FR2678319A1 - System for aiding with the atomisation of a carburetted mixture in a combustion chamber and application of the system to an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne un système d'aide à la pulvérisation d'un mélange carburé dans une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne
Ce système est essentiellement constitué d'un boisseau rotatif placé à l'entrée de la chambre de combustion et en aval d'une source d'air comprimé vis-à-vis du sens d'écoulement du mélange dans la chambre de combustion.The invention relates to a system for assisting in the spraying of a fuel mixture into a combustion chamber of an internal combustion engine.
This system essentially consists of a rotary plug placed at the inlet of the combustion chamber and downstream of a source of compressed air with respect to the direction of flow of the mixture in the combustion chamber.
Préférentiellement, le boisseau rotatif est de forme générale cylindrique et est traversé de part en part par un canal destiné à la circulation du mélange gazeux. Preferably, the rotary plug is of generally cylindrical shape and is traversed right through by a channel intended for the circulation of the gaseous mixture.
L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans les moteurs à deux temps. The invention finds a particularly advantageous application in two-stroke engines.
Ce type de boisseau a déjà été utilisé. Plusieurs documents ont été publiés dans le domaine. Ainsi la Demanderesse a déposé la demande de brevet EN nO 90/06 323 ayant pour objet un moteur deux temps dont l'injection pneumatique de carburant est commandée par un boisseau rotatif traversé de part en part par un canal. This type of bushel has already been used. Several documents have been published in the field. Thus the Applicant has filed the patent application EN nO 90/06 323 having for object a two-stroke engine whose pneumatic fuel injection is controlled by a rotary plug traversed right through by a channel.
Le boisseau rotatif a été préféré aux systèmes d'obturation précédents car, vis-à-vis de soupapes par exemple, il permet un réglage plus facile de l'injection, notamment en ce qui concerne le début du déclenchement de l'injection, la durée de l'injection et la section de passage du mélange carbure. The rotary valve was preferred to the preceding closure systems because, with respect to valves for example, it allows easier adjustment of the injection, in particular as regards the start of the initiation of the injection, the duration of the injection and the cross section of the carbide mixture.
De plus, une soupape montée mobile et guidée a l'intérieur d'une culasse nécessite généralement une culasse d'une hauteur assez importante. In addition, a valve mounted movable and guided inside a cylinder head generally requires a cylinder head of a fairly large height.
Avantageusement le boisseau rotatif peut être monté dans une culasse de hauteur réduite. Advantageously, the rotary plug can be mounted in a cylinder head of reduced height.
Cependant la pulvérisation du carburant réalisée par boisseau rotatif ne semble pas optimum, notamment à faible charge. However, the spraying of the fuel carried out by rotary valve does not seem to be optimum, especially at low load.
La présente invention propose une solution à ce problème en prévoyant un boisseau rotatif dont le canal interne présente, d'une extrémité à l'autre, des sections droites respectivement décroissante puis croissante. Cette forme spécifique du canal réalise un effet dit "Venturi", c'est-à-dire d'aspiration et d'éjection forcée du mélange gazeux qui le traverse. The present invention proposes a solution to this problem by providing a rotary plug whose internal channel has, from one end to the other, straight sections respectively decreasing then increasing. This specific shape of the channel achieves a so-called "Venturi" effect, that is to say of suction and forced ejection of the gas mixture passing through it.
Un document FR-A-2531139 décrit ce type de boisseau qui permet une amélioration dans la pulvérisation du mélange vis-à-vis d'un système d'injection à soupape et même vis-à-vis des boisseaux dont le canal ne présente pas cette forme. A document FR-A-2531139 describes this type of bushel which allows an improvement in the spraying of the mixture with respect to a valve injection system and even with respect to bushels whose channel does not have this shape.
Cependant, des problèmes d'encombrement se sont révélés aigüs et on a cherché, tout en gardant une excellente pulvérisation du mélange, à réduire notamment la hauteur de la culasse qui loge le (ou les) boisseaux. However, congestion problems have turned out to be acute and attempts have been made, while retaining excellent spraying of the mixture, to reduce in particular the height of the cylinder head which houses the bushel (s).
Ainsi, l'invention vise un système d'aide à la pulvérisation d'un mélange carburé dans une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, placé en amont de ladite chambre de combustion, en aval d'une source d'air comprimé, relativement au sens d'introduction du mélange dans la chambre de combustion, consistant en un boisseau rotatif traversé de part en part par un canal dont la section droite est successivement décroissante puis croissante d'une extrémité à l'autre du canal. Thus, the invention relates to a system for assisting in the spraying of a fuel mixture into a combustion chamber of an internal combustion engine, placed upstream of said combustion chamber, downstream of an air source. compressed, relative to the direction of introduction of the mixture into the combustion chamber, consisting of a rotary plug crossed right through by a channel whose cross section is successively decreasing then increasing from one end to the other of the channel.
Avantageusement un axe principal dudit canal est courbé selon au moins 2 directions différentes et aucune desdites directions n'est perpendiculaire à l'axe longitudinal dudit boisseau,
De façon plus particulière la source d'air comprimé est placée en amont dudit boisseau rotatif et le boisseau tourne à la même vitesse que le moteur.Advantageously, a main axis of said channel is curved in at least 2 different directions and none of said directions is perpendicular to the longitudinal axis of said plug,
More particularly, the source of compressed air is placed upstream of said rotary plug and the plug rotates at the same speed as the motor.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention ledit injecteur de carburant est situé en amont du boisseau rotatif. According to a first embodiment of the invention, said fuel injector is located upstream of the rotary plug.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention l'injecteur de carburant peut déboucher dans le canal du boisseau rotatif de préférence au niveau de la section la plus rétrécie dudit canal. According to another embodiment of the invention, the fuel injector can open into the channel of the rotary plug, preferably at the level of the most narrowed section of said channel.
La source d'air comprimée peut être fournie par l'air du carter pompe ou bien par dispositif extérieur au moteur. The source of compressed air can be supplied by the air from the pump housing or by a device external to the engine.
Cet agencement permet de réduire la hauteur de la culasse car le conduit d'amené du gaz comprimé n' est ainsi plus coaxial au conduit d'introduction du même mélange dans la chambre de combustion. This arrangement makes it possible to reduce the height of the cylinder head because the conduit for supplying the compressed gas is no longer coaxial with the conduit for introducing the same mixture into the combustion chamber.
En effet, en supposant que l'axe longitudinal du boisseau rotatif est horizontal, que l'axe du conduit débouchant dans la chambre de combustion est vertical, alors l'axe du conduit d'amené du gaz comprimé sera incliné vis-à-vis de la verticale, permettant ainsi de réduire davantage la hauteur de la culasse qui loge le boisseau.Indeed, assuming that the longitudinal axis of the rotary plug is horizontal, that the axis of the conduit opening into the combustion chamber is vertical, then the axis of the compressed gas supply conduit will be inclined with respect to from the vertical, thereby further reducing the height of the cylinder head that houses the plug.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence aux figures annexées sur lesquelles - La figure I est une coupe d'un système d'injection selon un premier
mode de réalisation de l'invention; - La figure 2 est une coupe longitudinale du boisseau selon un premier
mode de réalisation de l'invention; - La figure 3 est une vue de coté d'un boisseau selon un premier mode
de réalisation de l'invention; - La figure 4 est une coupe longitudinale d'un boisseau selon un
second mode de réalisation de l'invention.Other characteristics and advantages of the present invention will appear better on reading the description which follows, made with reference to the appended figures in which - Figure I is a section of an injection system according to a first
embodiment of the invention; - Figure 2 is a longitudinal section of the plug according to a first
embodiment of the invention; - Figure 3 is a side view of a plug in a first mode
of carrying out the invention; - Figure 4 is a longitudinal section of a bushel according to a
second embodiment of the invention.
Tout au long de la description ci-après et donc sur toutes les figures annéxées, les mêmes éléments porteront les mêmes références. Throughout the description below and therefore in all the appended figures, the same elements will have the same references.
La figure 1 montre en coupe un premier mode de réalisation de l'invention selon lequel un élément rotatif 4 ou boisseau est logé en partie à l'intérieur d'une culasse 1 d'un moteur à combustion interne. FIG. 1 shows in section a first embodiment of the invention according to which a rotary element 4 or plug is partially housed inside a cylinder head 1 of an internal combustion engine.
De façon classique, la chambre de combustion 2 peut présenter au niveau de sa partie supérieure un orifice 3 destiné à la bougie d'allumage. Conventionally, the combustion chamber 2 may have at its upper part an orifice 3 intended for the spark plug.
En outre la culasse 1 est percée d'un orifice 5 d'axe 51 destiné à mettre en communication la chambre 2 avec le boiseau rotatif 4 à certains moments du cycle de fonctionnement du moteur. Un élément d'étanchéité 6 peut être prévu dans un logement (non référencé) de la culasse 1, afin d'éviter les fuites entre le boisseau 4 et la chambre de combustion 2. In addition, the cylinder head 1 is pierced with an orifice 5 with an axis 51 intended to put the chamber 2 into communication with the rotary wood 4 at certain times in the engine operating cycle. A sealing element 6 can be provided in a housing (not referenced) of the cylinder head 1, in order to avoid leaks between the plug 4 and the combustion chamber 2.
Sur la culasse I on peut fixer un carter 8 qui sert à former un logement hermétiquement clos pour le ou les boisseau (x) 4. On the cylinder head I can fix a casing 8 which serves to form a hermetically sealed housing for the plug (s) 4.
En outre le carter 8 comporte au moins un conduit 7 d'amené d'air ou de mélange carburé sous pression vers le boisseau rotatif 4. In addition, the casing 8 comprises at least one duct 7 for supplying air or a fuel mixture under pressure to the rotary plug 4.
Avantageusement, le conduit 7 présente un axe 71 suivant une direction la plus proche possible du plan de joint de la culasse I avec le cylindre et cela dès son ouverture vers le boisseau 4. Cet arrangement qui permet de gagner considérablement sur la hauteur de la culasse est réalisé grâce à la forme particulière du boisseau 4 qui va maintenant être décrit en détail. Advantageously, the duct 7 has an axis 71 in a direction as close as possible to the plane of joint of the cylinder head I with the cylinder and this as soon as it opens towards the plug 4. This arrangement which makes it possible to gain considerably on the height of the cylinder head is achieved by the particular shape of the plug 4 which will now be described in detail.
La figure 1 montre en fait le boisseau 4 selon plusieurs coupes transversales. En effet le boisseau 4, qui présente la forme générale d'un cylindre d'axe 41, est pourvu intérieurement d'un canal 9 qui le traverse de part en part (cf. figure 2). Figure 1 shows in fact the plug 4 according to several cross sections. Indeed the plug 4, which has the general shape of a cylinder with an axis 41, is provided internally with a channel 9 which passes right through (see Figure 2).
Le canal 9 est destiné à mettre en communication, a certains moments cu cycle de fonctionnement du moteur, le conduit 7 d'amené d'air et/ou de mélange carburé avec la chambre de combustion 2. The channel 9 is intended to put in communication, at certain times during the engine operating cycle, the duct 7 for supplying air and / or fuel mixture with the combustion chamber 2.
Les figures 2 et 3 aident à mieux appréhender la forme du canal 9. Figures 2 and 3 help to better understand the shape of channel 9.
La section intérieure droite du canal 9 est successivement décroissante puis croissante d'une extrémité à l'autre, afin de réaliser un effet dit Venturi c' est-à-dire à créer une dépression suivie d'un pulvérisation du mélange gazeux qui le traverse. The straight interior section of the channel 9 is successively decreasing then increasing from one end to the other, in order to achieve a so-called Venturi effect, that is to say to create a depression followed by spraying of the gaseous mixture which passes through it .
De plus, l'axe principal ou axe neutre du canal 9 est coudé c'est-à-dire successivement parallèle à au moins deux directions différentes (91,92). De préférence aucune des directions n'est perpendiculaire à l'axe longitudinal (41) du boisseau. In addition, the main axis or neutral axis of the channel 9 is bent, that is to say successively parallel to at least two different directions (91,92). Preferably none of the directions is perpendicular to the longitudinal axis (41) of the plug.
Cette disposition permet de réduire au minimum la hauteur du carter 8 fixé sur la culasse 1, tout en conservant un effet
Venturi. En outre la forme coudée du canal 9 permet d'éviter les pertes de charges qui seraient créées par un changement trop brutal de direction des gaz. L'effet Venturi doit en effet être maintenu. Si l'un des axes (91, par exemple) du canal 9 était par exemple perpendiculaire à l'axe longitudinal 41 du boisseau 4, l'autre axe (92) devrait alors être très peu incliné vis-à-vis de l'horizontale si l'on souhaite conserver une hauteur réduite du carter 8. Ce changement de direction des gaz, proche de 90 au voisinage de la partie la plus étroite du canal, crée des pertes de charge dans l'écoulement.This arrangement makes it possible to minimize the height of the casing 8 fixed on the cylinder head 1, while retaining an effect
Venturi. In addition, the angled shape of the channel 9 makes it possible to avoid pressure drops which would be created by an excessively sudden change in direction of the gases. The Venturi effect must indeed be maintained. If one of the axes (91, for example) of the channel 9 was for example perpendicular to the longitudinal axis 41 of the plug 4, the other axis (92) should then be very slightly inclined with respect to the horizontal if one wishes to keep a reduced height of the casing 8. This change in direction of the gases, close to 90 in the vicinity of the narrowest part of the channel, creates pressure losses in the flow.
La présente invention permet, notamment par la forme spécifique du canal intérieur 9, d'obtenir des améliorations tant au plan de la pulvérisation du carburant dans la chambre de combustion, qu'au niveau de l'encombrement général du bloc-cylindre. The present invention makes it possible, in particular by the specific shape of the inner channel 9, to obtain improvements both in terms of the atomization of the fuel in the combustion chamber, and in terms of the overall size of the cylinder block.
Une autre façon de définir l'orientation du canal 9 peut être de déterminer les barycentres des sections droites d'extrémité côté amont et côté aval du canal, et le barycentre de la section droite la plus faible. Les trois points définissent 2 droites non alignées, qui sont précisément les axes principaux 91, 92 du canal 9. Another way of defining the orientation of the channel 9 can be to determine the barycenters of the end straight sections upstream side and downstream side of the channel, and the barycenter of the weakest cross section. The three points define 2 non-aligned lines, which are precisely the main axes 91, 92 of channel 9.
Dans le mode de réalisation de l'invention décrit ci-dessus, l'air sous pression est amené vers la chambre de combustion 2 par le conduit 7 équipé d'un injecteur ou moyen de dosage du carburant 10 placé de façon classique en amont de l'extrémité de ce conduit 7 débouchant sur le boisseau 4. In the embodiment of the invention described above, the pressurized air is brought to the combustion chamber 2 by the conduit 7 equipped with an injector or fuel metering means 10 conventionally placed upstream of the end of this duct 7 opening onto the plug 4.
Ainsi, un mélange carburé arrive au niveau du boisseau 4 qui tourne à la même vitesse que le moteur. Thus, a fuel mixture arrives at the level of the plug 4 which rotates at the same speed as the engine.
Les sections d'extrémité du canal 9 peuvent être égales ou non. The end sections of the channel 9 may or may not be equal.
Si la section côté conduit 7 est plus grande que la section côté chambre de combustion 2 alors une mise en pression du canal intérieur 9 peut être réalisée puisque dans cette configuration il y a communication du côté du conduit 7 (entre le canal 9 et le conduit 7) avant la communication du côté de la chambre de combustion. If the section on the duct side 7 is larger than the section on the combustion chamber 2 side, the interior channel 9 can be pressurized since in this configuration there is communication on the side of the duct 7 (between the duct 9 and the duct 7) before communication from the side of the combustion chamber.
La condition étant toutefois qu'une bonne étanchéité existe pendant cette mise en pression, au niveau de la jonction coté chambre de combustion.The condition, however, is that a good seal exists during this pressurization, at the junction on the combustion chamber side.
Une section du canal 9 coté amont supérieure à une section aval permet donc d'accumuler davantage de gaz comprimé avant la pulvérisation proprement dite, d'avoir un temps d'ouverture plus long, ce qui améliore la pulvérisation du mélange dans la chambre. A section of the channel 9 on the upstream side greater than a downstream section therefore makes it possible to accumulate more compressed gas before the actual spraying, to have a longer opening time, which improves the spraying of the mixture in the chamber.
Ces différences de sections ne sont cependant nullement obligatoires pour la mise en oeuvre de l'invention. Les sections droites d'extrémité peuvent être identiques sans sortir du cadre de l'invention. These differences in sections are however in no way obligatory for the implementation of the invention. The straight end sections can be identical without departing from the scope of the invention.
L'air comprimé amené par le conduit 7 peut être produit à partir d'une capacité reliée au carter pompe du même cylindre, ou d'un autre cylindre du moteur, ou encore à partir d'une source extérieure. The compressed air supplied by the conduit 7 can be produced from a capacity connected to the pump casing of the same cylinder, or of another cylinder of the engine, or even from an external source.
La figure 4 représente un mode de réalisation de l'invention selon lequel l'injecteur du carburant 100 débouche à l'intérieur même du boisseau4, plus précisement à l'intérieur du canal 9. FIG. 4 represents an embodiment of the invention according to which the fuel injector 100 opens inside the bushel 4, more precisely inside the channel 9.
Préférentiellement, l'injecteur de carburant 100 débouche dans un canal fin 101 situé au niveau de la partie la plus rétrécie du canal 9 afin de bénéficier de l'effet Venturi. Preferably, the fuel injector 100 opens into a fine channel 101 situated at the level of the most narrowed part of the channel 9 in order to benefit from the Venturi effect.
L'injecteur 100 est fixe, orienté préférentiellement selon l'axe longitudinal 41 du boisseau. Des éléments annulaires 102 assurent l'étanchéité entre l'extrémité 103 de l'injecteur 100 et le canal 101. The injector 100 is fixed, preferably oriented along the longitudinal axis 41 of the plug. Annular elements 102 seal between the end 103 of the injector 100 and the channel 101.
Du fait de son orientation l'injecteur 100 ne peut être monté que dans certaines architectures de moteurs. L'injecteur doit en effet être monté à l'extrémité du rotor du moteur. Due to its orientation, the injector 100 can only be mounted in certain engine architectures. The injector must indeed be mounted at the end of the engine rotor.
Ce mode de réalisation de l'invention sera donc préférentiellement retenu dans le cas de moteurs comportant un nombre de cylindres en ligne inférieur ou égal à deux, ou pour des moteurs comportant des culasses séparées pour chaque cylindre car dans ces cas l'accessibilité à chaque culasse logeant le boisseau rotatif, est facile. This embodiment of the invention will therefore preferably be chosen in the case of engines comprising a number of cylinders in line less than or equal to two, or for engines comprising separate cylinder heads for each cylinder because in these cases the accessibility to each cylinder head housing the rotary valve is easy.
Un premier exemple peut être fourni par des moteurs de moto comportant une culasse logeant un boisseau, par cylindre. A first example can be provided by motorcycle engines comprising a cylinder head housing a plug, per cylinder.
D'autres exemples d'application de l'invention concernent des moteurs dits en V ou en W à blocs multiples.Other examples of application of the invention relate to so-called V or W motors with multiple blocks.
Bien que les applications préférentielles de l'invention concernent les moteurs deux temps, l'invention pourrait également être appliqué à des moteurs quatre temps. Although the preferred applications of the invention relate to two-stroke engines, the invention could also be applied to four-stroke engines.
Bien entendu, d'autres adjonctions et/ou modifications pourront être apportées par l'homme du métier au système d'aide à la pulvérisation qui vient d'être décrit sans sortir du cadre de la présente invention. Of course, other additions and / or modifications may be made by those skilled in the art to the spray aid system which has just been described without departing from the scope of the present invention.
Claims (7)
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| FR9107927A FR2678319A1 (en) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | System for aiding with the atomisation of a carburetted mixture in a combustion chamber and application of the system to an internal combustion engine |
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| FR9107927A FR2678319A1 (en) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | System for aiding with the atomisation of a carburetted mixture in a combustion chamber and application of the system to an internal combustion engine |
Publications (2)
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| FR2678319B1 FR2678319B1 (en) | 1995-01-13 |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2678319A1 (en) |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| FR2678319B1 (en) | 1995-01-13 |
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