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Auto QT Pneumatique Zéro Pollution de l'APUQ

Dévoilée le 25 septembre 2005

www.promci.qc.ca/pureinvention/apuq/APUQAutoPneumatique.htm
Vidéo (350 Kb) à:
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May 2006 - Reportage TV à LCN and TVA quasiturbine.promci.qc.ca/QTVideos/QTAPUQTvaLcnTV060527.wmv

APUQ - Alternateur 12 volts Pneumatique
L'objectif est de mettre un alternateur de part et d'autre de la QT!
Quasiturbine.com
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Une génératrice semblable à vapeur est aussi en projet
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Récupération des chaleurs d'échappement

La récupération de 30% des chaleurs d'échappement des moteurs thermiques permettrait de surpasser les performances d'efficacité de la plupart des hybrides. En plaçant une Quasiturbine chaude dans ou autour de l'échappement moteur, et en injectant un filet d'eau chaude pressurisée (vapeur maintenue en état liquide pour un meilleur transfert de chaleur), une partie de la chaleur peut être récupérer en énergie mécanique. Une Quasiturbine Stirling ou à vapeur cycle court pourrait aussi faire l'affaire! Voir: Engine Exhaust Heat Recovery with Quasiturbines

Applicable aux Chaleurs Solaires

Le concept de Quasiturbine vapeur solaire
quasiturbine.promci.qc.ca/ETypeSteam.htm

L'équipe de recherche Quasiturbine a initialement établie une liste de of 30 déficiences du piston et autant de déficiences du Wankel. Le concept générale de la Quasiturbine est le résultat d'efforts pour améliorer ces deux moteurs en supprimant le contraignant vilebrequin sinusoïdal et en offrant jusqu'à 7 degrés de liberté au design.

Quasiturbine - Définition

La turbomachine Quasiturbine est une roue symétriquement déformable actionnée en couple moteur continue sous l'effet de la pression. La Quasiturbine (Qurbine) ou Kyotomoteur est un moteur rotatif sans vilebrequin ayant un rotor articulé à 4 faces dont le centre est libre et accessible, tournant sans vibration ni temps mort, et produisant un fort couple moteur à faible RPM sous une variété de modes et de carburants. La Quasiturbine peut aussi servir de moteur pneumatique, vapeur, Stirling, compresseur et pompe. La Quasiturbine est aussi une théorie d'optimisation des concepts moteurs compacts et extrêmement efficaces.

La Quasiturbine se situe au carrefour des 3 moteurs modernes: Elle s'inspire de la turbine, perfectionne le piston, et améliore le Wankel. La Quasiturbine est universelle par rapport aux sources d'énergie: Carburants liquides et gazeux, hydrogène, vapeur, pneumatique, hydraulique... La Quasiturbine fut inventée par la famille Saint-Hilaire et initialement brevetée en 1996. Ce moteur fait appel à un profil de stator quasi-ovale complexe calculé par ordinateur, créant des régions de volumes croissants et décroissants lorsque le rotor tourne. Ce moteur est aussi destiné à brûler du carburant en mode détonation, le mode de combustion optimal du futur... que le piston ne peut supporter.

Fonctionnement

Dans le moteur Quasiturbine, les quatre temps d'un cycle Beau de Rochas (Otto) typiques sont distribués séquentiellement autour d'un quasi-ovale, à la différence du mouvement alternatif du moteur à piston. Dans le moteur Quasiturbine de base à rotor unique, un stator quasi-oval encercle le rotor articulé à quatre faces qui tourne en se déformant tout en suivant exactement le contour du boîtier. L’étanchéité du rotor est assurée par des joints contre les parois latérales, et par des joints de contour contre la périphérie intérieure du stator, constituant quatre chambres de volume variable.

Quasiturbine
Cycle de combustion

Admission (turquoise),
Compression (bordeau),
Combustion (rouge),
Échappement (noir).

La bougie est située
au-dessus (vert).

Lorsque le rotor tourne, sa déformation et la forme du stator font en sorte que chaque section du stator se rapproche et s’éloigne, comprimant et détendant ainsi les chambres à la façon des « temps moteur » associés au piston alternatif. Cependant, alors qu’un moteur à piston à quatre temps produit une combustion par cylindre à chaque deux révolutions, soit une demi combustion de puissance par révolution et par cylindre, les quatre chambres du rotor de la Quasiturbine produisent 4 temps de combustion par révolution du rotor ; c'est-à-dire huit fois plus que le moteur à piston à quatre temps.

Puisque la Quasiturbine n'a pas de vilebrequin, les variations de volume interne ne suivent pas nécessairement le mouvement sinusoïdal habituel des moteurs, ce qui lui confère des caractéristiques très différentes de celles du piston ou du moteur Wankel. Contrairement au moteur Wankel dont le vilebrequin déplace radialement les faces du piston rotatif successivement vers l'intérieur et l'extérieur, les faces du rotor de la Quasiturbine basculent alternativement en référence au rayon du moteur, mais elles restent à une distance fixe du centre du moteur à tout instant durant la rotation, produisant une pure force tangentielle de rotation.

Le piston à 4 temps a un temps mort tellement long, que son couple moyen est environ 1/8 du couple de crête, lequel dicte la robustesse requise de la construction. Puisque la Quasiturbine n'a pas de temps mort, le couple moyen est de seulement 30% inférieur à son couple de crête, et pour cette raison, la robustesse relative de la Quasiturbine n'a besoin d'être que de 1/5 de celle du piston, permettant ainsi une réduction additionnelle de poids du moteur...

Comparaison avec les Turbines - Compétitivité

La Quasiturbine partage avec les turbines conventionnelles la précieuse caractéristique de continuité de couple (même si non constant, il n'y a pas de temps mort propulsif), ce qu'offre très peu de concept moteur. Étant une configuration balancée avec un débattement de joint presque nul, rien n'empêche une mise à l'échelle de la Quasiturbine jusqu'à 10 mégawatts et plus. Contrairement aux complexes turbines conventionnelles, la Quasiturbine peut être produite compétitivement en unité de faible puissance, elle est facile à opérer, et ne requière pas un personnel d'entretien nécessitant un entraînement aussi sophistiqué.

L'hydraulique, le pneumatique, la vapeur, la combustion de gaz et de carburants... produisent une énergie primaire sous forme de détente et de pression. Étant un dispositif hydro-aéro-statique, la Quasiturbine transforme directement cette énergie de pression en mouvement mécanique de rotation avec une efficacité optimum, que la pression soit faible ou élevée (QT tourne au ralenti avec seulement quelques lb/po2 - psi !). Les turbines conventionnelles sont hydro-aéro-dynamiques, et ne peuvent pas utiliser directement l'énergie de pression qui doit d'abord être convertie en énergie cinétique. Pour une géométrie donnée, l'efficacité des turbines conventionnelles chute rapidement lorsque le flux s'éloigne de la vitesse optimum.

Parce que la Quasiturbine n'exige pas que l'énergie de pression soit convertie en énergie cinétique intermédiaire, elle a de nombreux avantages sur les turbines conventionnelles, incluant au niveau de l'efficacité à tous les régimes.

Une turbine conventionnelle est tellement exigeante en terme de contrôle de débit, rpm et charge, qu'elle doit être l'équipement central dominant auquel les autres composants du système doivent être asservies. Au contraire, les Quasiturbines peuvent être efficacement asservie à une variété d'autres usages.

La Solution Quasiturbine

La détonation et l'hybride sont 2 moyens distincts d'harnacher la faible efficacité du moteur à piston à puissance réduite, et les deux sont compatibles avec les efficaces trains de propulsion (moteur-roue) électrique. La solution du moteur à détonation est cependant la méthode la plus direct direct et efficace, et parce que le « carburant embarqué » est déjà une forme de stockage d'énergie, le moteur à détonation évite de re-stocker cette énergie électriquement dans des batteries. Le stockage chimique de l'énergie dans le carburant est dégradé lors du re-stockage chimique dans les batteries.

Plusieurs chercheurs tentent d'accroître l'efficacité énergétique à long terme avec le piston, l'hydrogène, les piles à combustible... Les concepts hybrides sont des moyens d'harnacher la "pénalité d'efficacité à faible puissance" des moteurs à piston utilisés dans les véhicules, mais leurs mesures contre-productives limitent les perspectives à long terme jusqu'à ce qu'on puisse efficacement faire le plein à partir du réseau électrique. Aucune de ces solutions ne sont stables et compétitives à court terme.

La Quasiturbine en cycle Beau de Rocha (Otto) est une technologie relativement simple qui peut émerger en quelques années avec des bénéfices d'efficacité substantiels dans plusieurs usages par rapport au piston. Les imposantes centrales des services publics convertissent l'énergie plus efficacement que les petites unités distribuées et devraient être favorisées lorsque possible, mais à long terme, la Quasiturbine à détonation est un des rares moyens d'égaler les efficacités des services publics de façon distribuée, tout en étant chimiquement aussi propre. Non seulement la photo-détonation supprime l'énergivore vanne papillon de dépressurisation de l'admission et préserve ainsi l'efficacité moteur à régime réduit, mais comme elle requiert un taux de compression supérieur, lequel augmente l'efficacité du moteur aussi à pleine puissance.

Quasiturbine.com
La QT-AC (Avec Chariots) est destinée au mode détonation,
où le haut rapport surface / volume
est un facteur atténuant de la détonation.

La prochaine étape au niveau de la recherche mondiale sur les moteurs est de rendre le moteur à essence aussi efficace que le moteur diesel, et le moteur diesel aussi propre que le moteur à essence. La Quasiturbine AC à photo-détonation atteint cela et plus, en conciliant les moteurs à essence (homogène) et diesel (non homogène) en un nouveau moteur extrêmement efficace et propre grâce au mode photo-détonation, ouvrant ainsi la voie à une percée technologique majeure en efficacité énergétique! La photo-détonation permet 2 améliorations de gain en efficacité: La suppression de la vanne papillon de dépressurisation de l'admission (frein moteur - lequel existe constamment à l'intérieur des moteurs à essence), et l'accroissement du taux de compression (bien au dessus du niveau requis pour le cognement et le diesel). Parce que la combustion est homogène et se produit en excédant d'air, elle est aussi propre qu'une combustion externe.

Ne pas confondre le processus d'allumage (la bougie et le thermo allumage)
avec le mode de combustion (front thermique ou détonation)
Noter qu'il n'y a pas de détonation dans les moteurs diesel.
La photo-détonation s'auto-allume comme le Diesel,
mais brûle de façon homogène, plus rapidement et plus proprement.
Ce mode utilise une « chambre rapide de détonation »
plutôt qu'une « chambre de combustion ».
www.quasiturbine.promci.qc.ca/FQTPhotodetonation.html

La Quasiturbine a des degrés de liberté supplémentaires qui permettent une optimisation thermodynamique et photo-détonation que les autres concepts mathématiquement plus simples comme le piston et le Wankel ne permettent pas d'atteindre. En contraste avec des douzaines de nouveaux designs de moteurs, le plus important pour l'instant concernant la Quasiturbine est le fait qu'elle dénoue un nouveau champ de développement et offre d'accomplir ce qu'aucun autre design moteur ne peut suggérer ou performer, et spécialement pour la détonation dont les tentatives à piston échouent depuis 40 ans...

Pourquoi un Meilleur Moteur?

Dans leur livre sur la Quasiturbine , les inventeurs ont utilisé un jeu de 14 paramètres moteur pour démontrer qu'aucun moteur moderne ne rencontre simultanément les critères d'exigences optimum généralement souhaités. Aucun moteur ne peut à la fois être compact, léger, peu bruyant, sans vibration, haut couple à bas rpm, efficace sur une large plage de puissance... tout en ayant une combustion homogène propre et étant capable de multi-carburants... Avec nos moteurs à essence d'aujourd'hui en cycle Beau de Rocha (Otto), environ la moitié de l'essence utilisée en transport est littéralement gaspillée pour lutter contre le vide de la dépressurisation atmosphérique générée par la vanne papillon du carburateur ou de l'injecteur (l'effet de frein moteur). Cela correspond à la moitié de la pollution liée aux activités de transport!

Les moteurs sont à l'extrémité de la chaîne énergétique et leurs pollutions sont dans l'environnement le plus immédiat des usagers. De meilleurs moteurs sont la clé d'un meilleur environnement, non seulement en raison de leur amélioration propre, mais aussi parce qu'une amélioration aussi petite soit-elle a un impact directement amplifié sur toutes les phases antérieures de la cascade énergétique et de l'industrie. C'est la raison d'être de la Quasiturbine!

Les Dernières Goûtes de Carburant Fossile?

Si on est un jour réduit à rationner la disponibilité de carburant fossile, dans quel type de moteur mettrez-vous le précieux liquide? Sans doute dans le moteur le plus efficace et le plus propre. Il importe donc de développer de meilleurs moteurs sans égard à l'abondance ou la rareté du carburant fossile, afin atténuer les effets de l'inévitable transition et dans la perspective des précieux carburants synthétiques de remplacement. Le développement de moteurs plus efficaces fait partie des mesures visant à mieux nous préparer pour affronter l'avenir... Plus on approchera de la fin de l'ère fossile, plus les moteurs performants seront nécessaires et appréciés!

Carburant Fossile et Énergie Renouvelable

La comparaison est quelque peu déloyale. Primo, les carburant fossiles sont pompés d'un réservoir sous terrain – ce n'est pas une énergie emmagasinée à partir d'activités humaines. Secondo, comparer le contenu énergétique des énergies fossiles tabulé à environ 9000 W-h/Kg avec les système d'énergie renouvelable est davantage déloyale. Un Kg de carburant fossile “ne contient pas d'énergie du tout, si on n'a pas d'oxygène pour en faire la combustion”. Pour les usages mobiles, la vérité est qu'il faut environ 2 tonnes d'oxygène pour brûler le réservoir d'une auto moyenne, lesquels sont prélevées de l'environnement durant le trajet… mais devaient être à bord pour fins de juste comparaison avec les systèmes d'énergie renouvelable comme les ressorts, l'air comprimé, les batteries ou l'azote liquide… Il est amusant de constater que les carburants fossiles et les systèmes à captation solaire sont à cet égard tous les deux déloyales envers les « systèmes à énergie totale embarquée » pour les usages mobiles. Une considération à se rappeler lors de l'évaluations des futures générations de projets…

Un Moteur et plus

Les Quasiturbines sont particulièrement avantageuses pour plusieurs « systèmes traditionnels » comme les pompes à chaleur (réfrigérateurs, congélateurs, climatiseur d'air), le stockage pneumatique d'énergie, les compresseurs et pompes à eau, les pompes et moteurs hydrauliques, ainsi que pour la co-génération par les services publiques, pour l'aviation, la marine ou la propulsion des locomotives, comme turbines à gaz à cycles combinés, comme détendeurs rotatifs pour la récupération des énergies de pression des gazoducs, ou pour la production ou récupération d'énergie industrielle et nucléaire des bouilloires à vapeur...

Non seulement la Quasiturbine peut être utilisée comme moteur pneumatique (air) ou moteur de co-génération vapeur, mais elle peut fonctionner en mode combustion interne Otto et photo-détonation, en Stirling thermique, Brayton et autres cycles. Cela en fait un moteur souhaitable pour la cogénération et la récupération de la chaleur des échappements de moteurs conventionnels (voir QT Type Stirling) ou pour les barrages hydro-electriques (voir QT Type Hydraulic).

Comme détendeur rotatif, elle peut être utilisée pour récupérer des MW d'énergie de pression aux stations de réduction de pression des gazoducs (ou stations de réduction de pression de vapeur), et pour efficacement remplacer les pointeaux de détente dans des systèmes plus écologique de réfrigération et de pompe à chaleur de climatisation (extrayant l'énergie mécanique de pression qui détruit l'efficacité du refroidissement), tout en offrant une possibilité de compression. Voir quasiturbine.promci.qc.ca/ETypeExpander.htm

Les Moteurs et la Stratégie Énergétique

Le futur des stratégies énergétiques implique les ressources, l'efficacité, la distribution et la mobilité. Parce que les grandes stations de services publiques transforment les carburants en électricité avec une plus grande efficacité que les petites centrales distribuées ou votre moteur de voiture, il y aura une période pendant laquelle les hybrides, les piles à combustibles (aussi des machines thermiques), les batteries et l'électricité des réseaux (les trains de propulsion électrique demeureront souhaitables avec des génératrices embarquées efficaces) tendront à substituer les moteurs Otto à combustion interne. Cependant, avec la venue sur le marché de moteurs plus efficace et à photo-détonation, et que les petits moteurs deviendront aussi efficace que les grandes stations de services publiques, ce genre de substitution n'aura plus aucune raison d'être. Seulement alors, la production électrique distribuée deviendra réalité, et en raison des avantages de mobilité spécifiques en énergie et puissance des carburants, les moteurs à combustion interne efficace n'auront alors aucun substitut!

Il faudra évidemment faire face aux ressources, mais la solution efficace et la plus probable sera en direction des CARBURANTS SYNTHÉTIQUES(du bio-solaire ... ou nucléaire) semblables aux carburants conventionnels, parce que la meilleure façon et la plus pratiques de stocker de l'hydrogène est de le lié aux atomes de carbone et de fabriquer un combustible liquide conventionnel (Entrerons nous alors dans une ère déficiente en carbone?). Pour ces raisons, aucune technologie prévisible n'est susceptible à long terme de se substituer aux moteurs à combustion efficaces... pour lesquels la recherche et le développement doivent continuer. Ceux et celles qui disent que les améliorations actuelles du moteur thermique à combustion interne arrivent trop tard dans l'histoire manquent de pertinence: Si les moteurs thermiques étaient plus efficace, personne ne parlerait d'hybride et d'hydrogène...

Préoccupation Environnementale

Dans sa note d’introduction du 15 décembre 2003 au sujet du livre blanc sur la Quasiturbine, Mr. Myron D. Stokes, www.emotionreports.com écrit:

Dans le contexte des discussions internationales environnementales et d'épuisement des ressources tel que le Protocole de Kyoto, et tenant compte de la conviction de la population en général que les changements climatiques mettent actuellement notre planète en danger, un nouveau sens de l’urgence est nécessaire et exige qu'aucune technologie énergétique ne soit mise de coté, et cela est particulièrement vrai de toutes les saines avancées en concept moteur. La technologie Quasiturbine figure parmi les très rares outils énergétiques et environnementaux qui nous permettent d’apaiser nos inquiétudes, et constitue un précieux nouveau moyen disponible pour aider à atteindre notre objectif collectif vital.

Il va de soi que reconnaître son existence relève des obligations et devoirs d'un engagement social. - Myron D. Stokes

Comment Pouvez-Vous Participer?

Pour l'instant, la priorité va aux projets de petites centrales et de démonstrations à partir des moteurs déjà offerts. Vous pouvez participer en contactant un collège ou université locale (département de mécanique, environnement ou énergie) pour les inviter à lancer une étude ou un projet Quasiturbine. Vous voulez faire plus? Commanditer leur projet, partager l'usage de l'unité et intéressez-vous aux résultats... Ainsi, vous impliquerez la jeune génération de votre région dans une technologie émergeante à l'égard de laquelle ils sont susceptibles de jouer un rôle, tout en supportant votre communauté dans sa quête de solutions environnementales et énergétiques du futur.

Vous Cherchez une Idée Cadeau?

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Un document de 292 pages sur les moteurs, leurs secrets et améliorations.

Plus Technique

Papiers sur la QT

Dans les Média

La problématique des moteurs performants (photodétonation)

Pourquoi la Quasiturbine (Qurbine) est-elle aussi exceptionnelle?

Le livre blanc sur la technologie Quasiturbine

Intérêt Régional

Quasiturbine et Moteur-roue, voir
www.promci.qc.ca/pureinvention/MoteurRoue

USA quasiturbine.promci.qc.ca/qtusa

APUQ - Association Québécoise de Promotion
des Usages de la Quasiturbine (Québec)
Site initial : www.promci.qc.ca/pureinvention/apuq/
Site suivant : www.promci.qc.ca/pureinvention/apuqcom

OQAPA - The Ontario Quasiturbine Application Promotion Association