient fondés ou non.
Les grands thèmes de ces rumeurs sont liés à l'énergie libre. Parmi eux nous trouvons par exemple l'énergie du vide, les moteurs sur unitaires (magnétiques ou autres), le mouvement perpétuel, l'électricité de Tesla, et bien sûr l'énergie "cachée" dans l'eau, etc.
Notre mythe à nous, c'est justement le moteur à eau. Nous allons vous raconter ce que l'on sait de cette histoire-là, en commençant par le célèbre motoriste Clerget.
1898 Clerget
L'excellente monographie de Pierre Clerget par Gérard Hartmann donne une idée du génie de cet homme. Ce motoriste, qui a rencontré Diesel et Sabatier, était tout à la fois un concepteur et le propre artisan de ses idées, réalisant par lui même des moteurs de toutes espèces avec une créativité et une pertinence qui nous laissent sans voix. Les grands esprits sont modernes par essence, et leurs idées gardent au fil des années et même des siècles une incroyable fraîcheur. Je concède que Clerget est particulièrement cher à mon cœur car il a motorisé des avions, et que … j'adore les avions. Le premier moteur diesel pour aéroplane a été construit par Clerget.
Fig. 1 : Clerget et le Morane Saulnier MS230(dessin d'après photo)
Page →
Clerget tire les conclusions suivantes des expérimentations menées sur ce premier moteur prototype : le pétrole avec l'eau en appoint brûle sans fumée. Ce résultat inattendu se confirme sur le moteur à vaporisation (injection). En remplaçant l'eau par l'alcool éthylique, on obtient une forte puissance. Cette solution (pétrole et alcool) s'avérant trop chère pour un moteur automobile, on aurait pu remplacer l'alcool par du bichromate de potasse en solution aqueuse, un produit vendu à bas prix. Avec appoint d'éther azotique ou méthynitrique au pétrole, la puissance dépasse 5ch avec 200g/ch/h de consommation spécifique. (NB :1898 !)
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… La mauvaise combustion du mélange, dans un laps de temps très court, explique ce mauvais rendement. Une combustion imparfaite, trop violente, incontrôlée, est la cause de ces mauvais résultats. Quand on ajoute des produits chimiques pendant la combustion, celle-ci s'améliore, et la puissance du monocylindre passe de 13 à 50 ch ! Soit un rendement qui passe de 20 à 60%.
Page →
Avec injection d'eau, la pression tombe, la puissance développée à l'arbre augmente et les chocs diminuent.
Gérard Hartmann est également l'auteur d'un document électronique intitulé "le moteur à eau". Il recense l'utilisation de l'eau dans les moteurs de manière très complémentaire à la nôtre, plutôt orientée "aviation". Notamment il fait état du moteur à gaz de Hugon, datant de 1865 utilisant de l'eau pour augmenter la puissance, diminuer la température et prolonger la vie du moteur.
Fig. 2 : Moteur à gaz de Hugon exposé au Conservatoire National des Arts et Métiers
Ce document cite évidemment Sabatier, totalement incontournable dans cette histoire, comme nous allons le voir.
1920 Sabatier
Dans son ouvrage "La Catalyse en Chimie Organique" édité en 1920, au chapitre "Sur les catalyseurs", Paul Sabatier écrit au paragraphe 73 page → , dans la rubrique "Oxydes catalyseurs" :
73. Eau. - L'eau paraît fréquemment intervenir comme catalyseur positif ; un assez grand nombre de réactions ne peuvent s'accomplir facilement qu'en présence de traces d'humidité. Les oxydations sont généralement plus difficiles à réaliser au moyen d'oxygène rigoureusement sec (Dixon, Proc. Roy. Soc., 37, 56 ; 1884). On n'arrive pas à provoquer la détonation des mélanges absolument secs d'oxyde de carbone et d'oxygène. Une flamme d'oxyde de carbone s'éteint dans l'air tout à fait sec (Traube, Ber., 18, 1890 ; 1885). Le carbone et même le phosphore refuse de brûler dans l'oxygène parfaitement desséché (Baker, Chem. Soc., 47, 349 ; 1886). L'hydrogène et l'oxygène exactement secs ne se combinent pas encore à 1000°C. Le mélange de gaz ammoniac et de gaz chlorhydrique rigoureusement privés d'humidité ne donne aucune formation de chlorure d'ammonium solide ; inversement le chlorure d'ammonium parfaitement desséché peut être vaporisé sans subir de dédoublement et sa densité de vapeur est alors normale (Baker, Chem. Soc., 65, 611 ; 1894).
Le fluor absolument sec n'attaque pas le verre (Moissan).
Cette intervention utile de l'eau comme catalyseur n'apparaît que tout à fait exceptionnellement. Dans les réactions de la chimie organique. Signalons toutefois que dans l'oxydation catalytique des vapeurs de méthanol sur une spirale de platine incandescente, la présence d'eau favorise la production d'aldéhyde formique. Avec l'alcool méthylique pur, l'incandescence ne se produit que lorsque la spirale a une température initiale d'au moins 400°C, tandis qu'avec l'alcool additionné de 20 p. 100 d'eau, il suffit d'une température initiale de 175°C (Trillat, Bull. Soc. Chim., 29, 35 ; 1903).
En 1939, Sabatier écrit la chose suivante dans le compte rendu d'une de ses conférences intitulée "Hydrogénations directes sur le nickel" :
... Ce succès nous donnait la conviction de la puissance du nickel comme catalyseur d'hydrogénation directe, pour toutes les molécules volatiles au-dessous de 250°C et nous sommes parvenus, M. Senderens et moi, à l'appliquer utilement dans une multitude de cas, soit qu'il y ait élimination d'oxygène par formation d'eau, avec substitution de H ; (…) soit qu'il y ait seulement fixation d'hydrogène.
Sabatier mettra un point un carburant de synthèse basé sur ses recherches. Cette essence, légère et bon marché, sombrera dans les oubliettes. Cruelle est la loi du marché.
Fig. 3 : L'eau est elle-même un catalyseur.
1928 Weber
Il y a 80 ans, Emile Weber publie un livre étonnant : La combustion et les moteurs. Les sous-titres en sont très alléchants : le diesel léger, le carburateur chimique, l'allumage, les procédés mécaniques.
Le carburateur chimique... tiens tiens.
Voici quelques morceaux choisis de ce livre, visionnaire en bien des aspects et absolument remarquable, qui ne manqueront pas d'éveiller la curiosité de nos amis mécaniciens.
page →
Beaucoup de substances à point d'allumage élevé, par exemple, les hydrocarbures aromatiques libèrent de l'hydrogène et si les produits résultant ont une température d'allumage spontané plus élevée que l'hydrogène, c'est l'hydrogène qui sert d'allumeur initial. La température d'allumage spontané est en relation intime avec celle où l'hydrogène se dégage.
page →
Aufhäuser considère CO comme un radical typique : "l'anhydride carbonique (CO2) peut naître ou disparaître, mais c'est l'oxyde de carbone qui est le véritable radical dans la combustion".
page → (moteurs de première classe à allumage commandé)
Mais le cas idéal est celui où, partant des combustibles liquides les plus divers, on peut fournir au moteur un mélange dont la température d'allumage spontanée est élevée et constante quelle que soit la nature du combustible envisagé. Ceci implique une transformation intime préalable, par exemple une décomposition thermochimique (expérience de Wollers et Ehmke)
Nous arrivons ici à la notion de “carburateur chimique” qui peut conduire à des résultats industriels importants.
page → (moteurs de seconde classe, à allumage spontané).
Dans cette seconde classe, il y a lieu d'écarter toutes les circonstances de nature à accroître la température d'allumage spontané. Par contre, les procédés capables d'abaisser cette température sont à considérer comme favorables à l'allumage et à la combustion. L'addition de corps "détonants" ou la constitution de mélanges à basse température d'allumage spontané est donc très avantageuse
...
Ils (les moteurs de seconde classe) possèdent en effet un transformateur “chimique” : l'antichambre. Celle-ci ne doit pas être considérée comme une simple chambre de pré-explosion pour l'injection purement mécanique de la charge principale du combustible liquide. Il s'y passe un des phénomènes les plus remarquables de la technique thermochimique. Sous l'action de la pré-explosion, il s'opère une transformation intime du combustible en absence d'oxygène, mais en présence d'anhydride carbonique, de vapeur d'eau et d'oxyde de carbone. On peut admettre que ce qui sort de l'antichambre est un produit gazeux analogue à celui dégagé par le four expérimental de de Wollers et Ehemke. On peut admettre aussi, en appliquant la théorie d'Aufhäuser que sous l'action de la pré-explosion, le "véritable carbone" entre en lice et que l'hydrocarbure liquide se trouve transformé en les deux combustibles gazeux élémentaires et fondamentaux : l'hydrogène et l'oxyde de carbone.
page →
La tâche de l'avenir dans tous les domaines de la combustion est à définir comme suit : augmentation de la vitesse de transformation du carbone vers le gaz à l'eau.
page →
L'idée de recourir aux métaux catalytiques devait donc naturellement venir à l'esprit des inventeurs. Le rôle de ces métaux consiste en effet, suivant l'expression de pierre Duhem, "à accélérer la vitesse des transformations et de se comporter comme un lubrifiant qui atténuerait les résistances passives et les frottements chimiques".
page → (Citation du chimiste Grebel)
Aussi est-il rationnel de chercher à préparer chimiquement, aux dépens de la chaleur perdue des gaz d'échappement, le mélange tonnant avant son admission aux cylindres, de façon à se rapprocher du mélange idéal. La présence d'un catalyseur peut, d'ailleurs, abaisser les températures nécessaires au cracking et à l'oxydation du carbone qui tendrait à se déposer.
...
C'est précisément ce qu'ont obtenu MM. Balachowski et Caire. En faisant passer, sur un catalyseur chauffé par les gaz d'échappement, une émulsion de carburant et d'un peu d'air primaire, ils pyrogènent ce carburant sous forme de gaz et de vapeurs d'essence de cracking dont les avantages, au point de vue production de force motrice, sont maintenant indiscutés. De plus, le carbone que tendraient à abandonner les hydrocarbures lourds, ne peut se déposer, car il est oxydé au fur et à mesure par l'air primaire. Cependant, la proportion de cet air doit être sévèrement limité pour ne pas exagérer le dégagement des calories en dehors des cylindres qui est, il est vrai, compensé par un meilleur remplissage du diagramme et, en quelques cas, par un emprunt de la chaleur de dissociation aux produits de combustion ayant quitté les cylindres. Il va sans dire que l'addition d'air secondaire au mélange primaire catalysé doit être réglée de manière à assurer une combustion parfaite du combustible.
...
Quoi qu'il en soit, la substitution du Catalex aux carburateurs physiques permet d'ores et déjà, d'accroître la puissance des moteurs automobiles de 15% environ et de réduire leur consommation par cheval / heure de 20%. En sus, le carburateur chimique procure un moelleux et une douceur de marche jusqu'alors inconnus.
Dans la collection “Les Grands Problèmes de l'Energie” Weber n'a jamais publié à notre connaissance les tomes 2 et 3. Une vingtaine de volumes étaient prévus sur 10 ans. Plutôt bizarre, non ?
Le carburateur chimique catalysé et alimenté en énergie par la chaleur des gaz d'échappement permet de convertir tout combustible, même une huile lourde, en un gaz se rapprochant du gaz à l'eau, dont la combustion est idéale pour les moteurs. Faisons un peu mieux connaissance avec ce carburateur chimique.
1931 Le Catalex
Messieurs Caire et Balachowski obtiennent un brevet aux USA pour le sus-cité carburateur chimique “Catalex” (US 1,833,552) issu de la collaboration avec Weber.
En voici un résumé d'après le texte original en anglais.
Appareillage d'alimentation en carburant pour moteur à combustion interne.
l'appareillage consiste à produire un gaz explosif en deux étapes. La première est la pré oxydation catalysée d'un mélange très riche d'hydrocarbures et d'air "primaire", la réaction étant chauffée par les gaz d'échappement. La deuxième est le mélange des produits de cette oxydation avec de l'air frais, au moyen d'un mélangeur conventionnel.
