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Moteurs à compensations thermiques L'invention concerne le domaine des moteurs thermiques, avec une application possible en aéraonotique, aérospatial.
Le rendement moyen des moteurs thermiques sont de 30%, 70% étant absorbé par le système de refroidissement.
L'utilisation de la vapeur d'eau mélangé a un aditif de combustible augmenterait faiblement le taux de compression.
La compensation thermique consiste à injecter un dosage d' eau plus ou moins froide approprié en fonction du régime du moteur, à l'intérieur de la chambre d'explosion au 3 temps de la détente, et au 2 temps pour un moteur 2 temps à10
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degrés après le passage du point mort haut, la température egre étant deI200 centigrades, les molécules d'eau se disloq- uent en vapeur subite, créant une augmentation de pression une amélioration de combustion, une réduction du GO une augmentation de puissance, et un faible refroidissement de température, récupérant ainsi une partie de l'énergie perdue par le système de refroidissement.
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2 La chambre de combuetion étant sous pression z 40kg/cm et a haute température, il y a possibilité d'inflammation en partie de l'hydrogène contenu dans l'eau d'injection.
La présente invention a pour but de réduire la pollution du CO et une récupération partielle de l'énergie perdue par le système de refroidissement, améliorant ainsi le rendement des moteurs, une réduction du C02.
Les avantages obtenu de cette invention, une meilleure combustion, une réduction du 00, une amélioration du rendement, une économie d'usure des organes moteur, un meilleur remplissage des cylindres, utilisation d'un taux de compression plus élevé, et d'un mélange plus pauvre.
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L'invention est exposée ci-après plus en détail, à l'aide de dessins.
La figure I représente, un procédé de vaporisation d'eau mélangé au combustible. La récupération de chaleur sur le collecteur d'échappement I, permet par l'intermédiaire d' une chaudière 2, d'envoyer de la vapeur d'eau régulée par le régulateur 4 dans le venturi du carburateur ou dans li admission d'air en diesel.
En hiver une proportion ci'alcool est ajoutée dans le récipient 3.
La figure 2 représente, un système de vaporisation avec 1' apport d'un combustible supplémentaire 6 (alcool, huiles végétaux,.). La récupération de chaleur par la double chaudière 2, permet d'envoyer un mélange gazeux dans le régulateur 4 et le mélangeur doseur 7, dans le carburateur, dès que le moteur a atteint sa température de 800C, l* arrivée de l'essence sera coupée par le thermostat 8, le régulateur de dépression 9 régule la récupération des vapeurs d'essences sans provoquer le vide d'air dans le réservoir 5.
La figure 3 représente un moteur 4 temps à compensation thermique Il la position de l'injecteur 2, l'arbre à cames libére la tête de l'injecteur à 1-10 après le point mort haut (PEE) La figure 4 représente, le diagramme circulaire de fonctionnement, 10 étant le retard d'injection de compensation.
La figure 5 représente, l'injecteur de compensation, la
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tête I comprimant sous l'ation de l'arbre à cames le ressort de compression 2 sur le poussoir 3, applicant de par la menbrane 4 (métallique, caoutchouc résistant) une poussée de retenue sur le pointeau 5, l'arrivée d'eau
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froide sous pression venant de l'orifice 6 dans la chambre annulaire 7 du corps d'injecteur 8 serré dans la douille de sertissage 9 de la culasse, et de la douille de retenue 10.
Un joint d'étanchéité II () du pointeau 5.
La lubrification du pointeau se fera entre la membrane et le joint (dont sa position sera déterminée) par un circuit fermé, séparé, actionné par une petite pompe hydraulique.
Une remontée du niveau d'huile, déterminera un injecteur défectueux. Le pointeau est en acier traité et inoxydable.
La figure 6 représente, le schéma de principe de la commande des injecteurs clé compensations I actionnés par cames, libérant l'eau froide sous pression venant du surpresseur 2, de par la pompe hydraulique 3, l'huile basse pression agit sur la section S d'un piston à deux étages, et comprime le ressort de rappel 4, la surface s dans le petit cylindre comprime l'eau d'alimentation des injecteurs.
La pression de la pompe est régulée par son limiteur de pression 5, piloté électriquement de par la commande électrronique 6, en fonction du régime du moteur, le mano-contact de température 7 autorise la commande électronique, dès que le moteur a atteint la température de 8000.
La figure 7 représente, un surpresseur à membrane.
La figure 8 représente, le schéma synoptique d'une commande d'injecteurs de compensations I actionnés par cames, les surpresseurs 2 à commande différentiel par la pompe 3, dont la pression de régulation du limiteur de pression 5 est obtenu par le régulateur centrifuge 6, le mans-contact la commande électronique 8, actionnant le distributeur hydraulique 9 selon les détecteurs magnétiques A et B.
La pression d'injection varie de 50 a 150 bars.
La figure 9 représente, les positions des éléments du groupe hydraulique, les surpresseurs 2, la pompe 3 à engrenages ou à pistons, le limiteur de pression 5, le régulateur centrif- uge 6, le distributeur 9, un flotteur a contact 10, le bouchon du réservoir II.
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Utilisation possible pour les moteurs à réactions.
La figure 10 représente, le schéma simplifié de principe d'un pulsoréacteur, I entrée d'air, 2 compresseur, 3 diffuseur, 4 les arrivées du carburant, 5 volets, 6 chambre de combustion, 7 le dispositif d'allumage, 8 turbine, 9 la tuyère d'éjection, et 10 l'injecteur de compensation act- ionné par came et sychronisé durant la combustion, sous 1' effet de la pression, les volets se referment, en fin de combustion, les gaz en s'échappant créent une dépression dans la chambre, et sous la poussée de l'air d'admission les volets s'ouvrent à nouveau, et le cycle continue.
La figure II représente, le schéma de principe d'un statoréacteur.
I entrée d'air, 2 arrivée du carburant, 3 accroche-flammes, 4 chambre de combustion, 5 tuyère, 6 l'injecteur de pulvérisation.
Il y a combustion permanente et pulvérisation d'eau, de compensation dans la chambre de combustion.
Dans un moteur thermique quelconque, une réduction de la consomation par un mélange plus pauvre, réduira le dioxyde de carbone 002.
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The invention relates to the field of thermal engines, with a possible application in aeronautics, aerospace.
The average efficiency of internal combustion engines is 30%, 70% being absorbed by the cooling system.
The use of steam mixed with a fuel additive would slightly increase the compression ratio.
The thermal compensation consists in injecting a dosage of more or less cold water appropriate according to the engine speed, inside the explosion chamber at 3 times of the expansion, and at 2 times for a 2 stroke engine at 10
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degrees after the passage from top dead center, the temperature eg being of 1200 centigrade, the water molecules dislocate in sudden vapor, creating an increase in pressure an improvement in combustion, a reduction in GO an increase in power, and a low temperature cooling, thus recovering part of the energy lost by the cooling system.
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2 The combustion chamber being under pressure at 40 kg / cm and at high temperature, there is the possibility of ignition in part of the hydrogen contained in the injection water.
The present invention aims to reduce CO pollution and partial recovery of the energy lost by the cooling system, thereby improving the efficiency of the engines, a reduction in CO2.
The advantages obtained from this invention, better combustion, reduction of 00, improvement of the yield, economy of wear of the engine members, better filling of the cylinders, use of a higher compression ratio, and a poorer mixture.
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The invention is set out below in more detail, with the aid of drawings.
Figure I shows a process of vaporizing water mixed with fuel. The heat recovery on the exhaust manifold I, allows by means of a boiler 2, to send water vapor regulated by the regulator 4 into the venturi of the carburetor or into the air intake in diesel.
In winter a proportion of alcohol is added to container 3.
FIG. 2 represents a vaporization system with the addition of an additional fuel 6 (alcohol, vegetable oils,.). Heat recovery by the double boiler 2, allows a gaseous mixture to be sent to the regulator 4 and the metering mixer 7, to the carburetor, as soon as the engine has reached its temperature of 800C, the arrival of petrol will be cut off by the thermostat 8, the vacuum regulator 9 regulates the recovery of gasoline vapors without causing a vacuum in the tank 5.
FIG. 3 represents a 4-stroke engine with thermal compensation. It the position of the injector 2, the camshaft releases the head of the injector at 1-10 after the top dead center (PEE). FIG. 4 represents, the circular operating diagram, 10 being the compensation injection delay.
FIG. 5 represents, the compensation injector, the
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head I compressing under the aation of the camshaft the compression spring 2 on the plunger 3, applying by the menbrane 4 (metallic, resistant rubber) a retaining thrust on the needle 5, the water inlet
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cold under pressure coming from the orifice 6 in the annular chamber 7 of the injector body 8 clamped in the crimping sleeve 9 of the cylinder head, and the retaining sleeve 10.
A seal II () of the needle 5.
The needle lubrication will be between the membrane and the seal (whose position will be determined) by a closed, separate circuit, actuated by a small hydraulic pump.
A rise in the oil level will determine a faulty injector. The needle is in treated and stainless steel.
FIG. 6 represents, the block diagram of the control of the key compensating injectors I actuated by cams, releasing cold water under pressure coming from the booster 2, by the hydraulic pump 3, the low pressure oil acts on the section S of a two-stage piston, and compresses the return spring 4, the surface s in the small cylinder compresses the water supplying the injectors.
The pump pressure is regulated by its pressure limiter 5, electrically controlled by the electronic control 6, depending on the engine speed, the temperature pressure switch 7 authorizes the electronic control, as soon as the engine has reached the temperature of 8000.
FIG. 7 represents a membrane booster.
FIG. 8 represents, the block diagram of a control of compensation injectors I actuated by cams, the boosters 2 with differential control by the pump 3, the pressure of which regulates the pressure limiter 5 is obtained by the centrifugal regulator 6 , the mans-contact the electronic control 8, actuating the hydraulic distributor 9 according to the magnetic detectors A and B.
The injection pressure varies from 50 to 150 bars.
FIG. 9 represents, the positions of the elements of the hydraulic group, the boosters 2, the pump 3 with gears or with pistons, the pressure limiter 5, the centrifugal regulator 6, the distributor 9, a contact float 10, the tank cap II.
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Can be used for jet engines.
Figure 10 represents, the simplified diagram of the principle of a pulsoreactor, I air inlet, 2 compressor, 3 diffuser, 4 the fuel inlets, 5 shutters, 6 combustion chamber, 7 the ignition device, 8 turbine , 9 the ejection nozzle, and 10 the cam-operated and synchronized compensation injector during combustion, under the effect of pressure, the flaps close, at the end of combustion, the gases escaping create a vacuum in the chamber, and under the thrust of the intake air the flaps open again, and the cycle continues.
Figure II shows, the block diagram of a ramjet.
I air inlet, 2 fuel inlet, 3 flame catchers, 4 combustion chamber, 5 nozzle, 6 spray injector.
There is permanent combustion and spraying of water, compensation in the combustion chamber.
In any engine, a reduction in consumption by a leaner mixture will reduce carbon dioxide 002.