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PROCEDE V ALIJ..1LW1'A'l'ION h1:J OW,13U.1BI1, DWH MOTEUR THLRIUIU1.
La présente invention a .jour objet un procédé d'alimentation en combustible d'un moteur thermique de tout type, qu'il soit à deux temps ou à quatre temps, quel que soit le combustible et quel que soit le mode
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d'inflammation du mélange combustible, que ce soit par étincelle électrique ou par une compression préalable suffisante donnée à l'air comburant,
Conformément à l'invention on forme à la pression atmosphérique une émulsion riche de combustible dans l'air ou dans un gaz inerte.
Cette émulsion qui peut être pré- parée par exemple et dosée dans un carburateur, est dé- tendue ensuite dans un vide relatif; l'émulsion ainsi va- porisée est ensuite soumise à une haute pression et pénè- tre enfin dans la chambre de combustion du moteur dans laquelle l'air comburant est corprimé, l'allumage étant produit de toute manière appropriée.
Ceci a le grand avantage, particulièrement dans le cas de combustiblesayant un point c'inflammation élevé, que le combustible peut être injecté à l'état de vapeur dans le cylindre moteur, dans lequel l'air pur a étépré- alablement comprimé. Le combustible vaporisé peut ainsi à brûler rapidement et faire tourner le moteur/an régime rapide
En résumé, le combustible est vaporisé avant son injection en deux stades successifs, à savoir: sa détente dans un vide relatif et sa forte compression rapide.
Cette dernière donne naissance à une rose élévation de température, la copresion étant de préférence telle que la température obtenue est au- défaut de la température critique du combustible utilisé et la pression supérieure à celle de l'air comburant comprimé dans le cylindre mo- teur, de manière à faciliter l'injection du combu&tible vaporisé dans ledit cylindre. La entente et la compression' du mélange combustible est obtenue de préférence dans un cylindre auxiliaire d'injection dans lequel se déplace un piston dans un rapport déterminé avec le piston moteur, ce rapport dépendant naturellement du cycle du moteur.
Le moment d'injection et son réglage d'une part
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le mode d'allumage d'autre paxt, ont une influence sur le cycle parcouru qui peut être soit le cycle à pression constante, soit le cycle à volume constant, soit tout autre cycle intermédiaire, le cylindre moteur fonction- nant ci'ailleurs indifféremment à deux ou a quatretemps.
Ce procédé d'alimentation est particulièrement intéressant pour un moteur utilisant connue combustible des produits lourds, à point de vaporisatin élevé, et il permet, par l'emploi de hautes compressions dans le cylindre pour provoquer l'autoallumage, et par injection du combustible dans le voisinage du point mort haut, d'obtenir des répimes comprit: entre 2000 et 3000 tours- minute, principalement si le moment de l'injection et cette injection elle-même sont réglés convenablement pour que le cycle parcouru soit sensiblement le cycle à volume constant qui a en outre l'avantage du meilleur rendement thermique.
D'autre part, le mode de dopage de -La quantité de combustible à injecter à chaque cycle se fait, par ce mode d'alimentation, avec une précision que le dosage par pompe à combustible employé dans les moteurs à com- bustion interne ne permet pas d'atteindre, principalement peur les petites cylindrées.
On a représenté à tites d'exemple, deux formes d'exécution de l'invention appliquée à un moteur fonction- nant par autoallumage par haute compression.
La figure 1 est une vue schématique d'une première forme d'exécution,
La figure 2 est une- vue analogue d'une forme d'exé- cution préférée,
Les figures 3 et 4 sont des vues senemtaiques à an- gle droit l'une de l'autre, du tube d'amenée du mélange combustible.
Dans le cylindre moteur 1, se déplace le piston 2 DAns un cylindre de dimensions beaucopu plus réduitres 3
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se déplace un piston 4, synchrone du piston 2; le vilbre- quin du piston 4 tourne à la même vitesse que celui du Piston 2, si le cylindre 1 fonctionne à deux temps et à vitesse moitié s'il fonctionne à 4 temps. La liaison est faite de sorte que les deux pistons arrivent à peu près simultanément à fond de course, afin que la compression maxima dans chacun des deux cylindres se produise sen- siblement au même instant, le piston 4 ayant en génétal de l'avance sur le piston 2. Le cylindre 3 comprime à !De pression qui est environ une fois et demie celle du cylindre 2, cette dernière étant déterminée par la tem- pérature d'inflammation du combustible que l'on désire utiliser.
Une pièce 5, intercalée entre les deux cylin- dies sert de guide à une soupape 3, maintenues par un ressort 7, cette soupape étant automatique ou commandée.
Elle est automatique dans le cas de la figure. La por- tée de la soupape cst caractérisée ici par le fait qu'elle se prolonge par une surface conique depuis le diamètre extérieur jusqu'à la tige, ce mode de construc- tion ayant été reconnu, meilleur que le mode de construc- tion courant, la soupape obturent ainsi à la fois du. côté du cylindre et du côté du guide..
Le siège de la soupape porte une gorge 8, en commu.- nication par un canal 9 avec le cylindre 3, et par un canal 10 avec l'arrivée de combustible 11, dont elle est séparée par une soupape automatique ou. commandée 12, maintenue par un ressort 13. Un carburateur 14 débite le combustible sous forme d'une émulsion formée par de l'air ou des gaz inertes aspirés par l'orifice 15 qui est en communication éventuelle avec le- pet 'échappement. Le cylindre 3 porte une lumière 18 découverte en fin de course par le piston 4, et débouchant à l'air libre ou dans le pot d'échappement.
Il est a. noter enfin que le piston 4 arrive en fin de courte à toucher sensiblement
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le fond du cylindre 3 et que, par suite, l'espace mort de ce cylindre est constitué principalement par les cana- lisations 8, 9 et 10.
Dès lors, le fonctionnement est le suivant: en supposant le. cylindre 1 s'alimentait à deux temps, quand une combustion vient de se produire, le piston 2 des- cend,, le piston 4 monte, créant, par son mouvement, un vide relatif dans le cylindre 3, ce cylindre aspire, sur le carburateur 14, une émulsion très riche en combus- tible. Cette émule ion passant dans la gorge 8, le combus- tible s'y vaporie par suite de la température à laquelle- est portée la soupape 6 sinon en totalité, tout au moins partiellement,? et, dans ce derrier cas, la vaporisation se parachève par suite de la détente dans le cylindre 3, à laquelle l'émulsion est soumise.
En fin de course, le piston 4 découvre la lumière 16 et, de la sorte, le cylindre 5 achève son remplissage s'il n'a pu s'effec- tuer complètement par l'aspiration sur le carburateur.
Pendant la secoinde course, l'air pur introduit dans le cylindre 1 est comprimé par le piston 2. Simultanément la vapeur de combustible formée lors de l'introduction de l'émulsion dans le cylindre 5 est comprimée dans ce cylindre avec les gaz brûlée aspirés éventuellement par 16, pour parfaire la Pression de rempli! sage. Cette va- peut est échauffée par cette compresse ' on et se surchauffe à son passage dans la gorge 8.
La pression réalisée dans le cylindre 5 est supé- rieure à celle du cylindre1. Dans le voisnage du point mort haut, la soupape 6 s'ouvre, so't par sa commande, soit par différence de pression entre les deux cylindres, la tension du report 7 étant réglée, clans ce dernier cas, pour que l'ouverture se fasse en un point déterminée
Le combustible vaporisé est projeté dans l'air chaud comprimé dans le cylindre 1. Il s'y enflamme et le cycle recommence.
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La régulation du moteur s'effectue suivant deux procédés distincts: a) .Soit par variation de la quantité de combustible introduit à chaque cycle, cette variation s'effectuant au choix par le pointeau 17 dont l'effet est direct sur le volume du combustible aspiré, et revient à une diminution de gicleur, ou par le papillon 18, dont la manoeuvre a une influence sur la dépression du gicleur, et par suite un effet indirect sur le volume du combustible aspiré.
Le cycle reste ainsi toujours semblable à lui-même, la pression maxima seule variant. b) Soit par variation de la vitesse d'introduction. de la même quantité.de combustible dans le cylindre moteur, par la soupape 6, cette variation de vitesse ayant une influence sur la vitesse de combustion, par suite sur le régime, le couple restant sensiblement le même, et étant provoquée par la manoeuvre du papillon 19 qui a un effet sur le remplissage du cylindre injecteur et par suite sur la pression et la vitesse d'injection.
De cette façon, le cycle se déforme, et peut passer par tous les intermédiaires entre le cycle à volume constant et le cycle à pression constante.
La figure 2 représente un mode d'exécution simplifié et perfectionné dans lequel l'émulsion est aspirée directement dans le cylindre auxiliaire; les mêmes chiffres de référence désignent les mêmes organes sur les fige. 1 et 2. La diffé- rence entre les deux dispositifs réside dans le mode d'ali- mentation qui, dans le cas actuel se fait au moyen du carbu- rateur 21 communiquant directement par la lumière 20, avec le cylindre d'injection vers la fin de la course d'aspiration du piston/.Cette ouverture peut être constituée par une série de petite trous disposés sur une ou plusieurs rangées.
La dépression obtenue dans le cylindre 3 après que le combustible a été injecté dans le cylindre 1 et après
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le recul du piston 4 donne naissance la fin de la course du piston 4 à une aspiration violente sur le carburateur 21 qui laisse passer pendant le peu de temps où la lumière 20 reste découverte, la quantité d'émulsion nécessaire qui peut être réglée à l'avance par un choix convenable du gicleur et du diffuseur du carburateur 21.
La détente brusque facilite la vaorissiton du combusti- ble qui est achevée par l'accroissement de température dû à la compression ultérieure du mélange d'air,et du combus- tible liquide et vaporisé dans le cylindre 3, le canal 9 et la rainure 8 de la soupape 6 le canal 10 et les orga- nes communiquant avec lui n'existant évidemment plus dans le cas de la fige 2.
La différence de pression existant entre le cylindre 3 et le cylindre 1 où l'air comburant est comprimé, produit la levée de la soupape automatique 6, le point d'injection étant par suite fonction de la tension,du ressort 7 et du calage relatif des deux pistons 2 et 4, synchrones l'un de l'autre. La vapeur du combustible ainsi projetée dans l'air comburant s'y enflamme, produisant l'effort moteur.
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Le rOnCt10nnement au moteur est ae tous points sem- ,.,r4-evA.-- 2ch2elvrvfé 0(... f'4 blable à celui décrit au brevet prfnolpal sauf en ce qui concerne l'aspiration du mélange qui se fait directement dans le cylindre d'injection. Ce cylindre est alimenté par un carburateur à gicleur et à diffuseur travaillant en dé- pression représenté schématiquement en 11 sur les fige.
2 et 3
Pour assurer une bonne régularité de remplissage du cylindre injecteurs oe carburateur comprend une plaque mé- tallique légère et flexible 31 intercalée entrelè gicleur 32 et le diffuseur 33 d'une part et la lumière d'admission 20 du cylindre intcteur 4 d'autre part et disposée de sorte qu'elle s'applique sur la face usinée 36 quand le gicleur n'est pas soumis à la dépression, et qu'elle quitte cett face sous l'effet de cette dépression, quand elle se
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produit, mettant ainsi le gicleur lui-même en état de dé- biter, Cette plaque a pour but d'une part de laminer le combustible à son passage à travers la fente ainsi formée à son entrée dans le cylindre, d'autre part elle permet d'avoir le gicleur toujours en charge,
circonstance favo- rable pour un monocylindre, sans qu'il soit obligé de s'amorcer à chaque aspiration, et elle empêche le combus- tible qui serait de la sorte débité par gravité pendant le temps de non aspiration, de s'accumuler irrégulièrement devant la lumière, pour être aspiré au coup d'aspiration suivant.
Cette plaque a sa levée réglable par les deux vis 37 et 38 et elle est appliquée sur la face 36 par un ressort réglable en marche par la vis 39La regulation sur la quantité de combustible admis à chaque aspiration, se fait par exemple par une aiguille conique 40 coulissant à l'in- térieur du gicleur 32 alimenté par le réservoir à combus- tible 23 et le tube 22 sur lequel est monté le robinet 24.
REVENDICATIONS Ayant ainsi décrit mon invention et me réservant d'y apporter toutes modifications ou tous perfectionnements qui me paraîtraient nécessaires, je revendique comne ma propriété exclusive et privatives
1 - Procédé d'alimentation en combustible d'un moteur thermique consistant à détendre un mélange carburé riche dans un vide relatif et à le comprimer ensuite à une pression au-dessus de la pression de l'air comprimé dans le cylindre moteur de manière à l'amener à une température élevée de préférence au-dessus du point critique, après quoi le combustible est aspiré dans le cylindre moteur.
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PROCESS V ALIJ..1LW1'A'l'ION h1: J OW, 13U.1BI1, DWH MOTOR THLRIUIU1.
The present invention relates to a method of supplying fuel to a heat engine of any type, whether it is two-stroke or four-stroke, whatever the fuel and whatever the mode.
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ignition of the combustible mixture, whether by an electric spark or by sufficient prior compression given to the combustion air,
According to the invention, a rich fuel emulsion is formed at atmospheric pressure in air or in an inert gas.
This emulsion, which can be prepared for example and dosed in a carburetor, is then expanded in a relative vacuum; the emulsion thus vaporized is then subjected to a high pressure and finally enters the combustion chamber of the engine in which the combustion air is compressed, the ignition being produced in any suitable manner.
This has the great advantage, particularly in the case of fuels having a high ignition point, that the fuel can be injected in the vapor state into the engine cylinder, in which the pure air has been previously compressed. The vaporized fuel can thus be burned quickly and make the engine run fast
In summary, the fuel is vaporized before its injection in two successive stages, namely: its expansion in a relative vacuum and its strong rapid compression.
The latter gives rise to a pink rise in temperature, the copresion preferably being such that the temperature obtained is in the absence of the critical temperature of the fuel used and the pressure higher than that of the combustion air compressed in the engine cylinder. , so as to facilitate the injection of the vaporized fuel into said cylinder. The arrangement and compression of the fuel mixture is preferably obtained in an auxiliary injection cylinder in which a piston moves in a determined ratio with the engine piston, this ratio naturally depending on the engine cycle.
The injection moment and its adjustment on the one hand
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the ignition mode of other paxt, have an influence on the cycle traveled which can be either the cycle at constant pressure, or the cycle at constant volume, or any other intermediate cycle, the engine cylinder functioning indifferently. two or four times.
This supply process is particularly advantageous for an engine using known fuel of heavy products, with a high vaporization point, and it allows, by the use of high compressions in the cylinder to cause self-ignition, and by injection of the fuel in the vicinity of the top dead center, to obtain repeats understood: between 2000 and 3000 rpm, mainly if the moment of the injection and this injection itself are suitably adjusted so that the cycle traveled is substantially the volume cycle constant which also has the advantage of better thermal efficiency.
On the other hand, the doping mode of the quantity of fuel to be injected at each cycle is done, by this mode of supply, with a precision that the metering by fuel pump used in internal combustion engines does not. not allow to reach, mainly for small displacement.
Two embodiments of the invention applied to an engine operating by high compression self-ignition have been shown by way of example.
Figure 1 is a schematic view of a first embodiment,
Figure 2 is a similar view of a preferred embodiment,
FIGS. 3 and 4 are horizontal views, at right angles to one another, of the feed tube for the combustible mixture.
In engine cylinder 1, piston 2 moves in a cylinder of much smaller dimensions 3
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moves a piston 4, synchronous with piston 2; the crankshaft of piston 4 rotates at the same speed as that of Piston 2, if cylinder 1 operates in two strokes and at half speed if it operates in 4 strokes. The connection is made so that the two pistons arrive almost simultaneously at the end of the stroke, so that the maximum compression in each of the two cylinders occurs at approximately the same instant, the piston 4 generally having an advance over piston 2. Cylinder 3 compresses to a pressure which is approximately one and a half times that of cylinder 2, the latter being determined by the ignition temperature of the fuel to be used.
A part 5, inserted between the two cylinders serves as a guide for a valve 3, held by a spring 7, this valve being automatic or controlled.
It is automatic in the case of the figure. The span of the valve is characterized here by the fact that it is extended by a conical surface from the outer diameter to the stem, this method of construction having been recognized as better than the method of construction current, the valve thus closes both. cylinder side and guide side.
The seat of the valve carries a groove 8, in communication by a channel 9 with the cylinder 3, and by a channel 10 with the fuel inlet 11, from which it is separated by an automatic valve or. controlled 12, held by a spring 13. A carburetor 14 delivers the fuel in the form of an emulsion formed by air or inert gases sucked through the orifice 15 which is in communication with the exhaust if necessary. The cylinder 3 carries a light 18 discovered at the end of the stroke by the piston 4, and opening into the open air or into the exhaust.
It is a. finally note that the piston 4 arrives at the end of short to touch significantly
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the bottom of cylinder 3 and that, consequently, the dead space of this cylinder consists mainly of pipes 8, 9 and 10.
Therefore, the operation is as follows: assuming the. cylinder 1 was fed at two times, when combustion has just occurred, piston 2 descends ,, piston 4 rises, creating, by its movement, a relative vacuum in cylinder 3, this cylinder sucks, on the carburetor 14, an emulsion very rich in fuel. As this emulator passes through throat 8, the fuel vaporizes there as a result of the temperature to which valve 6 is brought, if not entirely, at least partially ,? and, in this latter case, the vaporization is completed as a result of the expansion in cylinder 3, to which the emulsion is subjected.
At the end of the stroke, the piston 4 uncovers the slot 16 and, in this way, the cylinder 5 completes its filling if it has not been possible to take place completely by suction on the carburetor.
During the second stroke, the pure air introduced into cylinder 1 is compressed by piston 2. At the same time, the fuel vapor formed during the introduction of the emulsion into cylinder 5 is compressed in this cylinder with the burnt gases drawn in. possibly by 16, to perfect the pressure of filling! wise. This vapor is heated by this compress and overheats as it passes through the throat 8.
The pressure produced in cylinder 5 is greater than that in cylinder 1. In the vicinity of the top dead center, the valve 6 opens, so't by its control, or by pressure difference between the two cylinders, the tension of the transfer 7 being adjusted, in the latter case, so that the opening takes place at a specific point
The vaporized fuel is projected into the hot compressed air in cylinder 1. It ignites there and the cycle begins again.
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The engine is regulated according to two distinct processes: a) Either by varying the quantity of fuel introduced in each cycle, this variation being carried out as desired by the needle 17, the effect of which is direct on the volume of the fuel sucked, and returns to a reduction of nozzle, or by the butterfly 18, the operation of which has an influence on the depression of the nozzle, and consequently an indirect effect on the volume of the fuel sucked.
The cycle thus always remains similar to itself, the maximum pressure only varying. b) Or by varying the speed of introduction. of the same quantity of fuel in the engine cylinder, through valve 6, this speed variation having an influence on the combustion speed, consequently on the speed, the torque remaining substantially the same, and being caused by the operation of the butterfly valve 19 which has an effect on the filling of the injector cylinder and consequently on the injection pressure and speed.
In this way, the cycle is deformed, and can go through all the intermediaries between the cycle at constant volume and the cycle at constant pressure.
FIG. 2 represents a simplified and improved embodiment in which the emulsion is sucked directly into the auxiliary cylinder; the same reference numbers designate the same members on the figs. 1 and 2. The difference between the two devices lies in the mode of supply which, in the present case, is done by means of the carburetor 21 communicating directly through the port 20, with the injection cylinder towards. the end of the suction stroke of the piston /. This opening can be formed by a series of small holes arranged in one or more rows.
The vacuum obtained in cylinder 3 after fuel has been injected into cylinder 1 and after
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the recoil of the piston 4 gives rise at the end of the stroke of the piston 4 to a violent suction on the carburetor 21 which lets pass during the short time when the lumen 20 remains uncovered, the quantity of emulsion necessary which can be adjusted to the advance by a suitable choice of the jet and the diffuser of the carburetor 21.
The sudden expansion facilitates the vaporization of the fuel which is completed by the increase in temperature due to the subsequent compression of the air mixture, and of the liquid and vaporized fuel in cylinder 3, channel 9 and groove 8 of valve 6, channel 10 and the organs communicating with it obviously no longer exist in the case of pin 2.
The pressure difference existing between cylinder 3 and cylinder 1 where the combustion air is compressed, produces the lifting of the automatic valve 6, the injection point being therefore a function of the tension, the spring 7 and the relative timing of the two pistons 2 and 4, synchronous with each other. The fuel vapor thus projected into the combustion air ignites there, producing the driving force.
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The motor rOnCt10nnement is ae at all points sem-,., R4-evA .-- 2ch2elvrvfé 0 (... f'4 blable to that described in the prfnolpal patent except as regards the suction of the mixture which is done directly in the injection cylinder This cylinder is supplied by a nozzle and diffuser carburetor working at low pressure, shown schematically at 11 on the figs.
2 and 3
To ensure good filling regularity of the injector cylinder, the carburettor comprises a light and flexible metal plate 31 interposed between the nozzle 32 and the diffuser 33 on the one hand and the inlet port 20 of the internal cylinder 4 on the other hand and arranged so that it is applied on the machined face 36 when the nozzle is not subjected to the vacuum, and that it leaves this face under the effect of this vacuum, when it is
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product, thus putting the nozzle itself in a state of flow, The purpose of this plate is on the one hand to laminate the fuel as it passes through the slot thus formed at its entry into the cylinder, on the other hand it allows to have the nozzle always in charge,
favorable circumstance for a single cylinder, without it being obliged to prime at each suction, and it prevents the fuel which would be thus discharged by gravity during the non-suction time, from accumulating irregularly in front of the light, to be sucked in the next suction stroke.
This plate has its adjustable lift by the two screws 37 and 38 and it is applied to the face 36 by a spring adjustable in operation by the screw 39 The regulation on the quantity of fuel admitted at each suction, is done for example by a conical needle 40 sliding inside the nozzle 32 supplied by the fuel tank 23 and the tube 22 on which the valve 24 is mounted.
CLAIMS Having thus described my invention and reserving the right to make any modifications or improvements that may appear necessary to me, I claim as my exclusive and private property
1 - A method of supplying fuel to a heat engine consisting of expanding a rich fuel mixture in a relative vacuum and then compressing it to a pressure above the pressure of the compressed air in the engine cylinder so as to bring it to a high temperature, preferably above the critical point, after which the fuel is drawn into the engine cylinder.