Procédé pour alimenter en mélange explosif "air-carburant" les moteurs à combustion interne avec allumage par étincelle, et appareil pour la réalisation de ce procédé. La présente invention a pour objet un pro cédé pour alimenter en mélange explosif "air- carburant" les moteurs à combustion interne avec allumage par étincelle, ainsi qu'un ap- appareil pour la réalisation de ce procédé.
L'invention a pour but de permettre une meilleure utilisation des hydrocarbures rela tivement lourds (naphte, mazout, résidus: de la distillation des pétroles naturels, pétroles. etc.) comme combustible dans les moteurs à explosion.
Suivant le procédé d'après l'invention, on fait bouillir le carburant liquide moyennant la chaleur des gaz d'échappement du moteur, dans un récipient communiquant avec l'at mosphère, de telle façon que les vapeurs ex pulsent l'air dudit récipient mais se trouvent soumises à la pression atmosphérique, on fait frapper un courant de vapeur provoqué par l'aspiration du moteur par un jet d'air froid, aspiré de même par le moteur, dans -des proportions propres à donner une combustion complète, de telle manière que la rencontre avec la vapeur donne lieu à la formation cd'uu brouillard explosif homogène,
à peu près froid et ,stable, en utilisant à cet effet un mélangeur ayant au moins. deux soupapes connectées entre elles pour leur commande, pour la vapeur et l'air respectivement, et dont celle pour l'air est située avant l'autre sur le parcours de l'air. Le brouillard ob tenu présente donc la propriété -de ne pas mouiller les conduites, mêmes froides, qu'il parcourt.
L'appareil pour la réalisation de ce procédé comporte un générateur de vapeur du combustible, combiné avec -des moyens pour y amener, pour le chauffage, les :gaz d'échappement du moteur avec des moyens pour maintenir constant le niveau -du liquide dans le générateur, avec des moyens pour faire communiquer le générateur avec l'at mosphère pour établir dans ce -dernier une pression égale, à la pression atmosphérique tout en excluant l'entrée de l'air dans le générateur, et pour condenser l'excédent .de vapeur formée en le ramenant dans le gé nérateur à l'état liquide,
et avec ,des moyens pour mélanger entre eux l'air froid et la vapeur en faisant frapper un courant de vapeur provoqué par l'aspiration du moteur par un jet d'air aspiré de même par le mo teur, ces derniers moyens comportant au moins deux soupapes, respectivement pour la vapeur .et l'air, connectées entre elles pour leur commande et dont celle pour l'air est située avant l'autre sur le pareoùrs -de l'air. Les dessins -ci-joints représentent, à titre d'exemple .seulement, une forme d'exécution -de l'appareil ainsi que plusieurs variantes ,de certaines -des parties.
La fig. 1 représente, en élévation, l'en semble de l'appareil appliqué à. un moteur pour véhicule; La fig. 2: montre le générateur du type à chaudière avec: réchauffeur tubulaire, cuve à niveau constant, robinet de vidange pour le naphte concentré; cette figure mon tre le faisceau tubulaire partiellement sorti hors de la chaudière; La fig. 3: montre séparément le réchauf feur tubulaire; La fig. 4 est une vue d'extrémité du,dis- positif montré à la fig. 2;
La fig. 5 montre séparément le raccord ,du tuyau de décharge des gaz d'échappe ment sortant du générateur; La fig. 6 montre en coupe longitudinale le condensateur qui sert à condenser l'excé dent des vapeurs; La fig. 7 montre ledit condensateur en coupe transversale par le milieu; La fig. 8 montre séparément le dispo sitif qui sert à. mélanger la vapeur avec l'air; La fig. 9 montre séparément, en coupe verticale, la cuve à niveau constant;
La fig. 10 montre, en coupe longitudi nale partielle, une première variante; Les fig. 11 et 12 représentent en coupe longitudinale, respectivement transversale, une autre variante; La fig. 13 représente, en coupe trans versale verticale, une autre variante encore; La fig. 14 montre un détail de la va- riante représentée aux fig. 12 et 13;
La fig. l'5 montre une variante du mélangeur ou dispositif qui sert à mélanger l'air et la vapeur; Les = fig. 16 et 17 montrent séparément, en vue de face, respectivement d'en haut, un détail du dispositif à vanne du mélangeur.
Nous rapportant aux fig. 1 à 9, A est la chaudière, Z la conduite -d'amenée des gaz -d'échappement :du moteur, W la con duite de sortie des gaz d'échappement, D le condensateur pour l'excédent de vapeur, E la cuve à niveau constant, B le dispositif qui sert ià mélanger la vapeur avec l'air.
Dans la fig. 1, l'appareil est représenté dans son application à un moteur pour véhi cule, le véhicule étant indiqué par 1, tandis que son capot est indiqué par 2. Dans le capot 2 est percée une fenêtre Dz pour la rentrée d'air froid; à cette fenêtre est connectée une con duite qui correspond à l'entrée réglable du dispositif B pour le mélange -de la vapeur et de l'air.
La chaudière A (fig. 2 et 3) renferme un réchauffeur à faisceau tubulaire, ce faisceau pouvant être extrait grâce à sa connexion par bride<I>H</I> et presse-étoupe<I>N.</I> Le fond<I>I</I> de la boîte<I>Q,</I> qui relie le faisceau tubulaire à l'extrémité avant, est -démonta- ble, ce qui permet de nettoyer les tubes in térieurement. Ledit réchauffeur présente un certain nombre -de tubes supérieurs R, dont le but est de surchauffer la vapeur et -d'en empêcher la. condensation dans la chaudière.
La connexion entre le réchauffeur et le -col lecteur 3, des gaz :d'échappement est établie par le coude Z qui est fixé audit collecteur par es brides If'.
Pour faciliter l'opération -de souder les tubes -du réchauffeur aux boîtes d'extrémité P et Q, sur chaque extrémité -de chaque tube est soudé un court tube x dont l'épaisseur est quelque peu supérieure à celle du tube principal.
La portion de tube 0 solidaire de la boîte P (fig. '3 et 5) et traversant le presse- étoupe N de la chaudière, déborde quelque peu au delà du presse-étoupe N et se ra.c- corde à l'extrémité filetée W d'un. tuyau pour la décharge des gaz d'échappement, moyennant un autre presse-étoupe. Ce second presse-étoupe, qui pourrait être d'un type quelconque déjà connu, est avantageusement constitué par un anneau divisé y coupé en biais, afin de permettre son rétrécissement.
L'anneau g est enfilé sur le tuyau 0, est poussé par l'écrou fileté Ai, et simultanément il est sollicité à se serrer sur le tuyau 0 du fait qu'il rencontre le siège conique du tuyau<I>W.</I> Le presse-étoupe<I>N</I> de la chau dière assure la démontabilité du réchauf feur et en même temps ne gêne pas les di latations du réchauffeur.
La vapeur se dégageant dans la chaudière A en!=re par un tuyau C, par effet de l'aspira- ',;on du moteur, dans le carburateur spécial (fig. 8);<B>ce</B> carburateur assure la. formation (l'un mélange d'air et de vapeur ayant tou- .iours les justes proportions correspondant aux diverses allures et réalise l'homogénéité du mélange ainsi que sa stabilité. Ce mélangeur au carburateur spécial comporte un corps tu bulaire Ab raccordé par un écrou fileté à la tuyère C, de la chaudière.
La vapeur entre dans le corps tubulaire Ab par le petit trou A c (fi(,. 8) contrôlé par l'aiguille<I>Ad,</I> cette dernière étant commandée par un levier<I>Al</I> connecté<B>à</B> la vanne Ae, -de façon que les dé placements de l'aiguille correspondent aux dé placements de la vanne et vice-versa.
La vanne Ae peut glisser en des glis sières latérales en queue d'aronde et présente une fenêtre qui sera mieux illustrée par la suite. Lorsque la vanne Ae est fermée, l'ai guille conique<I>Ad</I> ferme complètement la tuyère de la vapeur. Quand la vanne sous l'ac tion du chauffeur actionnant la pédale de l'accélérateur commence à s'ouvrir, l'aiguille commence à se soulever, la vapeur commence à sortir sous l'action d'appel de la -dépression existant dans le tube d'aspiration, tandis que l'air entre par sa propre conduite et se heurte latéralement au jet de vapeur.
La forme de la fenêtre prévue dans la vanne varie suivant la forme de l'aiguille et on la détermine expé rimentalement. L'air aspiré, avant @de se heur ter au jet -de vapeur, est acheminé dans un tube Ag, court et relativement étroit, .dans le quel est prévue une aube ou chicane héli coïdale fixe Ah servant à impartir à l'air un mouvement tourbillonnant qui favorise l'ho mogénéité du mélange.
La stabilité du mé lange est due à ce mécanisme accélérateur particulier: soupape à pointeau pour la va peur et vanne pour l'air, raccordées entre elles de façon à éviter l'inconvénient du papillon des carburateurs usuels, qui, se trouvant au delà du point. -de mélange, produit une chute de pression provoquant la destruction -du brouillard puisque ladite soupape constitue une cloison entre deux tuyaux à pressions différentes.
L'excédent de vapeur passe dans le con densateur D pour être ramené dans la chau dière. Dans la forme représentée (fig. 6 et 7), le- condensateur comporte deux tubes Pl et<B>0'</B> emboîtés l'un dans l'autre et légèrement excéntrique,_.de façon que l'interstice entre les deux est plus large dans la partie infé rieure. A l'intérieur -du tube interne Pl cir cule l'eau réfrigérante du moteur. Le conden sateur est relié .à la chaudière par un tube vertical Q', court et large, fixé à la chaudière par un raccord fileté.
La vapeur en excès en tre dans l'interstice ci-dessus et en chasse l'air à travers des ouvertures Rl; .deux tuyaux partent de ces ouvertures et vont se réunir en un seul tuyau Sl qui débouche en un point relativement distant du moteur. On obtient ainsi une communication avec l'atmosphère, laquelle évite la formation, en chaudière, d'une pression supérieure à la pression at mosphérique, comme il est nécessaire pour as surer la constance .des proportions entre l'air et la vapeur. Les deux tuyaux R'1 susdits, là où ils se réunissent, sont percés -de deux petits trous Ul .dont le but est d'empêcher qu'il se produise une action de siphon.
La circulation de l'eau dans le tube intérieur P' se fait moyennant le tuyau de petite section V 1 qui prend l'eau à la sortie du moteur et avant son entrée :dans le radiateur, c'est-à-dire la prise d'eau se fait dans le tube Z' .solidaire du corps du moteur 1. Cette dérivation de l'eau -de ré frigération est avantageuse pour éviter que les vibrations -du moteur par rapport au ra diateur se propagent aux tuyaux de raccorde ment avec le condensateur, -ce qui serait nui sible.
Ces tuyaux de raccordement sont in terrompus et la connexion est faite à l'aide de deux manchons Ii' en toile gommée (fig. 1). La,circulation -de l'eau dans le con densateur est active, -du fait que le tuyau V' débouchant dans le tube Zi y est recourbé en sens contraire au courant -de l'eau, tandis que le tuyau de sortie est recourbé dans le sens du courant d'eau.
Le condensateur agit seulement sur l'excé dent de vapeur, du fait que lorsque la produc tion de vapeur est tout juste suffisante à l'ali mentation,du moteur, l'interstice du conden sateur et le tube Q' sont occupés par l'air at mosphérique qui y entre par l'ouverture y@ du tube Sl.
Une cuve spéciale E à niveau constant (fig. 9) a pour but de maintenir le combusti ble dans la chaudière à niveau constant, c'est- à-dire jusqu'à mi-hauteur.
La cuve E n'a au- ,cune communication avec l'air externe, mais en bas elle est en communication en G' avec la partie inférieure de la chaudière et en haut elle est en communication en H' avec la par tie supérieure -de la chaudière, c'est-à-dire avec la chambre de vapeur, de façon que la pression de la vapeur au-dessus du combustible liquide dans la chaudière est la même qui existe dans la cuve E.
Le flotteur I' contenu dans la cuve E, pàr son mouvement. vertical, ouvre -ou ferme un robinet L,1 par lequel le naphte provenant du réservoir entre dans la cuve.
Ce robinet est vissé dans le fond M' .de la cuve, et situé à niveau plus bas que la communication G', afin de permettre la formation d'une couche de liquide stagnant et à basse température; par là reste évité l'échauffement du robinet et de la garniture appliquée à la bride de donnexion du fond N'. Le boisseau -du robinet se prolonge par une cage supérieure N' pour vue de minces trous pour la sortie -du liquide; la cage contient une bille qui est libre .de se soulever pour laisser entrer le liquide, mais qui empêche le retour -du liquide.
On évite ainsi la sortie -de liquide chaud en cas de rupture accidentelle du tuyautage qui amène le naphte â la cuve.
Dans le fond de la chaudière A est prévu un robinet de vidange G qui sert à décharger de temps à autre (toutes les trois ou quatre heures -de fonctionnement), le naphte con centré. Le collecteur 3 des gaz d'échappe ment est muni d'un déviateur F qui sert jà ré gler la quantité de chaleur passant par le réchauffeur de la chaudière. Dans- la forme représentée (fig. 1), le déviateur consiste en un papillon inséré dans le tuyau de décharge AO qui représente un prolongement du col lecteur 3.
Si on ferme le papillon, tout le gaz d'échappement traverse le réchauffeur de la chaudière; si on ouvre le papillon, le gaz d'échappement sort par le tuyau AO et ne chauffe la chaudière que peu. Éventuelle ment, on pourra disposer un autre papillon sur le tuyau qui part de la chaudière et relie les .deux papillons entre eux, ceux-ci étant dé cale d'un quart de tour par rapport l'un à l'autre de façon que quand l'un est ouvert, l'autre est fermé et vice-versa. Le papillon est man#uvré par le chauffeur moyennant une manette fixée à l'extrémité d'une tige atta chée à la tige -du papillon par une articula tion ADT.
Si on laisse le papillon fermé après que le naphte a atteint sa température @d'ébulli- tion et si le moteur marche sous une certaine charge, l'ébullition -devient. tumultueuse et une partie du liquide sort par le tube S' du condensateur.
Dans une variante (non repré sentée) -du -déviateur ou papillon, le papillon pourra être commandé automatiquement si autour du tube vertical Ql du condensateur, -on dispose une chemise métallique et dans l'interstice entre -ce tube et la chemise, on place un fluide susceptible d'être dilaté par la température -du tube Qi qui, à son tour, est chauffé par l'excédent -de vapeur. Le fluide dilatable pourra agir sur une membrane mé tallique élastique, laquelle à son tour peut agir sur le déviateur ou papillon F soit .di rectement, soit indirectement par l'entremise d'une servocommande à dépression.
En outre, on pourra prévoir des moyens capables de donner un signal acoustique en dépendance de la dilatation dudit fluide, ou même pourra- t-on prévoir un signal optique commandé électriquement.
Dans le générateur suivant la variante représentée par la fig. 10, la boîte S" n'est pas susceptible d'inspections internes. Dans ce cas, le disque T' est solidaire .du r6chauf- feur auquel il est soudé en U". La démonta- bilité de la chaudière est assurée par la bride V", et le tube recourbé Z' est soudé au tube collecteur 3'. Dans la variante représentée par les fig. 11. et 12, la chaudière est chauffée. du dehors.
Elle est enveloppée par une chemise 4 avec, entre les deux, un interstice 5 pour les gaz d'échappement, qui entrent en bas en un point intermédiaire 6 et sortent par les extré mités 7 et 8; on pourrait aussi faire entrer les gaz par une extrémité et sortir par l'autre. Il sera convenable de faire que la majeure par tie des gaz lèche la partie inférieure de la chaudière et que seulement une portion limi tée circule dans la partie supérieure qui cor respond à la chambre de vapeur de 1a chau dière, de façon à empêcher seulement que cette chambre se refroidisse. Dans ce but, à mi-hauteur environ de la .chaudière, ledit in terstice est -divisé en deux par une paroi ho rizontale prévue le long de la chaudière.
Cette parai 9 sera percée -de trous pour mettre en communication entre elles la partie inférieure et la partie supérieure de l'interstice.
Dans la partie inférieure -de l'interstice sont disposés longitudinalement les ailettes métalliques percées de trous 10, afin de sous traire aux gaz d'échappement le plus -de cha leur possible. Chaque ailette est pliée à angle droit et soudée à la paroi par ledit pli. Dans l'exemple selon les fig. 13 et 14, la chaudière A<B>\</B> a la forme -d'un cylindre verti cal. La partie supérieure de la chaudière est plus large que la partie inférieure, afin de faciliter le dégagement ,de la vapeur. L'épais seur -de la partie inférieure est relativement faible, afin -de favoriser la transmission de la chaleur, tandis que dans la partie supérieure elle est plus grande. Sur la partie inférieure sont soudées extérieurement un grand nombre d'ailettes 10"'.
La chaudière est enveloppée par un récipient réchauffeur 4"' parcouru par les gaz d'échappement qui entrent par le bas en 6"' et sortent par le haut en 7"' pour passer dans le tube -de décharge 0"'. Le bou chon supérieur 11 sert pour les inspections in ternes de la chaudière et pour la désincruster. La partie supérieure (dépourvue d'ailettes) est de moindre diamètre que le réchauffeur, -de façon à laisser un interstice annulaire 5"' par lequel passent les gaz d'échappement avant de sortir par 7"'.
Comme .d'habitude, l'appareil est 'muni d'un robinet de vidange G<B><I>\</I></B> et -d'une cuve -à niveau constant E com muniquant en G' <I>et</I> H' avec la partie infé rieure de la chaudière et avec la chambre de vapeur respectivement.
Les fig. 15, 16, 17 montrent enfin une va riante du dispositif mélangeur, laquelle offre l'avantage d'éviter les jeux qui se forment avec l'usage. Cette variante diffère de la forme représentée par la fig. 8 seulement par le fait que l'aiguille<I>Ad</I> et la vanne Ae sont connectées directement entre elles afin qu'elles puissent se déplacer simultanément. La vanne glisse sur un plan métallique dans lequel est percée une fenêtre rectangulaire 132 qui constitue l'entrée du tube d'aspiration et dont le petit côté est égal à la course de la vanne.
La vanne présente une ouverture Af de forme spéciale établie, comme il a déjà été dit, empiriquement avec des essais effectués sur un mélangeur type et avec la vanne ayant initialement une petite ouverture que l'on élargit et façonne successivement en relation aux essais de puissance effectués avec un mo teur type. Chaque type de chaudière doit être proté gée contre les dispersions -de chaleur moyen nant une épaisse couche d'isolant thermique (laine de verre, amiante, etc.), recouverte par une mince tôle.
Dans le but principal d'abréger la période initiale avec fonctionnement à essence, le tube collecteur de ,décharge .3, 3', de même que le raccord Z pourront être munis -d'un revête ment interne constitué par un ou plusieurs tubes coaxiaux d'acier inoxydable de faible épaisseur.
Pour éviter le phénomène -de la détona tion (battements du moteur) et aussi dans le but d'augmenter le rendement thermique, on peut ajouter au mélange explosif une -cer taine quantité de gaz d'échappement, cette quantité étant réglable à volonté moyennant un papillon.
L'étanchéité entre les brides -des tuyau tages de décharge est assurée par des garni tures qui remplacent avantabeusement les garnitures déjà connues en cuivre-amiante, les garnitures en question consistant en une série de minces feuilles de tôle @de fer dont la forme correspond à celle -de la bride.
On peut, en opérant selon le procédé .de l'invention, obtenir un mélange -à basse tem pérature; fournissant une puissance très -éle vée, sans battements .du moteur et allumages spontanés, sans qu'il y ait besoin .d'abaisser le rapport de compression, et ne laissant pas de dépôts charbonneux dans le moteur, parce que le combustible entre à l'état -de brouillard. L'échauffement des soupapes d'échappement peut être fort -diminué, et le rendement thër- mique .élevé, grâce à une combustion com plète au moment -de l'allumage, d'où absence de fumée et .d'exhalations dans l'échappe ment.
Enfin, l'huile lubrifiante n'est pas diluée, à. cause .de la stabilité conférée au brouillard.