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"Perfectionnements aux moteurs à combustion interne"
La présente invention est relative à des moteurs à combustion interne, du type habituel comportant une ou plusieurs chambres à combustion (par exemple un cylindre d'un
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moteur à piston et cylindre), des moyens pour amener de l'air à 1a chambre à combustion, des moyens pour produire un combus- tible liquide finement divisé à partir d'une alimentation en combustible liquide et des moyens pour mélanger le combustible .
finement divisé avec l'air pour produire un mélange air/com- bustible (par exemple un ou,plusieurs carburateurs) ainsi que des moyens de passage (par exemple un collecteur d'admission) pour amener le mélange air/combustible à la ou à chaque chambre de combustion,
Depuis plusieurs années, le problème s'est posé dans un moteur de ce type habituel de la consommation amé- liorée de combustible, d'une part par réduction de la consom- mation de combustible pour une puissance donnée ou d'autre part par augmentation de la puissance pour une consommation donnée de combustible, ou les deux. D'autres exigences sou- haitables, qui ont été longtemps recherchées, consistent à améliorer le démarrage du moteur et à réduire son usure.
Plus récemment, on s'est aperçu qu'existait le problème de la réduction de la quantité des constituants nocifs se trouvant dans les gaz d'échappement du moteur, et particulièrement la nécessité de réduire le dégagement d'oxyde de carbone et d'hydrocarbures non brûlés.
Un objet de la présente invention consiste par suite à prévoir une solution aussi opposée que satisfaisante 4 ces problèmes et en particulier à réaliser un moteur, dans lequel une bonne consommation de combustible est combinée avec des quantités acceptables de dégagement d'oxyde de car- bone et d'hydrocarbures non brûlés.
Suivant l'invention, un moteur à combustion interne comprend au moins une chambre à combustion, des moyens pour amener de l'air à la chambre à combustion, des moyens pour
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produire un oombustible liquide finement divisé à partir d'une alimentation en combustible liquide, des moyens pour mélanger le combustible finement divisé avec l'air pour produire un mélange air/combustible, des moyens de passage pour amener le mélange air/combustible à la ou aux chambres à combustion, et un dispositif diffuseur prévu dans les moyens de passage pour diffuser le mélange air/combustible, et est caractérisé en ce que le dispositif diffuseur comporte un écran perforé tubulaire disposé dans les moyens de passage, de telle sorte que le mélange air/combustible passe à travers l'écran,
et un disque mobile en long par rapport à et dans l'éoran tubulaire.
De préférence, l'écran tubulaire consiste en un cylindre en treillis métallique, le disque métallique étant circulaire et occupant substantiellement toute la section transversale du cylindre. De préférence, le disque perfore est mobile axialement par rapport au cylindre et écarté de l'ex- trémité en amont de celui-ci contre 1'action de moyens à ressort. Le disque perforé peut être bombé et un second dis- que perforé circulaire de plus petit diamètre peut être prévu en aval du premier disque et mobile avec celui-ci.
Des moyens de chauffage, par exemple un tuyau d'échappement chauffé, peut être disposé dans le dispositif diffuseur pour chauffer le mélange air/combustible passant au travers du dispositif diffuseur.
De préférence, le mouvement du disque perforé loin de l'extrémité ouverte de l'écran tubulaire est arrangé pour découvrir progressivement une ouverture d'échappement non perforée de l'écran.
De préférence, au moins un conduit d'air est dis- posé dans les moyens de passage, grâce à quoi sous certaines conditions opérationnelles de l'air additionnel peut être
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fourni au mélange air/combustible, d'une part avant, ou après, ou les deux, avant et après qu'il soit passé à tra- vers le dispositif diffuseur, et le ou les conduits d'air peuvent être reliés à l'atmosphère à travers un type connu de soupape de déoharge à vide. De cette manière, des varia- tions de pression dans diverses parties de, par exemple, un collecteur d'admission peuvent être automatiquement compensées.
Une application de l'invention est maintenant décrite à titre d'exemple avec référence aux dessine annexée, dans lesquels :
Figure 1 est un schéma d'une disposition générale; ;
Figure 2 est une coupe verticale centrale, suivant une certaine forme schématique, à travers une partie du col- lecteur d'admission d'un moteur à pétrole (essence) à plu.- sieurs cylindres avec carburateur;
Figure 3 est une vue en élévation de profil de la cuvette du dispositif diffuseur ;
Figure 4 est une vue en élévation de profil de la cuvette, vue dans la direction de la flèche A de figure 3 ;
Figure 5 est une vue en plan du fond de la cuvette;
Figure 6 est une vue en plan du sommet, partiel- lement déooupé, du dispositif diffuseur à disque, et
Figure 7 est une vue en élévation de profil, par- tiellement en coupe,du dispositif à disque.
En se reportant aux dessins, on voit qu'un collec- teur d'admission est indiqué sohématiquement en 1 et un tuyau d'échappement en 2. L'extrémité inférieure d'un carburateur 3 est aussi représentée. La construction d'un carburateur est bien connue et il n'est de ce fait pas représenté. En figure 2, on peut voir en traits interrompus la position complète- ment ouverte de la soupape à papillon 3A. Entre une ouverture ) t
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d'entrée de collecteur 1A et l'extrémité inférieure du carbura- teur 3 est disposée une plaque 4 avec des joints de culasse 4A, 4B. La plaque 4 est ouverte en 5 pour le passage d'un tuyau 6A, qui est fixé dans l'ouverture 5 par un raccord d'obturation en laiton 5A.
Au moyen d'un coude 7, le tuyau 6A est relié à une première portion de tuyau 6B, portion qui s'étend à travers le collecteur 1 dans l'axe de l'extrémité inférieure du oarbura- teur 3, comme on le voit en figure 2, et se prolonge à partir du collecteur par une seconde portion 60. L'extrémité inférieure de la seconde portion de tuyau 60 est reliée par un raccord en laiton 8 à une extrémité 9A d'un tube en cuivre 9, dont l'autre extrémité 9B s'étend dans le tuyau d'échappement 2 suivant un angle tel que, comme il est représenté en figure 1, un effet de bélier provoque le détournement d'une certaine quantité de gaz d'échappement dans le tube 9 et, par les tuyaux 60, 6B, 6A, à un tube de renvoi 10 relié par un raccord 11 au tuyau 6A.
L'ex- trémité inférieure 10A du tube de renvoi 10 s'étend dans le tuyau d'échappement suivant un angle tel que, comme il est re- présenté, un effet d'aspiration provoque le retour des gaz d'échappement détournés au tuyau d'échappement 2. Avec cette disposition, les portions de tuyau 6B, 6A, qui se trouvent à l'intérieur du collecteur 1, peuvent être chauffées par le passage des gaz d'échappement.
Aussi en figure 1, on voit des ouvertures d'entrée ou prises d'air 12A, 12B et 120. La prise d'air 12A est disposée entre le carburateur 3 et un dispositif diffuseur désigné en général par 13 en figure 2. Chaque prise d'air 12B, 120 est disposée entre le dispositif diffuseur 13 et les cylindres (non représentés) du moteur.
Ces prises d'air sont reliées par des tubes en polythène 14 à un dispositif de décharge.à vide
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15 ; ce dernier est de construction bien connue et est-de ce fait seulement représenté schématiquement, Il possède une entrée d'air indiquée par la flèche B et celle-ci permet à de l'air d'entrer dans le collecteur à travers les prises d'air 12A, 12B et 120, lorsque le vide dans le collecteur tombe en dessous d'une pression donnée. Si on le désire, la prise d'air 12A peut être supprimée, ou alternativement les prises d'air 12B et 120 peuvent être supprimées.
En sereportant à la figure 2, on voit que la portion de tuyau 6C est entourée d'une chemise en céramique 16, qui à son tour est entourée par quatre serpentins de chauffage : 17 à énergie électrique, entourés eux-mêmes et enfermés dana une isolation thermique 18. Les serpentins 17 sont reliés au ; système électrique du moteur par des raccordements éleotri- ques (non représentés). Les raccordements ne font pas partie de l'invention et peuvent être réalisés de n'importe quelle manière connue. Par le courant passant au travers des ser- pentins, la portion de tuyau 60 est chauffée et la portion de tuyau 6B est chauffée par oonduction.
Le mélange air/combus- tible peut de cette manière être chauffé, lorsque le moteur est lancé et avant que le chauffage des gaz d'échappement ne , puisse faire son effet. Les avantages de ce chauffage pendant le démarrage à froid du moteur consistent en ce que l'effica- ' cité de la combustion peut être améliorée ; on peut utiliser un mélange de combustible "pauvre" ; il y a une réponse plus rapide à l'allumage, avec moins d'usure du moteur de démarrage et moins de surtension à la batterie ; aussi moins de combus- tible échappe à la combustion pendant le démarrage à froid, de telle-sorte que l'huile du carter est moins diluée et les dégagements d'oxyde de carbone et d'hydrooarbures non brûlés sont réduite.
Dès que le moteur s'est échauffé, les serpentins
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'de chauffage peurent être décontactés et la portion de tuyau 6B est chauffée par les gaz d'échappement, comme décrit ci- dessus, et ainsi sont maintenus les avantages du chauffage du mélange air/combustible, lorsqu'il passe au travers du dis- positif diffuseur 13.
Le dispositif diffuseur 13 est représenté en figures 2 à 7. Il est de forme généralement semblable à une cuvette (voir figure 4) et il est perforé en étant réalisé en treillis de fil d'acier 13A soudé en 13B à une base bombée 19 constituée d'une feuille de cuivre. La base 19 a un trou cen- tral 19A, au travers duquel passe la portion de tuyau 6B (voir figures 2 et 5). La portion 6B passe aussi au travers d'un trou 20 prévu dans le collecteur 1 en étant maintenue en place par des couronnes d'obturation 20A résistant à la ohaleur. Dans la base 19 et autour de la portion de tuyau 6B se trouve un anneau d'obturation en cuivre 21A et une rondelle en acier 21B, cette dernière étant brasée sur la portion de tuyau 6B.
De chaque côté, le dispositif diffuseur en forme de cuvette est découpé pour former une ouverture triangulaire non perforée 22, figures 2, 3 et 4.
Le dispositif diffuseur 13 oomprend aussi un montage à disque perforé amovible 23, figures 2, 6 et 7. et un semblage 23 comporte un disque en forme de soucoupe 23A et un disque plat brasés deux sont constitués de treillis métal- lique et sont brasée sur un collet 24. Le collet 24 est monté de manière coulissante sur la portion de tuyau 6B et est pressé dans sa position supérieure avec le montage 23 contre la coude 7, qui forme butée, par un ressort de pression 25 enroulé autour de la portion de tuyau 6B, comme représenté en figure 2,
Le montage 23 est de cette manière déplaçable librement sur le tuyau et la résistance du ressort 25 est choisie de telle sorte
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que le montage 23 peut automatiquement changer sa position sui- vant les conditions d'aspiration. Le diamètre du disque 23A est légèrement plus petit que le diamètre interne de la cuvette, et dans la position supérieure du disque 23A montrée en figure 2, le mélange air/combustible venant du carburateur 3 doit passer au travers du disque 23A. Le disque 23B coopère à l'action de montage à diffusion.
Lorsque le/disque 23 est déplacé vers le bas, contre l'action du ressort 25, on comprend qu'une certaine quantité du mélange peut passer au travers du treillis métallique de la ouvette sans passer au travers du disque 23A. Lorsque le montage, 23 est déplacé encore vers le bas, les ouvertures triangulaires 22 sont progressivement découvertes, de telle sorte que le mélange peut passer aa travers des ouvertures 22 et pas au travers du treillis métallique de la cuvette et des disques 23A et 23B. '
Le montage 23 constitue en effet un diffuseur flottant et peut se déplacer vers le haut ou vers le bas sui- vant l'éooulement du combustible et les conditions d'aspiration.
Aveo une ouverture de papillon plus grande, le diffuseur flot- tant est déplacé oontre l'action du ressort 25 et éloigné du carburateur. Aveo une ouverture de papillon réduite, le ressort repousse le diffuseur flottant vers la position supérieure oontre la butée formée par le coude 7, position pour laquelle le dispositif diffuseur 13 présente sa surfaoe maximale de treillis métallique au mélange air/oombustible.
Bien que, dans l'application décrite ci-dessus, les prises d'air 12A, 12B et 120 sont reliées à l'atmosphère à travers la soupape 15, elles pourraient si on le désire consis- ter en de simples trous raccordés directement à l'atmosphère,
Pendant une décélération et une accélération sub- séquente, on a trouvé que les prises d'air avec la soupape 15
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contribuent à un dégagement réduit d'oxyde de carbone et d'hydrocarbures en favorisant une bonne combustion.
REVENDICATIONS 1. Moteur à combustion interne comportant au moins une chambre de combustion, des moyens pour alimenter en air la chambre de combustion, des moyens pour produire un combustible liquide finement divisé à partir de l'alimentation en oombus- tible liquide, des moyens pour mélanger le combustible fine- ment divisé avec l'air pour produire un mélange air/combus- tible, des moyens de passage pour amener le mélange air/com- bustible à la ou aux chambres de combustion et un dispositif diffuseur disposé dans les moyens de passage pour diffuser le mélange air/combustible, caractérisé en ce que le dispositif diffuseur comporte un écran tubulaire perforé disposé dans les moyens de passage, de telle manière que le mélange air/com- bustible passe à travers l'écran, et un disque perforé mobile longitudinalement par rapport à et dans l'écran tubulaire.
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"Improvements to internal combustion engines"
The present invention relates to internal combustion engines, of the usual type comprising one or more combustion chambers (for example a cylinder of a
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piston and cylinder engine), means for supplying air to the combustion chamber, means for producing finely divided liquid fuel from a liquid fuel supply, and means for mixing the fuel.
finely divided with air to produce an air / fuel mixture (eg one or more carburetors) as well as passage means (eg an intake manifold) for delivering the air / fuel mixture to the or each combustion chamber,
For several years, the problem has arisen in an engine of this usual type of improved fuel consumption, on the one hand by reducing fuel consumption for a given power or on the other hand by increasing fuel consumption. power for a given fuel consumption, or both. Other desirable requirements, which have been sought for a long time, are to improve engine starting and reduce engine wear.
More recently, it has been realized that the problem exists of reducing the amount of harmful constituents in engine exhaust gases, and particularly the need to reduce the release of carbon monoxide and hydrocarbons. unburned.
An object of the present invention is therefore to provide a solution as opposite as it is satisfactory to these problems and in particular to provide an engine in which good fuel consumption is combined with acceptable amounts of carbon monoxide evolution. and unburned hydrocarbons.
According to the invention, an internal combustion engine comprises at least one combustion chamber, means for supplying air to the combustion chamber, means for
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producing a finely divided liquid fuel from a liquid fuel supply, means for mixing the finely divided fuel with air to produce an air / fuel mixture, passage means for supplying the air / fuel mixture to the or to the combustion chambers, and a diffuser device provided in the passage means for diffusing the air / fuel mixture, and is characterized in that the diffuser device comprises a tubular perforated screen arranged in the passage means, such that the mixture air / fuel passes through the screen,
and a disc movable lengthwise relative to and in the tubular eoran.
Preferably, the tubular screen consists of a metal mesh cylinder, the metal disc being circular and occupying substantially the entire cross section of the cylinder. Preferably, the perforated disc is movable axially with respect to the cylinder and spaced from the end upstream thereof against the action of spring means. The perforated disc may be domed and a second circular perforated disc of smaller diameter may be provided downstream of the first disc and movable therewith.
Heating means, for example a heated exhaust pipe, can be arranged in the diffuser device to heat the air / fuel mixture passing through the diffuser device.
Preferably, movement of the perforated disc away from the open end of the tubular screen is arranged to gradually uncover an unperforated exhaust opening of the screen.
Preferably, at least one air duct is arranged in the passage means, whereby under certain operational conditions additional air can be obtained.
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supplied to the air / fuel mixture, on the one hand before, or after, or both, before and after it has passed through the diffuser device, and the air duct or ducts can be connected to the atmosphere through a known type of vacuum relief valve. In this way, pressure variations in various parts of, for example, an intake manifold can be automatically compensated for.
An application of the invention is now described by way of example with reference to the accompanying drawings, in which:
Figure 1 is a diagram of a general arrangement; ;
Figure 2 is a central vertical section, in some schematic form, through part of the intake manifold of a multi-cylinder petroleum (gasoline) engine with carburetor;
Figure 3 is a side elevational view of the bowl of the diffuser device;
Figure 4 is a side elevational view of the bowl, viewed in the direction of arrow A in Figure 3;
Figure 5 is a plan view of the bottom of the bowl;
Figure 6 is a top plan view, partially cut away, of the disc diffuser device, and
Figure 7 is a side elevational view, partially in section, of the disc device.
Referring to the drawings, it can be seen that an intake manifold is generally indicated at 1 and an exhaust pipe at 2. The lower end of a carburetor 3 is also shown. The construction of a carburetor is well known and it is therefore not shown. In FIG. 2, the fully open position of the butterfly valve 3A can be seen in broken lines. Between an opening) t
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manifold inlet 1A and the lower end of the carburetor 3 is arranged a plate 4 with cylinder head gaskets 4A, 4B. The plate 4 is open at 5 for the passage of a pipe 6A, which is fixed in the opening 5 by a brass sealing fitting 5A.
By means of an elbow 7, the pipe 6A is connected to a first portion of pipe 6B, which portion extends through the manifold 1 in the axis of the lower end of the carburettor 3, as can be seen. in Figure 2, and is extended from the collector by a second portion 60. The lower end of the second portion of pipe 60 is connected by a brass fitting 8 to one end 9A of a copper tube 9, of which the the other end 9B extends into the exhaust pipe 2 at an angle such that, as shown in Figure 1, a ram effect causes the diversion of a certain amount of exhaust gas into the tube 9 and , by the pipes 60, 6B, 6A, to a return tube 10 connected by a connector 11 to the pipe 6A.
The lower end 10A of the return tube 10 extends into the exhaust pipe at an angle such that, as shown, a suction effect causes the diverted exhaust gases to return to the pipe. exhaust 2. With this arrangement, the pipe portions 6B, 6A, which are inside the manifold 1, can be heated by the passage of the exhaust gases.
Also in Figure 1, we see inlet openings or air intakes 12A, 12B and 120. The air intake 12A is disposed between the carburetor 3 and a diffuser device generally designated by 13 in Figure 2. Each intake air 12B, 120 is disposed between the diffuser device 13 and the cylinders (not shown) of the engine.
These air intakes are connected by polythene tubes 14 to a discharge device.
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15; the latter is of well-known construction and is therefore only shown schematically, It has an air inlet indicated by the arrow B and this allows air to enter the manifold through the intakes d air 12A, 12B and 120, when the vacuum in the manifold falls below a given pressure. If desired, the air intake 12A can be omitted, or alternatively the air intakes 12B and 120 may be omitted.
Referring to Figure 2, we see that the pipe portion 6C is surrounded by a ceramic jacket 16, which in turn is surrounded by four heating coils: 17 electrically powered, surrounded themselves and enclosed in a thermal insulation 18. The coils 17 are connected to; electrical system of the motor by electrical connections (not shown). The connections do not form part of the invention and can be made in any known manner. By the current passing through the coils, the pipe portion 60 is heated and the pipe portion 6B is heated by conduction.
The air / fuel mixture can in this way be heated, when the engine is started and before the heating of the exhaust gases can take effect. The advantages of this heating during cold starting of the engine are that combustion efficiency can be improved; a "lean" fuel mixture can be used; there is a faster response to ignition, with less wear on the starting motor and less surge to the battery; also less fuel escapes combustion during cold start, so that the crankcase oil is less diluted and releases of carbon monoxide and unburned hydroarbons are reduced.
As soon as the engine has warmed up, the coils
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The heating elements can be disconnected and the pipe portion 6B is heated by the exhaust gases, as described above, and thus the advantages of heating the air / fuel mixture as it passes through the disc are maintained. positive diffuser 13.
The diffuser device 13 is shown in Figures 2 to 7. It is generally similar in shape to a bowl (see Figure 4) and it is perforated by being made of a steel wire mesh 13A welded at 13B to a convex base 19 formed. of a sheet of copper. The base 19 has a central hole 19A, through which the pipe portion 6B passes (see Figures 2 and 5). The portion 6B also passes through a hole 20 provided in the manifold 1 while being held in place by sealing rings 20A resistant to heat. In the base 19 and around the pipe portion 6B is a copper sealing ring 21A and a steel washer 21B, the latter being brazed to the pipe portion 6B.
On each side, the cup-shaped diffuser device is cut to form an unperforated triangular opening 22, Figures 2, 3 and 4.
The diffuser device 13 also includes a removable perforated disc assembly 23, Figures 2, 6 and 7. and a semblance 23 has a saucer-shaped disc 23A and a brazed flat disc both are made of wire mesh and are brazed to. a collar 24. The collar 24 is slidably mounted on the pipe portion 6B and is pressed in its upper position with the assembly 23 against the elbow 7, which forms a stop, by a pressure spring 25 wound around the portion of pipe 6B, as shown in figure 2,
The assembly 23 is in this way freely movable on the pipe and the resistance of the spring 25 is chosen so
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that the assembly 23 can automatically change its position depending on the suction conditions. The diameter of the disc 23A is slightly smaller than the internal diameter of the cup, and in the upper position of the disc 23A shown in Fig. 2, the air / fuel mixture from the carburetor 3 must pass through the disc 23A. Disc 23B cooperates with the diffusion editing action.
When the / disc 23 is moved down, against the action of the spring 25, it is understood that a certain amount of the mixture can pass through the metal mesh of the opening without passing through the disc 23A. As the fixture 23 is moved down further the triangular openings 22 are gradually uncovered so that the mixture can pass aa through openings 22 and not through the metal mesh of the bowl and the discs 23A and 23B. '
The assembly 23 in fact constitutes a floating diffuser and can move up or down depending on the flow of the fuel and the suction conditions.
With a larger throttle opening, the floating diffuser is moved against the action of spring 25 and away from the carburetor. With a reduced throttle opening, the spring pushes the floating diffuser back to the upper position against the stop formed by the elbow 7, a position for which the diffuser device 13 has its maximum surface area of metal mesh in the air / fuel mixture.
Although, in the application described above, the air intakes 12A, 12B and 120 are connected to the atmosphere through the valve 15, they could if desired consist of simple holes connected directly to the air. the atmosphere,
During deceleration and subsequent acceleration, it was found that the air intakes with the valve 15
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contribute to a reduced release of carbon monoxide and hydrocarbons by promoting good combustion.
CLAIMS 1. Internal combustion engine comprising at least one combustion chamber, means for supplying air to the combustion chamber, means for producing finely divided liquid fuel from the supply of liquid fuel, means for supplying air to the combustion chamber. mixing the finely divided fuel with air to produce an air / fuel mixture, passage means for delivering the air / fuel mixture to the combustion chamber (s) and a diffuser device disposed in the means of passage for diffusing the air / fuel mixture, characterized in that the diffuser device comprises a perforated tubular screen arranged in the passage means, such that the air / fuel mixture passes through the screen, and a perforated disc movable longitudinally relative to and in the tubular screen.