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"Sëme d'alimentation en eau auxiliaire pour moteur à combustion interne".
La présente invention est relative à un système d'alimentation en eau auxiliaire pour moteur à combustion interne et, en particulier, à un système d'alimentation en eau auxiliaire pour moteur à combustion interne à essence.
Normalement, l'air comprend environ 20 % d'oxygène et 80 % d'azote. Si un moteur pouvait avoir une combustion complète, le gaz s'échappant du moteur serait converti complètement en eau (oxyde d'hydrogène, HO) et dioxyde de carbone (C02) ; toutefois, la combus-
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ion dans un moteur est habituellement une combustion incomplète, c'est-à-dire que la vapeur d'essence dans un moteur ne peut pas être convertie complètement en CO2 er.
H2O; le gaz s'échappant d'un moteur contient habituellement du CO et HC ; le CO est un gaz toxique, qui peut provoquer la mort d'une personne. La combustion dans un moteur se fait habituellement à température élevée et, par conséquent, le gaz brûlé s'échappant contient
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habituellement de l'oxyde d'azote (NOJ, qui habituellement se. eonvertit. en une fumée photochmique.
Sommairement, ce que l'on appelle les résicllis de pollution, tels que CO, HC et NOx, non seulement sont nuisibles pour la santé de l'homme mais également sont nuisibles vis-à-vis de l'environnement ; par conséquent, chaque gouvernement au monde a essayé de réduire la densité de résidus de pollution s'échappant des véhicules autoncbiles.
Habitueliement, il y trois méthodes pour contrôler los récidus s'éshappant d'un véhicule automo-
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bile, c'est-à-dire (1) un système de contrôle des émissions du carter, (2) un système de contrôle des émissions d'évaporation et (3) un système de contrôle des émissions de dégagement. La présente invention a pour but d'améliorer les conditions de combustion du système de moteur usuel de manière à réduire la densité des résidus de pollution s'échappant de celui-ci ; la théorie de la présente invention est décrite en détail dans les paragraphes suivants.
Si l'on se réfère à la figure 1, celle-ci montre la relation entre la vitesse d'avancement d'un véhicule caractéristique et le rapport air/carburant.
Lorsqu'on fait démarrer un véhicule, ses vapeurs de gaz sont faibles parce que la température initiale est basse. Par conséquent, son moteur nécessite un rapport air/carburant plus faible (c'est-à-dire que l'essence doit avoir une alimentation plus élevée). Toutefois, le rendement de combustion dans le cylindre n'est pas bon et une grande quantité de CO et HC sera évacuée. Lorsqu'un véhicule roule à vitesse moyenne (20 km/heure à 113 km/heure), le moteur a un meilleur rendement de combustion ; alors, la quantité de CO et HC s'échappant sera réduite.
Lorsque le moteur tourne à vitesse élevée, le moteur nécessite un rapport air/carburant plus élevé ; à ce moment, le moteur a une température plus élevée et, par conséquent, il est enclin à avoir un cliquetis d'allumage ou des détonations et, par conséquent, une plus grande quantité de NOx s'échappera.
Afin de réduire la densité des résidus de pollution, tels que HC, CO et NOXO, l'inventeur estime que le dispositif d'allumage peut être amélioré en réduisant la température du moteur, en augmentant l'aire de contact de la vapeur d'essence de manière à améliorer le rendement de combustion et en augmentant l'alimentation en oxygène ou en améliorant le temps d'allumage. Suivant la présente invention, l'amélioration est
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réalisée en améliorant l'aire de contact de la vapeur d'essence, en augmentant l'alimentation en oxygène et en réduisant la température de combustion du moteur. Le processus technique pour obtenir les résultats susmentionnés sera décrit dans les paragraphes suivants.
D'une manière générale, un véhicule automobile roulant dans une zone sèche, telle qu'un désert consommera plus d'essence, au contraire, un véhicule automobile roulant dans une zone humide, telle qu'une zone côtière, consommera moins d'essence. En d'autres termes, l'humidité ou la vapeur d'eau influencera le rendement de combustion d'un moteur parce que la densité de l'essence est différente de celle de l'eau, c'est-àdire que la densité de l'essence est inférieure à celle de l'eau et, par conséquent, ils ne peuvent pas être combinés ensemble. Avant que l'essence vaporisée et l'eau entrent dans la chambre de combustion, les particules de vapeur d'essence ayant une faible densité sont fixées à la surface des particules d'eau.
Après que les particules d'eau entrent dans le cylindre, les particules d'eau se dilateront sous la température élevée et la pression élevée et les particules d'essence fixées aux particules d'eau se diviseront ou deviendront plus petites, c'est-à-dire que la zone de contact entre l'essence et l'air sera accrue (c'est-à-dire que l'efficacité de mélange est augmentée). L'oxygène contenu dans l'eau augmentera. l'effet de combustion pour donner une combustion complète. En d'autres termes, la puissance du moteur sera augmentée et en même temps on obtiendra une économie de carburant et les dépôts de carbone dans le cylindre seront réduits ; par conséquent, la durée de fonctionnement du moteur sera accrue tout en réduisant son coût d'entretien ; les HC et CO évacués seront également réduits.
Puisque l'eau peut abaisser la température du moteur, les NO, évacués seront réduits et
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de la sorte les résidus évacués auront un impact moins nocif vis-à-vis de l'environnement.
Le système d'alimentation en eau auxiliaire pour moteur à combustion interne suivant la présente invention est développé et conçu conformément à la théorie susmentionnée et aux caractéristiques du moteur à essence. Lorsque le moteur tourne à vitesse élevée ou à température élevée, une quantité d'eau appropriée peut y être ajoutée de manière à augmenter le rendement de combustion et à réduire les HC, CO et NOx évacués.
Afin d'augmenter plus encore le rendement de combustion d'un moteur, la présente invention utilise une méthode d'allumage continue, c'est-à-dire que plusieurs impulsions d'allumage auxiliaires cycliques sont introduites entre deux impulsions d'allumage initiales de manière à augmenter le rendement de combustion du moteur (en particulier lorsque l'on fait démarrer le moteur à froid) et à réduire les HC et CO évacués.
De plus, la présente invention présente un autre avantage, c'est-à-dire que la présente invention peut être installée d'une manière simple dans un véhicule automobile qui a été sorti de l'usine de manière à améliorer son rendement de combustion et à réduire les HC, CO etNO évacués. D'autres avantages de la présente invention seront décrits en détails en se référant aux dessins annexés dans les paragraphes suivants.
- Le but principal de la présente invention est de prévoir-un système pour moteur de combustion interne de manière à améliorer le rendement de combustion du moteur et à réduire la densité des résidus de pollution évacués de celui-ci.
Un autre but de la présente invention est de prévoir un système d'alimentation en eau auxiliaire pour moteur à combustion interne, qui peut être installé dans un véhicule automobile déjà sorti de l'usine de manière à améliorer le rendement de combustion du moteur et à
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réduire la densité des résidus de pollution s'échappant de celui-ci.
Encore un autre but de la présente invention est de prévoir une méthode d'allumage, qui peut apporter une série d'impulsions d'allumage auxiliaires cycliques entre deux impulsions d'allumage initiales de manière à augmenter le rendement de combustion d'un moteur et à réduire les résidus de pollution s'échappant de celuici.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 illustre la relation entre la vitesse d'un véhicule automobile et le rapport air/carburant.
La figure 2 est un schéma de la présente invention, représentant un système d'alimentation en eau auxiliaire pour moteur à combustion interne.
La figure 3 est un schéma d'ensemble de la présente invention, représentant une méthode de commande du système d'alimentation en eau auxiliaire d'un moteur à combustion interne.
La figure 4 est un diagramme de fonctionnement d'une unité de commande par ordinateur du système d'alimentation en eau auxiliaire d'un moteur à combustion interne suivant la présente invention.
La. figure 5A représente un diagramme d'impulsions d'allumage d'un système d'allumage conventionnel.
La figure 5B représente une méthode d'allumage d'un système à combustion interne suivant la présente invention.
Si l'on se réfère à la figure 2, elle illustre un système d'alimentation en eau auxiliaire pour moteur à combustion interne suivant la présente
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invention. Un système d'alimentation en eau auxiliaire 10 d'un moteur à combustion interne et un moteur à essence 100 sont assemblés. Le moteur peut être de n'importe quel type. Le système d'alimentation en eau auxiliaire 10 comprend un dispositif d'alimentation en eau comportant un petit réservoir d'eau 14, dont l'eau est amenée d'un grand réservoir d'eau 12. Un détecteur de petit réservoir 30 est agencé dans le petit réservoir à eau 14. Dès que l'eau dans le petit réservoir d'eau 14 est plus bas qu'un niveau donné, une pompe à eau 32 sera enclenchée pour pomper l'eau du grand réservoir d'eau 12 vers le petit réservoir d'eau 14.
Le petit réservoir d'eau 14 est relié à un tuyau à eau 16, dans lequel une vanne de commande 18 telle qu'une vanne à solénoïde est agencée. La vanne de commande 18 est commandée par un relais 40 qui est commandé par une unité de commande 50. L'unité 50 sera décrite en détail dans le paragraphe suivant. Le tuyau à eau 16 est également pourvu d'un régulateur d'eau manuel 20 pour commander l'écoulement d'eau. Une extrémité du tuyau à eau 16 est reliée à un raccord à trois voies 22, dont la seconde extrémité est reliée à un collecteur d'échappement ; la troisième extrémité du raccord à trois voies 22 est reliée à un dispositif EGR (circulation de gaz d'échappement) 24, qui est relié au moteur à essence 100.
L'objectif de l'utilisation du dispositif EGR est d'abaisser le volume d'échappement des. NO. L'eau peut circuler à travers le dispositif EGR 24 et entrer dans le moteur à essence 100 simultanément avec une partie des gaz d'échappement de manière à élever le rendement de combustion du moteur, tout en réduisant la densité des résidus de pollution (c'est-à-dire de CO, HC et NOx).
Si l'on se réfère à la figure 3, l'unité de commande 50 comprend : (a) une ouverture d'entrée L, qui peut recevoir des signaux provenant d'un détecteur de niveau d'eau 60
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du grand réservoir d'eau, d'un détecteur de vitesse de moteur 64, d'un détecteur de température d'enve- loppe d'eau de moteur 62, d'un détecteur de vitesse de moteur 64, d'un circuit de réglage de température de moteur E et d'un circuit de réglage et de régula- tion de vitesse de moteur F ; (b) une CPU I, qui reçoit l'information de l'ouverture d'entrée L, réalise un programme de commande J suivant le contenu d'une banque de données K de manière à réaliser un jugement logique avant l'envoi d'une instruction de commande ;
(c) une ouverture de sortie M, qui reçoit les instruc- tions de la CPU I et convertit les instructions en un signal électrique pour commander un relais 40 et un générateur d'impulsions 42. Le relais 40 peut envoyer un signal électrique à la vanne de commande
18, telle qu'une vanne à solénoïde ; la vanne de commande commande l'écoulement d'eau dans le tuyau à eau 16 de manière à ce qu'il y ait une quantité appropriée d'eau s'écoulant dans le dispositif EGR
24. Un signal électrique du générateur d'impulsions
42 sera envoyé vers un circuit amplificateur 44, qui est relié à la bobine à haute tension d'une bougie d'allumage.
Comme représenté aux figures 5A et 5B, le générateur d'impulsions 42 peut ajouter des impulsions d'allumage additipnnelles entre deux impulsions d'allumage d'une bougie d'allumage conventionnelle de manière à augmenter le rendement de combustion du moteur et à réduire la densité des résidus de pollution évacués.
Si l'on se réfère à la figure 4, on y a représenté un diagramme de fonctionnement de l'unité de commande 50 de la figure 3 lorsque la CPU I de l'unité de commande 50 détecte les conditions suivantes de détecteurs ; la CPU I enverra un signal électrique pour actionner le relais 40 en ouvrant la vanne de commande
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18 de manière à ce que l'eau s'écoule dans le petit réservoir d'eau 14 et entre dans le dispositif EGR 24 afin qu'il y ait simultanément de l'eau et des gaz d'échappement entrant dans le cylindre.
(a) Le détecteur de niveau d'eau 60 détecte le niveau d'eau du grand réservoir d'eau lorsqu'il est plus grand qu'une valeur préétablie ; (b) le détecteur de température d'enveloppe d'eau 62 détecte la température du moteur lorsqu'elle est plus élevée qu'une température de moteur préétablie ; et (c) le détecteur de vitesse de moteur 64 détecte la vitesse du moteur lorsqu'elle est plus élevée qu'une valeur préétablie.
Les valeurs préétablies susmentionnées du niveau d'eau, de la température du moteur et de la vitesse du moteur dépendent du modèle de véhicule automobile et de la cylindrée du moteur et ces données sont emmagasinées dans la banque de données K susmentionnée.
Le système d'alimentation en eau auxiliaire de la présente invention peut également comprendre une vanne de commande linéaire, qui peut commander de façon appropriée la taille d'ouverture de la vanne en fonction de la température du moteur et de la vitesse du moteur de manière à amener une quantité appropriée d'eau au dispositif EGR et. à accroître le rendement de combustion du moteur et à réduire la densité des résidus de pollution.
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TRADUCTION DES MENTIONS AUX DESSINS
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<tb>
<tb> FIGURE <SEP> 1
<tb> Thick <SEP> Epais
<tb> air/fuel <SEP> ratio <SEP> rapport <SEP> air/carburant
<tb> thin <SEP> mince
<tb> start <SEP> démarrage
<tb> idle <SEP> speed <SEP> régime <SEP> de <SEP> ralenti
<tb> car <SEP> accelerated <SEP> speed <SEP> vitesse <SEP> d'accélération <SEP> du <SEP> véhicule
<tb> throttling <SEP> valve <SEP> opened <SEP> partially <SEP> vanne <SEP> d'étranglement <SEP> partiellement
<tb> ouverte
<tb> throttling <SEP> valve <SEP> opened <SEP> fully <SEP> vanne <SEP> d'étranglement <SEP> totalement
<tb> ouverte
<tb> car <SEP> speed <SEP> vitesse <SEP> du <SEP> véhicule
<tb> (Prior <SEP> art) <SEP> (Technique <SEP> antérieure)
<tb> FIGURE <SEP> 2
<tb> Control <SEP> unit <SEP> Unité <SEP> de <SEP> commande
<tb> waste <SEP> gas <SEP> gaz <SEP> brûlé
<tb> engine <SEP> moteur
<tb>
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FIGURE 3
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<tb>
<tb> 62 <SEP> Détecteur <SEP> de <SEP> température <SEP> d'enveloppe <SEP> d'eau
<tb> 64 <SEP> Détecteur <SEP> de <SEP> vitesse <SEP> de <SEP> moteur
<tb> E <SEP> Circuit <SEP> de <SEP> réglage <SEP> de <SEP> la <SEP> température <SEP> du <SEP> moteur
<tb> H <SEP> Circuit <SEP> d'oscillation
<tb> L <SEP> Ouverture <SEP> d'entrée
<tb> F <SEP> Circuit <SEP> de <SEP> réglage <SEP> de <SEP> vitesse <SEP> et <SEP> de <SEP> régulation <SEP> de <SEP> moteur
<tb> G <SEP> Détecteur <SEP> de <SEP> vitesse <SEP> de <SEP> moteur
<tb> J <SEP> Programme <SEP> de <SEP> commande
<tb> K <SEP> Banque <SEP> de <SEP> données
<tb> 42 <SEP> Générateur <SEP> d'impulsions
<tb>
44 <SEP> Circuit <SEP> amplificateur
<tb> M <SEP> Ouverture <SEP> de <SEP> sortie
<tb> 40 <SEP> Relais
<tb> Voltage-stabilizing <SEP> and <SEP> filter <SEP> circuit
<tb> Circuit <SEP> de <SEP> stabilisation <SEP> de <SEP> tension <SEP> et <SEP> de <SEP> filtrage
<tb> Battery
<tb> Batterie
<tb> 46 <SEP> Bobine <SEP> de <SEP> haute <SEP> tension
<tb> 18 <SEP> Vanne <SEP> de <SEP> commande
<tb> 24 <SEP> Dispositif <SEP> E6R
<tb> Engine <SEP> exhausting <SEP> waste <SEP> gas
<tb> Gaz <SEP> brûlé <SEP> d'échappement <SEP> du <SEP> moteur
<tb> 100 <SEP> Moteur
<tb>
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FIGURE 4
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<tb>
<tb> Start <SEP> Démarrage
<tb> 12 <SEP> Grand <SEP> réservoir <SEP> d'eau
<tb> 14 <SEP> Petit <SEP> réservoir <SEP> d'eau
<tb> Output <SEP> port <SEP> operating <SEP> Enclenchement <SEP> de <SEP> l'ouverture <SEP> de
<tb> sortie
<tb> Water <SEP> Eau
<tb> Yes
<SEP> Oui
<tb> No <SEP> Non
<tb> 40 <SEP> Relais
<tb> 18 <SEP> Vanne <SEP> de <SEP> commande
<tb> 20 <SEP> Régulateur <SEP> de <SEP> volume <SEP> d'eau
<tb> 22 <SEP> Raccord <SEP> à <SEP> trois <SEP> voies
<tb> waste <SEP> gas <SEP> Gaz <SEP> brûlé
<tb> 24 <SEP> Dispositif <SEP> EGR
<tb> 60 <SEP> Détecteur <SEP> de <SEP> niveau <SEP> d'eau <SEP> du
<tb> grand <SEP> réservoir <SEP> d'eau
<tb> Water-level <SEP> of <SEP> the <SEP> large <SEP> water <SEP> Niveau <SEP> d'eau <SEP> du <SEP> grand <SEP> réservoir
<tb> tank <SEP> being <SEP> higher <SEP> than <SEP> a <SEP> level <SEP> d'eau <SEP> plus <SEP> grand <SEP> qu'un <SEP> niveau
<tb> preset <SEP> ? <SEP> préétabli <SEP> ?
<tb> 62 <SEP> Détecteur <SEP> de <SEP> température <SEP> d'enveloppe <SEP> d'eau
<tb> Engine <SEP> water <SEP> temperature <SEP> Température <SEP> d'eau <SEP> du <SEP> moteur
<tb> higher <SEP> than
<SEP> a <SEP> temperature <SEP> plus <SEP> élevée <SEP> qu'une <SEP> température
<tb> preset <SEP> ? <SEP> préétablie <SEP> ?
<tb> 64 <SEP> Contrôle <SEP> du <SEP> détecteur <SEP> de <SEP> vitesse
<tb> de <SEP> moteur
<tb> Engine <SEP> speed <SEP> higher <SEP> than <SEP> a <SEP> Vitesse <SEP> du <SEP> moteur <SEP> plus <SEP> élevée
<tb> speed <SEP> preset <SEP> ? <SEP> qu'une <SEP> vitesse <SEP> préétablie <SEP> ?
<tb>
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EMI12.1
<tb>
<tb> FIGURE <SEP> 5A
<tb> Voltage <SEP> Tension
<tb> Original <SEP> ignition <SEP> pulse <SEP> Impulsion <SEP> d'allumage <SEP> initiale
<tb> Time <SEP> Temps
<tb> FIGURE <SEP> SB
<tb> Voltage <SEP> Tension
<tb> Original <SEP> ignition <SEP> pulse <SEP> Impulsion <SEP> d'allumage <SEP> initiale
<tb> Auxiliary <SEP> ignition <SEP> pulse <SEP> Impulsion <SEP> d'allumage <SEP> auxiliaire
<tb> Time <SEP>
Temps
<tb>