<Desc/Clms Page number 1>
Procédé de transformation du mélange de combustible et --------------------------------------------------- à et d'air, pulvérisé par le carburateur dans les moteurs à ex- ------------------------------------------------------------plosions à combustion interne, en un mélange gazeux explosif, ------------------------------------------------------------- et dispositif pour la réalisation de ce procédé.
----------------------------------------------- Mr. Ernst Szész a 60% - Mr. Franz Timér a 40%.
Le fonctionnement des différents types de carburateurs connus jusqu'à présent pour les moteurs à explosions à combustion interne est basé en principe, sur une pulvérisation mécanique du combustible au moyen d'air qui est aspiré à travers le carburateur à une certaine vitesse et en une certaine quantité par le vide formé pendant la oourse aspirante des pistons des cylindres; cet air entraine le combusti- ble, le pulvérise et se mélange intimement avec le combustible pulvérisé 4 l'état de mélange explosif final dans la chambre de travail des cylindres. La vitesse et la quantité de cet air et, par suite, l'action du carburateur dépendant principalement du nombre de tours et de la charge du moteur, ainsi que de la position du papillon étrangleur.
En effet, plus la vitesse ou nombre de tours est grande, plus la charge du moteur est faible et plus le
<Desc/Clms Page number 2>
papillon étrangleur est ouvert, plus aussi la vitesse et la quantité de l'air aspiré sont grandes. Mais plus la vitesse et la quantité de l'air aspiré sont grandes, plus aussi la pulvérisation du combustible est complète et, par contre, plus la vitesse et la quantité de l'air aspiré sont faibles, plus aussi la pulvérisation du combustible est incomplète.
Dans le cas d'un nombre de tours réduit, d'une grande charge ou d'un papillon étrangleur peu ouvert, la vitesse et la quantité de l'air aspiré diminuent et, par suite, la pulvérisation du combustible devient incomplète, cela à un degré tel qu'il arrive encore dans les cylindres du combustible liquide qui est bien gazéifié en partie par la haute température résultant de la compression, mais qui n'est brûlé que d'une manière incomplète par suite du manque d'air. Comme on le voit, une pulvérisation approximativement complète ou un mélange complet de l'air et du combustible ne peuvent être obtenus qu'à une grande vitesse du moteur avec les carburateurs actuellement en usage qui fonctionnent uniquement d'après le principe de la pulvérisation mécanique.
La conséquence en est - plus spécialement à une faible vitesse de rotation ou à une grande charge ou avec un grand étranglement - une dépense de combustible trop grande et une puissance plus faible.
La présente invention a pour objet un procédé de transformation du mélange de combustible et d'air, pulvérisé par le carburateur dans les moteurs à explosions à combustion interne, en un mélange gazeux explosif., et elle a pour objet aussi un dispositif pour la réalisation de ce procédé, par lequel tous ces inconvénients sont complètement évités, en permettant non seulement d'obtenir, dans tou-
<Desc/Clms Page number 3>
lange gazeux brûlant d'une façon complète, ce qui a pour conséquence de diminuer considérablement la consommation de combustible et d'augmenter la puissance.
Le principe de ce procédé d'après l'invention con- . siste à soumettre le mélange de combustible et d'air dé- jà pulvérisé par le carburateur du moteur à explosions à combustion interne, avant qu'il arrive dans les cylin- dres du moteur, à une nouvelle action mécanique et aussi, en combinaison avec cette dernière à une action thermique et chimique, La nouvelle action mécanique consiste à pul- vériser davantage par voie mécanique le mélange combusti- ble. L'action thermique et chimique consiste à amener le mélange combustible,,pendant et après la nouvelle action mécanique, en contact avec la surface chauffée de matières catalytiques, le mélange étant amené encore en contact avec de l'air secondaire dans le dernier stade de l'action ther- mique,et chimique.
Par ce procédé, on obtient, d'une part, le résultat que les éléments les plus facilement vapori- sables du mélange combustible pulvérisé par le carburateur se transforment aussitôt en gaz, et, d'autre part, que les éléments les plus difficilement vaporisables, entrant en réaction sous l'action de la chaleur et des catalyseurs, se transformant en partie en combinaisons qui sont.également d'une vaporisation facile, mais se transforment aussi en partie, sous l'action de l'air secondaire introduit, en gaz détonant qui assure la combustion complète du mélange, tandis que le carbone dégagé augmente la chaleur nécessai- re à l'explosion. La formation du gaz détonant désiré pour la combustion complète peut être augmentée par le fait qu'au lieu d'air secondaire, on emploie de l'air humide ou de la vapeur d'eau.
Pour la réalisation du procédé d'après l'invention, on a prévu un dispositif qui fait également l'objet de
<Desc/Clms Page number 4>
l'invention, et qui est interposé entre la conduite d'aspiration des cylindres et le carburateur du moteur.
Ce dispositif se compose essentiellement d'une chambre de réaction, de préférence tubulaire, qui comporte au milieu une ouverture d'admission, servant à l'introduction du mélange de combustible et d'air pulvérisé par le carburateur du moteur, et à chacune de ses deux extrémités, une ouverture de sortie servant au départ du mélange explosif final, et derrière chacune de ces ouvertures de sortie existe une chambre à catalyseurs qui est ouverte sur la chambre de réaction. La surface intérieure de la chambre de réaction est recouverte, entièrement ou en partie, avec une matière action catalytique, par exemple d'acier au nickel-chrome, tandis que dans chacune des deux chambres à catalyseurs, plusieurs tamis, réseaux ou grilles en matière catalytique sont superposés.
Dans chacune des chambres à catalyseurs, débouche, en outre, une canalisation qui sert à l'arrivée de l'air secondaire, et qui est pourvue de perforations latérales débouchant dans la chambre à catalyseurs, et dont l'orifice d'entrée extérieur est réglable au moyen d'un organe d'arrêt, par exemple au moyen d'une soupape, qui comporte un organe de commande solidaire du papillon étrangleur du moteur, afin de pouvoir régler l'organe d'arrêt (soupape) en dépendance du papillon étrangleur. La chambre de réaction, aussi bien que les deux chambres à catalyseurs, sont pourvues d'un dispositif de chauffage au moyen duquel toutes les chambres ou leurs parois peuvent être chauffées à la température nécessaire, chauffage pour lequel on utilise avantageusement les gaz d'échappement.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, un dispositif d'après l'invention.
La figure 1 montre ce dispositif, partie en coupe lon-
<Desc/Clms Page number 5>
La figure 2 est une coupe suivant la ligne I-I de la figure 1, tandis que
La fig. 3 montre un détail du dispositif en plan, et
La figure 4 montre ce détail en coupe suivant la ligne II-II de la figure 3.
Dans la forme d'exécution représentée du dispositif, 1 désigne la chambre de réaction tubulaire, courbée, de préférence de forme circulaire, qui comporte, au milieu de la paroi ayant le plus petit rayon de courbure, une ouverture d'entrée 4 servant à l'admission du mélange de combustible et d'air pulvérisé par le carburateur, ouverture à laquelle est extérieurement raccordé un tube coudé 4' qui met en communication le dispositif avec le carburateur du moteur.
A chacune de ses deux extrémités, la chambre de réaction 1 possède un orifice de sortie 3 servant au départ du mélange explosif final, orifice auquel est raccordée extérieurement une tubulure 3' qui sert à mettre en communication le dispositif avec la conduite d'aspiration des cylindres du moteur. 2, 2 désignent les chambres cylindriques, à double paroi, pour les catalyseurs, chambres qui sont formées aux deux extrémités de la chambre de réaction 1 derrière les orifices de sortie 3. La chambre de réaction 1 est revêtue intérieurement, soit entièrement, soit-de la manière montrée au dessin - en partie avec une couche 5 d'un métal catalytique quelconque, de préférence de l'acier au nickel-chrome.
Dans les chambres à catalyseurs 2 sont superposés des tamis, des grilles ou des réseaux 6, 7, 8, 9 qui sont également en métal oatalytique. Par le milieu du fond de chaque chambre 2 et'par les tamis inférieurs 6, 7, 8 passe le tube d'arrivée d'air ou de vapeur 10 qui pénètre dans la chambre 2, avec laquelle il communique par des perforations latérales 11. Pour le réglage de l'orifice extérieur d'entrée du tube 10, il est prévu une soupape 12 qui est montée
<Desc/Clms Page number 6>
dans une boîte de soupape 13 raccordée à l'extrémité inférieure du tube 10. Cette soupape 12 est munie d'un organe de commande 14 qui peut être,- par exemple, un flexible Bowden et qui sert à relier la soupape 12 au papillon étrangleur du moteur, afin de pouvoir régler la soupape 12 en dépendance du papillon étrangleur.
Pour l'arrivée de l'air secondaire, ou d'air humide, ou de vapeur d'eau, il est prévu une canalisation 15 qui débouche dans la boite de soupape 13 et qui, dans ce but, peut être mise avantageusement en communication avec le radiateur du moteur.
Le tamis ou grille ou réseau supérieur 9 est monté de manière à pouvoir basculer autour d'un axe 9' perpendiculaire au plan central longitudinal de la chambre de réaction 1, et il est chargé, sur son bord tourné vers la chambre de réaction, dtun poids 9" de manière qu'à l'arrêt ou dans la marche de ralenti, ou à une petite vitesse de rotation du moteur, il puisse basculer vers le bas par le côté chargé.
La chambre de réaction 1 est montée, avec toutes les parties qui en dépendent, en combinaison avec un tuyau d'éohappement 16 servant à l'évacuation commune des gaz d'échappement de tous les cylindres du moteur, de telle manière que sa paroi, qui se trouve en regard de l'orifice d'admission 4 du mélange de combustible et d'air, forme en même temps une partie de la paroi du tuyau d'échappement 16, dans le trajet de laquelle les gaz d'échappement chauffent la chambre de réaotion et la maintiennent à la température nécessaire. Ce tuyau d'échappement 16 est relié par un tube 17 avec chacune des capacités 2' dans la double paroi des catalyseurs 2, de sorte que les gaz d'échappement venant du tuyau 16 arrivent
<Desc/Clms Page number 7>
également à la température nécessaire.
Sur le côté opposé aux tuyaux 17, les capacités 2' sont reliées par une conduite commune 18 qui amène les gaz d'échappement usés des capacités 2' dans l'atmosphère extérieure. Dans le tuyau d'échappement 16 débouchent les tuyaux d'échappement 19 des différents cylindres du moteur.
Dans l'exemple d'exécution représenté, l'axe de basculement 9' du tamis, ou grille, ou réseau supérieur 9 est monté à l'extrémité supérieure du tuyau d'arrivée 10 pour l'air secondaire, mais il est évident que son montage peut aussi être réalisé de toute autre manière.
En ce qui concerne les tamis, ou grilles, ou réseaux 6, 7, 8, 9 disposés dans les chambres à catalyseurs 2, le tamis supérieur 9 est de préférence en platine, le poids de charge 9" et le tamis suivant 8 sont de préférence en acier au nickel-chrome. Le tamis 7 qui vient ensuite est de préférence en aluminium et le dernier tamis est de préférence en platine.
Le mode de fonctionnement du dispositif décrit, qui est relié par l'intermédiaire du tuyau 4' au carburateur, par l'intermédiaire des tuyaux 3' à la chambre de travail des cylindres, et par l'intermédiaire de l'organe de commande 14 au papillon étrangleur du moteur, est, par exemple, le suivant pendant la marche à grande vitesse ou à un grand nombre de tours du moteur, le papillon étrangleur étant ouvert et la charge étant normale.
Le mélange de combustible et d'air pulvérisé par le carburateur du moteur est projeté, par le pouvoir aspirant, du tuyau 4' à travers l'ouverture d'entrée 4 contre la paroi qui se trouve en regard de cette ouverture et qui est chauffée par les gaz d'échappement; de ce fait, les particules déjà pulvérisées du combustible sont encore pulvérisées davantage et - comme conséquence de la première action thermique - les éléments ou com-
<Desc/Clms Page number 8>
posants qui se vaporisent facilement se gazéifient aussitôt et arrivent par l'une des ouvertures de sortie 5 dans la chambre de travail des cylindres du moteur.
Les composants qui se vaporisent plus difficilement sont mis en mouvement énergique par suite de leur force centrifuge résultant de leur vitesse et des parois courbées en arc de cercle de la chambre de réaction 1 et, en venant en contact intime avec le revêtement 5 en matière catalytique, ils arrivent vers l'ouverture de sortie 3 et vers la chambre à catalyseurs 2.
Pendant ce cheminement, ces composants entrent en réaction, par suite de la haute température et de l'action catalytique des parois de la chambre 1 - comme conséquence de la continuation de l'action thermique et chimique - et, de ce fait, il se forme en partie des combinaisons déjà gazeuses (gaz détonant), et en partie des combinaisons de vaporisation facile qui se gazéifient aussitôt et arrivent également, ensemble avec le gaz détonant, par l'ouverture de sortie , dans les cylindres du moteur, tandis que les composants, qui sont encore restés liquides, sont projetés,sous l'action de la force centrifuge dans la chambre à catalyseurs 2;
dans cette chambre 2, ils passent à travers les tamis 9, , 7, 6 et, dans ce passage, ils viennent en contact intime avec l'air secondaire, l'air humide, ou la vapeur d'eau arrivant par le tuyau 10, de sorte'qu'en cet endroit, il se produit, sous l'action de la matière catalytique des tamis, de l'air secondaire et de la haute température règnant dans la chambre 2, une autre réaction énergique par laquelle tous les composants encore liquides se transforment en combinaisons qui se vaporisent facilement et se gazéifient aussitôt, en gaz détonant et en carbone libre, qui arrivent également sous l'action aspirante du moteur,
<Desc/Clms Page number 9>
Lorsque le moteur tourne à un grand nombre de tours,
la vitesse du mélange et des combinaisons formées est telle que le tamis supérieur basculant 9 reste maintenu alors dans la position horizontale montrée en traits pleins dans la figure 1, position dans laquelle il recouvre l'orifice de la chambre 2. Mais lorsque le nombre de tours du moteur diminue ou que la charge augmente (par exemple dans la marche en rampe), ou que la section de passage.du papillon étrangleur diminue, la vitesse et la quantité de l'air de pulvérisation diminuent également, de sorte que non seulement la pulvérisation devient plus incomplète, mais encore qu'il se forme, par suite du grand manque d'air, un mélange de combustible et d'air d'un très mauvais rendement, de sorte que, dans des conditions ordinaires, il arrive encore du combustible liquide dans les cylindres,
ce qui a pour conséquence les inconvénients déjà mentionnés au début de la description.
Or, c'est ici que se manifeste principalement l'avantage du dispositif d'après la présente invention car, en raison de la forte diminution de sa vitesse, le mélange de combustible et d'air n'est plus projeté contre le tamis 9 avec une force qui serait encore capable de maintenir ce tamis dans la position horizontale dans laquelle il recouvre l'orifice de la chambre 2, mais le poids 9" l'emporte sur cette force et fait basculer le tamis 9 dans la position oblique montrée en trait mixte dans la figure 1.
De ce fait, le tamis 9 se présente en regard du courant principal du mélange sur lequel il exerce une action catalytique en provoquant de nouveau une réaction dans le mélange, tandis que les composants liquides plus lourds, en s'écoulant vers le bas à travers les tamis 9, 8, 7, 6, se mélangent avec l'air secondaire entrant par le tube 10 et entrant ici également en réaction énergique
<Desc/Clms Page number 10>
sous l'action catalytique des différents tamis et sous l'action de la température règnant dans la chambre, de sorte que, non seulement sur le tamis 9, mais encore dans les chambres à catalyseurs 2 mêmes, il se forme à nouveau des combinaisons de vaporisation facile qui se gazéifient aussitôt, et principalement du gaz détonant, qui améliorent le mélange de combustible et d'air de moindre valeur,
de sorte qu'il arrive maintenant déjà un mélange explosif amélioré dans les cylindres; il se produit ainsi de nouveau des explosions plus fortes et le moteur recommence à tourner plus vite. Cela a pour effet à nouveau que la vitesse et la quantité de l'air aspiré augmentent et que la puissance du moteur s'accroît.
Ce processus se répète toujours, dès que le nombre de tours du moteur et l'ouverture du papillon étrangleur diminuent, ou que la charge augmente, de sorte que la chambre à catalyseurs remplit pour ainsi dire la fonction d'organe compensateur.
Il importe encore de mentionner que la soupape 12, suivant qu'elle est réglée par le papillon étrangleur par la position de ce dernier, admet une quantité plus ou moins grande d'air secondaire, dtair humide ou de vapeur d'eau dans la chambre 2. En outre, il est évident que les deux chambres 2 et les deux ouvertures de sortie 3 entrent alternativement en fonction lorsque le dispositif est monté dans un moteur polycylindrique. Au contraire, l'un des côtés seulement du dispositif travaille, lorsque le dispositif est monté dans un moteur monocylindrique.
Le nouveau mélange gazeux explosif, obtenu au moyen du mélange de combustible et d'air pulvérisé par le carburateur, par la voix de l'action thermique et chimique
<Desc/Clms Page number 11>
composé des gaz des combinaisons facilement vaporisables produites, ainsi que de gaz détonant et de carbone, brûle complètement dans les cylindres, ce qui, non seulement nécessite moins de combustible pour la marche du moteur, mais encore a pour effet d'augmenter considérablement la puissance du moteur par rapport au combustible consommé.
Ainsi que les essais auxquels il a été procédé jusqu'à présent, l'ont prouvé, l'économie de combustible est d'environ vingt à quarante pour cent, suivant le combustible employé, et la puissance est augmentée d'environ quinze pour cent.