FR2469572A1 - Petrol engine fuel feed - has film distribution on one vaporiser end and heat supply at other end - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne la réalisation des moteurs et notamment, les systèmes d'alimentation des moteurs à combustion interne. The present invention relates to the production of engines and in particular, the power systems of internal combustion engines.
Le système peut être utilisé pour alimenter les moteurs à essence de divers véhicules de transport. The system can be used to power the gasoline engines of various transportation vehicles.
La présente invention est tout particulièrement efficace dans le cas des moteurs a essence à forte cylindrée installés sur des véhicules de transport, exploités de préférence dans l'enceinte des grandes villes. The present invention is particularly effective in the case of petrol engines with large displacement installed on transport vehicles, preferably operated within the confines of large cities.
On sait que les conditions les plus favorables pour le déroulement des processus d'inflammation et de combustion des moteurs a allumage par étincelle correspondent au cas où les cylindres sont remplis d'un mélange air-carburant homogène, ctest-à-dire d'un mélange dans lequel tout le carburant est à ltétat de vapeur. Dans le cas général, la concentration des vapeurs de carburant dans le volume du cylindre peut être irrégulière. La répartition de la concentration des vapeurs est optimale lorsqu'on assure un certain enrichissement du mélange au voisinage de la bougie.Cependant, pour obtenir une telle répartition de concentration, il faut utiliser des moteurs de construction spéciale, par exemple des moteurs à chambre de pré-combustion, ce qui diminue la fiabilité des moteurs à combustion interne et augmente leur prix de fabri- cation. C'est pourquoi, en ce qui concerne les moteurs à combustion interne de construction traditionnelle, les conditions d'optimisation de leur alimentation consistent A évaporer tout le carburant et à le mélanger uniformément à l'air avant le début de la combustion. It is known that the most favorable conditions for the ignition and combustion processes of spark ignition engines correspond to the case where the cylinders are filled with a homogeneous air-fuel mixture, that is to say a mixture in which all the fuel is in the vapor state. In general, the concentration of fuel vapors in the cylinder volume may be irregular. The distribution of the concentration of vapors is optimal when a certain enrichment of the mixture is ensured in the vicinity of the spark plug. However, to obtain such a distribution of concentration, it is necessary to use engines of special construction, for example engines with chamber pre-combustion, which decreases the reliability of internal combustion engines and increases their manufacturing price. This is why, with regard to internal combustion engines of traditional construction, the conditions for optimizing their supply consist in evaporating all the fuel and mixing it uniformly with the air before the start of combustion.
La tendance > diminuer la toxicité des gaz d'échappe- ment et à augmenter l'économie des moteurs à essence amène à créer des systèmes d'alimentation assurant l'entrée dans les cylindres d'un mélange air-carburant homogène. The tendency> to reduce the toxicity of exhaust gases and to increase the economy of petrol engines leads to the creation of supply systems ensuring the entry into the cylinders of a homogeneous air-fuel mixture.
Il est nécessaire d'alimenter les moteurs en mélange homogène compte tenu d'un certain nombre d'exigences dont les principales sont
- une diminution de la toxicité des gaz d'échappement et un accraissement des indices de valeur économique, par suite d'une élévation de la limite d'appauvrissement effectif du mélange ;
- l'obtention d'un processus de combustion hautement efficace grâce au fait que n1 est présente dans les cylindres que la phase de vapeur du carburant
- une diminution de l'inégalité de distribution du mélange, dans les cylindres ainsi que d'un cycle de fonctionnement à l'autre;
- une réduction de l'usure des pièces du moteur du fait que l'huile est balayée des parois des cylindres par le carburant non évaporé.It is necessary to supply the motors with a homogeneous mixture taking into account a number of requirements, the main ones being
a reduction in the toxicity of the exhaust gases and an increase in the indices of economic value, as a result of an increase in the limit of effective depletion of the mixture;
- obtaining a highly efficient combustion process thanks to the fact that n1 is present in the cylinders only the vapor phase of the fuel
- a reduction in the uneven distribution of the mixture, in the cylinders as well as from one operating cycle to another;
- a reduction in the wear of the engine parts because the oil is swept from the walls of the cylinders by the non-evaporated fuel.
On résout le problème dthomogénéisation du mélange air-carburant, avec un succès plus ou moins grand, avec tous les systèmes d'alimentation actuellement utilisés, mais jamais entièrement jusqu'ici. The problem of homogenization of the air-fuel mixture is solved, with more or less success, with all the supply systems currently used, but never entirely so far.
On connaît de nombreuses tentatives faites en vue d'améliorer les caractéristiques des moteurs à essence en intensifiant le processus d'évaporation du carburant A ces méthodes appartiennent diverses formes de réchauffage de la conduite d'admission, à l'aide des gaz d'échappement et du liquide provenant du système de refroidissement, qui sont utilisées dans les systèmes d'alimentation à carburateur. Numerous attempts have been made to improve the characteristics of petrol engines by intensifying the process of evaporation of the fuel. These methods include various forms of heating the intake pipe, using exhaust gases. and liquid from the cooling system, which are used in carburetor fuel systems.
Dans ces cas, on réchauffe le dépôt de carburant, présent sous forme de pellicule sur les parois de la conduite d'admission, et, de ce fait, on augmente l'évaporation. Cependant, ces systèmes n'assurent pas une évaporation complète du carburant pour deux raisons
- il se forme des gouttelettes secondaires qui sont enlevées de la surface de la pellicule par le courant d'air,
- des gouttes relativement grandes, non évaporées dans le courant du mélange lors de leur déplacement dans la conduite d'admission, ne se transforment pas en pellicule.In these cases, the fuel deposit, which is present in the form of a film on the walls of the intake pipe, is heated and, therefore, evaporation is increased. However, these systems do not ensure complete evaporation of the fuel for two reasons
- secondary droplets are formed which are removed from the surface of the film by the air current,
- relatively large drops, not evaporated in the flow of the mixture during their movement in the intake pipe, do not turn into film.
Le désir d'élever l'efficacité de l'évaporation du carburant a fait apparattre des systèmes de réchauffage de la conduite d'admission jusqu'à des températures élevées. En particulier, on connaît un système d'alimentation pour moteur a combustion interne (voir la revue ''Automobile Engineering'1, 1967, 57, N03, 96 à 99) qui comprend deux conduites d'admis sinon parallèles, une principale, de grand diamètre, et une supplémentaire, de petite section de passage, assurant une circulation du mélange air-carburant à grande vitesse et donc un meilleur brassage De plus, un dispositif est monté dans la conduite supplémentaire pour intensifier le réchauffage du mélange et évaporer la phase liquide du carburant.Deux papilions d'étranglement correspondants sont prévus et reliés entre eux par un système de levier de façon que l'ouverture du papillon placé dans la conduite de petit diamètre devance l'ouverture du papillon principal, placé dans la conduite principale. The desire to increase the efficiency of fuel evaporation has resulted in systems for heating the intake line to high temperatures. In particular, there is known a supply system for an internal combustion engine (see the review '' Automobile Engineering'1, 1967, 57, N03, 96 to 99) which comprises two inlet pipes, if not parallel, one main, large diameter, and an additional one, with a small passage section, ensuring a circulation of the air-fuel mixture at high speed and therefore better mixing. In addition, a device is mounted in the additional pipe to intensify the heating of the mixture and evaporate the phase. liquid fuel.Two corresponding throttle valves are provided and connected to each other by a lever system so that the opening of the throttle valve placed in the small-diameter pipe precedes the opening of the main throttle valve, placed in the main pipe.
Au stade initial de l'accélération, lors de la mise en marche du moteur ou de l'augmentation de la vitesse, le mélange air-carburant ne traverse que la conduite d'admission de petit diamètre, dans laquelle il est soumis a un réchauffage intense par la chaleur des gaz d'échappement. En pleine charge, le mélange air-carburant passe å travers la conduite principale sous réchauffage
Le réchauffage intense du mélange air-carburant dans la conduite d'admission provoque une décoinposition thermique du carburant et la carbonisation de celui-ci sur les surfa- ces du dispositif de chauffage qui sont chauffées jusqu'à des températures exéssivement élevées.De plus, le réchauffage du mélange air-carburant jusqu'a' des températures éle- vées provoque parfois l'inflammation spontanée du mélange dans la conduite d'admission.At the initial stage of acceleration, when starting the engine or increasing the speed, the air-fuel mixture only passes through the small diameter intake pipe, in which it is subjected to reheating intense by the heat of the exhaust gases. At full load, the air-fuel mixture passes through the main line under heating
The intense heating of the air-fuel mixture in the intake pipe causes a thermal decoinposition of the fuel and the carbonization of the latter on the surfaces of the heating device which are heated to excessively high temperatures. reheating the air-fuel mixture to high temperatures sometimes causes the mixture to spontaneously ignite in the intake line.
La nécessité de concevoir des systèmes d'alimentation a évaporation du carburant qui suppriment les inconvénients cités, a amené à l'utilisation d'éléments évaporateurs chauffés jusqu'à une température plus basse, égale à la température d'ébullition des fractions les plus lourdes de l'essence. The need to design fuel evaporation supply systems which eliminate the drawbacks mentioned, has led to the use of evaporator elements heated to a lower temperature, equal to the boiling temperature of the heaviest fractions. gasoline.
En particulier, un tel système est décrit dans la revue "Motor" (Great Britain), 1973, 143; N 3688, 26 à 27. Ce sys tème comprend un élément évaporateur, sous la forme d'un tuyau vertical dont la partie supérieure est placée a' l'inté- rieur de la conduite d'admission. Le tuyau de l'évaporateur renferme un tube partiellement rempli d'un liquide volatil qui bout à l'extrémité inférieure du tube chauffé par les gaz d'échappement chauds. La vapeur qui est formée monte à -- la partie supérieure du tube où elle se condense en cédant la chaleur latente de vaporisation.Le liquide condensé 5'é- coule vers le fond sur les parois du tube et le cycle de fonctionnement se répète. Ainsi- > -ltelément évaporateur se trouve sous une température constante, égale à la température d'ébullition du liquide volatil. C utilise dans ce système un liquide dont la température d'ébullition est de ltor- dre de 200 OC, Une telle température exclut toute possibilité de décomposition thermique du carburant.In particular, such a system is described in the review "Motor" (Great Britain), 1973, 143; N 3688, 26 to 27. This system comprises an evaporator element, in the form of a vertical pipe, the upper part of which is placed inside the intake pipe. The evaporator pipe contains a tube partially filled with a volatile liquid which boils at the lower end of the tube heated by hot exhaust gases. The vapor which is formed rises to - the upper part of the tube where it condenses, yielding the latent heat of vaporization. The condensed liquid 5 'flows towards the bottom on the walls of the tube and the operating cycle is repeated. Thus -> - very evaporator is under a constant temperature, equal to the boiling temperature of the volatile liquid. C uses in this system a liquid whose boiling temperature is around 200 OC. Such a temperature excludes any possibility of thermal decomposition of the fuel.
Cependant, on n'atteint pas dans ce système l'évaporation complète du carburant. Cela peut être expliqué par le fait qutune~gouttelette de carburant, au moment de son accès à l'élément évaporateur, comprend une quantité relativement grande de fractions légères qui, lorsque la gouttelette tombe sur une surface fortement chauffée, s'évaporent d'une fa çon intense. De ce fait, il se forme sous la gouttelette, un matelas de vapeur qui ne lui permet pas de se répandre sur la superficie de l'élément évaporateur. Non seulement cela empêche un contact thermique nécessaire entre le carbu rantliquide et la surface de l'élément évaporateur, mais cela crée en. outre des-conditions favorables pour ltentraî- nement des gouttelettes par le courant d'air. In this system, however, complete evaporation of the fuel is not achieved. This can be explained by the fact that a fuel droplet, at the time of its access to the evaporator element, comprises a relatively large amount of light fractions which, when the droplet falls on a strongly heated surface, evaporate from a intensely. As a result, it forms under the droplet, a vapor blanket which does not allow it to spread over the surface of the evaporator element. This not only prevents the necessary thermal contact between the liquid carburetor and the surface of the evaporator element, but it also creates. in addition to favorable conditions for the entrainment of the droplets by the air current.
De plus, -il faut remarquer qu'fun tel système, de même que celui décrit précédemment, est d'une construction assez complexe. In addition, it should be noted that such a system, like that described above, is of a rather complex construction.
Un autre type de système d'alimentation de moteur à combustion interne, décrit dans le brevet américain N 3461850, est d'une construction assez simple. Ce système comprend une conduite d'admission, munie d'un papillon d'étranglement et d'un-élément d'évaporation par contact de sur face ayant une portion d'apport de chaleur, et un dispositif dtinjection du carburant relié à un bloc de dosage. L'élément d'Qvaporation par contact de surface est une plaque dont l'un des côtés est adjacent à la paroi de la conduite d'admission, conjuguée en cet endroit avec la paroi de la conduite d'échappement. C'est ce côté de la plaque qui constitue la portion d'apport de chaleur.En face de l'autre cô- té de la plaque, dans la paroi de la conduite d'admission, est installé un injecteur qui constitue le dispositif d'in- jection du carburant. Lors du fonctionnement du moteur, la chaleur des gaz d'échappement est transmise a la plaque, de sorte que celle-ci est chauffée jusqu'à une température élevée. Le carburant pulvérisé par l'injecteur tombe sur la surface de la plaque et s'évapore. Les vapeurs du carburant se mélangent avec 1' air et pénètrent dans les cylindres du moteur. Another type of internal combustion engine supply system, described in American patent N 3461850, is of a fairly simple construction. This system comprises an intake pipe, fitted with a throttle valve and a contact evaporation element on the face having a heat supply portion, and a fuel injection device connected to a block. dosing. The element of evaporation by surface contact is a plate, one of the sides of which is adjacent to the wall of the intake pipe, conjugated at this point with the wall of the exhaust pipe. It is this side of the plate which constitutes the portion of heat supply. In front of the other side of the plate, in the wall of the intake pipe, is installed an injector which constitutes the device for 'fuel injection. During engine operation, the heat from the exhaust gases is transferred to the plate, so that the plate is heated to a high temperature. The fuel sprayed by the injector falls on the surface of the plate and evaporates. Fuel vapors mix with air and enter the engine cylinders.
Cependant, ce système n'assure pas une évaporation complète du carburant. Cela peut être expliqué par le fait que les gouttelettes de carburant, tombant sur la surface fortement chauffée de la plaque, commencent & à évaporer in- tensivement, de sorte qu t il se forme sous les gouttelettes un matelas de vapeur. Ce matelas de vapeur ne permet pas aux gouttelettes de se répandre sur la surface de la plaque et, en même temps, trouble le contact thermique nécessaire entre les gouttelettes de carburant et la surface de la plaque. However, this system does not ensure complete evaporation of the fuel. This can be explained by the fact that the fuel droplets, falling on the highly heated surface of the plate, begin to evaporate extensively, so that a mattress of vapor is formed under the droplets. This vapor blanket does not allow droplets to spread over the surface of the plate and, at the same time, disrupts the necessary thermal contact between the fuel droplets and the surface of the plate.
Les gouttelettes de carburant, qui n'ont pas réussi à s'éva porern sont captées par le courant d'air et entratnées dans les cylindres du moteur. De plus, la température élevée de la plaque contribue à la décomposition thermique du carbu rant et & à la formation du résidu de carbone sur sa surface. Fuel droplets, which have failed to evaporate, are captured by the air flow and entrained in the engine cylinders. In addition, the high temperature of the plate contributes to the thermal decomposition of the fuel and to the formation of the carbon residue on its surface.
Il s'ensuit qu'à l'heure actuelle, ilnxiste pas de système d'alimentation pour moteurs à combustion interne qui assure une homogénéisation complète du mélange air-carburant introduit dans les cylindres du moteur. It follows that at present, there is no supply system for internal combustion engines which ensures complete homogenization of the air-fuel mixture introduced into the engine cylinders.
La présente invention a pour but de réaliser un système d'alimentation pour moteur à combustion interne, dans lequel le dispositif d'injection de carburant soit réalisé, et la portion d'apport de chaleur à un élément d'évaporation par contact de surface soit disposée, de façon à assurer une homogénéisation complète du mélange air-carburant introduit dans les cylindres du moteur, pour tous les régimes de son fonctionnement, et à éliminer la carbonisation du carburant sur la surface de l'élément d,évaporation, de sorte qu'on puisse obtenir une diminution sensible de la toxicité des gar d'échappement, un prolongement de la durée de service du système d'alimentation, une amélioration de 11 économie de carburant et une augmentation de la durée de fonctionnement du moteur. The object of the present invention is to provide a supply system for an internal combustion engine, in which the fuel injection device is produced, and the portion for supplying heat to an evaporation element by surface contact is arranged to ensure complete homogenization of the air-fuel mixture introduced into the engine cylinders, for all operating modes, and to eliminate the carbonization of the fuel on the surface of the evaporation element, so that A substantial reduction in the toxicity of the exhaust systems can be obtained, an extension of the service life of the fuel system, an improvement in fuel economy and an increase in the operating time of the engine.
Le problème posé est résolu par le fait,que dans un système d'alimentation de moteur à combustion interne, comprenant une conduite d'admission munie d'un papillon d'étranglement et d'un élément à surface d'évaporation ayant une portion d'apport de chaleur, et un dispositif d'injection du carburant, relié à un bloc de dosage, selon l'invention, le dispositif d'injection du carburant comprend un dispositif d'amenée du carburant, sous la forme d'un film fluide, sur l'élément d'évaporation, près de l'une des extrémités de ce dernier, la portion d'apport de chaleur de cet élément d'évaporation étant disposée sur son extrémité opposée. The problem is solved by the fact that in an internal combustion engine supply system, comprising an intake pipe provided with a throttle valve and an element with an evaporating surface having a portion d heat supply, and a fuel injection device, connected to a metering block, according to the invention, the fuel injection device comprises a fuel supply device, in the form of a fluid film , on the evaporation element, near one of the ends of the latter, the heat supply portion of this evaporation element being disposed on its opposite end.
Grâce à une telle solution, le carburant arrive sous la forme d'une pellicule ou d'un film sur une extrémité de l'élément à surface d'évaporation, tandis que le chauffage de cet élément d'évaporation est effectué à son extrémité opposée. Ainsi, on élimine complètement l'accès des gouttelettes de carburant non évaporées dans le courant d'air parcourant la conduite d'admission dans les cylindres du moteur en outre, un champ thermique à élévation continue de la température se forme le long de la surface d'évaporation, à partir du point d'amenée du carburant jusqu'à l'extrémité chauffée.Le long du trajet du film de carburant, la valeur de la température varie dans la gamme des températures d'é bullition des fractions du carburant et, de ce faits tout risque de surchauffage du carburant jusqu'aux températures de carbonisation est éliminé. Dans ce processus, l'évapora- tion du carburant s'effectue à à une grande vitesse, détenni- née par des coefficients de transmission de chaleur beaucoup plus élevés que d'habitude.Cela est assuré par l'évapora- tion de chaque fraction du carburant, , à une température proche de sa température d'ébullition, ce régime étant maintenu automatiquement en cas de changement du régime de fonctionne- ment du moteur, s'accompagnant d'une variation correspondant te de la quantité de carburant introduit et des paramètres des gaz d'échappement. Thanks to such a solution, the fuel arrives in the form of a film or a film on one end of the element with an evaporation surface, while the heating of this evaporation element is carried out at its opposite end. . Thus, the access to the droplets of non-evaporated fuel in the air stream passing through the intake pipe in the engine cylinders is completely eliminated. In addition, a continuously increasing temperature field is formed along the surface. evaporation from the fuel supply point to the heated end. Along the path of the fuel film, the temperature value varies within the range of boiling temperatures of the fuel fractions and , therefore any risk of fuel overheating up to carbonization temperatures is eliminated. In this process, the fuel evaporates at a high speed, determined by much higher heat transfer coefficients than usual. This is ensured by the evaporation of each fraction. fuel, at a temperature close to its boiling temperature, this speed being maintained automatically in the event of a change in the engine operating speed, accompanied by a corresponding variation te of the quantity of fuel introduced and the exhaust gas parameters.
Il est avantageux que le dispositif d'amenée du carburant, sous la forme d'un film, sur la surface d'évapora- tion, soit constitué par une cavité annulaire, encerclant la conduite d'admission et reliée au volume intérieur de celle- ci au moyen d'une fente circulaire ménagée dans la paroi de cette conduite d'admission. It is advantageous for the device for feeding the fuel, in the form of a film, to the evaporating surface, to be constituted by an annular cavity, encircling the intake pipe and connected to the internal volume thereof. ci by means of a circular slot formed in the wall of this intake pipe.
Une telle solution assure une application uniforme du film de carburant sur la surface de l'élément d'évapora tion, et ceci avec un dispositif de construction extrAmement simple. Such a solution ensures a uniform application of the fuel film on the surface of the evaporating element, and this with an extremely simple construction device.
En variante le dispositif d'amenée du carburants sous la forme d'un film, sur l'élément à surface d'évaporation est avantageusement constitué par une roue à palettes montée dans la conduite d'admission et pourvue de canaux de amenée du carburant dans les palettes et dans son axe
Une telle solution assure une grande uniformité dlap- plication du film de carburant sur la surface de l'élément dvévaporation, ce qui permet de diminuer sa longueur.As a variant, the device for supplying fuels in the form of a film, on the element with an evaporation surface, is advantageously constituted by a paddle wheel mounted in the intake pipe and provided with channels for supplying fuel into the pallets and in its axis
Such a solution ensures a great uniformity of application of the fuel film on the surface of the evaporation element, which makes it possible to reduce its length.
Il est avantageux que l'extrémité de l'élément dreva- poration, sur laquelle est disposée la portion d'apport de chaleur, soit munie de nervures pour accroStre sa superficie réceptrice de la chaleur. It is advantageous that the end of the regenerating element, on which the heat supply portion is disposed, is provided with ribs to increase its heat-receiving surface.
Une telle solution permet d'intensifier le processus d'apport de chaleur à l'élément à surface d'évaporation, grâce à quoi une réduction de la longueur de la portion d'apport de chaleur est possible. Such a solution makes it possible to intensify the process of supplying heat to the element with an evaporation surface, whereby a reduction in the length of the portion of heat supply is possible.
I1 est aussi raisonnable que le papillon d'étranglement soit placé immédiatement derrière ltextrémité de l'élé- ment d'évaporation, sur laquelle est disposée la portion d'apport de chaleur. It is also reasonable that the throttle valve is placed immediately behind the end of the evaporating element, on which the heat supply portion is arranged.
Grâce à une telle disposition, le papillon d'étranglement fait tourbillonner le courant du mélange air-carburant, de sorte que ce mélange a une composition qualitative homogène sur toute la section de la conduite d'admission. Thanks to such an arrangement, the throttle valve swirls the current of the air-fuel mixture, so that this mixture has a homogeneous qualitative composition over the entire section of the intake pipe.
Ci-après, la présente invention est décrite en détail à l'aide d'exemples de réalisation et en référence aux dessins annexés, sur lesquels
- la Fig. 1 représente schématiquement le système d'alimentation pour moteur à combustion interne selon l1in- vention, et la conduite d'admission en coupe longitudinale.Hereinafter, the present invention is described in detail with the aid of exemplary embodiments and with reference to the accompanying drawings, in which
- Fig. 1 schematically represents the supply system for an internal combustion engine according to the invention, and the intake pipe in longitudinal section.
- la Fig. 2 représente une autre variante de réalisation du système d'alimentation pour moteurs à combustion interne selon l'invention, en coupe longitudinale le long de la conduite d'admission ; et
- la Fig. 3 représente, à échelle agrandie, une variante de réalisation de l'élément d'évaporation par contact de surface.- Fig. 2 shows another alternative embodiment of the supply system for internal combustion engines according to the invention, in longitudinal section along the intake pipe; and
- Fig. 3 shows, on an enlarged scale, an alternative embodiment of the element of evaporation by surface contact.
Le système d'alimentation pour moteur à combustion interne comporte une conduite d'admission 1 (Fig.l) munie d'un papillon d'étranglement 2 et d'un élément à surface d'é- vaporation 3, ainsi qu'un dispositif 4 d'injection de carburant. Le dispositif 4 d'injection de carburant est disposé près de ltextrémité 5 de l'élément d'évaporation 3 et comprend des doseurs électromagnétiques 6, ainsi qu'un dispositif 7 d'amenée du carburant, sous la forme d'un film mince 8, sur l'élément d'évaporation3. Les doseurs électromagnétiques 6 sont reliés par une conduite 9 à une pompe à carburant 10 et à un réservoir à carburant 11. Les doseurs électromagnétiques 6 sont commandés par un bloc électronique de dosage 12, de construction connue, à l'entrée duquel sont connectés des éléments 13 sensibles au régime de fonctionnement du moteur.Le dispositif 7 d'amenée du carburant sous la forme d'un film 8 comporte une cavité annulaire 14 encerclant la conduite d'admission 1 et reliée à l'extrémité 5 de l'élément d'évaporation 3 au moyen d'une fente circulaire 15 ménagée dans la paroi de la conduite d'admission 1. Une portion 16 d'apport de chaleur est prévue à l'extrémité 17 de l'élément d'évaporation 3, opposée à l'extrémité 5. La chaleur est empruntée aux gaz d'échappement passant dans la conduite d'échappement (non représentée). Le papillon d'étranglement 2 est monté immédiatement derrière l'extrémité 17 de l'élément à surface d'évaporation 3. Cependant, ce papillon d'étranglement 2 peut être tout aussi bien monté avant le dispositif 4 d'injection de carburant, comme le montre le pointillé. The supply system for an internal combustion engine comprises an intake pipe 1 (FIG. 1) provided with a throttle valve 2 and an element with an evaporating surface 3, as well as a device 4 fuel injection. The fuel injection device 4 is arranged near the end 5 of the evaporation element 3 and comprises electromagnetic metering devices 6, as well as a device 7 for supplying the fuel, in the form of a thin film 8 , on the evaporation element 3. The electromagnetic metering units 6 are connected by a line 9 to a fuel pump 10 and to a fuel tank 11. The electromagnetic metering units 6 are controlled by an electronic metering unit 12, of known construction, at the input of which are connected elements 13 sensitive to the engine operating speed. The device 7 for supplying fuel in the form of a film 8 comprises an annular cavity 14 encircling the intake pipe 1 and connected to the end 5 of the element d evaporation 3 by means of a circular slot 15 formed in the wall of the intake pipe 1. A portion 16 of heat supply is provided at the end 17 of the evaporation element 3, opposite to the end 5. The heat is taken from the exhaust gases passing through the exhaust pipe (not shown). The throttle valve 2 is mounted immediately behind the end 17 of the evaporative surface element 3. However, this throttle valve 2 can be mounted just as well before the fuel injection device 4, as the dotted line shows it.
La figure 2 représente une autre variante de réalisation du dispositif 7 d'amenée du carburant sous la forme d'un film sur l'élément d'évaporation 3. Ce dispositif 7 est réalisé sous la forme d'une roue à palettes 18 constituée de palettes 19 fixées sur un axe 20. L'axe 20 de la roue à palettes 18 est monté par l'intermédiaire de paliers 21 dans un moyeu 22 d'une barrette 23. La barrette 23 est montée dans la conduite d'admission 1 de façon que les palettes 19 de la roue à palettes 18 se trouvent an niveau de l'extrémité 5 de ltélement à surface d'évaporation 3. Dans les palettes 19 sont ménagés des canaux débouchants 24 reliés, à travers un canal 25 de l'axe 20 et de canaux 26 percés dans la la barrette 23, aux doseurs électromagnétiques 6. FIG. 2 shows another alternative embodiment of the device 7 for supplying the fuel in the form of a film on the evaporation element 3. This device 7 is produced in the form of a paddle wheel 18 made up of pallets 19 fixed on an axis 20. The axis 20 of the paddle wheel 18 is mounted by means of bearings 21 in a hub 22 of a bar 23. The bar 23 is mounted in the intake pipe 1 of so that the pallets 19 of the paddle wheel 18 are located at the end 5 of the element with an evaporation surface 3. In the pallets 19 are formed through channels 24 connected, through a channel 25 of the axis 20 and channels 26 drilled in the bar 23, to the electromagnetic metering devices 6.
La portion d'apport de chaleur 16, disposée sur l'ex- trémité 17 de l'élément l'élément d'évaporation 3, peut soit avoir une surface lisse, comme le montrent les figures 1 et 2, soit être munie de nervures ou ailettes 27 (fig.3) qui augmentent la superficie de la surface réceptrice de la chaleur de cette portion 16. The heat supply portion 16, disposed on the end 17 of the element the evaporating element 3, can either have a smooth surface, as shown in FIGS. 1 and 2, or be provided with ribs or fins 27 (fig. 3) which increase the surface area of the heat receiving surface of this portion 16.
Dans ce dernier cas, on intensifie le processus d'apport de chaleur à l'élément d'évaporation 3 grâce à quoi on obtient une diminution de la longueur de la portion 16 d'apport de chaleur. Pour obtenir une efficacité maximale du système d'alimentation proposé l'élément d'évaporation 3 doit être fabriqué en un matériau à conductibilité calorifique élevée, en cuivre par exemple. In the latter case, the process of supplying heat to the evaporation element 3 is intensified, whereby a reduction in the length of the portion 16 of heat supply is obtained. To obtain maximum efficiency from the proposed supply system, the evaporation element 3 must be made of a material with high heat conductivity, for example copper.
Le système d'alimentation pour moteur à combustion interne décrit fonctionne de la façon suivante. The internal combustion engine power system described operates as follows.
Au cours du fonctionnement du moteur, le carburant est amené sous surpression, au doyen de la pompe à carburant 10 (Fig.l), depuis le réservoir a carburant 11, par la conduite 9, vers les doseurs électromagnétiques 6. Les sorties des doseurs électromagnétiques 6 communiquent avec la cavité annulaire 14 qui est reliée, à travers la fente circulaire 15 ménagée dans la paroi de la conduite d'admission 1, à 1' extrémité 5 de l'élément à surface d'évaporation 3. En même temps, du fait que le papillon d'étranglement est ouvert, l'air pénètre-dans la conduite d'admission 1. Le dosage de l'injection du carburant s' effectue en faisant varier la durée des impulsions de commande provenant du bloc électronique de dosage 12 et formées en fonction des signaux délivrés par les éléments 13 sensibles, au régime de fonctionnement du moteur.Le carburant, introduit en quantité dosée dans la cavité annulaire 14, arrive à travers la fente circulaire 15 sur l'extrémité 5 de l'élément à surface d'évaporation 3 et est étalé sous la forme du film mince 8 sur sa surface, sous l'action du courant d'air et des forces de tension superficielle. Etant donné que l'apport de chaleur à l'élément d'évaporation 3 s'effectue sur la portion 16 située à l'extrémité 17, qui est éloignée de l'emplacement du dispositif 7 d'amenée du film de carburant, la chaleur se propage sur l'é- lément d'évaporation par contact superficiel 3 à partir de la portion 16 d'apport de chaleur et à la rencontre du mouvement du film 8 de carburant. I1 se forme alors dans l'élément d'évaporation 3, un champ croissant de températures et, de ce fait, le film 8 en mouvement se réchauffe et s'évapore selon une courbe de distillation fractionnaire du carburant. Pour une température donnée de la portion 16 d'apport de chaleur de l'élément d'évaporation 3, chaque fraction du carburant, se déplaçant sous la forme du film 8, atteint, en se réchauf fant progressivement, la zone où les conditions de son évaX poration sont les plus favorables, ctest-à-dires la zone ou la température de la surface de l'élément d'évaporation 3 est proche de la température d'ebullition de la fraction en question.Le champ thermique à large gamme de températures, formé dans l'élément d'évaporation 3, et l'accroissement brutal du coefficient d'échange calorifique, dû à ltamincisse- ment du film 8 du carburant, lors de l'étalement et de l'é- vaporation de celui-ci, assurent 1 1établissement automatique d'une zone d'évaporation pour chaque fraction du carburant en un endroit où les conditions d'échange calorifique sont optimales, grtce à quoi on n'est pas obligé à régler la teni- pérature de l'élément d'évaporation 3 pour tous les régimes de fonctionnement du moteur Les vapeurs du carburant eva- poré se mélangent mélangent avec l'ais et forment un mélange air-carburant homogène de composition réglable Le fait de placer le papillon d'étranglement 2 dans la conduite d'admlssion 1 immédiatement derrière l'extrémité 17 de l'élément d'évaporé ration 3 fait tourbillonner le courant du mélange air-carburant, gracie à quoi ce dernier a une composition quantitative homogène dans la section de la conduite d'admission 1. During the operation of the engine, the fuel is brought under overpressure, to the dean of the fuel pump 10 (Fig.l), from the fuel tank 11, via the line 9, to the electromagnetic metering devices 6. The outputs of the metering units electromagnetic 6 communicate with the annular cavity 14 which is connected, through the circular slot 15 formed in the wall of the intake pipe 1, at one end 5 of the element with an evaporation surface 3. At the same time, because the throttle valve is open, the air enters the intake pipe 1. The metering of the fuel injection is carried out by varying the duration of the control pulses coming from the electronic metering unit 12 and formed as a function of the signals delivered by the sensitive elements 13, to the engine operating speed. The fuel, introduced in metered quantity into the annular cavity 14, arrives through the circular slot 15 on the end 5 of the element with evaporation surface 3 and is spread in the form of the thin film 8 on its surface, under the action of the air current and the surface tension forces. Since the supply of heat to the evaporation element 3 takes place on the portion 16 situated at the end 17, which is distant from the location of the device 7 for supplying the fuel film, the heat propagates on the evaporation element by surface contact 3 from the portion 16 of heat supply and meets the movement of the fuel film 8. I1 then forms in the evaporation element 3, an increasing field of temperatures and, as a result, the moving film 8 heats up and evaporates according to a fractional distillation curve of the fuel. For a given temperature of the heat supply portion 16 of the evaporation element 3, each fraction of the fuel, moving in the form of the film 8, reaches, by gradually heating up, the zone where the conditions of its evaporation is the most favorable, that is to say the area where the temperature of the surface of the evaporation element 3 is close to the boiling temperature of the fraction in question. temperatures, formed in the evaporation element 3, and the sudden increase in the heat exchange coefficient, due to the thinning of the film 8 of the fuel, during the spreading and the evaporation of the latter ci, ensure 1 1 automatic establishment of an evaporation zone for each fraction of the fuel in a place where the heat exchange conditions are optimal, thanks to which one is not obliged to regulate the temperature of the element 3 for all engine operating speeds Les va fears of evaporated fuel mix, mix with air and form a homogeneous air-fuel mixture of adjustable composition Placing the throttle valve 2 in the intake line 1 immediately behind the end 17 of the evaporating element 3 makes the current of the air-fuel mixture swirl, thanks to which the latter has a homogeneous quantitative composition in the section of the intake pipe 1.
Le fonctionnement du système d'alimentation de moteur à combustion interne, selon la variante représentée sur la figure 2 est le suivant
Au cours du fonctionnement du moteur, le papillon d'étranglement 2 est ouvert , et le courant d'air pénètre dans les cylindres du moteur par l'intermédiaire de la conduite d1admission 1. En cours de son déplacement, le courant d'air entoure les palettes 19 de la roue à palettes 18, ce qui pro voque la rotation de celles-ci. Plus grande est le débit d'air, c'est-à-dire plus le papillon dFétranglement 2 est ouvert, plus est élevée la vitesse de rotation de la roue à palettes 18, et inversement.Simultanément avec l'arrivée d'air dans les cylindres du moteur, s'effectue l'alimentation du- carburant dosé par les doseurs électromagnétiques 6. Le carburant est envoyé à travers les canaux 26 de la barrette 23 et le canal 25 de l'axe 20 de la roue à palettes 18, dans les canaux 24 des palettes 19 de cette dernière. Des canaux 24, le carburant s'écoule sur 1extrémité 5 de l'élément d'évaporation 3 et se répand sur la surface de ce dernier sous la forme du film mince 8. La roue à palettes 18 assure une uniformité élevée de la répartition du film de carburant sur l'élément d'évaporation 3, ce qui permet de raccourcir cet élément 3. L'évaporation du film 8 de carburant s' effectue de la même façon que dans la variante du système décrite ci-dessus.The operation of the internal combustion engine power system, according to the variant shown in Figure 2 is as follows
During engine operation, the throttle valve 2 is open, and the air flow enters the engine cylinders through the intake duct 1. During its movement, the air flow surrounds the pallets 19 of the paddle wheel 18, which causes them to rotate. The greater the air flow, that is to say the more the throttle valve 2 is open, the higher the speed of rotation of the paddle wheel 18, and vice versa. the cylinders of the engine, the fuel feed is metered by the electromagnetic metering devices 6. The fuel is sent through the channels 26 of the bar 23 and the channel 25 of the axis 20 of the paddle wheel 18, in the channels 24 of the pallets 19 of the latter. Channels 24, the fuel flows over the end 5 of the evaporation element 3 and spreads over the surface of the latter in the form of the thin film 8. The paddle wheel 18 ensures a high uniformity in the distribution of the fuel film on the evaporation element 3, which makes it possible to shorten this element 3. The evaporation of the fuel film 8 takes place in the same way as in the variant of the system described above.
De ces exemples particuliers de réalisation de la présente invention, il ressort en toute évidence pour l'homme de l'art qu'il est possible d'atteindre tous ks buts de l'invention. I1 est cependant aussi évident que des modifications peuvent être apportées à la construction du système d'alimentation de moteur à combustion interne, sans sortir pour autant du cadre de l'invention. From these particular embodiments of the present invention, it is obvious to those skilled in the art that it is possible to achieve all of the aims of the invention. It is however also obvious that modifications can be made to the construction of the internal combustion engine power system, without thereby departing from the scope of the invention.
La présente invention évite la décomposition thermique du carburant au cours de son évaporation et élimine le risque de pénétration dans les cylindres du moteur, de carburant non évaporé, encore en phase liquide. Le système assure une évaporation complète du carburant liquide et un bon brasage de ses vapeurs avec l'air pour tous les régimes de fonctionnement du moteur sans réglage spécial de la température de l'élément d'évaporation. Pour tous les régimes de fonctionnement du moteur, le système assure l'homogénéité du mélange air-carburant introduit dans les cylindres du moteur. The present invention avoids thermal decomposition of the fuel during its evaporation and eliminates the risk of penetration into the engine cylinders, of non-evaporated fuel, still in the liquid phase. The system ensures complete evaporation of the liquid fuel and good brazing of its vapors with air for all engine operating speeds without special adjustment of the temperature of the evaporation element. For all engine operating speeds, the system ensures the homogeneity of the air-fuel mixture introduced into the engine cylinders.
On obtient donc
- une efficacité élevée du processus de combustion, grâce au fait qu'il ne pénètre dans les cylindres que la phase vapeur du carburant
- une diminution considérable de la toxicité des gaz d'échappement dans tous ses composants toxiques, et un accroissement des indices de valeur économique du moteur
- une réduction des inégalités de distribution du mélange air-carburant dans les cylindres, ainsi que d'un cycle de fonctionnement à l'autre
- une réduction de l'usure des pièces du moteur due à l'enlèvement de l'huile des parois des cylindres par le carburant évaporé. So we get
- high efficiency of the combustion process, thanks to the fact that only the vapor phase of the fuel enters the cylinders
- a considerable reduction in the toxicity of exhaust gases in all its toxic components, and an increase in the indices of economic value of the engine
- a reduction in the uneven distribution of the air-fuel mixture in the cylinders, as well as from one operating cycle to another
- a reduction in the wear of the engine parts due to the removal of the oil from the walls of the cylinders by the evaporated fuel.
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|---|---|---|---|
| FR7927642A FR2469572A1 (en) | 1979-11-09 | 1979-11-09 | Petrol engine fuel feed - has film distribution on one vaporiser end and heat supply at other end |
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Also Published As
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|---|---|
| FR2469572B1 (en) | 1984-04-13 |
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