Technique : La Quasiturbine

Chaque décennie amène un nouveau concept de moteur accompagné d'un nouvel espoir.

Ce nouveau moteur, développé au Canada et appelé Quasiturbine se présente extérieurement comme un moteur rotatif, mais sans les inconvénients et avec les avantages d'une turbine a gaz tout étant basé sur la progression de patins dans une chambre de confinement inventée par le chercheur canadien St Hilaire.

Ce profil offre aux composants rotatifs du moteur un plus grand et plus uniforme chemin radial, permettant ainsi du fait des frictions réduites d'obtenir un couple élevé dès les bas régimes et obtenu de façon plus efficace qu'avec les moteurs conventionnels.

Ces possibilités démontrent immédiatement toutes les applications qui peuvent être faites d'une source d'énergie aussi compacte.

Une version à combustion interne a été construite et montée sur une tronçonneuse et a été testée avec succès devant les caméras de la TV canadienne.

L'inventeur travaille aussi sur une version fonctionnant comme un moteur à vapeur et à vapeur surpressée pour entraîner générateur et compresseur d'air dans l'industrie.

Sa capacité à délivrer un couple important à bas régime permet de réaliser des économies de fonctionnement et augmente le rendement. D'après les personnes qui participent à son développement, une boite de vitesse consomme entre 8 à 10% de l'énergie fournie par un moteur. Les caractéristiques de couple élevé dès les plus bas régimes permettraient de se passer de boite de vitesse - elles en font aussi le moteur idéal pour entraîner un alternateur d'un véhicule hybride.

Rappelons que techniquement, un moteur est un dispositif permettant de transformer l'énergie de pression ou de détente d'un gaz en énergie mécanique de rotation, et que pour être considéré comme valable, il doit entre autre avoir une géométrie favorable, une efficacité optimum, et exécuter au mieux chacun de ses cycles sans perte de temps.

Le moteur à pistons a littéralement motorisé le 20ème siècle, les défauts du moteur à pistons répertoriés sont cependant nombreux et majeurs. D'une part, le vilebrequin produit un mouvement oscillant qui divise les cycles moteur en 4 parties égales, imposant ainsi une médiocre gestion du temps.

D'autre part, le temps de séjour du piston dans la zone haute pression est inutilement long, ce qui conduit à une extraction tardive de l'énergie mécanique, une durée excessive d'échange thermique haute température avec les parois, un confinement trop long favorisant la production des NOx, une pauvre caractéristique d'admission, et des cycles de détente abrégés.

De plus, l'extraction de l'énergie mécanique se fait principalement à mi-course le facteur d'utilisation propulsif du piston dans un moteur 4 temps est de seulement 17% du temps, contre 83 % en traînée.

Cependant il faut le dire, le piston a une grande qualité que l'on peut décrire en se rappelant que le cube est engendré par le mouvement d'une surface carrée, tout comme le cylindre l'est par celui de la surface d'un cercle: Le volume final de détente du piston est égal au volume généré par le mouvement de sa surface de poussée. Une caractéristique d'apparence banale mais implacable, qui assure que toute l'énergie d'expansion est transférée en énergie mécanique, et qui a permis au piston de résister pendant plus d'un siècle à tout autre concept moteur.

Alors que la plupart des moteurs rotatifs sont basés sur le principe de la variation de volume entre une courbe et une corde mobile, ce nouveau concept moteur utilise un "rotor à sept degrés de liberté X, Y, ?, ø1, ø2, ø3, ø4" piégé dans le contour intérieur d'un boîtier moteur, et ne requérant pas d'arbre ou support central. Ce concept résulte d'une recherche pour produire un moteur hybride piston-turbine, ayant un centre de gravité immobile durant la rotation (zéro vibration). L'invention consiste en 4 chariots, supportant les pivots de 4 éléments (pales) d'un rotor, de forme variable et roulant sur la paroi intérieure d'un stator profilé en forme de patinoire (à la manière d'un roulement à aiguilles). Durant la rotation, la géométrie de l'assemblage du rotor passe alternativement d'une configuration en losange à une configuration carrée. Ce dispositif peut agir comme pompe, compresseur, jauge de débit, ou moteur (incluant la conversion de la pression de fluides en énergie mécanique). Le dispositif est auto-synchronisé et ne fait usage d'aucune vanne (seulement des fenêtres fixées dans le stator). Le rotor ne requiert pas de support central pour la plupart des usages. Quatre cycles sont complétés à chaque tour. Le taux de compression géométrique maximal est fonction du rapport maximal des diagonales du losange choisi lors du design.

Comme pour les turbines, l'allumage est requis seulement au lancement, puisque la combustion est maintenue continue entre les cycles successifs par un canal d'allumage qui permet également de produire un taux de surcompression dynamique. Ce dispositif utilise relativement peu de composants, et il a une excellente continuité de couple, même à bas régime (En raison de la haute fréquence de pulsation du couple, ce dispositif requiert peu de volant d'inertie, et un faible taux de réduction de vitesse pour la plupart des applications). Il est aussi également tout indiqué pour les usages requérant une haute fiabilité comme l'aéronautique, ou pour des usages submergés ou en environnements hostiles. 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. 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 NOx, et à un moindre transfert de chaleur vers le bloc moteur, le tout accroissant la densité de puissance et l'efficacité au-delà du moteur à piston. La Quasiturbine rencontre les critères du moteur à hydrogène.

Par exemple, le moteur rotatif Wankel utilisé dans les Mazda RX7 permet d'atteindre un facteur d'utilisation propulsif de 75 %, mais le volume de détente en fin de cycle est 3 fois plus grand que celui engendré par le mouvement de sa surface de poussée, ce qui équivaut à une perte improductive de pression des gaz, et conduit à une faible efficacité énergétique.

Plusieurs autres concepts moteur présentent des défauts de même nature, et bien qu'ils tournent puissamment, ils sont en fait inaptes à concurrencer le moteur à pistons.