Auto de Course "FORMULE QT" - Quasiturbine 
(Pour circuits avec les Indy, séries CART et Formule 1 - F1) 

Une "FORMULE QT" pourrait-elle courir contre les F1 ? 

Seule la construction d'une FORMULE QT permettra de répondre à cette question.

This is a proposal to develop and built a prototype of a racing car using the new Quasiturbine rotary engine. 
Because the Quasiturbine has a much higher specific power density that the piston engine,
a single Quasiturbine rotor of about 50 cm (20 in.) in diameter by 20 cm (8 in.) thickness
could develop 1000 HP at only 3000 RPM (twice that if it can reach 6000 RPM?). 
Absence of flywheel would allows much higher acceleration.
Since the Quasiturbine has an hollow empty center, a much higher low RPM torque, and idle at only 200 (two hundred) RPM,
it is proposed to have the racing car rear wheel axle to cross within the Quasiturbine core,
and to use only a differential clutch coupling (no gearbox at all!). This would much improve the racing cars endurance.

At this time, the promoter is looking for sponsors to develop the engineering and validate such a prototype approach.
Next, the No.1 prototype "Formula QT" racing car will have to be built.
Upon satisfactory (or impressive) result, the promoter would attempt to list the prototype
for "friendly rides" on all major racing circuits, including CART series and Formula F1.
This should provide great visibility to sponsor names and products, and would prove its open mind to research and new ideas!

The promoter has already interested a major international European engineering firm currently involved with F1 projects,
which could provide most of the required expertise.

A - La problématique des moteurs performants ... vers la photo-détonation

D’autre part, la chambre à combustion des moteurs est un volume parasite indésirable du point de vue de l’efficacité énergétique, puisqu’il faut la pressuriser en pure perte avant de pouvoir produire de fortes pressions sur le piston et ainsi faire du travail utile. Idéalement, il faudrait donc que la chambre à combustion soit la plus petite possible, ce qui implique un taux de compression élevé. Or le piston rencontre au moins 3 obstacles majeurs qui limitent son taux de compression : la robustesse mécanique, l’auto-allumage (photo-détonation), et la production de polluants. À bas taux de compression avec un carburant pré-mélangé, la bougie produit une onde thermique d’allumage qui se propage dans la chambre, produisant une combustion progressive et uniforme, mais quelque peu incomplète. Dans la même situation avec un haut taux de compression, c’est la radiation (lumière, un peu comme celle d’un laser) qui allume spontanément, parfaitement et uniformément la combustion (détonation ou cognement que les pistons ne peuvent supporter en raison de la trop longue impulsion de pression qu’ils produisent). Déjà pour atteindre le mode Diesel, il a fallut faire une concession de taille, c’est à dire abandonner la combustion uniforme d’un carburateur pour une combustion beaucoup moins désirable qu’est celle du jet localisé de l’injecteur de carburant. Mis à part les additifs qui absorbent les radiations et augmentent ainsi l’indice d’octane, les récentes recherches visant à optimiser le moteur à pistons portent sur des bielles de longueurs variables permettant d’ajuster de façon continue le taux de compression pour qu’il soit juste en dessous du seuil de la photo-détonation, quel que soit le régime moteur, mais sans jamais l’excéder. Notez que la photo-détonation se produit à des taux de compression légèrement supérieurs à l’allumage thermique désigné aux É.-U. par "Homogeneous Charge Compression Ignition" HCCI combustion, en Europe par "Controlled Auto Ignition" CAI combustion, et au Japon par "Active Thermo Atmosphere" ATA combustion. Bien que le sujet passionne les chercheurs, le contrôle de l’allumage thermique et photonique dans le piston demeure un problème non encore résolu, et possiblement une impasse que la Quasiturbine contourne!

À faible facteur de charge, la dépressurisation à l'admission du cycle Otto dissipe de la puissance moteur puisque le papillon est presque fermé et que le piston descendant agit en pompe à vide colmatée contre la pression atmosphérique, vide qui est subséquemment partiellement détruit par la vaporisation du carburant durant la compression. En raison de cet effet, le moteur en cycle Otto résiste à toute augmentation RPM de vitesse (bien connu comme frein moteur en compression) et cette résistance intrinsèque à l'augmentation de vitesse est combattue par une consommation constante et importante de carburant. Le mode photo-détonation n'utilise pas de papillon et accepte sans contrainte toute l'air disponible à pression atmosphérique (comme le Diesel d'ailleurs, où l'énergie de pressurisation est alors restituée à la détente). Pour cette raison, le rendement à faible facteur de charge du moteur à photo-détonation est le double de celui du cycle Otto conventionnel, et considérant que le facteur de charge d'une auto se situe en moyenne autour de 10 à 15%, cela n'est pas peu dire (économie encore plus grande dans les embouteillages...).

Or, la Quasiturbine permet de résoudre ces dilemmes grâce à deux des particularités originales (… et ce ne sont pas les seules), qui sont : Premièrement de faire feu 8 fois par deux tours en mode 4 temps, ce qui permet d’utiliser les chambres à combustion beaucoup plus souvent sans avoir à élever la vitesse de rotation du moteur et sans rencontrer les problèmes d’écoulement, ni d’inertie des soupapes puisqu’elle n’en a pas. 
Deuxièmement, de produire des impulsions de pression plus courtes et à rampes linéaires permettant le contrôle de l'allumage thermique et photonique et le contournement des obstacles limitant les hauts taux de compressions moteurs, augmentant ainsi l’efficacité, tout en conservant la capacité de combustion uniforme et tout en réduisant la production des polluants.  
Comme la combustion est provoquée par la radiation, la forme de la chambre à combustion et son rapport surface / volume ont ici peu d’effet, contrairement au cas du piston. Parce qu’elle est conçue pour l’allumage thermique et photonique, la Quasiturbine ne peut pas être considérée comme un « moteur à piston rotatif », ni être correctement caractérisée par les paradigmes du piston.

Voici une liste des principales déficiences conceptuelles qui limite le moteur à piston :
- Les 4 temps moteurs ne devraient pas être de durée égale.
- Le piston est en poussée 17% du temps et en traînée 83% du temps.
- À mi course, les gaz pousseraient plus efficacement sur un piston à vitesse modérée, alors qu'en fait il est à sa vitesse maximal en fuite devant le gaz.
- Le flux du gaz n'est pas unidirectionnel, mais change de direction avec la direction du piston. 
- Lors de la poussée du piston, le front d'onde thermique d'allumage à de la peine à rattraper le gaz en mouvement dans le même sens.
- Les soupapes ouvrent seulement 20% du temps, interrompant le flot d'admission et d'échappement 80% du temps.
- Les temps de séjour du piston à l'arrêt en haut et en bas sont inutilement trop long.
- Le confinement prolongé au point haut augmente le flux de chaleur au bloc moteur et réduit l'efficacité moteur.
- Incapacité du piston à produire de l'énergie mécanique immédiatement  passé le point haut.
- Incapacité du piston à aspirer immédiatement après le point haut.
- Le piston ne supporte pas la pré-vaporisation du carburant, mais requiert une pulvérisation nuisible à la qualité de la combustion et à l'environnement.
- La proximité des soupapes d'admission et d'échappement empêche le bon remplissage de la chambre lors du chevauchement ouvert des soupapes,
et laisse passer une partie des gaz d'admission imbrûlés dans l'échappement.
- L'impulsion de couple instantanée est progressive, et gagnerait à présenter un plateau.
- Le facteur d'utilisation des pièces est faible, et celles-ci gagneraient à être multifonctionnelles.
- Le couple moyen est de seulement 15% du couple de crête, ce qui impose une robustesse pour la crête 7 fois plus grande.
- Le volant d'inertie est un handicape aux accélérations, et au poids total du moteur.
- La bielle donne une composante de poussée oblique qui ovalise le piston, et oblige une lubrification de paroi.
- Le lubrifiant est aussi caloporteur, ce qui nécessite un carter encombrant, et impose des inclinaisons faibles du moteur.
- Requiert un jeu complexe de soupapes, de cames et de tringles interactives de synchronisation.
- Les inerties de soupapes sont une sérieuse limitation à la vitesse de révolution.
- Les accessoires internes au moteur (comme les arbres de cames) consomment une puissance substantielle.
- Mauvaise qualité homocinétique : violentes accélérations et arrêts du piston.
- Niveau de bruit et de vibration relativement élevé. 
- À faible facteur de charge, la dépressurisation à l'admission du cycle Otto dissipe de la puissance moteur (pompe à vide contre la pression atmosphérique).

B - Le moteur Quasiturbine

http://quasiturbine.promci.qc.ca 
En bref: L'asymétrie des cycles et la précocité de l'admission du mélange et de la détente des gaz
(sans volume superflu en cours de détente) permettent une meilleure extraction initiale de l'énergie mécanique.
During 2 rotations, the 4 strokes piston completes 4 strokes while the Quasiturbine completes 32 !
Continuous intake and exit flow make better use of intake and exhaust manifold,
and allow to reduce the weight and the volume of the engine by a factor 4.
Une réduction plus rapide dans la chambre de combustion de la température,
de la pression et du temps de confinement conduit à une production moindre de NO_x,
et à un moindre transfert de chaleur vers le bloc moteur, le tout accroissant l'efficacité au-delà du moteur à piston.

For over 50 years, researchers have been dreaming about the perfect engine,
having uniform combustion, with a small combustion chamber (high compression ratio).
This is what the Quasiturbine does by producing a much shorter pressure pulses (particularly QT-AC with carriages) ,
and furthermore accepting photo-detonation, because compression and relaxation slopes are very nearby in time.

Cliquer ici pour une image haute résolution de 2000 pixels
These diagram explains the sequence of operation of internal combustion 
and pressurized fluids (air or steam) Quasiturbine. Notice the 32 strokes per 2 revolutions!

Table comparing the power output of different engines in different operation modes.

Quasiturbine modèle de série AC (avec chariots)
This graph compares the volume variation within the piston and the Quasiturbine.
notice the Quasiturbine linear pressure ramp with discontinuity at TDC.

Quasiturbine modèle de série AC (avec chariots)
This graph shows the improved intake characteristics of the Quasiturbine compare to the piston engine.
The Quasiturbine acts naturally aspirated almost like a piston engine having a turbo!

Mais pourquoi la Quasiturbine supporte-t-elle ce que le piston ne tolère pas? 
Simplement parce que les cinétiques au voisinage du point haut du « piston » et de la « pale-QT » sont diamétralement opposées, à la fois en volume et en vitesse. En volume, parce que le piston passe au point haut à volume presque constant, alors que la pale-QT passe le point haut à volume discontinue variant rapidement (rampes linéaires ascendante et descendante, dont le sommet est un brusque virage sinusoïdale). En vitesse, parce que le piston passe au point haut avec une vitesse discontinue variant rapidement (décélération, arrêt, et accélération en sens opposé du piston), alors que  la pale-QT passe le point haut à vitesse constante (avec de plus une composante radiale nulle). Deux considérations mécaniques découlent directement de ces caractéristiques physiques. Primo, le piston est en montée (cinétique ascendante) lorsque la photo-détonation précoce vient le frapper (cinétique descendante), et comme deux objets en mouvement en sens contraire se heurtent très violemment, le piston résiste mal, alors que la pale-QT passe le point haut avancé à moment cinétique radial constant et nul. Secondo, la courte impulsion de la Quasiturbine retient la pression beaucoup moins longtemps que la longue impulsion sinusoïdale du piston, et conséquemment la pale-QT fatigue beaucoup moins. La force centrifuge sur les pales de la Quasiturbine aide également à contenir la haute pression.
Remarquez qu'en raison de son vilebrequin, le Wankel se comporte comme le piston près du point haut. 
For all those reasons, and considering what it is intended to achieve, 
the Quasiturbine can not be considered as a "rotary piston engine". Piston paradigmes do not apply to the Quasiturbine!

Les lecteurs non familiers avec les moteurs rotatifs sont invités à lire également la section :
Pourquoi le moteur Quasiturbine est-il aussi exceptionnel ?
http://quasiturbine.promci.qc.ca/FQTperformance.html

Pourquoi la Quasiturbine est-elle supérieure au moteur à pistons ?
http://quasiturbine.promci.qc.ca/FQTPiston.html
et
Pourquoi la Quasiturbine n'est pas un moteur de type Wankel ?
http://quasiturbine.promci.qc.ca/FQTpasWankel.html

C - Concept d'intégration de la Quasiturbine dans une auto de course 

Because the Quasiturbine has a much higher specific power density that the piston engine,
a single Quasiturbine rotor of about 50 cm (20 in.) in diameter by 20 cm (8 in.) thickness
could develop 1000 HP at only 3000 RPM (twice that if it can reach 6000 RPM?). 
Absence of flywheel would allows much higher acceleration.
Since the Quasiturbine has an hollow empty center, a much higher low RPM torque, and idle at only 200 (two hundred) RPM,
it is proposed to have the racing car rear wheel axel to cross within the Quasiturbine core,
and to use only a differential clutch coupling (no gearbox at all!). This would much improve the racing cars endurance.

The promoter has already interested a major international engineering firm currently involved with F1 projects,
which could provide most of the required expertise.

D - Construction d'un prototype "Formule QT"

At this time, the promoter is looking for sponsors to develop the engineering and validate such a prototype approach.
Next, the No.1 prototype "Formula QT" racing car will have to be built.

E - Une commandite de haute visibilité sur les circuits CART et Formule F1

In 2 or 3 years, upon satisfactory (or impressive) result, the promoter would attempt to list the prototype
for "friendly rides" on all major racing circuits, including CART series and Formula F1.
This should provide great visibility to sponsor names and products, and would prove its open mind to research and new ideas!

F - Comment accélérer ce projet?

International sponsors looking for top visibility in 2 to 3 years 
(Not necessarily engine manufacturers: 
Petroleum companies, car accessories products, tires products, mining, metal, airlines, energy, computers...) 

A list of well known racing-car pilots supporting the project by booking test-drive of this future generation racing car.

A FORMULA 1 or CART Series recent technology unused car frame donation? 

Qualified racing car designers support and advice. 

International engineering firms contribution to the engine prototype and racing car integration. 
(A large French firm has already given is support to this project)

Racing car machine-shops to assist in making QT engine parts and integration fixtures.

A shop and mechanics affiliated to a high class racing circuit where the project could be assembled.

International communication firms proposing the projects to divers possible customers and sponsors. 

An international racing manager to promote and book this FORMULA QT prototype in future events.

With curious people like you refering the project to your contacts...

Quasiturbine Agence Inc., Agence promotionnelle pour Quasiturbine Rotative Motorisée par Combustion Continue ou Compresseur
Casier 2804, 3535 Ave Papineau, Montréal Québec H2K 4J9 CANADA (514) 527-8484 Fax (514) 527-9530
http://quasiturbine.promci.qc.ca             quasiturbine@promci.qc.ca