"Moteur à combustion et dispositif régulateur de niveau
<EMI ID=1.1>
L'invention concerne un moteur à combustion comprenant au moins un cylindre, un carburateur, une conduite d'amenée du
<EMI ID=2.1>
un papillon situé dans la conduite d'amenée, un tuyau d'échappement pour les gaz brûlés du cylindre, un réservoir d'eau, et
un échangeur de chaleur relié d'une part audit réservoir d'eau et d'autre part à ladite conduite d'amenée.
Dans un moteur de ce genre le réservoir d'eau, l'échangeur de chaleur et le raccord de ce dernier à la conduite d'amenée du mélange gazeux produit dans le carburateur vers le ou les cylindres constitue un ensemble réduisant le taux des
gaz toxiques produits par la combustion et diminuant la consommation de carburant.
L'échangeur de chaleur peut être constitué du tuyau d'échappement à travers lequel passent les gaz brûlés et par
une enceinte entourant ce tuyau dans laquelle l'eau admise
à partir du réservoir s'évapore, la vapeur étant introduite
dans la conduite d'amenée du mélange gazeux constitué d'air
et de carburant vaporisé.
Le brevet belge n[deg.] 825.353 décrit un ensemble de ce genre. Dans cet ensemble connu la vapeur d'eau est introduite
en amont du carburateur. Il en résulte que la quantité d'eau admise n'est qu'en une faible mesure déterminée par le nombre
de tours du moteur et la puissance produite. La quantité d'eau consommée dépasse alors très sensiblement la quantité optimale, ce qui d'une part diminue fortement l'autonomie du moteur muni d'un tel ensemble et ce qui d'autre part rend moins efficace l'addition de la vapeur d'eau,aussi bien en ce qui concerne la production des gaz Lexiques qu'en ce qui concerne la diminution de la consommation de carburant.
Un premier but de l'invention est de remédier à ces inconvénients et de réaliser un moteur à dispositif mécanique simple permettant le dosage de la quantité d'eau à ajouter au mélange gazeux constitué d'air et de carburant en fonction du régime et de la charge du moteur.
A cet effet l'échangeur de chaleur est raccordé à la conduite d'amenée du mélange gazeux produit dans le carburateur, en aval du papillon.
Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention .
<EMI ID=3.1>
moyen d'un dispositif régulateur du débit provenant de l'échangeur de chaleur.
Dans une forme de réalisation très avantageuse de l'invention le dispositif régulateur susdit comprend une commande reliée au papillon.
Dans le but déjà exposé ci-dessus de réaliser l'admission d'une quantité optimale d'eau à ajouter au mélange d'air et
de carburant, le moteur suivant l'invention, dans une forme de réalisation déterminée, comprend un réservoir d'eau maintenu
<EMI ID=4.1>
d'eau entre le réservoir et l'échangeur de chaleur.
Dans une forme de réalisation particulière dé l'invention le dispositif régulateur susdit comprend une première chambre raccordée à l'échangeur de chaleur et au réservoir d'eau, cette première chambre comprenant un dispositif régulateur de niveau, et une seconde chambre communiquant avec la première, présentant à sa partie supérieure un orifice de communication avec l'atmosphère et pourvue d'un moyen d'obturation de cet orifice commandé par le niveau de liquide dans la chambre.
L'invention se rapporte en outre à un dispositif régulateur de niveau d'un liquide comprenant une première chambre présentant un orifice d'amenée et un orifice de sortie et comprenant un dispositif régulateur de niveau.
Un but de l'invention est de réaliser un dispositif
de ce genre qui peut être appliqué d'une façon avantageuse dans un moteur du genre décrit ci-dessus.
A cet effet le dispositif suivant l'invention comprend une seconde chambre communiquant avec la première, présentant à sa partie supérieure un orifice de communication avec
<EMI ID=5.1>
orifice commandé par le niveau de liquide dans la chambre.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description d'un moteur à combustion et
d'un dispositif régulateur de niveau d'un liquide suivant l'invention, donnée ci-après à titre d'exemple non limitatif
et avec référence aux dessins ci-annexés.
La figure 1 est une représentation schématique d'un moteur à combustion,suivant l'invention. La figure 2 reprend d'une façon plus détaillée les éléments les plas spécifiques du moteur suivant l'invention.
Dans les deux figures les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques.
Le moteur représenté aux figures comprend le moteur proprement dit 1 comprenant un ou plusieurs cylindres alimentés en mélange gazeux comprenant de l'air et du carburant vaporisé, à partir d'un carburateur 2 et évacuant les gaz brûlés à travers
<EMI ID=6.1>
gazeux à partir de l'air admis en 3 ettde carburant admis en 4 débouche dans un doseur 5. Ce doseur 5 reçoit de la vapeur d'eau par la conduite 29 alimentée à son tour par l'échangeur de chaleur 8.
Le mélange d'air, de carburant vaporisé et de vapeur d'eau, qui est produit dans le doseur 5 est amené par la conduite 6 vers le moteur proprement dit 1. Un réservoir d'eau 9 est relié par une conduite 22 à un régulateur 10 de débit d'eau.
Ce régulateur est à son tour relié par la conduite 28 à l'échangeur de chaleur 8. D'une part l'échangeur de chaleur 8 est intercalé dans le tuyau d'échappement 7 des gaz brûlés. D'autre
<EMI ID=7.1>
29. L'eau arrivant par la conduite 28 atteint la température d'ébullition dans l'échangeur de chaleur 8 qui produit donc de la vapeur d'eau amenée par la conduite 29 vers le doseur 5.
Ce dernier produit un mélange de cette vapeur d'eau
avec le mélange gazeux sortant du carburateur 2. Le filtre
à air 30 et le carburateur 2 sont les éléments bien connus
d'un moteur à combustion. C'est ainsi que le carburateur comprend de la façon bien connue sa chambre 31 à flotteur 32, ce dernier réglant l'admission de carburant admis en 4 par
le pointeau 33, se mouvant avec le flotteur 32^-et par le siège
34,sur lequel prend appui le pointeau 33 dans sa position supérieure.
Le carburant passant à travers le gicleur 35 est vaporisé à travers les orifices 36 pour former avec l'air admis à travers le filtre 30 le mélange air-carburant dans le canal 37.
Le papillon 38 règle le débit du mélange gazeux
produit dans le carburateur 2 et sortant du
canal 37.
En aval du papillon 38 est monté le doseur 5 qui est relié par la conduite 6 au moteur 1. Le doseur 5 reçoit d'une part le mélange air-carburant du carburateur 2 et reçoit d'autre part la vapeur d'eau par la conduite 29. Cette dernière débouche dans un canal coudé ménagé dans le noyau 40 d'un robinet. Ce noyau 40 se loge dans un corps de robinet 39 qui est fixe par rapport à la conduite 6, mais qui n'empêche pas le passage du mélange air-carburant. Il est bien entendu que le joint entre la conduite 29 d'une part et le noyau 40 de robinet d'autre part doit être tel qu'il n'empêche pas la rotation du noyau 40 à l'intérieur du corps de robinet 39.
Dans la position d'ouverture du robinet le canal coudé débouche dans un canal 43 ménagé dans le corps 39 du côté opposé au carburateur 2. Selon la position du noyau 40 dans
le corps 39 le canal ménagé dans le noyau 40 débouche complètement, partiellement ou pas du tout, sur le canal 43. Cette ouverture totale ou partielle et cette fermeture du robinet sont commandées par la poignée 41 qui est solidaire du noyau.
Cette poignée 41 est reliée au papillon 38 de façon telle qu'une ouverture plus grande réalisée par le papillon 38 est automatiquement combinée avec une ouverture plus grande
du robinet admettant la vapeur d'eau dans le doseur 5. Par conséquent un débit plus important du mélange gazeux produit
par le carburateur 2 réalise automatiquement un débit plus grand de vapeur. La conduite 42 relie la sortie du filtre à air 30
à une partie de la conduite 6 située en aval du doseur 5.
L'amenée de vapeur d'eau à travers le canal 43 est déterminée d'une part par l'ouverture du robinet,à son tour déterminée par l'ouverture du papillon 38,et d'autre part par la différence de pression régnant à la sortie du carburateur 2 en fonction du nombre de tours du moteur.
L'échappement de vapeur à travers le robinet détermine en même temps l'arrivée d'eau dans l'échangeur de chaleur 8
à partir du réservoir 9 à travers le régulateur 10, comme il est décrit ci-après.
Il est à remarquer que l'amenée du mélange gazeux à travers le carburateur 2 et l'amenée de vapeur d'eau à travers l'échangeur de chaleur 8 sont commandées toutes led deux par
la position du papillon 38 et par le régime du moteur, le mélange gazeux et la vapeur d'eau se rejoignant avant l'entrée dans les pipes d'admission du moteur 1.
Le réservoir d'eau comprend un bouchon 11 qui est normalement dans sa position de fermeture et présente un orifice 12 pour que l'intérieur du réservoir soit toujours à pression atmosphérique. Le régulateur d'amenée d'eau 10 sur lequel débouche la conduite 22 alimentée par le réservoir 9 comprend les chambres communiquantes 13 et 14. Ces chambres sont séparées par une cloison 15 qui présente un orifice inférieur 16 et
un orifice supérieur 17. Les deux chambres sont donc toujours
à la même pression et le niveau d'eau dans les deux chambres est le même.
La chambre 13 comprend un flotteur 18 qui porte un pointeau 20 qui obture la sortie de la conduite 22 en prenant appui sur le siège 21 lorsque le flotteur 18, et par conséquent le pointeau 20, se trouvent dans leur position supérieure. Le pointeau 20 règle donc l'admission de l'eau dans la chambre
<EMI ID=8.1>
le flotteur 18 et le pointeau 20 maintiennent donc le niveau d'eau dans la conduite 27 faisant partie de l'échangeur de chaleur 8. Ce dernier est en effet constitué de la conduite 27 et d'une paroi 26 formant une partie du tuyau d'échappement 7
à section: plus grande .
La chambre 14 qui communique avec la chambre 13 est normalement en communication avec l'atmosphère à travers le filtre à air 25. Toutefois, la communication avec l'atmosphère peut être interrompue si le niveau d'eau dans la chambre 14 est suffisamment élevé pour que le flotteur 19 maintient le pointeau 23 sur son siège 24. La chambre 14 à flotteur 19
et pointeau 23 empêche le refoulement de l'eau sous l'influence d'une éventuelle surpression produite par la vapeur d'eau
dans la conduite 27 de l'échangeur de chaleur 8. En effet, si, sous l'influence d'une telle surpression dans la conduite, 27,
<EMI ID=9.1>
cation avec l'air extérieur à travers le filtre 25 est interrompue, toute montée supplémentaire de l'eau dans la chambre
14 produit une surpression dans la partie supérieure de la chambre 14 jusqu'à ce que cette surpression compense la surpression produite par la vapeur dans la conduite 27. Il est
à remarquer que le pointeau 20 ferme la sortie de la conduite
22 avant que le pointeau 23 ferme la communication avec l'air extérieur à travers le filtre 25. La pression dans les chambres
13 et 14 est donc au moins égale à la pression atmosphérique mais devient supérieure à cette dernière si cela est nécessaire pour compenser la surpression produite par la vapeur d'eau dans la conduite 27. La pression de l'eau est de toute façon supérieure à lappression régnant à la sortie du carburateur 2, ce qui permet en'-fout état de cause un échappement de vapeur d'eau par le doseur 5.
Le moteur muni du dispositif décrit présente de
<EMI ID=10.1>
<EMI ID=11.1> vapeur d'eau à mélanger avec le mélange gazeux air-carburant, mais également par rapport au:moteurs munis d'un dispositif connu pour ladite admission de vapeur d'eau.
La consommation de carburant est de 10 à 20 % inférieure
<EMI ID=12.1>
dispositif ajoutant de la vapeur d'eau au mélange gazeux.
La production de gaz toxiques, plus particulièrement de monoxyde de carbone, atteignant la sortie du tuyau d'échappement est fortement réduite.
Les éléments supplémentaires pour réaliser le moteur suivant l'invention peuvent facilement être intercalés dans
les circuits normaux d'un moteur classique.
L'invention s'adapte aisément à chaque type de moteur. La quantité d'eau admise est dosée d'une façon optimale, ce
qui entraîne une diminution de la consommation d'eau et rend
le moteur plus autonome.
Les dimensions des éléments complémentaires sont réduites et la position relative de ces éléments n'est pas critique.
Il est encore' à remarquer que l'invention ne nécessite pas l'emploi de corps particuliers tels que par exemple des catalyseurs. La puissance du moteur n'est pas diminuée
par l'addition de la vapeur d'eau au mélange gazeux. L'application de l'invention ne dépend pas d'un type particulier de carburateur ou d'une commande particulière du papillon. Le moteur suivant l'invention fonctionne dans des conditions pratiquement idéales indépendamment de la charge ou du
régime.
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée à la forme d'exécution décrite ci-avant et que bien des modifications peuvent y être apportées quant à la forme, au nombre et à la composition et la disposition des éléments intervenant dans sa réalisation sans sortir du cadre de la présente demande de brevet.
<EMI ID=13.1>
peut être remplacé par un échangeur d'un autre type comportant par exemple un tuyau enroulé en spirale autour du tuyau d'échappement.
Le régulateur du débit d'eau.réalisé dans la forme de réalisation décrite sous forme d'une chambre à niveau constant peut notamment être remplacé par une pompe.
Le doseur peut être d'un autre type.
REVENDICATIONS.
1. Moteur à combustion comprenant au moins un cylindre, un carburateur, une conduite d'amenée du mélange gazeux produit dans ce carburateur vers le cylindre, un papillon situé dans la conduite d'aménée, un tuyau d'échappement pour les gaz brûlés du cylindre, un réservoir d'eau et un échangeur de chaleur relié d'une part audit réservoir d'eau et d'autre part à ladite conduite d'amenée, caractérisé e n c e que l'échangeur de chaleur est raccordé à la conduite d'amenée
du mélange gazeux produit dans le carburateur en aval du papillon:
"Combustion engine and level control device
<EMI ID = 1.1>
The invention relates to a combustion engine comprising at least one cylinder, a carburetor, a supply line for the fuel.
<EMI ID = 2.1>
a throttle located in the supply line, an exhaust pipe for the flue gases from the cylinder, a water tank, and
a heat exchanger connected on the one hand to said water tank and on the other hand to said supply pipe.
In an engine of this type, the water tank, the heat exchanger and the connection of the latter to the conduit for supplying the gas mixture produced in the carburetor to the cylinder or cylinders constitute an assembly reducing the rate of
toxic gases produced by combustion and reducing fuel consumption.
The heat exchanger may consist of the exhaust pipe through which the flue gases pass and by
an enclosure surrounding this pipe in which the water admitted
from the tank evaporates, the vapor being introduced
in the supply line for the gas mixture consisting of air
and vaporized fuel.
Belgian patent n [deg.] 825,353 describes a set of this kind. In this known assembly the water vapor is introduced
upstream of the carburetor. It follows that the quantity of water admitted is only a small measure determined by the number
engine revolutions and power output. The quantity of water consumed then very appreciably exceeds the optimum quantity, which on the one hand greatly reduces the autonomy of the engine provided with such an assembly and which, on the other hand, makes the addition of the steam less efficient. 'water, both in terms of the production of Lexicon gases and in terms of reducing fuel consumption.
A first object of the invention is to remedy these drawbacks and to provide an engine with a simple mechanical device allowing the metering of the quantity of water to be added to the gas mixture consisting of air and fuel as a function of the speed and the speed. engine load.
For this purpose, the heat exchanger is connected to the supply line for the gas mixture produced in the carburetor, downstream of the butterfly valve.
In an advantageous embodiment of the invention.
<EMI ID = 3.1>
by means of a device regulating the flow from the heat exchanger.
In a very advantageous embodiment of the invention, the aforesaid regulator device comprises a control connected to the butterfly valve.
With the aim already explained above to achieve the admission of an optimum quantity of water to be added to the air mixture and
of fuel, the engine according to the invention, in a specific embodiment, comprises a water tank maintained
<EMI ID = 4.1>
of water between the tank and the heat exchanger.
In a particular embodiment of the invention, the aforementioned regulating device comprises a first chamber connected to the heat exchanger and to the water tank, this first chamber comprising a level regulating device, and a second chamber communicating with the first , having at its upper part an orifice for communication with the atmosphere and provided with a means for closing this orifice controlled by the level of liquid in the chamber.
The invention further relates to a device for regulating the level of a liquid comprising a first chamber having an inlet port and an outlet port and comprising a level regulator device.
An aim of the invention is to provide a device
of this kind which can advantageously be applied in an engine of the kind described above.
For this purpose, the device according to the invention comprises a second chamber communicating with the first, having at its upper part a communication orifice with
<EMI ID = 5.1>
orifice controlled by the liquid level in the chamber.
Other details and features of the invention will emerge from the description of a combustion engine and
of a device for regulating the level of a liquid according to the invention, given below by way of non-limiting example
and with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic representation of a combustion engine, according to the invention. FIG. 2 shows in more detail the specific elements of the engine according to the invention.
In both figures, the same reference notations designate identical elements.
The engine shown in the figures comprises the actual engine 1 comprising one or more cylinders supplied with a gas mixture comprising air and vaporized fuel, from a carburetor 2 and discharging the burnt gases through
<EMI ID = 6.1>
gaseous from the air admitted in 3 and the fuel admitted in 4 opens into a metering device 5. This metering device 5 receives water vapor through line 29 which is in turn supplied by heat exchanger 8.
The mixture of air, vaporized fuel and water vapor, which is produced in the metering device 5 is brought through line 6 to the engine itself 1. A water tank 9 is connected by line 22 to a water flow regulator 10.
This regulator is in turn connected by line 28 to the heat exchanger 8. On the one hand, the heat exchanger 8 is interposed in the exhaust pipe 7 of the burnt gases. Else
<EMI ID = 7.1>
29. The water arriving through line 28 reaches the boiling point in heat exchanger 8 which therefore produces water vapor supplied through line 29 to metering device 5.
The latter produces a mixture of this water vapor
with the gas mixture leaving the carburetor 2. The filter
air 30 and carburetor 2 are the well known components
of a combustion engine. It is thus that the carburetor comprises, in the well-known manner, its chamber 31 with float 32, the latter regulating the admission of fuel admitted at 4 by
the needle 33, moving with the float 32 ^ -and by the seat
34, on which the needle 33 rests in its upper position.
The fuel passing through the nozzle 35 is vaporized through the orifices 36 to form with the air admitted through the filter 30 the air-fuel mixture in the channel 37.
The butterfly 38 regulates the flow of the gas mixture
produced in carburetor 2 and coming out of
channel 37.
Downstream of the butterfly 38 is mounted the metering device 5 which is connected by line 6 to the engine 1. The metering device 5 receives on the one hand the air-fuel mixture from the carburetor 2 and on the other hand receives the water vapor via the pipe 29. The latter opens into an elbow channel formed in the core 40 of a valve. This core 40 is housed in a valve body 39 which is fixed relative to the pipe 6, but which does not prevent the passage of the air-fuel mixture. It is understood that the seal between the pipe 29 on the one hand and the valve core 40 on the other hand must be such that it does not prevent the rotation of the core 40 inside the valve body 39.
In the opening position of the valve, the angled channel opens into a channel 43 formed in the body 39 on the side opposite the carburetor 2. Depending on the position of the core 40 in
the body 39 the channel formed in the core 40 opens completely, partially or not at all, on the channel 43. This total or partial opening and this closing of the valve are controlled by the handle 41 which is integral with the core.
This handle 41 is connected to the butterfly 38 so that a larger opening made by the butterfly 38 is automatically combined with a larger opening.
of the tap admitting the water vapor into the dosing device 5. Consequently a greater flow rate of the gas mixture produced
by the carburetor 2 automatically achieves a greater flow of steam. Line 42 connects the outlet of the air filter 30
to a part of the pipe 6 located downstream of the metering device 5.
The supply of water vapor through the channel 43 is determined on the one hand by the opening of the valve, in turn determined by the opening of the butterfly 38, and on the other hand by the pressure difference prevailing at the output of carburetor 2 according to the number of engine revolutions.
The escape of steam through the tap simultaneously determines the flow of water to the heat exchanger 8
from the reservoir 9 through the regulator 10, as described below.
It should be noted that the supply of the gas mixture through the carburetor 2 and the supply of water vapor through the heat exchanger 8 are both controlled by
the position of the throttle 38 and by the engine speed, the gas mixture and the water vapor coming together before entering the intake pipes of the engine 1.
The water tank comprises a plug 11 which is normally in its closed position and has an orifice 12 so that the interior of the tank is always at atmospheric pressure. The water supply regulator 10 onto which leads the pipe 22 supplied by the reservoir 9 comprises the communicating chambers 13 and 14. These chambers are separated by a partition 15 which has a lower orifice 16 and
an upper orifice 17. The two chambers are therefore always
at the same pressure and the water level in both chambers is the same.
The chamber 13 comprises a float 18 which carries a needle 20 which closes the outlet of the pipe 22 by resting on the seat 21 when the float 18, and consequently the needle 20, are in their upper position. The needle 20 therefore regulates the admission of water into the chamber
<EMI ID = 8.1>
the float 18 and the needle 20 therefore maintain the water level in the pipe 27 forming part of the heat exchanger 8. The latter in fact consists of the pipe 27 and a wall 26 forming part of the pipe d 'exhaust 7
with section: larger.
The chamber 14 which communicates with the chamber 13 is normally in communication with the atmosphere through the air filter 25. However, the communication with the atmosphere may be interrupted if the water level in the chamber 14 is sufficiently high to. that the float 19 maintains the needle 23 on its seat 24. The float chamber 14 19
and needle 23 prevents the backflow of water under the influence of any excess pressure produced by the water vapor
in the pipe 27 of the heat exchanger 8. Indeed, if, under the influence of such overpressure in the pipe, 27,
<EMI ID = 9.1>
cation with the outside air through the filter 25 is interrupted, any further rise of water in the chamber
14 produces an overpressure in the upper part of the chamber 14 until this overpressure compensates for the overpressure produced by the steam in the pipe 27. It is
note that the needle 20 closes the outlet of the pipe
22 before the needle 23 closes the communication with the outside air through the filter 25. The pressure in the chambers
13 and 14 is therefore at least equal to atmospheric pressure but becomes greater than the latter if this is necessary to compensate for the excess pressure produced by the water vapor in the pipe 27. The water pressure is in any case greater than the pressure prevailing at the outlet of the carburetor 2, which in any case allows water vapor to escape from the metering unit 5.
The engine fitted with the device described has
<EMI ID = 10.1>
<EMI ID = 11.1> water vapor to be mixed with the air-fuel gas mixture, but also with respect to: engines fitted with a known device for said water vapor intake.
Fuel consumption is 10-20% lower
<EMI ID = 12.1>
device for adding water vapor to the gas mixture.
The production of toxic gases, more particularly carbon monoxide, reaching the exit of the exhaust pipe is greatly reduced.
The additional elements for producing the motor according to the invention can easily be inserted into
the normal circuits of a conventional engine.
The invention is easily adapted to each type of engine. The quantity of water admitted is dosed in an optimal way,
which leads to a decrease in water consumption and makes
the more autonomous engine.
The dimensions of the complementary elements are reduced and the relative position of these elements is not critical.
It should also be noted that the invention does not require the use of particular substances such as, for example, catalysts. Engine power is not reduced
by adding steam to the gas mixture. The application of the invention does not depend on a particular type of carburetor or on a particular throttle control. The engine according to the invention operates under practically ideal conditions regardless of the load or the
diet.
It should be understood that the invention is in no way limited to the embodiment described above and that many modifications can be made to it as regards the form, the number and the composition and the arrangement of the elements involved in it. its realization without departing from the scope of the present patent application.
<EMI ID = 13.1>
can be replaced by an exchanger of another type comprising for example a pipe wound in a spiral around the exhaust pipe.
The water flow regulator produced in the embodiment described in the form of a constant-level chamber can in particular be replaced by a pump.
The dispenser can be of another type.
CLAIMS.
1. Combustion engine comprising at least one cylinder, a carburetor, a supply pipe for the gas mixture produced in this carburetor to the cylinder, a butterfly valve located in the supply pipe, an exhaust pipe for the burnt gases of the cylinder, a water tank and a heat exchanger connected on the one hand to said water tank and on the other hand to said supply pipe, characterized in that the heat exchanger is connected to the supply pipe
of the gas mixture produced in the carburetor downstream of the throttle: