BE870697A - Procede et dispositif d'alimentation en eau vaporisee d'un melange combustible-comburant de moteur a combustion - Google Patents

Description

  "Procédé et dispositif d'alimentation en eau vaporisée d'un mélange combustible-comburant de moteur à combustion".

  
La présente invention est relative à un procédé d'al:
mentation en eau vaporisée d'un mélange combustible-comburant

  
d'un moteur à combustion, comprenant l'amenée d'eau dans un récipient, le chauffage de cette eau à l'état de vapeur et l'intrc duction de cette vapeur dans le mélange.

  
Elle concerne également un dispositif d'alimentation

  
en eau vaporisée d'un mélange combustible-comburant d'un moteur

  
à combustion, comprenant un réservoir à eau, un récipient à eau qui est en communication avec ce réservoir et où l'eau est chauj fée, et un conduit d'aspiration de l'eau vaporisée dans un condt d'amenée de l'un des éléments dudit mélange au carburateur.

  
On connaît déjà des procédés et dispositifs de ce ger qui ont pour but de réduire la pollution due aux gaz d'échappeme et de diminuer la consommation du moteur en mélange combustiblecomburant,ces dispositifs appelés généralement "économiseurs" cc

  
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voir sous la forme d'un échangeur de chaleur permettant la vapor tion de l'eau à l'aide de la chaleur dégagée par. les gaz d'échappe

  
Ces.dispositifs présentent l'inconvénient qu'il leur est impossible de doser la quantité de vapeur à fournir en fonct du type du moteur utilisé et du régime du moteur.

  
En vue de résoudre cet inconvénient on a déjà prévu un dispositif dont la conduite d'aspiration de la vapeur formée dans l'échangeur est reliée en.aval du carburateur, la 

  
vapeur passant dans le mélange par un dispositif

  
doseur réglé.en fonction de l'ouverture d'une vanne papillon située dans la conduite du mélange, cette vanne étant elle-

  
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c'est-à-dire.en fonction de la position de la manette des gaz.

  
Ce dispositif présente cependant toujours l'inconvénient que le degré de chauffage de l'eau est uniquement fonction de la chaleur dégagée par les gaz d'échappement, c'est-à-dire que la chaleur de la vapeur introduite sera irrégulière. D'autre part la quantité de vapeur admise ne correspond pas immédiatement au régime et à la consommation du moteur, étant donné la discordan entre la température au niveau du tuyau d'échappement et le régime du moteur à un moment donné. Cela est perceptible

  
en particulier en cas de démarrage rapide du moteur. Dans d'autres cas, on peut observer une trop abondante formation de vape en fonction de la quantité demandée par le régime du moteur et

  
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résister aux fortes pressions de vapeur. engendrées dans le dis positif. Enfin, ce dispositif nécessite, entre l'alimentation moteur en mélange combustible-comburant et le tuyau d'échappem l'agencement de canalisations encombrantes,ce qui représente d problèmes de montage complexes qui diffèrent pour chaque type . moteur. 

  
La présente invention a pour but de surmonter les in convénients précités et de réaliser un procédé et un dispositif

  
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rant de moteur à combustion qui permettent un réglage immédiat de la quantité de vapeur formée en fonction du régime du moteur, un contrôle de la température de cette vapeur et un agenc ment peu encombrant et facilement adaptable à n'importe quel moteur.

  
Suivant la présente invention, on a prévu un procédé tel que celui décrit au préambule, dans lequel le chauffage de l'eau est effectué par voie électrique et commandé en fonction du régime du moteur, l'eau vaporisée étant aspirée dans un des éléments du mélange précité et décomposée au moment de l'explosion du mélange, sous l'effet du choc thermique.

  
Suivant une autre forme de réalisation du procédé suivant l'invention, en vue d'améliorer la décomposition précit de la vapeur, un refroidissement partiel de cette dernière est effectué à la suite du chauffage, de façon à obtenir une vapeur faible température, de préférence un nuage de gouttelettes d'eat:
finement divisée. 

  
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suivant l'invention, il comprend en outre un traitement de l'eai à chauffer, destiné à décalcariser ou même à adoucir cette dernière avant son chauffage.

  
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yention, il comprend un traitement de la vapeur formée, destiné à inhiber l'action corrosive de cette dernière.

  
Suivant la présente invention, on a également prévu dispositif tel que celui décrit au préambule, dans lequel le ré cipient à eau comprend un élément chauffant électrique et un di positif de commande du chauffage de cet élément chauffant en fo. tion du régime du moteur.

  
Suivant une forme de réalisation avantageuse du dispositif suivant l'invention, l'élément chauffant est une résist électrique et le dispositf de commande est un élément à semi-co ducteurs relié, d'une part, à une des extrémités de la résistance électrique et, d'autre part, à une source de courant, 

  
cet élément présentant une électrode de commande reliée au coté sortie de la bobine d'allumage du moteur, l'autre extrémit de la résistance électrique étant également réliée à la source de courant.

  
Suivant une forme de réalisation perfectionnée du dispositif suivant l'invention, le récipient à eau est subdivis en deux compartiments communiquant entre eux par leur fond, le

  
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duit d'arrivée d'eau provenant du réservoir à eau et le deuxièm de ces compartiments, de préférence de forme tubulaire, contenan l'élément chauffant, de préférence sous la forme d'une bobine de fil conducteur enroulée le long de sa paroi.

  
Suivant une autre forme de réalisation du dispositif suivant l'invention, le premier compartiment comprend un disposi tif de décalcarisation ou même d'adoucissement de l'eau provenan du réservoir à eau.

  
Suivant une forme particulière de réalisation du dispositif suivant l'invention, il comprend en outre un moyen de re froidissement de l'eau vaporisée formée, avant son introduction dans le conduit d'amenée d'un des éléments du mélange au carburat

  
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sortiront de la description, donnée ci-après à titre non limitat et avec référence à la figure 1 annexée, qui représente une vue en coupe d'un dispositif d'alimentation.suivant l'invention.

  
Suivant la forme de réalisation illustrée sur la fi-

  
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l'invention comprend un réservoir à eau non représenté, un condi:
d'amenée d'eau 1 relié à ce réservoir et agencé de manière à pei mettre à l'eau de s'écouler dans un récipient à eau 2. Ce récip:
à eau comprend, dans la forme de réalisation illustrée, deux cor

  
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d'un conduit de liaison 5. Ces deux compartiments sont ouverts vers le haut et sont par conséquent soumis à une même pression.

  
Le deuxième compartiment 4 a de préférence une forme tubulaire et il contient un élément chauffant électrique 6 sous forme de bobine de fil conducteur enroulée à l'intérieur du compartiment le long de sa paroi tubulaire et reliée à ses deu:
extrémités à une source de courant. Entre l'une de ces extrémi' et ladite source de courant S est agencé un dispositif de comme 7 de l'élément chauffant 6.Ce dispositif de commande 7 peut .et] un élément à semi-conducteurs présentant une électrode de comma de ou gâchette reliée, par l'intermédiaire du conducteur 21, entre le coté sortie de la bobine d'allumage B du moteur et le:
vis platinées. En vue de pouvoir relier ce dispositif de command. à n'importe quelle source de courant il est avantageux de prév( un élément à semi-conducteurs du type triac.

   L'élément chauffai 6 est relié à l'autre de ses extrémités à la masse en 22.

  
Les deux compartiments 3 et 4 sont enfermés dans un bottier 17 du récipient 2 sur le socle 8 duquel ils sont fixés et par le couvercle 9 duquel ils sont recouverts. Ce couvercle  présente une ouverture pour le passage du conduit d'amenée 1 et une ouverture pour le passage d'un conduit d'aspiration 10 de

  
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piration 10 est relié à son extrémité opposée au boîtier à un cc duit d'alimentation du carburateur en un des éléments du mélange On peut par exemple prévoir sa liaison à un conduit non représ< té reliant l'amenée d'air au reniflard d'huile non représenté.

  
Le premier compartiment 3, qui reçoit l'eau provenan' du réservoir à eau non représenté, comprend un dispositif de décalcarisation 11 de l'eau, en vue d'empêcher tout entartrage du dispositif suivant l'invention. Ce dispositif peut par exemple être ce que l'on appelle une "anode anticalcaire" à noyau magné tique, et à.enveloppe à base d'aluminium phosphoreux. Cette ano< est reliée à la masse et l'élément chauffant électrique 6 sert  cathode. L'anode est fixée au socle 8 par vissage au travers  d'une ouverture taraudée prévue dans le socle en dessous du compartiment 3. Cet agencement permet un remplacement éventuel de l'anode. On peut aussi prévoir à l'intérieur du conduit d'amenée 1 un élément de filtrage 23 de l'eau.

  
A l'extrémité du conduit d'amenée d'eau 1, qui est située au-dessus du compartiment 3, on a prévu un dispositif de réglage 12 de l'ouverture de ce conduit. Ce dispositif de réglac
12 comprend un siège de pointeau 13 et un pointeau 14 dont la tige est orientée en direction du premier compartiment 3. Un flotteur 15, flottant à la surface de l'eau contenue dans ce cor partiment, peut, lorsqu'il entre en contact avec la tige du poil teau 14, déplacer ce dernier par rapport à son siège 13,en fonc du niveau de l'eau dans le compartiment'3, et même entraîner la fermeture de l'arrivée d'eau par le pointeau. Le siège du point
14 est fixé dans le conduit d'amenée d'eau de manière ajustable en hauteur. Il peut par exemple présenter un filet externe et être vissé dans l'extrémité taraudée de ce conduit.

  
Ce dispositif de réglage 12 permet par conséquent de maintenir constant un niveau d'eau dans le compartiment 3, et donc dans le compartiment 4, c'est-à-dire de maintenir constant le volume d'eau à chauffer par l'élément chauffant 6. Il permet également d'abaisser ou de relever ce niveau d'eau en fonction de la consommation en mélange combustible-comburant du moteur, et donc en particulier de la cylindrée du moteur. Si le moteur est d'une grosse cylindrée et consomme beaucoup, on relève le siège du pointeau 14 par rapport au compartiment 3, en le vissant plus profondément dans le conduit d'amenée d'eau, ce qui permet le chauffage d'un volume d'eau plus grand dans le compartiment 4.

  
Le dispositif suivant l'invention, illustré sur la figurelannexée, comprend en outre un moyen de refroidissement de l'eau vaporisée qui se dégage du compartiment 4, avant son introduction dans le conduit du reniflard d'huile non représenté Ce moyen consiste en une ouverture 16 pratiquée dans le couvercle 9 du boîtier 17 et servant de prise d'air. Cette ouverture 1 est agencée de manière que le courant d'air, aspiré dans le conduit d'aspiration 10 en même temps que la vapeur dégagée du- com- <EMI ID=12.1> 

  
qui s'écoule dans ce compartiment à partir du dispositif de réglage 12. Cela permet un refroidissement de l'air pénétrant dans le boîtier 17.

  
L'extrémité inférieure du conduit d'aspiration 10 est située au-dessus du compartiment 4 et elle est munie d'un collée
18 en forme de hotte. A l'extrémité supérieure du compartiment  peut être fixé un élément 19 en forme d'entonnoir, de section

  
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le collecteur 18 du sommet du compartiment 4, entoure le collée
18 tout en laissant un passage libre 20 entre lui et ce dernier C'est par ce passage 20 qu'est aspiré l'air provenant de l'ouve:
ture 16.

  
A l'extrémité du conduit d'aspiration 10, on peut pr voir une anode 24 du type anti-rouille, telle que celles utilis dans les chauffe-eau à cuve en tOle galvanisée. Cette anode 24 est fixée de manière amovible, par exemple par vissage, de mani

  
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trique 6 sert alors de cathode. 

  
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vaporisée selon l'invention est le suivant :

  
De l'eau est amenée à partir du réservoir à eau non représenté dans le compartiment 3 du récipient à eau 2, par l'i termédiaire du conduit d'amenée 1 et du dispositif de réglage 1 de l'ouverture de ce dernier conduit. Etant donné que les compa timents 3 et 4 sont en communication par leur fond, par l'inter médiaire du conduit de liaison 5, et qu'ils sont tous deux ouve vers le haut dans un même milieu, ils sont soumis à une même pression et le niveau d'eau dans le compartiment 3 est le même que dans le compartiment 4.

  
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dispositif de réglage 12 a été ajusté en fonction de la cylindr du moteur, de façon que le volume d'eau à chauffer dans le compartiment 4 soit suffisant pour pouvoir former une quantité suf sante de vapeur pour la consommation du moteur en mélange combu

  
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Un volume d'eau quasiment constant est ainsi mainter dans le compartiment 4 et ce volume est chauffé lorsque du courant passe à'travers l'élément chauffant 6..

  
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ce de courant S, telle que la batterie ou l'alternateur, par l'

  
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fant 6 est commandé par le triac 7. Ce dernier est relié, d'unE

  
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à un des pOles de la source'de courant électrique. La gâchette triac est reliée au coté sortie de la bobine d'allumage B. On i lisera de préférence un triac afin de pouvoir faire usage aussi bien d'une source de courant continu que d'une source de courant alternatif. Le passage du courant au travers de l'élémer chauffant 6 est donc commandé en fonction du nombre de tours du

  
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saire d'eau vaporisée dans le mélange combustible-comburant correspondant au régime du moteur du moment.

  
La vapeur d'eau qui se dégage du compartiment 4 est aspirée dans le conduit d'aspiration 10. L'aspiration est provoquée par la dépression existant à la sortie du carburateur. Si on relie le conduit d'aspiration 10 au conduit reliant le renif= d'huile non représenté au conduit d'amenée d'air non représenté

  
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tion de ce reniflard.

  
Avant de pénétrer par aspiration dans le conduit d'as piration 10, la vapeur d'eau est refroidie par un courant d'air froid passant par le passage 20 et provenant de la prise d'air

  
16. Ce refroidissement permet d'obtenir une vapeur d'eau de faible température ou même avantageusement un nuage de gouttelette:
finement divisées. Cela permet une amélioration de la décomposition de l'eau lors de l'explosion du mélange enrichi en vapeur dans les cylindres, sous l'effet d'un choc thermique supérieur à celui obtenu avec de la vapeur surchauffée comme dans les dis positifs suivant l'état de la technique. Etant donné que la dis

  
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d'hydrogène et par conséquent une augmentation de la puissance  moteur ou respectivement une diminution de la consommation en mélange de ce dernier..L'élimination des gaz toxiques, tels que

  
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rouille 24 dans le collecteur, on remarque que, en plus de son action anti-corrosive, cette anode permet, pour des raisons non

  
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puissance du moteur par rapport à.un moteur pourvu d'un dispositif suivant l'invention, sans cette anode 24.

  
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l'avantage appréciable d'être compris dans un boîtier unique qu peut aisément monter sur n'importe quel moteur.

  
Les figures 2 à 4 annexées représentent des diagramm illustrant des résultats d'essai effectués, d'une part, sur un moteur de Peugeot 405 pourvu d'un dispositif suivant l'inventio.
(mais sans l'anode anti-rouille précitée)(les valeurs obtenues dans ce cas sont représentées par des points sur les figures) e d'autre part, sur un moteur identique sans dispositif suivant l'invention (les valeurs obtenues dans ce cas sont représentées par des croix).

  
Le diagramme suivant la figure 2 illustre, en foncti du nombre de tours par minute des moteurs examinés, les courbes de puissance maximum de ces moteurs (en traits pleins) et des courbes d'utilisation de ces moteurs (en traits discontinus). Il faut noter que le moteur pourvu du dispositif suivant l'inve tion est alimenté dans cet essai et dans les essais décrits dar la suite, par un mélange combustible-comburant comprenant 10% E moins d'essence que le mélange fourni au moteur sans dispositif suivant l'invention. 

  
Le diagramme suivant la figure 3 illustre la concentz tion en CO dans les gaz d'échappement en fonction du nombre de tours du moteur, d'une part, à la puissance maximum des moteurs examinés (courbes en traits pleins), d'autre part, lors d'une utilisation normale correspondant à la courbe d'utilisation de ] figure 2 (courbes en traits interrompus).

  
Le diagramme suivant la figure 4 illustre la consomme tion spécifique des moteurs examinés (gr d'essence super/CV. h)

  
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sance maximum des moteurs (courbes en traits pleins), d'autre part, lors de l'utilisation normale correspondant.à la courbe d'utilisation de la figure 2 (courbes en traits interrompus).

  
Ainsi qu'il ressort nettement de ces essais, pour un.

  
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et une concentration en CO dans les gaz d'échappement presque nulle.

  
Il doit être bien entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée à la forme de réalisation décrite ci-dessus et que bien des modifications pourraient y être appor tées sans sortir du cadre du présent brevet. 

REVENDICATIONS.

  
1.- Procédé d'alimentation en eau vaporisée d'un mélange combustible-comburant d'un moteur à combustion, comprenant l'amenée d'eau dans un récipient, le chauffage de cette eau à l'état de vapeur et l'introduction de cette vapeur dans

  
le mélange, caractérisé en ce que le chauffage de l'eau est effectué par voie électrique et commandé en fonction du régime

  
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du mélange précité et décomposée au moment de l'explosion du

  
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mélange, sous l'effet du choc thermique.

Claims (1)

1. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la commande du chauffage de l'eau est effectuée en fonction du nombre de tours du moteur.

   3.- Procédé suivant l'une.ou l'autre des revendica- <EMI ID=35.1>

   d'améliorer la décomposition précitée de la vapeur, un refroidi: sement partiel de cette dernière à la suite du chauffage, de façon à obtenir une vapeur de faible température, de préférence un nuage de gouttelettes d'eau finement divisées.

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   en ce qu'avant l'introduction de l'eau vaporisée dans l'un des éléments du mélange, un courant d'air froid est introduit dans cette eau à l'état de vapeur.

   5.- Procédé suivant l'une quelconque des revendicati 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un traitement l'eau à chauffer, destiné à décalcariser ou même à adoucir cett dernière avant son chauffage.

   6.- Procédé suivant l'une quelconque des revendicati 1 à 5,caractérisé en ce qu'il comprend en outre un traitement d

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   nière, en particulier son action génératrice de rouille. 7.- Procédé suivant l'une quelconque des revendicati, 1 à 6, caractérisé en ce que l'amenée d'eau est réglée en fonct. du volume d'eau présent dans le récipient, cette amenée étant i: terrompue lors de la présence d'un volume d'eau maximum prédéte:

   8.- Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le volume d'eau maximum pouvant se trouver dans le récipient est réglable en fonction de la consommation en mélange combustible-comburant du moteur.

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   dessus et/ou qu'illustré aux dessins annexés.

   10.- Dispositif d'alimentation en eau vaporisée d'un mélange combustible-comburant d'un moteur à combustion, compren; un réservoir à eau, un récipient à eau qui est en communication avec ce réservoir et où l'eau est chauffée et un conduit d'aspi ration de l'eau vaporisée dans un conduit d'amenée de l'un des éléments dudit mélange au carburateur, caractérisé en ce que le récipient à eau comprend un élément chauffant électrique et un dispositif de commande du chauffage de. cet élément chauff. en fonction du régime du moteur.

   11.- Dispositif suivant la revendication lO,caractérisé en ce que l'élément chauffant est une résistance électriqu et en ce que le dispositif de commande est un élément à semi-conducteurs, relié , d'une part, à une des extrémités de la résistance et, d'autre part, à une source de courant,

   cet élément présentant une électrode de commande reliée au cOté sortie de la bobine d'allumage du moteur, l'autre extrémit de la résistance électrique étant également reliée à la source de courant. <EMI ID=40.1>

   térisé en ce que l'élément à semi-conducteurs est un triac.

   13.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 10 à 12,caractérisé en ce que le récipient à eau est subdivisé en deux compartiments communiquant entre eux par leur fond, le premier de ces compartiments étant en communication avec un conduit d'arrivée d'eau provenant du réservoir à eau et le deuxième de ces compartiments, de préférence de forme tubula: re, contenant l'élément chauffant, de préférence sous la forme d'une bobine de fil conducteur enroulée le long de sa paroi.

   14.- Dispositif suivant la revendication 13, caractérisé en ce que les deux compartiments sont soumis à une même pression.

   15.- Dispositif suivant la revendication 14, caractérisé en ce que les deux compartiments sont enfermés dans un boîtier à l'intérieur duquel ils sont ouverts vers le haut, ce boîtier présentant une ouverture pour le passage de l'arrivée d'eau et une ouverture de passage pour le conduit d'aspiration susdit de l'eau vaporisée.

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   cations 13 à 15, caractérisé en ce que le premier compartiment comprend un dispositif de décalcarisation ou même d'adoucissement de l'eau provenant du réservoir à eau.

   17 .- Dispositif suivant la revendication 16, caracté risé en ce que le dispositif de décalcarisation comprend une an du type anticalcaire, l'élément chauffant électrique servant de cathode. 18.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendic

   <EMI ID=42.1>

   conduit d'arrivée d'eau, qui est située au-dessus du premier car partiment susdit, un dispositif de réglage de l'ouverture de ce conduit en fonction du volume d'eau contenu dans ce premier compartiment, ce dispositif obturant cette ouverture pour un volume d'eau maximum prédéterminé.

   19.- Dispositif suivant la revendication 18, caracté risé en ce que ce dispositif de réglage comprend en outre un moyen de réglage du volume maximum admissible dans le premier compartiment.. '

   20.- Dispositif suivant la revendication 19, caractérisé en ce que le dispositif de réglage susdit comprend un siège de pointeau ajustable en hauteur dans le conduit d'arrivé d'eau et un pointeau dont la tige est orientée en direction du premier compartiment, ainsi qu'un flotteur disposé à la surface de l'eau contenue dans ce compartiment et destiné à déplacer

   le pointeau par rapport à son siège en fonction du niveau de l'eau.

   21.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendi tions 13 à 20, caractérisé en ce que l'extrémité du conduit d'amenée d'eau vaporisée, qui est située au-dessus du deuxième compartiment, est pourvue d'un collecteur en forme de hotte.

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   moyen de refroidissement de l'eau vaporisée formée, avant son -introduction dans le conduit d'amenée susdit d'un des éléments du mélange au carburateur..

   23.- Dispositif suivant la revendication 22, caractérisé en ce que le boîtier présente une ouverture servant de prise d'air, cet air étant aspiré par le conduit d'aspiration en même temps que la vapeur formée.

   24.- Dispositif suivant la revendication 23, caractérisé en ce que la prise d'air est agencée dans le boîtier de manière que le courant d'air aspiré par le conduit d'âspiratio entre en contact avec l'eau du premier compartiment et l'eau en provenance du réservoir à eau.

   25.- Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendi cations 23 à 24 , caractérisé en ce qu'à l'extrémité supérieure du deuxième compartiment est fixé un élément en forme d'entonne de section transversale légèrement supérieure à celle du col lecteur, cet élément étant monté coaxialement au collecteur et présentant une hauteur supérieure à la distance qui sépare le collecteur du sommet du deuxième compartiment.

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   dications 15 à 25, caractérisé en ce que le boîtier comprend un socle sur lequel sont fixés les deux compartiments du récipient à eau, ce socle présentant une ouverture par laquelle le dispositif de décalcarisation peut être fixé de manière amovible dans le premier compartiment, et un couvercle présentant les trois ouvertures précitées destinées respectivement au conduit

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   à la prise d'air. 27.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 10 à 26, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif capable d'inhiber l'action corrosive, en particulier l'action génératrice de rouille,de la vapeur formée.

   28.- Dispositif suivant la revendication 27, caractérisé en ce que ce dispositif à action anti-corrosive comprend une anode du type anti-rouille, agencée à l'intérieur du collecteur du conduit d'aspiration de la vapeur, l'élément chauffai électrique servant de cathode.

   29.- Dispositif d'alimentation en eau vaporisée d'un mélange combustible-comburant d'un moteur à combustion, tel que décrit ci-dessus et/ou tel qu'illustré aux dessins annexés.