Pourquoi la Quasiturbine (Qurbine)
est elle un moteur supérieur pour véhicule ?

Photo-détonation et Diesel versus cycle Otto 
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 tout 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...).

La répartition de l'usage de l'énergie dans l'automobile est donnée à: 
http://www.fueleconomy.gov/feg/atv.shtml

Un retour vers les moteurs à combustion propres et efficaces :
La problématique puissance-énergie des véhicules
(La Quasiturbine - Une solution optimum pour les véhicules d'un demi CV !)

Les véhicules font en moyenne 20 000 Km par an,
soit une moyenne de 54 Km par jour par voiture, à une vitesse de 100 Km/h,
cela correspond à environ une demi-heure de service par jour.

Un véhicule conventionnel à l'essence
utilise en moyenne environ 12% de sa puissance installée,
soit 12% de 150 CV ou 18 CV (14 kW).
18 CV pendant une demi-heure correspond à une puissance moyenne
sur une base annuelle de 0,4 CV (0,3 kW) par véhicule.
Il y a peu de perte avec l’électricité, (les pertes étant déjà faites à la centrale)
mais pour satisfaire ce besoin avec des moteurs thermiques
moyennement efficaces, il faut fournir de 5 à 8 fois cette énergie
sous forme thermique en carburant.
Des véhicules 4 fois plus efficaces (les voiturettes font encore mieux)
demanderont seulement 0,1 CV (75 Watts) sur une base annuelle,
soit l'équivalent d'une ampoule toujours allumée !

Considérant qu'une turbine hydraulique type de barrage
peut produire une puissance moyenne annuelle de 200 à 300 MW,
elle suffirait en principe à mouvoir une flotte de
800 000 véhicules actuels demandant 0,4 CV (0,3 kW) chacun,
et 3 millions de véhicules du futur à 0,1 CV (75 Watts),
soit la totalité des véhicules du Québec !
Cette puissance actuelle moyenne de 0,4 CV
correspond à moins que la puissance de crête
installée dans nos réfrigérateurs domestiques.
Le paradoxe à solutionner avec les véhicules est
qu'ils demandent une grande puissance instantanée,
mais une faible consommation énergétique annuelle.
Ceci explique pourquoi il est non compétitif de mettre
dans les véhicules des moteurs high-tech de 20,000 ou 30,000 $
qui développeront seulement de 0,5 CV sur une moyenne annuelle !
La course à l'efficacité n'est donc pas ici un argument critique.

Bien que ces constatations moyennes soient justes,
la distribution instantanée de puissance varie énormément,
de sorte que le scénario électrique exige qu'on étale
l'appel de puissance de jour, comme de nuit.
Or, c'est exactement ce que la recharge des batteries
permet de faire, en supprimant les pointes quotidiennes
en chargeant à un taux de 0,5 CV (400 watts) sur 24 heures
et en restituant la puissance à 20 CV ou plus
pendant la demi-heure quotidienne de service du véhicule.

Cependant, les batteries ont les défauts de leurs qualités,
il faut généralement les charger et décharger lentement,
elles ont une faible densité énergétique comparativement à l'essence,
elles sont généralement faites de matériaux hostiles à l'environnement,
leur durée de vie est assez limitée,
et leurs poids et encombrement réduisent l'efficacité dans les usages mobiles.
Les hybrides batteries-générateurs atténuent ces inconvénients,
mais ils en ajoutent de nouveaux.
Coté environnement, les batteries elles-mêmes utilisées en grand nombre
seront une préoccupation environnementale majeure.
D'autre part, si l'énergie qu'elles contiennent est peu polluante,
la source électrique initiale l'est généralement toujours.

Considérant la haute puissance installée requise,
et la relativement faible demande énergétique annuelle.
Considérant que les technologies sans pollution au point d'usage
ne font que concentrer la pollution à la source.
Considérant que les transformations entre formes d'énergie
réduisent inéluctablement l'efficacité énergétique totale.
Et excluant pour l'instant le nucléaire et la fusion (logique pour l'hydrogène),
forcés sommes-nous de constater que les solutions offertes
par les super bricoles high-tech-piles-à-combustible-et-batteries
sont seulement apparentes et fragmentaires, sans en être vraiment.
Elles sont surtout des explorations scientifiques et technologiques,
sauf pour les régions qui disposent d'hydro-électricité comme le Québec,
où ces solutions sont fort menaçantes pour certains empires
... qui n'ont pas dû aimer le pertinent train de propulsion Couture
(moteur roue d'Hydro-Québec) ... surtout que cette technologie
est une des rare à présenter un intérêt mondial
en mode hybride à combustion (moins de batteries),
et elle serait encore plus stratégique avec la Quasiturbine
(Remarquez que la Quasiturbine en mode photo-détonation
supprime tout intérêt et nécessité du concept de véhicule hybride,
puisqu' un puissant moteur Quasiturbine
n'aurait qu'une faible pénalité énergétique à bas régime !).

L'électrification des véhicules à partir d'un moteur électrique central
est une voie facile qui ne requiert pas de moteur électrique sophistiqué,
puisque la distribution des couples est assurée par le différentiel mécanique.
C'est une voie temporaire et vulnérable, parce qu'elle conserve les crémaillères et cardans
que l'usage de multiples moteurs roues viendront tôt ou tard substituer.
L'abandon du moteur roue est malheureusement un virage à courte vue
et une reconnaissance de notre manque de volonté à résoudre
la problématique du contrôle en couple des moteurs du train de propulsion,
une technologie cruciale qui vaudra des milliards de $ à ses conquérants :
Les japonais probablement ? ... alors que le Québec était si près de la solution !

Isoler l'hydrogène à partir des hydrocarbures fossiles
fait perdre au bas mot 30 % de l'énergie initiale.
Ensuite, stocker l'hydrogène gazeux est aussi coûteux
en énergie de compression souvent perdue à la détente.
Suite à une décennie exploratoire sur l'hydrogène,
on redécouvrira sous peu que la meilleure façon de stocker l'hydrogène
est de le lier tout autour d'un atome de carbone CH₄ , C₃H₆ ...
pour former des gaz liquéfiables ou directement des liquides
qu'on appelle hydro- (pour hydrogène) et carbure (pour combustion).
On redécouvrira que nous fonctionnons déjà à l'hydrogène
sous une forme efficace et peu dangereuse !

Il est aussi à la fois amusant et désolant de constater
comment on présente la comparaison de l'incomparable.
Les voitures conventionnelles sont robustes, lourdes et puissantes,
alors que les nouvelles technologies présentent des vélos 2 places enveloppés d'une bulle.
Ce type de tricherie va rebondir violemment,
parce que si on utilisait les moteurs conventionnels pour propulser ces vélos,
la consommation tomberait en dessous d'un litre au 100 Km,
avec une nécessité de faire le plein seulement 4 fois l'an !

Pour la plupart des régions du monde, les combustibles liquides (fossiles ou synthétiques)
sont encore de loin la meilleure façon de concentrer et de transporter de l'énergie autonome,
et avec les moteurs à combustion comme partenaires,
ils offrent encore une solution en perspective inégalée à la mobilité,
vers laquelle on revient et reviendra inévitablement.
La course à l'efficacité et à la propreté environnementale est ici un argument critique.
Plutôt que d'abandonner cet axe de solution logique, qui n'est pas présentement à la mode,
on devrait intensifier les efforts pour un perfectionnement encore plus poussé.
Le potentiel d'amélioration est énorme avec la photo-détonation
http://quasiturbine.promci.qc.ca/FQTPhotodetonation.html 
laquelle permettrait de réduire de moitié les échappements de CO₂,
soit plus que le protocole de Kyoto,
et ce sans modifier le poids, la puissance et l'autonomie de nos véhicules !
Mentionnons aussi le potentiel considérable de la Quasiturbine-Stirling-Vapeur
http://quasiturbine.promci.qc.ca/FQTStirling.html
laquelle pourrait produire plusieurs CVs en continu pendant de nombreuses années
à partir d'une simple pastille de produit radioactif...

L'approche dure des dernières décennies minimise l'importance de la ressource
et permet d'affirmer que "les véhicules conventionnels ont une meilleure autonomie
que les véhicules à propulsion alternative". Cependant, l'approche des sociétés
écologiques du futur met l'accent avec justesse sur l'importance de la ressource,
et permet aussi d'affirmer avec raison "qu'avec une même quantité d'énergie embarquée,
la propulsion alternative est plus performante et permet une meilleure autonomie...".
Nous évoluerons inévitablement d'une vision vers l'autre.

Voilà pourquoi la technologie Quasiturbine sera incontournable
dans le monde de la mobilité... et ailleurs.
La mode ne doit pas aveugler la science et la technologie !

The use of the Quasiturbine for vehicle propulsion suggests 6 different concepts :

1: QCV - QUASITURBINE CONVENTIONAL VEHICLE (QT400/4)
2: QHV - (Evolving to QHHV or QHZPV) QUASITURBINE HYBRID VEHICLE (QT50/4)
3: QZPPV - QUASITURBINE ZERO POLLUTION PNEUMATIC VEHICLE (QT50/2F)
4: QZPCV - QUASITURBINE ZERO POLLUTION CRYO-VEHICLE (QT50/2F)
5: QSV - QUASITURBINE STEAM VEHICLE (QT50/2F)
6: QICHV - QUASITURBINE I. C. HYDROGEN VEHICLE (QT400/4)
The Quasiturbine-Stirling engine for hybrid vehicle is described at: http://quasiturbine.promci.qc.ca/FQTStirling.html
To power the most popular vehicles with each of the 6 Quasiturbine concepts detailed below,
one needs to manufacture essentially only the 2 basic Quasiturbine engines as follows :

QT50 - DESCRIPTION OF THE 50cc CHAMBER QUASITURBINE

External stator diameter 7.5"           Thickness 3.25"
Rotor Diam. max. = 5.57"              Thickness = 2.00"
Engine target weight excluding facultative shaft : 20 pounds
Aspirated volume in  4 strokes internal combustion mode (4 chambers per revolution) = 200 cc per revolution
Aspirated volume in  2 strokes internal combustion mode or compressed fluid mode (8 chambers per revolution) = 400 cc per revolution
Max. Rated speed: 3000 RPM
(Please do not rate maximum < Shaft Power > at more than 3000 RPM for small engine, and 2000 RPM for larger engine).
(Note that theoretically, the rotor perimeter would reach sound speed in atmospheric air at about 30,000 RPM)
(Note: 1 lbforce = 4.44 N; 1 foot = 0.303 m; 1 H.P. = 746 watts)

QT50/4 - 4 strokes Internal Combustion engine :
        Power through pressure calculation :
Assuming an average internal pressure of 200 psi (not actually measured)
< Shaft power > at 3000 rpm in the range of  14.0 HP or 10.5 Kw
        Power through consumption calculation :
A 200 cc/rev aspirated volume require about 0,0224 cc/rev of gasoline.
At 3000 rpm and 29% efficiency = 10.5 Kw (mechanical) or 14.0 HP

QT50/2 - 2 strokes Internal Combustion engine :
The two strokes are compression-expansion (In the 2 strokes pressurized Fluid Quasiturbine QT50/2F, the 2 strokes are expansion-exhaust).
This is a very high power, volume and weight density engine, but it does polluate as much as the 2 strokes piston engine.
We do not consider it for the present application.

QT50/2F - 2 strokes pressurized Fluid energy converter - Power calculation (Pneumatic, steam, cryogenic ...) :
In this mode, pressurized fluid is injected simultaneously in both the top and the bottom chamber. The two strokes are expansion-exhaust (In the 2 strokes internal combustion Quasiturbine QT50/2 not consider here, the 2 strokes are compression-expansion). 8 expansions are produced in every rotation. Here is one set of calculated data for an effective internal differential pressure of 500 psi (power reaches 60 HP at 3000 rpm).

QT400 - DESCRIPTION OF THE 400cc CHAMBER QUASITURBINE

(This engine is identical as the QT50 here up, except that all dimensions are double. See previous diagram and photos for details).
External stator diameter 15"             Thickness 6.5"
Rotor Diam. max. = 11.14"              Thickness = 4.00"
Engine target weight excluding the facultative shaft : 80 pounds
Aspirated volume in  4 strokes internal combustion mode (4 chambers per revolution) = 1600 cc per revolution
Aspirated volume in  2 strokes internal combustion mode or compressed fluid mode (8 chambers per revolution) = 3200 cc per revolution
Max. Rated speed: 2000 RPM
(Please do not rate maximum < Shaft Power > at more than 2000 RPM for large engine).
(Note that theoretically, the rotor perimeter would reach sound speed in atmospheric air at about 15,000 RPM)
(Note: 1 lbforce = 4.44 N; 1 foot = 0.303 m; 1 H.P. = 746 watts)

QT400/4 - 4 strokes Internal Combustion engine :
        Power through pressure calculation
Assuming an average internal pressure 200 psi (not actually measured)
< Shaft power > at 2000 rpm is in the range of  75 HP or 56 Kw
        Power through consumption calculation
A 1600 cc/rev aspirated volume require about 0,1792 cc/rev of gasoline.
At 2000 rpm and 29% efficiency  = 56.1 Kw (mechanical) or 75 HP

QT400/2 - 2 strokes Internal Combustion engine :
The two strokes are compression-expansion (In the 2 strokes pressurized Fluid Quasiturbine QT400/2F, the 2 strokes are expansion-exhaust).
This is a very high power, volume and weight density engine, but it does polluate as much as the 2 strokes piston engine.
We do not consider it for the present application.

QT400/2F - 2 strokes pressurized Fluid energy converter - Power calculation (Pneumatic, steam, cryogenic ...) :
This mode would produce power in excess of 500 HP ! It is not considered here.

*  *  *  *  *

6 DIFFERENT QUASITURBINE  VEHICLE CONCEPTS

The use of Quasiturbine for vehicle propulsion suggests at least 6 different engine applications. For each one, it could be assume that :

- The engine size and weight will be at least 1/5 of the conventional piston engine.
- The Quasiturbine is so quiet, that little muffler sound attenuator would be required.
- Being a zerovibration engine, no special damping support is required, neither a separated and well-insulated engine compartment.
- The Quasiturbine being a low rpm high torque engine, there will be no need for a conventional gearbox (except for reverse).
However, a constant gear ratio may be required such that at maximum loaded engine rpm, the vehicle is going near its maximum speed.
- Furthermore, since the quasiturbine can run in all orientations, it could easily be fixed with vertical shaft (with only a clutch, no gearbox) directly on the wheel differential, having its driving shaft directed up-ward straight into the Quasiturbine.
- Alternatively, since both ends of the Quasiturbine shaft can give full take-off power, it could be located with the shaft in line within two wheels.
- More thermodynamically efficient. Saving an extra 8 to 10% by suppressing the gearbox, and substantial additional saving over the vehicle live time by weight reduction.
- Less polluant (500 times less NOx ?).
- Idle can be as low as 200 rpm; and 0 rpm (complete stop and restart when needed) for fluid energy converter mode (pneumatic, steam, cryogenic ...).
QT50 maximum revolution is 3000 rpm, QT400 maximum revolution is 2000 rpm (higher value may be possible ?).
- Unseen accelerations ! The Quasiturbine has no dead time and no flywheels (which are responsible for slowing the vehicle acceleration).

1: QCV - QUASITURBINE CONVENTIONAL VEHICLE (QT400/4)
Using a Quasiturbine gas (or diesel, CNG, biofuel ...) engine in a conventional way. This vehicle would still be quite unconventional with its reduce weight, and no gearbox. In internal combustion mode, the Quasiturbine is photo-detonation compatible, which means that unlike the piston engine which can not stand it, combustion will be faster and more complete.
Engine accessories : Conventional fuel tank; no gearbox; Space for QT400 Quasiturbine.
Consumption : Gallon of fuel / hour.

2: QHV - (Evolving to QHHV or QHZPV) QUASITURBINE HYBRID VEHICLE (QT50/4)
(Note : Later, this concept could evolve to QHHV - QUASITURBINE HYDROGEN HYBRID VEHICLE, having the QT50/4 running with pure hydrogen, or to QHZPV - QUASITURBINE HYBRID ZERO POLLUTION VEHICLE, pneumatic or cryogenic)
Use with WHEEL MOTOR traction group or otherwise, the Quasiturbine "onboard generator" would recharge the batteries. It does meet all the required qualities :
- Zero vibration (the small engines are generally too shaky !)
- Compact (5 times less cumbersome than a piston engine)
- Lighter (5 times less heavy than an equivalent piston engine)
- Less noisy (without muffler : 20 times less than an equivalent piston engine)
- More efficient and less polluant (500 times less NOx ?)
- And much more ...
Engine accessories : Conventional small fuel tank; space for the "Quasiturbine 14 HP onboard generator"; space for battries.
Consumption : On/off at nominal rate gallon of gasoline / hour. only while running; Batteries wear-out consumption ?

3: QZPPV - QUASITURBINE ZERO POLLUTION PNEUMATIC VEHICLE (QT50/2F)
Compressed fluid like air is also a good way to store energy. The concept is already being marketed world wide by http://www.zeropollution.com storing up to 3000 psi. By default, they are using piston air engines, but the Quasiturbine would be a great improvement. Pneumatic engine power density being higher than Internal Combustion mode, this Quasiturbine would be very small: A rotor of 5 1/4" diameter by 2" thick, weighting less than 20 pounds produces up to 60 CV at 3000 rpm.
Engine accessories : Large compressed air tank (fiberglass tubing ?) is needed; Very small space for the QT50 Quasiturbine is needed. Space for on-board compressor if required ?
Consumption : Cubic feet / minute (cfm) normalize to atmospheric pressure; Vehicle has a constant weight !

4: QZPCV - QUASITURBINE ZERO POLLUTION CRYO-VEHICLE (QT50/2F)
When liquid nitrogen is evaporated up to the ambient temperature in a close evaporator, it can produce very high pressure. Assuming that an ambient temperature heat source is always available for free, a gallon of liquid nitrogen contains just a little less mechanical energy than a gallon of gasoline (liquid nitrogen is pure mechanical energy, while gasoline is 1/3 mechanical, 2/3 thermal), and it is zero pollution ! (In the future, carbon sequestration policy would generate a large quantity of liquid nitrogen everywhere ...) The Washington State University has already made a Cryocar. http://www.aa.washington.edu/AERP/CRYOCAR/HomePage/Index.htm Again, they were using an air piston engine, but the Quasiturbine would be a great improvement. Pneumatic engine power density being higher than Internal Combustion mode,
this Quasiturbine would be very small: A rotor of 5 1/4" diameter by 2" thick, weighting less than 20 pounds produces up to 60 CV at 3000 rpm. A nitrogen motorcycle is currently being made by the Cegep de Rimouski for the summer 2001.
Engine accessories : Conventional size Dewar cryogenic liquid nitrogen tank; Very small space for the QT50 Quasiturbine is needed. Small space for the nitrogen evaporator and heat exchanger.
Consumption : Cubic feet / minute (cfm) normalize to atmospheric pressure, translated in gallon of liquid nitrogen / hour.

5: QSV - QUASITURBINE STEAM VEHICLE (QT50/2F)
At the beginning of the century, electrical and steam vehicles were common. Still today, steam car competitions occur each year http://www.steamautomobile.com . Steam engine is particularly interesting for countries where fossil fuels are not available. It can work with all sorts of raw material combustibles. Because the Quasiturbine can accept saturated steam (which conventional turbine cannot) and run at low rpm (no need of reduction), we think it will revolutionize the use of steam and solar energy. In fact, the Quasiturbine can be directly heated, and will accept direct cold water injection, a concept where the Quasiturbine is at once the flash steam generator and the engine ! (Could work at very high pressure without much law restriction, since there is no dangerous stand-by steam, and the only steam is generated in the engine, and exits at low atmospheric level). Steam engine power density being higher than Internal Combustion mode, this Quasiturbine would be very small: A rotor of 5 1/4" diameter by 2" thick, weighting less than 20 pounds produces up to 60 CV at 3000 rpm.
Engine accessories : Conventional size fuel storage; Very small space for the QT50 Quasiturbine is needed; Space for the furnace or boiler; Small liquid reservoir; Space for condenser if close circuit is wanted.
Consumption : Cubic feet / minute (cfm) normalize to atmospheric pressure, translated into pounds of steam / hour (Open or closed circuits); + fuel storage consumption lbs / hour.

6: QICHV - QUASITURBINE I. C. HYDROGEN VEHICLE (QT400/4)
Everyone talks about hydrogen as the major future energy fuel. To our understanding, the Quasiturbine is one of the only engines potentially able to burn 100% hydrogen fuel. Furthermore, due to its special narrow confinement pressure impulse, the Quasiturbine considerably reduces the NOx produced by hot H2 combustion. Also, since hydrogen degrades all oils, the oil-free Quasiturbine will be a must ! Due to the lower specific energy of hydrogen, power characteristics of the gasoline engine must be reduced by about 30% to applied here.
Engine accessories : Large hydrogen fuel tank (compressed or liquid); no gearbox; Space for QT400 Quasiturbine.
Consumption : Cubic feet / minute (cfm) normalize to atmospheric pressure, translated in gallon or pounds of hydrogen / hour; Vehicle has a constant weight !

Engine Map - DOE - NREL "vehicle system model"

"VEHICLE SYSTEM MODEL" The US Department of Energy (NREL - National Renewable Energy Laboratory) has created a "vehicle system model" and uses it to screen new and promising (and not so promising) components. This simulator can help establishing how an engine performs over a selected duty cycles for various vehicle setups. This "vehicle system model" can be download free at http://www.ctts.nrel.gov/analysis . A demo is at  http://www.ctts.nrel.gov/analysis/demo/page2a.htm .

La Quasiturbine est universelle par rapport aux sources d'énergie :
Carburants liquides et gazeux, hydrogène, vapeur, pneumatique, hydraulique...

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