Procédé d'alimentation d'un moteur à combustible liquide, et moteur pour la mise en #uvre de ce procédé. La présente invention se rapporte, d'une part, à un procédé d'alimentation d'un mo teur à combustible liquide comportant une chambre à parois chaudes pour la gazéifica tion du combustible, un dispositif pour ali- rnenter cette chambre en combustible essen tiellement sans air, en faisant intervenir seu lement la dépression, et une soupape d'aspira tion d'air frais directement dans le cylindre et, d'autre part, à un moteur pour la mise en #uvre de ce procédé.
Le dessin ci-annexé montre, à titre d'exemples, deux formes d'exécution du mo teur que comprend l'invention.
La fig. 1 montre une coupe de la culasse de la première forme d'exécution, dans la quelle le combustible est admis dans la cham bre de gazéification à l'état liquide; la fig. 2 désigne une cuve à niveau constant que com prend ce moteur; la fi-. 3 représente la deuxième forme d'exécution, dans laquelle le combustible est va._porisé avant de pénétrer dans la chambre de gazéification; la fig. 4 re présente une plaque obturatrice que présente le moteur de la fig. 3, et la fig. 5 est une va riante de détail de la fig. 3.
Les mêmes références désignent les mêmes organes sur toutes les figures.
Dans la forme d'exécution. de la fig. 1, on a désigné par: A, le cylindre; B, le piston moteur; C, la culasse.
Dans la culasse C, on trouve, débouchant directement dans le cylindre: D, une soupape d'aspiration (derrière la quelle se trouve une soupape d'échappement); E, un papillon de réglage de l'air princi pal; G, une chambre à parois chaudes pour la gazéification du combustible en communica tion avec le cylindre par un Venturi Û (dans cette chambre G débouche une bougie d'allumage Y); <I>II,</I> une soupape d'introduction du combus tible dont la course peut être variée par des moyens mécaniques.
Au-dessus de cette sou pape débouche un conduit d'adduction du combustible dans une cheminée comprise en tre deux joints J et J'; I, un conduit d'adduction du combustible pratiqué à l'intérieur de la culasse; K, un boisseau à deux trous de robinet permettant de mettre en communication avec le conduit I l'un ou l'autre de deux cônes dif fuseurs<I>L</I> et<I>L'</I> (fig. 2). Ce boisseau est con jugué par une commande unique avec le pa pillon E, commande non représentée pour la simplicité du dessin.
Tout cet ensemble d'organes, soit la cham bre G, la soupape à combustible H, le conduit <I>I,</I> le boisseau K et les cônes diffuseurs secon daires<I>L</I> et<I>L',</I> est incorporé dans la culasse et réchauffé par celle-ci.
Le but de ce réchauffage est d'éviter le gi vrage du combustible pendant sa pulvérisa tion sous l'effet de l'aspiration.
Au-dessous de la partie de la culasse por tant le boisseau K et les cônes diffuseurs<I>L</I> et L' se trouvent des cuves jumelées à niveau constant 31 et 111', représentées en détail sur la fig. 2.
Dans ces cuves sont disposés les organes habituels d'alimentation à niveau constant, c'est-à-dire un flotteur, une soupape à poin teau, etc.
Au centre de chaque cuve se trouvent: N, puits en communication avec l'air li bre par la partie supérieure et alimenté par un gicleur compensateur 0; P, tube compensateur qui puise dans le puits ?V concentrique, Q, tube de marche qui passe concentrique ment dans le tube P et le puits N et se ter mine par un gicleur de marche R qui s'ali mente directement dans la cuve; S, cône diffuseur principal qui réunit les extrémités des tubes P et Q, formant une première émulsion avec l'air qui vient de rous d'air de pulvérisation T.
L'émulsion formée dans le cône diffuseur principal S passe par le cône diffuseur secon- daire L muni d'une nouvelle petite prise d'air.
Le fonctionnement est 1c- siiiv@int: Tout d'abord il y a lieu de considÉ@rur chie si, aux faibles puissances, la soupape ii com bustible H s'ouvre très peu, la dépression d'aspiration sur cette soupape se fait sentir davantage, car le papillon d'air principal F est presque fermé. Réciproquement, aux grandes puissances, la soupape à combustible H s'ouvre davantage ainsi que le papillon d'air principal E, et la dépression d'aspira tion sur la soupape H diminue.
Par conséquent, la force de dépression sur la soupape H est constante. Le dosage peut être obtenu de deux façons- 10 Soit en variant la levée de la soupape H; dans ce cas elle est commandée par un arbre excentrique; 20 Soit en maintenant la levée constante de la soupape H; dans ce cas le dosage se fait au moyen du boisseau tournant et va riant la section d'ouverture des trous qui rè glent l'admission du combustible.
Dans les deux cas, l'ouverture de la sou pape H se fait dans la même phase que celle de la soupape d'admission d'air et sa force de dépression peut être augmentée ou diminuée suivant le calage qu'on donnera au papillon E par rapport à. cette soupape.
Cette dépression se produit dans le con duit 1 jusque sur les gicleurs placés dans la cuve M. , Le combustible jaillit par le gicleur com pensateur 0 et par le gicleur de marche R. Avec l'augmentation de la vitesse du mo teur, la dépression sur R et dans le tube Q augmente en même temps que le niveau dans le tube P baisse, car le débit du gicleur 0 est constant dans le temps et il n'est pas sujet à l'effet de la dépression, car le puits N com munique avec l'atmosphère. Tout se passe donc comme dans les carburateurs ordinaires.
La concentricité du puits N et des tubes P et Q élimine tout l'effet d'inclinaison du moteur, car le niveau restera constant dans les tubes. Le combustible qui jaillit des tubes P et (@ s'émulsionne avec l'air qui passe. par les trous T du cône diffuseur principal qui lie concentriquement les deux tubes P et Q.
Cette émulsion rencontre un nouveau jet < l'air sur le cône diffuseur secondaire L ou L' suivant qu'on marché sur l'une ou l'autre cuve. Dès ce moment, l'émulsion traverse le boisseau If' et tout le conduit I jusqu'à la soupape H et subit un premier échauffement grâce à la température acquise en passant dans la culasse, avant son introduction dans la chambre G où se produit la gazéification.
La température de cette chambre G per met l'utilisation de mélanges très pauvres et d'obtenir par conséquent des consomma tions très peu élevées.
On peut avantageusement provoquer en surplus la vaporisation progressive du carbu rant en une vapeur plus ou moins sèche, géné ralement (bien que non obligatoirement) en présence d'une quantité d'air d'entraînement minime et très insuffisante pour permettre l'allumage du mélange.
Ce mélange très riche, introduit ainsi à l'état de vapeur dans la chambre chaude pen dant l'aspiration, y achève sa gazéification ,jusqu'au moment où l'air de la cylindrée y pénétrant à son tour dans la phase de com pression, le mélange - alors convenablement dosé et homogénéisé (par la turbulence due au venturi existant entre la chambre chaude et le cylindre) - se trouve enflammé par l'étincelle de la bougie, au moment voulu.
L'introduction du combustible à l'état de vapeur a sur l'introduction du combustible à l'état de liquide émulsionné les avantages: 1o De réaliser une distribution plus égale entre les cylindres et, par conséquent, un équilibre meilleur du moteur; 20 De favoriser et d'accélérer la gazéi fication totale du combustible dans la cham bre de gazéification, et, par conséquent, d'as surer une meilleure combustion; 30 D'obtenir une température de cette chambre plus constante et mieux appropriée aux diverses allures du moteur. L'introduction du combustible à l'état li quide refroidissait, en effet, beaucoup la chambre de gazéification aux basses allures.
Il était, de ce fait, nécessaire de l'isoler des parties refroidies de la culasse, ce qui entraî nait, aux allures élevées du moteur, un chauffage trop intense qui donnait lieu à des préallumages. L'introduction du combus tible à l'état de vapeur refroidissant beaucoup moins la chambre de gazéification, il est pos sible d'obtenir une température moins varia ble de cette chambre qui permette d'assurer une bonne combustion à tous les régimes.
Les avantages de cette forme d'exécution du procédé sont les suivants: On réalise l'in terchangeabilité des combustibles d'alimenta tion avec des consommations relativement faibles, en conservant la puissance et la vi tesse normale du moteur sans aucune vibra tion. On évite, en outre, la dilution de l'huile du carter par les résidus imbrûlés du ou des combustibles employés.
Ce procédé s'applique indifféremment à l'alimentation des moteurs à deux temps et à quatre temps.
On va décrire maintenant une forme d'exécution du moteur selon l'invention, cette forme permettant d'obtenir l'échauffement convenable, la vaporisation et la gazéification du combustible, grâce à l'agencement spécial de ses organes.
Dans ce moteur, représenté aux fig. 3 à 5, la culasse C comporte des soupapes d'aspira tion D et d'échappement (non-représentée) en tête, commandées par culbuteurs. Cette cu lasse présente, au droit de chaque cylindre, une cavité G refroidie normalement sur une de ses faces par de l'eau de circulation, com muniquant avec le cylindre correspondant par un venturi Ü de forme et de dimensions appropriées aux caractéristiques du moteur et portant une soupape H destinée à per mettre l'alimentation en combustible et à ré gler celle-ci à la demande du moteur,
la com mande de cette soupape étant en relation avec le papillon E d'admission d'air princi pal pour assurer la compensation air/combus- tible aux divers régimes. Les cavités G sont fermées par une pla que obturatrice latérale unique Z, établie de façon à former, avec les cavités, des cham bres de gazéification sphériques.
Cette plaque obturatrice, établie en un métal approprié à chaque cas particulier, pouvant porter au besoin des ailettes limi tant sa température à une valeur convenable, est chauffée par la combustion même ou par tous autres moyens destinés notamment à fa ciliter le démarrage à froid. Elle est isolée de la culasse C par un joint J"; dans ces conditions, la température des parois chaudes est uniforme dans les différentes chambres G d'un moteur polycylindrique, homogénéi sant ainsi les conditions de gazéification, de carburation et de combustion pour les divers cylindres.
Cette plaque Z comporte des canaux X présentant une forme symétrique à bifurca- tions successives et à disposition verticale de la branche commune pour permettre la vapo- risation progressive du carburant avec reflux éventuel du liquide non vaporisé vers je ou les appareils d'alimentation, ainsi qu'une dis tribution homogène sur les divers cylindres du moteur.
La fig. 4 représente la plaque obturatrice Z comportant des canaux X, X', X", X<I>\</I> contrôlés par les papillons W à com mande unique et mettant en relation un ap pareil d'alimentation unique 111 par 'l'intermé diaire de la soupape d'alimentation et de do sage H avec les chambres chaudes G corres pondant chacune à l'un des quatre cylindres du moteur considéré. Les bougies d'allumage sont disposées dans la plaque obturatrice.
Les canaux de circulation prévus, de forme et de dimensions appropriées, peuvent au besoin contenir une matière catalysante ou filtrante appropriée à l'utilisation de cer tains combustibles.
Le fonctionnement est le suivant: A la phase d'aspiration, l'air principal, réglé par le papillon E, pénètre dans les cylindres par les soupapes d'aspiration D; lé circuit, constitué par les chambres G, les canaux X;
X', X", X\ et l'appareil d'alimen- tation M, se trouve en dépression et, grâce à l'ouverture réglable de la .oupapo d'alimenta tion H, offre une perte d(# cliar < @;@ic@lle qu'une petite quantité d'air entrant pal, JI provoque la mise en mouvement d'unu curtmii(- quan tité de combustible:
cette quantité @..i nablement réglée par rapport à celle (b, l';Ii1* principal, la compensation étant obtenue<B>par</B> la liaison entre la commande de la soupape H et la commande du papillon E placé sur l'aspiration d'air.
La compensation entre le combustible .et l'air est ainsi obtenue automatiquement à tous les régimes de vitesses et au moment des reprises du moteur.
Le combustible entraîné par une très fai ble quantité d'air se vaporise progressivement dans les canaux X, X', X", X<I>\</I> et pénètre à l'état de vapeur plus ou moins sèche dans la chambre de gazéification G oit il achève de se gazéifier.
L'air de la cylindrée pénétrant avec tur bulence par le venturi U dans la chambre chaude pendant la phase de compression, la carburation et l'homogénéisation du mélange se produisent, l'allumage étant provoqué en temps voulu par la bougie électrique Y éta blie pour résister spécialement aux hautes températures. La turbulence; se produisant à nouveau à la sortie des gaz enflammès par le venturi, assure une combustion totale de ceux-ci.
La bougie d'allumage, étant très chaude, ne peut, en aucun cas, être noyée par les par ties de carburant restant à l'état liquide (sur moteur froid, par exemple). Les gaz étant en flammés dans la zone la plus chaude de la chambre G, la flamme se propage vers une zone plus froide, favorisant ainsi la ré gularité de combustion et évitant dans tous les cas la formation d'ondes explosives.
Si une accélération était demandée trop brusquement au moteur, il pourrait arriver que la dépression correspondante n'ait pas le temps de se produire assez rapidement dans les canaux de distribution du combustible. Un organe spécial Y, représenté à la fig. 5, papillon ou valve automatique, peut être prévu sur l'entrée d'air, avant le papillon E commandé mécaniquement. Cet organe, lors < l'une brusque accélération, ferme l'entrée jusqu'au moment où le moteur va prendre sa nouvelle vitesse.
Cette fermeture de l'air provoque une dépression très vive sur les soupapes à combustible, déterminant instan tanément l'appel, jusqu'aux cylindres, de la quantité de combustible nécessaire pour satis faire un nouveau régime imposé au moteur.
Process for supplying a liquid fuel engine, and engine for implementing this process. The present invention relates, on the one hand, to a method of supplying a liquid fuel engine comprising a chamber with hot walls for the gasification of the fuel, a device for supplying this chamber with essentially fuel. airless, involving only the vacuum, and a valve for sucking fresh air directly into the cylinder and, on the other hand, to an engine for the implementation of this process.
The appended drawing shows, by way of examples, two embodiments of the engine which the invention comprises.
Fig. 1 shows a section through the cylinder head of the first embodiment, in which the fuel is admitted into the gasification chamber in the liquid state; fig. 2 designates a constant-level tank that this engine comprises; the fi-. 3 shows the second embodiment, in which the fuel is va._porisé before entering the gasification chamber; fig. 4 re shows a shutter plate that the motor of FIG. 3, and fig. 5 is a detail variant of FIG. 3.
The same references designate the same members in all the figures.
In the form of execution. of fig. 1, we denote by: A, the cylinder; B, the driving piston; C, the cylinder head.
In the cylinder head C, we find, opening directly into the cylinder: D, a suction valve (behind which is an exhaust valve); E, a throttle for adjusting the main air; G, a hot-walled chamber for gasification of the fuel in communication with the cylinder via a Venturi Û (in this chamber G opens an ignition plug Y); <I> II, </I> a fuel inlet valve, the stroke of which can be varied by mechanical means.
Above this valve opens a fuel supply duct in a chimney comprised between two joints J and J '; I, a fuel supply pipe made inside the cylinder head; K, a plug with two tap holes making it possible to put in communication with the pipe I one or the other of two cones diffusers <I> L </I> and <I> L '</I> (fig . 2). This bushel is con judged by a single order with the pin E, an order not shown for the simplicity of the drawing.
All this set of components, namely chamber G, fuel valve H, pipe <I> I, </I> plug K and secondary diffuser cones <I> L </I> and <I > The, </I> is incorporated in the cylinder head and heated by it.
The purpose of this reheating is to prevent the fuel from freezing during its pulverization under the effect of the suction.
Below the part of the cylinder head with the plug K and the diffuser cones <I> L </I> and L 'are twin constant level tanks 31 and 111', shown in detail in fig. 2.
In these tanks are arranged the usual constant level supply members, that is to say a float, a needle valve, etc.
In the center of each tank are: N, well in communication with the free air through the upper part and supplied by a compensating nozzle 0; P, compensating tube which draws from the concentric V well, Q, running tube which passes concentrically through the P tube and the N well and ends with a running nozzle R which feeds directly into the tank; S, main diffuser cone which brings together the ends of tubes P and Q, forming a first emulsion with the air which comes from the rous of atomizing air T.
The emulsion formed in the main diffuser cone S passes through the secondary diffuser cone L fitted with a new small air intake.
The operation is 1c- siiiv @ int: First of all, it is necessary to consider if, at low powers, the fuel valve II H opens very little, the suction depression on this valve is made. feel more, because the main air throttle F is almost closed. Conversely, at high powers, the fuel valve H opens more as well as the main air butterfly valve E, and the suction depression on the valve H decreases.
Therefore, the vacuum force on the valve H is constant. The dosage can be obtained in two ways - either by varying the lift of valve H; in this case it is controlled by an eccentric shaft; Either by maintaining the constant lift of the valve H; in this case the metering is done by means of the rotating valve and going to the opening section of the holes which regulate the admission of fuel.
In both cases, the opening of the valve H is done in the same phase as that of the air intake valve and its vacuum force can be increased or decreased depending on the setting given to the butterfly E compared to. this valve.
This depression occurs in pipe 1 as far as the jets placed in tank M., The fuel spouts out through the compensating nozzle 0 and through the running nozzle R. With the increase in engine speed, the negative pressure on R and in the tube Q increases at the same time as the level in the tube P decreases, because the flow rate of nozzle 0 is constant over time and it is not subject to the effect of depression, because the well N communicates with the atmosphere. Everything therefore happens as in ordinary carburettors.
The concentricity of the N-well and the P and Q tubes eliminates all the tilting effect of the motor, as the level will remain constant in the tubes. The fuel which spurts out of the tubes P and (@ is emulsified with the air passing through the holes T of the main diffuser cone which concentrically binds the two tubes P and Q.
This emulsion encounters a new jet <the air on the secondary diffuser cone L or L 'depending on whether one walks on one or the other tank. From this moment, the emulsion passes through the valve If 'and all the conduit I to the valve H and undergoes a first heating thanks to the temperature acquired while passing through the cylinder head, before its introduction into the chamber G where the gasification.
The temperature of this chamber G allows the use of very lean mixtures and consequently to obtain very low consumption.
In addition, it is possible to advantageously provoke the progressive vaporization of the fuel into a more or less dry vapor, generally (although not necessarily) in the presence of a minimal and very insufficient amount of drive air to allow the ignition of the fuel. mixed.
This very rich mixture, thus introduced in the vapor state into the hot chamber during the aspiration, completes its gasification there, until the moment when the air of the displacement in turn enters it in the compression phase. , the mixture - then suitably dosed and homogenized (by the turbulence due to the venturi existing between the hot chamber and the cylinder) - is ignited by the spark from the spark plug, at the desired moment.
The introduction of the fuel in the vapor state has the advantages over the introduction of the fuel in the emulsified liquid state: 1o To achieve a more equal distribution between the cylinders and, consequently, a better balance of the engine; To promote and accelerate the total gasification of the fuel in the gasification chamber, and, consequently, to ensure better combustion; To obtain a temperature of this chamber that is more constant and better suited to the various speeds of the engine. The introduction of the fuel in the liquid state, in fact, greatly cooled the gasification chamber at low speeds.
It was, therefore, necessary to isolate it from the cooled parts of the cylinder head, which resulted, at high engine speeds, too intense heating which gave rise to pre-ignitions. The introduction of the fuel in the vapor state cooling the gasification chamber much less, it is possible to obtain a less variable temperature of this chamber which makes it possible to ensure good combustion at all speeds.
The advantages of this embodiment of the process are as follows: The interchangeability of the feed fuels is achieved with relatively low consumption, while maintaining the power and the normal speed of the engine without any vibration. In addition, dilution of the crankcase oil by the unburned residues of the fuel (s) used is avoided.
This process is equally applicable to the supply of two-stroke and four-stroke engines.
An embodiment of the engine according to the invention will now be described, this form making it possible to obtain suitable heating, vaporization and gasification of the fuel, by virtue of the special arrangement of its components.
In this engine, shown in fig. 3 to 5, the cylinder head C comprises suction valves D and exhaust (not shown) at the top, controlled by rocker arms. This cylinder has, at the level of each cylinder, a cavity G normally cooled on one of its faces by circulating water, communicating with the corresponding cylinder by a venturi Ü of shape and dimensions appropriate to the characteristics of the engine and bearing a valve H intended to allow the fuel supply and to regulate it at the request of the engine,
the control of this valve being in relation to the main air intake butterfly E to ensure the air / fuel compensation at the various speeds. The cavities G are closed by a single lateral shutter plate Z, established so as to form, with the cavities, spherical gasification chambers.
This shutter plate, made of a metal suitable for each particular case, which can carry fins if necessary limiting its temperature to a suitable value, is heated by combustion itself or by any other means intended in particular to facilitate cold starting. It is isolated from the cylinder head C by a gasket J "; under these conditions, the temperature of the hot walls is uniform in the various chambers G of a polycylindrical engine, thus homogenizing the gasification, carburetion and combustion conditions for the various cylinders.
This plate Z comprises channels X having a symmetrical shape with successive bifurcations and vertical arrangement of the common branch to allow the progressive vaporization of the fuel with possible reflux of the non-vaporized liquid towards I or the supply devices, thus than a homogeneous distribution over the various cylinders of the engine.
Fig. 4 shows the shutter plate Z comprising channels X, X ', X ", X <I> \ </I> controlled by the single-control butterflies W and connecting a single power supply device 111 by' the 'intermediary of the supply and dosing valve H with the hot chambers G each corresponding to one of the four cylinders of the engine in question The spark plugs are arranged in the blanking plate.
The circulation channels provided, of suitable shape and size, can if necessary contain a catalyzing or filtering material suitable for the use of certain fuels.
The operation is as follows: In the suction phase, the main air, regulated by the butterfly valve E, enters the cylinders through the suction valves D; the circuit, consisting of the G chambers, the X channels;
X ', X ", X \ and the supply device M, is in depression and, thanks to the adjustable opening of the supply valve H, offers a loss d (# cliar <@ ; @ ic @ lle that a small quantity of incoming air pal, JI causes the setting in motion of a curtmii (- quantity of fuel:
this quantity @ .. i nably adjusted with respect to that (b, l '; Ii1 * main, the compensation being obtained <B> by </B> the connection between the control of the valve H and the control of the butterfly E placed on the air intake.
Compensation between fuel and air is thus obtained automatically at all speed levels and when the engine is restarted.
The fuel entrained by a very small quantity of air vaporizes progressively in the channels X, X ', X ", X <I> \ </I> and penetrates in the state of more or less dry vapor in the chamber of gasification G oit it completes its gasification.
The air of the displacement entering with tur bulence through the venturi U into the hot chamber during the compression phase, carburization and homogenization of the mixture occur, ignition being caused in due time by the electric spark plug Y is established. to resist especially high temperatures. Turbulence; occurring again at the outlet of the ignited gases through the venturi, ensures total combustion of these.
The spark plug, being very hot, cannot in any case be flooded by the parts of fuel remaining in the liquid state (on a cold engine, for example). The gases being ignited in the hottest zone of the chamber G, the flame propagates towards a colder zone, thus promoting the regularity of combustion and avoiding in all cases the formation of explosive waves.
If an acceleration was requested too abruptly from the engine, it could happen that the corresponding vacuum does not have time to occur quickly enough in the fuel distribution channels. A special member Y, shown in fig. 5, butterfly or automatic valve, can be provided on the air inlet, before the mechanically controlled butterfly E. This organ, during a sudden acceleration, closes the entry until the moment when the engine will take its new speed.
This closing of the air causes a very strong depression on the fuel valves, instantly determining the demand, up to the cylinders, of the quantity of fuel necessary to satisfy a new imposed speed on the engine.