FR2554871A1 - Device for feeding a combustion appliance with a gaseous mixture of fuel and air and feed method relating thereto - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract
Description
La présente invention se rapporte à la conversion d'un carburant liquide à l'état gazeux et particulière- ment à un procédé et à un appareillage pour la production d'un courant de mélange combustible gazeux de carburant et d'air pour utilisation dans unappareil à combustion, particulièrement dans un moteur à combustion interne. The present invention relates to the conversion of a liquid fuel to a gaseous state and in particular to a method and an apparatus for producing a stream of gaseous combustible mixture of fuel and air for use in an apparatus. combustion engine, particularly in an internal combustion engine.
Des efforts récents pour réduire la consommation de carburant et la pollution des moteurs à combustion interne ont été dirigés directement de façon croissante vers les problèmes de mélanges non uniformes de carburant et d'air et de condensation de carburant dans les passages pour l'admission. Dans les carburateurs classiques à venturi, le carburant liquide est fourni sous forme de produit pulvérisé et finement divisé, dont une partie tend à se condenser sur les parois froides des passages pour l'admission. Pour faire en sorte que le mélange combustible atteigne les cylindres, le carburateur doit être r8glé de façon à donner un mélange riche pendant le chauffage du moteur. De plus, la fourniture de carburant sous la forme de gouttelettes directionnelles permet d'atteindre difficilement un mélange uniforme avec l'air à l'admission traversant le carburateur. Recent efforts to reduce fuel consumption and pollution of internal combustion engines have been increasingly directed directly to the problems of non-uniform mixtures of fuel and air and fuel condensation in the intake passages. In conventional venturi carburetors, liquid fuel is supplied as a finely divided pulverized product, part of which tends to condense on the cold walls of the intake passages. To get the fuel mixture to reach the cylinders, the carburetor should be adjusted to give a rich mixture while the engine is warming up. In addition, the supply of fuel in the form of directional droplets makes it difficult to achieve a uniform mixture with the intake air passing through the carburetor.
Des tentatives pour résoudre ce problème se sont concentrées sur les méthodes et les appareillages pour l'échauffement du mélange carburant/air et/ou l'échauffement des surfaces des passages à l'admission, soit électriquement soit par les gaz d'échappement, de façon à favoriser la vaporisation du carburant. L'échauffement du mélange peut être réalisé conjointement avec le mélange en rotation, comme indiqué dans le brevet US NO 4.053.013 de P. Guba, le brevet US NO 4.264.539 de
R.E. Borg, et le brevet US NO 4.311.128 de G. Bernecker.Attempts to solve this problem have focused on methods and apparatus for heating the fuel / air mixture and / or heating the surfaces of the intake passages, either electrically or by exhaust gases, to promote vaporization of the fuel. The heating of the mixture can be carried out in conjunction with the rotating mixture, as indicated in US Patent No. 4,053,013 to P. Guba, US Patent No. 4,264,539 to
RE Borg, and US Patent No. 4,311,128 to G. Bernecker.
Bernecker enseigne également de faire passer un mélange vaporise du carburant liquide mélangé avec l'air à travers un milieu poreux de façon à augmenter l'atomisation , comme le fait L.L. Wallace suivant le brevet
US NO 3.711.257. Le brevet US NO 4.150.954 de J. Abthoff et al. décrit l'emploi d'un catalyseur sur un support poreux pour décompos-er un mélange d'air et de carburant pour diesel en composants gazeux combustibles tels que
H2, CO, et CH4, contenant également du C02 et de 1'H20.Bernecker also teaches to pass a mixture vaporizes liquid fuel mixed with air through a porous medium so as to increase atomization, as does LL Wallace according to the patent
US NO 3,711,257. US Patent No. 4,150,954 to J. Abthoff et al. describes the use of a catalyst on a porous support to decompose a mixture of air and diesel fuel into combustible gaseous components such as
H2, CO, and CH4, also containing CO2 and H2O.
La réaction catalytique nécessite une température relativement élevée, provoquée initialement par les bougies de démarrage et maintenue soit en prémélangeant l'air pur avec le carburant pour créer une réaction exothermique, soit en prémélangeant des gaz chauds d'échappement avec le carburant pour créer une rédaction endothermique.The catalytic reaction requires a relatively high temperature, initially caused by the spark plugs and maintained either by premixing clean air with fuel to create an exothermic reaction, or by premixing hot exhaust gases with fuel to create drafting. endothermic.
Un inconvénient évident du chauffage pour augmenter la vaporisation du carburant ou pour le décomposer est l'augmentation du risque d'incendie, particulièrement lorsque le carburant est mélangé avec l'air de façon à former un mélange combustible avant ou- en même temps que le chauffage. De plus, lorsque l'air de combustion est combiné avec le carburant liquide avant lé passage du mélange à travers un milieu poreux pour une évaporation complète du carburant, il faut une tres grande section de passage afin d'éviter une perte de charge inacceptablement élevée à travers le milieu poreux. An obvious drawback of heating to increase the vaporization of fuel or to decompose it is the increased risk of fire, particularly when the fuel is mixed with air so as to form a combustible mixture before or at the same time as the heater. In addition, when the combustion air is combined with the liquid fuel before the mixture is passed through a porous medium for complete evaporation of the fuel, a very large passage section is required in order to avoid an unacceptably high pressure drop. through the porous medium.
L'un des buts de la présente invention est de creer un procédé et un appareillage pour convertir un écoulement de carburant liquide en un état essentiellement gazeux et pour mélanger uniformément le carburant gazeux avec un débit d'air pour obtenir une combustion efficace dans un appareil combustion. One of the aims of the present invention is to create a method and an apparatus for converting a flow of liquid fuel into an essentially gaseous state and for uniformly mixing the gaseous fuel with an air flow to obtain efficient combustion in an appliance. combustion.
Au autre hut de l'invention est de créer un procédé et un appareillage pour permettre une conversion cataly- tique à faible température du carburant liquide en un état essentiellement gazeux et la dispersion centri fuge du carburant liquide dans un écoulement d'air dirigé vers un moteur à combustion interne. Another aim of the invention is to create a process and an apparatus for enabling catalytic conversion at low temperature of the liquid fuel into an essentially gaseous state and the centrifugal dispersion of the liquid fuel in an air flow directed towards a internal combustion engine.
Un autre but de l'invention est de créer un appareillage pour contrôler simultanément les écoulements du carburant et de l'air de façon à maintenir un rapport carburant/air.prédéterminé sans llutilisation d'un venturi. Another object of the invention is to create an apparatus for simultaneously controlling the flows of fuel and air so as to maintain a predetermined fuel / air ratio without the use of a venturi.
Ces buts et d'autres objectifs sont atteints grâce à un procédé fournissant un mélange gazeux de carburant et d'air pour un appareil à combustion, ce procédé comprenant
l'envoi d'un écoulement d'air vers un appareil à combustion par l'intermédiaire d'un passage d'admission
l'envoi d'un écoulement de carburant liquide dans une chambre située à l'intérieur du passage d'admission et
la rotation de la chambre de façon à activer le carburant par la force centrifuge à travers une paroi périphérique microporeuse de la chambre concentrique à l'axe de rotation.These and other aims are achieved by a method providing a gaseous mixture of fuel and air for a combustion appliance, the method comprising
sending an air flow to a combustion appliance via an intake passage
sending a flow of liquid fuel to a chamber located inside the intake passage and
the rotation of the chamber so as to activate the fuel by centrifugal force through a microporous peripheral wall of the chamber concentric with the axis of rotation.
Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention comprend
un bottier ayant un passage pour l'admission de l'air avec une entrée communiquant avec l'atmosphère et une sortie raccordée à l'appareil à combustion
une chambre à carburant fermée positionnée de fa çon centrale à l'intérieur du passage d'admission, ladite chambre ayant yn axe de symétrie et une paroi périphérique microporeuse entourant ledit axe
un moyen pour supporter la chambre à carburant de façon à permettre la rotation autour de son axe de sy métrie dans le passage d'admission
une conduite pour envoyer le carburant liquide dans la chambre par l'intermédiaire dudit moyen de support ; et
un moyen pour faire tourner la chambre à carburant autour dudit axe de façon à forcer le combustible de façon centrifuge à travers ladite paroi poreuse, le carburant sortant ensuite de la paroi poreuse sous un état sensiblement gazeux et avec une vitesse tangentielle à ladite paroi poreuse assurant un mélange complet avec l'air s'écoulant 9 travers le passage d'admission autour de la chambre à carburant.The device for implementing the method according to the invention comprises
a shoemaker having a passage for the admission of air with an inlet communicating with the atmosphere and an outlet connected to the combustion appliance
a closed fuel chamber positioned centrally inside the intake passage, said chamber having an axis of symmetry and a microporous peripheral wall surrounding said axis
means for supporting the fuel chamber so as to allow rotation about its axis of symmetry in the intake passage
a line for sending the liquid fuel into the chamber via said support means; and
means for rotating the fuel chamber around said axis so as to force the fuel centrifugally through said porous wall, the fuel then leaving the porous wall in a substantially gaseous state and with a speed tangential to said porous wall ensuring a complete mixture with the air flowing through the intake passage around the fuel chamber.
Une vitesse effective de rotation est environ 10.000 tours minute. Il est désirable que la chambre à carburant- contienne un matériau porteur imprégné d'un catalyseur. Le catalyseur comprend de préférence 85 % à 95 % en poids de chlorure de cuivre et 15 à 25 % en poids de chlorure de nickel. Le porteur peut être activé par du charbon de bois, de l'alumine ou-du gel de silice. An effective speed of rotation is approximately 10,000 revolutions per minute. It is desirable that the fuel chamber contain a carrier material impregnated with a catalyst. The catalyst preferably comprises 85% to 95% by weight of copper chloride and 15 to 25% by weight of nickel chloride. The carrier can be activated by charcoal, alumina or silica gel.
Le dispositif suivant l'invention est particulierement adapté pour fournir un mélange combustible brûlant de façon efficiente à un moteur à combustion interne en remplacement d'un carburateur classique et il comprend de préférence en outre
une vanne de dosage du carburant sur la conduite à carburant pour commander le débit de carburant liquide;
une vanne à laminage positionnée sur le passage d'admission pour commander le débit de gaz ; et
un moyen accouplant la vanne de dosage du carburant et la vanne à laminagepour faire fonctionner lesdites vannes ensemble de façon a assurer un rapport prédéterminé entre le débit de carburant et le débit de gaz.The device according to the invention is particularly suitable for supplying an efficiently burning combustible mixture to an internal combustion engine in replacement of a conventional carburetor and it preferably further comprises
a fuel metering valve on the fuel line for controlling the flow of liquid fuel;
a rolling valve positioned on the inlet passage for controlling the gas flow; and
means coupling the fuel metering valve and the rolling valve to operate said valves together so as to ensure a predetermined ratio between the fuel flow and the gas flow.
L'invention sera mieux comprise en se référant aux dessins d'accompagnement et à la description détaillée associée. The invention will be better understood by referring to the accompanying drawings and the associated detailed description.
La figure 1 montre une vue en élévation semischématique , en coupe transversale, d'un dispositif suivant la présente invention. Figure 1 shows a semischematic elevation view, in cross section, of a device according to the present invention.
La figure 2 est une vue en plan d'une coupe trans versale de la chambre de la figure 1 suivant la direction des flèches 2-2. Figure 2 is a plan view of a transverse section of the chamber of Figure 1 in the direction of the arrows 2-2.
La figure 3 montre une vue en élévation semischématique, en coupe transversale d'une variantes de réalisation d'un dispositif suivant la présente invention. Figure 3 shows a semi-thematic elevation view, in cross section of an alternative embodiment of a device according to the present invention.
La figure 4 est une vue éclatée en perspective d'une variante de réalisation d'une vanne de commande du carburant pour son utilisation avec un dispositif selon les figures 1 ou 3. FIG. 4 is an exploded perspective view of an alternative embodiment of a fuel control valve for its use with a device according to FIGS. 1 or 3.
En se référant aux figures 1 et 2, une réalisation d'un dispositif suivant la présente invention a un bot- tier d'admission 10 qui est adapté pour être monté sur la tuyauterie d'admission d'un moteur à combustion interne (non figuré) à la place d'un carburateur classique. Le bottier contient une valve a laminage 11 positionnée au-dessous d'un appareil de gazéification 12. Referring to Figures 1 and 2, an embodiment of a device according to the present invention has an intake box 10 which is adapted to be mounted on the intake piping of an internal combustion engine (not shown ) instead of a conventional carburetor. The case contains a laminating valve 11 positioned below a gasification device 12.
L'appareil de gazéification comprend un moteur électrique 13 positionné centralement par des entretoises 14 dans le bottier et une chambre à carburant fermée 15 fixée sur l'arbre du moteur 16.The gasification apparatus comprises an electric motor 13 positioned centrally by spacers 14 in the case and a closed fuel chamber 15 fixed on the motor shaft 16.
La chambre à carburant fermée comprend un bol 17 tronconique en un matériau tel que du polyéthylène qui est inerte vis-à-vis de l'essence. Le bol 17 a un tube central coaxial 18 qui est muni d'un roulement à billes 19 à sa partie supérieure. Le tube 18 peut être formé intégralement avec le bol 17 ou bien il peut être cimenté ou fixé d'une autre façon sur le bol. Un couvercle 20 réalisé en matériau poreux tel qu'une céramique frittée, ayant une dimension des pores de préférence d'environ 40 microns ferme le bol. The closed fuel chamber comprises a frustoconical bowl 17 made of a material such as polyethylene which is inert with regard to petrol. The bowl 17 has a central coaxial tube 18 which is provided with a ball bearing 19 at its upper part. The tube 18 can be formed integrally with the bowl 17 or it can be cemented or fixed in another way on the bowl. A cover 20 made of porous material such as sintered ceramic, having a pore size preferably of about 40 microns closes the bowl.
De préférence, le bol est rempli avec un matériau 21 en particules tel que du gel de silice, de l'alumine ou du charbon de bois activé. Ce matériau peut servir comme support pour un catalyseur, de préférence composé d'environ 85 à 95 % en poids de chlorure de cuivre et d'environ 25 à 35 % en poids de chlorure de nickel. Le matériau support peut être imprégné en immergeant ce support dans une solution aqueuse de chlorure de cuivre et de chlorure de nickel dans le rapport désiré des poids pendant environ 10 minutes. Le support imprégné est alors séché dans un four à environ 100 OC pendant environ 25 A 30 minutes. Preferably, the bowl is filled with a particulate material 21 such as silica gel, alumina or activated charcoal. This material can serve as a support for a catalyst, preferably composed of approximately 85 to 95% by weight of copper chloride and approximately 25 to 35% by weight of nickel chloride. The support material can be impregnated by immersing this support in an aqueous solution of copper chloride and nickel chloride in the desired weight ratio for about 10 minutes. The impregnated support is then dried in an oven at approximately 100 ° C. for approximately 25 to 30 minutes.
Le carburant liquide, (par exemple l'essence) est envoyé à travers une conduite 22 à environ 0,02 bar par une pompe classique à carburant (non figurée) jusqu'à la vanne de dosage 23. Depuis la vanne de dosage, le carburant s'écoule suivant la conduite 24 vers la tuyauterie d'entrée radiale 25 insérée à travers une bague de montage- 26 fixée à la partie supérieure du bottier 10 et ayant son extrémité intérieure adaptée à un bloc de distribution 27. Lorsque la vanne de dosage 23 est fermée, le combustible peut passer par une conduite de déviation 28 et une vanne réglable manuellement de ralenti vers une deuxième tuyauterie d'entrée radiale 30, qui se termine également sur le bloc de distribution 27.En suivant l'un ou l'autre chemin, le carburant s'écoule depuis le bloc de distribution à travers un tube 31 qui est inséré par l'intermédiaire de l'alésage du roulement 19 sur le tube 18. Le carburant entrant s'écoule alors à travers au moins une sortie 32 à la partie inférieure du tube 31 et un manchon poreux 33 dans la chambre. Le manchon 33 empêche l'entrée des granules du support du catalyseur dans le tube 31 tout en laissant passer librement le carburant dans la chambre. Liquid fuel (for example petrol) is sent through a line 22 at about 0.02 bar by a conventional fuel pump (not shown) to the metering valve 23. From the metering valve, the fuel flows along line 24 to the radial inlet pipe 25 inserted through a mounting ring- 26 fixed to the upper part of the casing 10 and having its inner end adapted to a distribution block 27. When the valve metering 23 is closed, the fuel can pass through a bypass line 28 and a manually adjustable idling valve to a second radial inlet pipe 30, which also ends on the distribution block 27.Following one or more 'other way, the fuel flows from the distribution block through a tube 31 which is inserted via the bore of the bearing 19 on the tube 18. The incoming fuel then flows through at least one outlet 32 at the bottom of the tube 31 and a porous sleeve 33 in the chamber. The sleeve 33 prevents the granules of the catalyst support from entering the tube 31 while allowing the fuel to pass freely into the chamber.
Un moteur électrique 13 est raccordé au commutateur d'allumage du moteur par l'intermédiaire d'un conducteur (non figuré) qui passe à travers l'une des entretoises de support 14. Lorsque le commutateur d'allumage est branché, le moteur 13 est actionné. I1 est souhaitable que le moteur tourne a grande vitesse afin d'avoir un effet centrifuge efficace et aussi une vitesse tangen tielle élevée à la périphérie du couvercle poreux 20 de la chambre. Suivant une réalisation opérationnelle du dispositif, une vitesse du moteur d'environ 10.000 tours à la minute a ete utilisée avec d'excellents résultats. An electric motor 13 is connected to the ignition switch of the engine via a conductor (not shown) which passes through one of the support spacers 14. When the ignition switch is connected, the engine 13 is activated. It is desirable that the motor rotates at high speed in order to have an efficient centrifugal effect and also a high tangential speed at the periphery of the porous cover 20 of the chamber. According to an operational embodiment of the device, an engine speed of approximately 10,000 revolutions per minute has been used with excellent results.
Lorsque le moteur et la chambre à carburant tournent à cette vitesse élevée, le carburant liquide se déplace vers le haut et vers l'extérieur, en traversant le matériau granulaire imprégné de catalyseur, jusqu'à atteindre le couvercle poreux 20. Le carburant traverse la paroi poreuse du couvercle, et à la sortie il est essentiellement gazeux dès l'extrémité périphérique du couvercle par suite des forces centrifuges élevées qui sont produites par la grande vitesse de rotation de la chambre à carburant, et il se mélange immédiatement et complatement et uniformément avec l'air passant à la partie supérieure du bottier et à travers l'espace annulaire autour de la chambre à carburant. Le mélange gazeux sec combustible résultant progresse vers le bas à travers la vanne à laminage 11 pour être envoyé au moteur.When the engine and the fuel chamber are running at this high speed, the liquid fuel moves up and out, passing through the granular material impregnated with catalyst, until it reaches the porous cover 20. The fuel passes through the porous wall of the cover, and at the outlet it is essentially gaseous from the peripheral end of the cover due to the high centrifugal forces which are produced by the high speed of rotation of the fuel chamber, and it mixes immediately and completely and uniformly with the air passing through the upper part of the case and through the annular space around the fuel chamber. The resulting dry combustible gas mixture advances down through the rolling valve 11 to be sent to the engine.
Le rapport entre le carburant et l'air est commandé en liant le mouvement de l'aiguille 34 de la vanne de dosage 23 à la rotation de la vanne à laminage 11 par l'intermédiaire d'un bras 35 monté pivotant sur un axe 36 et portant un goujon 37 qui se déplace dans la fente en arc de cercle 38 d'une came 39 fixée sur l'aiguille 34. La came a également une fente allongée droite 40 s'étendant coaxialement à l'arbre de l'aiguille 34 et engageant librement un arbre 41 sur lequel l'arbre 35 estflxé. L'arbre 41 est de préférence une prolongation de l'arbre diamétral 42 de la vanne papillon à laminage 11, mais il peut être un arbre séparé accouplé à la vanne à laminage par toute liaison classique, s'il n'y a pas d'inconvénients à monter la vanne à aiguille actionnant le mécanisme directement sur l'arbre de la vanne a laminage. The ratio between fuel and air is controlled by linking the movement of the needle 34 of the metering valve 23 to the rotation of the rolling valve 11 by means of an arm 35 pivotally mounted on an axis 36 and carrying a stud 37 which moves in the arcuate slot 38 of a cam 39 fixed on the needle 34. The cam also has a straight elongated slot 40 extending coaxially with the shaft of the needle 34 and freely engaging a shaft 41 on which the shaft 35 is fixed. The shaft 41 is preferably an extension of the diametrical shaft 42 of the rolling butterfly valve 11, but it can be a separate shaft coupled to the rolling valve by any conventional connection, if there is no d 'disadvantages of mounting the needle valve actuating the mechanism directly on the shaft of the rolling valve.
Le mouvement tourant du bras 35 est converti en mouvement axial de 1' aiguille 34 en donnant au rayon de courbure de la fente en arc de cercle 38 une valeur supérieure à la distance entre l'axe 36 et le goujon 37. The rotating movement of the arm 35 is converted into the axial movement of the needle 34 by giving the radius of curvature of the slot in an arc of a circle 38 a value greater than the distance between the axis 36 and the stud 37.
Le degré d'ouverture de la vanne à aiguille par rapport à l'ouverture de la vanne à laminage est une fonction de la différence entre le rayon de courbure de la fente 38 et la distance entre le goujon 37 et l'axe 36, aussi bien que le diamètre du siège de la vanne et la conicité de l'aiguille. Par un réglage approprié de ces facteurs, on peut maintenir un rapport correct entre le carburant et 1' air dans toute la gamme des angles de laminage pour assurer une combustion efficace avec un minimum de polluant à l'échappement dans toutes les conditions opératoires du moteur.The degree of opening of the needle valve relative to the opening of the rolling valve is a function of the difference between the radius of curvature of the slot 38 and the distance between the stud 37 and the axis 36, also although the diameter of the valve seat and the taper of the needle. By proper adjustment of these factors, a correct ratio of fuel to air can be maintained across the range of rolling angles to ensure efficient combustion with minimal exhaust pollutant under all engine operating conditions. .
Si le moteur est équipé d'une pompe à carburant électrique, la pompe fonctionne chaque fois que le bouton d'allumage est branché, ce qui peut provoquer une innondation si le moteur cale, a moins que le bouton d'allumage ne soit immédiatement débranché. Pour éviter ce problème, sur des véhicules équipés de pompes à carburant électrique, le dispositif suivant la présente invention comprend un moyen arrêtant positivement l'écoulement du carburant, à moins que le moteur ne tourne. If the engine is equipped with an electric fuel pump, the pump operates each time the ignition button is connected, which can cause flooding if the engine stalls, unless the ignition button is immediately disconnected. . To avoid this problem, on vehicles equipped with electric fuel pumps, the device according to the present invention comprises means positively stopping the flow of fuel, unless the engine is running.
Comme le montre la figure 1, un tel moyen peut inclure une vanne d'arrêt 42 installée sur la conduite de carburant en avant de lavanne de dosage 23. La vanne 42 est actionnée par un électroaimant 43 qui est raccordé par l'intermédiaire du commutateur 44 sélectivement ou bien au moteur de démarrage ou bien a l'enroulement primaire de la bobine d'allumage. Le commutateur 44 est accouplé opératïonnellement à une botte a dépression 45 (par exemple un actionneur å diaphragme) raccordé à une tubulure d'admission du moteur.La botte à dépression est actionnée par un ressort 46 en raccordant le commutateur 44 au moteur de démarrage à moins que la dépression dans la tubulure d'admission ne dépasse une valeur suffisante pour mettre le commutateur sur la bobine d'allumage. I1 est alors bien clair que la vanne d'arrêt du carburant est actionnée à la fermeture lorsque le moteur commence à tourner et lorsqu'il marche normallement, mais la vanne est fermée dans tous les autres cas, que le commutateur d'allumage soit branché ou non.As shown in Figure 1, such means may include a shut-off valve 42 installed on the fuel line in front of the metering valve 23. The valve 42 is actuated by an electromagnet 43 which is connected via the switch 44 selectively either at the starter motor or at the primary winding of the ignition coil. The switch 44 is operatively coupled to a vacuum boot 45 (for example a diaphragm actuator) connected to an intake manifold of the engine. The vacuum boot is actuated by a spring 46 by connecting the switch 44 to the starting motor with unless the vacuum in the intake manifold exceeds a value sufficient to put the switch on the ignition coil. It is then very clear that the fuel stop valve is actuated on closing when the engine starts to run and when it is running normally, but the valve is closed in all other cases, that the ignition switch is connected. or not.
Une variante de réalisation d'un dispositif pour envoyer un débit variable de mélange gazeux de carburant et d'air à un appareil à combustion, comme un moteur à combustion interne, est montré à la figure 3. Sur cette figure, les composants semblables à ceux de la réalisation des figures 1 et 2 sont identifiées par les mêmes chiffres, mais précédés du chiffre 1, et ils ne seront pas de nouveau décrits ici sauf lorsqu'il s'agit de caractéristiques qui sont différentes dans cette réalisation. Ainsi, le dispositif de la figure 3 a également un bottier 110 d'admission prévu pour être monté à la place d'un carburateur classique sur un moteur à combustion interne, avec un appareil de gazeification tournant 112 positionné centralement à l'intérieur du bottier. An alternative embodiment of a device for sending a variable flow of gas mixture of fuel and air to a combustion appliance, such as an internal combustion engine, is shown in FIG. 3. In this figure, the components similar to those of the embodiment of FIGS. 1 and 2 are identified by the same numbers, but preceded by the number 1, and they will not be described again here except when it is a question of characteristics which are different in this embodiment. Thus, the device of FIG. 3 also has an inlet casing 110 intended to be mounted in place of a conventional carburetor on an internal combustion engine, with a rotating gasification apparatus 112 positioned centrally inside the casing .
Dans l'appareil de gazéification de la figure 3, le couvercle poreux de la réalisation de la figure 1 est remplacé par une enveloppe cylindrique poreuse 151 qui est maintenue entre un couvercle inférieur 117 terminé en forme de bol et un couvercle supérieur en forme de bol inversé 152. Ces dispositions assurent une surface plus grande de paroi poreuse pour la diffusion du carburant et aussi un écoulement plus régulier de l'air autour de la chambre tournante 115. In the gasification apparatus of FIG. 3, the porous cover of the embodiment of FIG. 1 is replaced by a porous cylindrical envelope 151 which is held between a lower cover 117 finished in the form of a bowl and an upper cover in the form of a bowl inverted 152. These arrangements provide a larger porous wall surface for the diffusion of fuel and also a more regular flow of air around the rotating chamber 115.
Le dispositif de la figure 3 diffère également de celui de la figure 1 par le fait que le carburant est envoye depuis une vanne de dosage (non figurée) à un bloc de distribution 153, d'où l'air s'écoule à travers une tuyauterie de sortie 154, un tube flexible 155 et une tuyauterie d'entrée 156 vers le bossage 157 central d'un couvercle 158 supporté coaxialement au-dessus de la bride supérieure 159 du bottier d'entrée par un tamis cylindrique 160. La partie supérieure du tamis est fixée sur le couvercle 158, et la partie inférieure du tamis est fixée sur une bride 161, qui est fixée sur la bride 159 par des boulons 162. Des pattes 163 espacées verticalement peuvent être également utilisées pour supporter le couvercle 158 au-dessus de la bride 161, mais si le tamis est suffisamment rigide, ces pattes ne sont pas nécessaires. The device of FIG. 3 also differs from that of FIG. 1 in that the fuel is sent from a metering valve (not shown) to a distribution block 153, from which the air flows through a outlet pipe 154, flexible tube 155 and inlet pipe 156 to the central boss 157 of a cover 158 supported coaxially above the upper flange 159 of the inlet boot by a cylindrical screen 160. The upper part of the screen is fixed to the cover 158, and the lower part of the screen is fixed to a flange 161, which is fixed to the flange 159 by bolts 162. Legs 163 vertically spaced can also be used to support the cover 158 above the flange 161, but if the screen is sufficiently rigid, these legs are not necessary.
La disposition ci-dessus facilite la fixation d'un filtre à air classique (non figure) à la périphérie des brides 159, 161 avec l'air passant radialement à l'inté- rieur depuis le filtre jusqu'au tamis 160 et ensuite en tournant vers le bas pour s'écouler dans l'espace annulaire autour de l'unité de gazéification du carburant, comme le montrent les flèches 164. The above arrangement facilitates the attachment of a conventional air filter (not shown) to the periphery of the flanges 159, 161 with the air passing radially inside from the filter to the screen 160 and then in turning down to flow into the annular space around the fuel gasification unit, as shown by arrows 164.
L'unité de gazéification de la figure 3 comprend également un bottier 165 pour le moteur électrique 113, l'extrémité supérieure du bottier s'étendant dans une rainure annulaire 166 à la partie inférieure de l'extré- mité 117 en formant un joint labyrinthe tournant simple pour assurer que le mélange combustible traversant le boîtier d'admission ne soit pas exposé à une étincelle possible du moteur. The gasification unit of FIG. 3 also comprises a case 165 for the electric motor 113, the upper end of the case extending in an annular groove 166 at the bottom of the end 117 by forming a labyrinth seal simple turn to ensure that the fuel mixture passing through the intake box is not exposed to possible engine spark.
Sauf en ce qui concerne les différences décrites ci-dessus, la réalisation de la figure 3 fonctionne de la même façon que celles de la figure 1. En particulier, le carburant entrant dans la chambre par les ouvertures 132 au fond du tube central 118 diffuse à travers le matériau 121 imprégné de catalyseur et s'écoule ensuite vers l'extérieur en traversant la paroi poreuse 151 à l'état essentiellement gazeux. La vitesse de rotation élevée de la chambre est telle que l'écoulement sortant de carburant gazeux se mélange vigoureusement à l'air s'écoulant vers le bas au moyen d'un fort mécanisme circulaire de cisaillement, de sorte qu'un mélange très uniforme de carburant gazeux et d'air est envoyé à travers la vanne à laminage. Except with regard to the differences described above, the embodiment of FIG. 3 works in the same way as those of FIG. 1. In particular, the fuel entering the chamber through the openings 132 at the bottom of the central tube 118 diffuses through the material 121 impregnated with catalyst and then flows outward through the porous wall 151 in the essentially gaseous state. The high rotation speed of the chamber is such that the outgoing flow of gaseous fuel mixes vigorously with the air flowing downwards by means of a strong circular shearing mechanism, so that a very uniform mixture gaseous fuel and air is sent through the rolling valve.
La vanne de dosage du carburant pour la réalisation de la figure 3 peut être une vanne à aiguille, comme le montre la figure 1, ou en variante une vanne comme le montre la figure 4 peut être également utilise. Cette vanne comprend un corps 201 ayant une première surface plane de siège 202. Un alésage axial 203 s'étend à travers le corps perpendiculairement à la surface 202 pour recevoir avec rotation un arbre 204 qui peut être de préférence une extension de l'arbre diamétral de la vanne papillon 111 du dispositif de la figure 3. The fuel metering valve for the embodiment of Figure 3 can be a needle valve, as shown in Figure 1, or alternatively a valve as shown in Figure 4 can also be used. This valve comprises a body 201 having a first plane seat surface 202. An axial bore 203 extends through the body perpendicular to the surface 202 to receive with rotation a shaft 204 which may preferably be an extension of the diametral shaft of the butterfly valve 111 of the device of FIG. 3.
Un orifice d'entrée du carburant 205 et un orifice de sortie du carburant 206 s'ouvrent sur la surface de fermeture 202 en étant espacés de façon circonférentielle sur un cercle concentrique à l'axe de l'alésage 203. A fuel inlet orifice 205 and a fuel outlet orifice 206 open on the closing surface 202 while being spaced circumferentially on a circle concentric with the axis of the bore 203.
Les orifices 205 et 206 sont prévus pour s'adapter à une rainure en arc de cercle 207 sur une deuxième surface plate de fermeture 208 d'une plaque 209 ayant également un orifice axial 210, lorsque l'alésage 210 de la plaque est adapté sur l'arbre 204, de sorte que la deuxième surface plane de fermeture 208 est en contact à glissement avec la première surface plane de fermeture 202. La rainure en arc de cercle 207 est concentrique à l'alésage 210 et elle a un rayon de courbure égal au rayon du lieu géométrique circulaire des orifices 205 et 206 pour le carburant, sur le corps de vanne.La profondeur de la rainure 207 augmente progressivement d'une extrémité à l'autre, de sorte que la rotation de la plaque 209 par rapport au corps 201 fait varier pro gressivement la surface d'une section transversale de la partie de la rainure raccordant l'orifice d'entrée 205 à l'orifice de sortie 206.The orifices 205 and 206 are provided to adapt to an arcuate groove 207 on a second flat closing surface 208 of a plate 209 also having an axial orifice 210, when the bore 210 of the plate is adapted to the shaft 204, so that the second planar closure surface 208 is in sliding contact with the first planar closure surface 202. The arcuate groove 207 is concentric with the bore 210 and has a radius of curvature equal to the radius of the circular geometric location of the orifices 205 and 206 for the fuel, on the valve body. The depth of the groove 207 gradually increases from one end to the other, so that the rotation of the plate 209 relative to the body 201 gradually varies the surface of a cross section of the part of the groove connecting the inlet orifice 205 to the outlet orifice 206.
La deuxième surface de fermeture 208 de la plaque 209 est pressée en formant l'étanchéité avec la première surface de fermeture 202 du corps, au moyen d'un organe de commande 211 ayant un alésage central 212 qui permet à l'organe de glisser sur l'extrémité de l'arbre 204, où il peut être fixé par une vis de réglage- 213. L'organe de commande 211 est accouplé à la plaque 209 au moyen d'un organe de positionnement à ressort sous la forme des ressorts de compression 214 qui s'adaptent dans des trous borgnes 215 faisant un angle entre eux et pressent les billes 216 dans des alvéoles correspondantes 217 formées sur la face de la plaque 209 en regard de la surface de fermeture 208.Le moyen de positionnement assure un couple transmettant l'accouplement entre l'organe de commande 211 et la plaque 209, de sorte que la rotation de l'arbre 204 fait tourner la plaque, sans fixation rigide de la plaque sur l'arbre. The second closing surface 208 of the plate 209 is pressed, forming a seal with the first closing surface 202 of the body, by means of a control member 211 having a central bore 212 which allows the member to slide on the end of the shaft 204, where it can be fixed by an adjusting screw 213. The control member 211 is coupled to the plate 209 by means of a spring positioning member in the form of the springs compression 214 which fit into blind holes 215 making an angle between them and press the balls 216 into corresponding cells 217 formed on the face of the plate 209 opposite the closure surface 208. The positioning means ensures a torque transmitting the coupling between the control member 211 and the plate 209, so that the rotation of the shaft 204 rotates the plate, without rigid attachment of the plate on the shaft.
La vannes de la figure 4 est bon marché pour le fabricant, car on peut obtenir facilement des surfaces planes précises de fermeture 202 eut 208 par les techniques bien connues de rectification, tandis que des tolérances serrées ne sont pas nécessaires sur les autres dimensions des composants de la vanne, y compris la perpendicularité des alésages des arbres sur les surfaces de fermeture. Ainsi, une étanchéité au fluide entre le corps et la plaque de la vanne est possible même pour des liquides faiblement visqueux comme l'essence, avec une vanne qui est bon marché a construire et qui est facile à monter. The valves of Figure 4 are inexpensive for the manufacturer, since precise planar surfaces of closure 202 eut 208 can be easily obtained by well-known rectification techniques, while tight tolerances are not necessary on the other dimensions of the components. of the valve, including the perpendicularity of the bores of the shafts on the closing surfaces. Thus, a fluid tightness between the body and the valve plate is possible even for low viscous liquids such as gasoline, with a valve which is inexpensive to build and which is easy to assemble.
De la description ci-dessus, les réalisations pré férées, on peut voir que la conception de la conversion d'un carburant liquide en un état essentiellement gazeux par la rotation à grande vitesse dans une chambre fermée ayant une paroi périphérique poreuse et le mélange du carburant gazeux avec un courant d'air s'écoulant autour de la chambre comporte plusieurs avantages importants. From the above description, the preferred embodiments, it can be seen that the design of the conversion of a liquid fuel into an essentially gaseous state by rotation at high speed in a closed chamber having a porous peripheral wall and the mixing of the Gaseous fuel with an air stream flowing around the chamber has several important advantages.
En traitant seulement le carburant liquide, sans mélange préalable avec l'air, la dimension de la chambre peut être minimisée pour un débit donné de mélange combustible. La vitesse de rotation élevée de la chambre amé- liore la gazéification dans la chambre et produit également un mélange complet avec un courant d'air s'écoulant au-delà et autour de la chambre, tout en empêchant toute accumulation de combustible dans la chambre, de sorte que le système a une durée de réaction rapide. Il en resulte de bonnes caracteristiques d'acce- lération tout en maintenant tout moment le bon rapport entre le carburant et l'air.By treating only liquid fuel, without prior mixing with air, the size of the chamber can be minimized for a given flow rate of combustible mixture. The high rotation speed of the chamber improves the gasification in the chamber and also produces a complete mixture with an air current flowing past and around the chamber, while preventing any accumulation of fuel in the chamber , so that the system has a quick reaction time. This results in good acceleration characteristics while maintaining the right ratio of fuel to air at all times.
Bien que l'invention ait été décrite par rapport à ses applications aux moteurs à combustion interne, comme replacement d'un carburateur classique du type venturi, le procédé faisant l'objet de l'invention est également applicable pour son utilisation avec d'autres types d'appareils à combustion, comme les fours et les chau dières. De plus, il faut noter que des résultats raisonnablement bons peuvent être obtenus même sans remplir la chambre avec un matériau de catalyseur, mais une amélioration substantielle est obtenue lorsque l'on utilise un catalyseur induisant la gazéification. A ce sujet, la combinaison de chlorure de cuivre/chlorure de nickel décrite ci-dessus constitue le catalyseur préféré, mais d'autres catalyseurs connus peuvent être utilisés, si on le désire. Although the invention has been described in relation to its applications to internal combustion engines, as a replacement for a conventional carburetor of the venturi type, the process which is the subject of the invention is also applicable for its use with other types of combustion appliances, such as ovens and boilers. In addition, it should be noted that reasonably good results can be obtained even without filling the chamber with catalyst material, but a substantial improvement is obtained when using a gasification-inducing catalyst. In this regard, the combination of copper chloride / nickel chloride described above constitutes the preferred catalyst, but other known catalysts can be used, if desired.
Claims (21)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8318123A FR2554871A1 (en) | 1983-11-15 | 1983-11-15 | Device for feeding a combustion appliance with a gaseous mixture of fuel and air and feed method relating thereto |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8318123A FR2554871A1 (en) | 1983-11-15 | 1983-11-15 | Device for feeding a combustion appliance with a gaseous mixture of fuel and air and feed method relating thereto |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2554871A1 true FR2554871A1 (en) | 1985-05-17 |
Family
ID=9294116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8318123A Pending FR2554871A1 (en) | 1983-11-15 | 1983-11-15 | Device for feeding a combustion appliance with a gaseous mixture of fuel and air and feed method relating thereto |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2554871A1 (en) |
Citations (4)
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| US4070993A (en) * | 1975-06-09 | 1978-01-31 | Mobil Oil Corporation | Pre-engine converter |
-
1983
- 1983-11-15 FR FR8318123A patent/FR2554871A1/en active Pending
Patent Citations (4)
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