FR2703731A3

FR2703731A3 - System for sucking out exhaust gases for internal combustion engines

Info

Publication number: FR2703731A3
Application number: FR9304253A
Authority: FR
Inventors: Pinson Eric Laurent Rene
Original assignee: PINSON ERIC
Current assignee: PINSON ERIC
Priority date: 1993-04-09
Filing date: 1993-04-09
Publication date: 1994-10-14
Anticipated expiration: 1999-04-09
Also published as: FR2703731B3

Abstract

The invention relates to a device making it possible to accelerate the exhaust gases, using a partial vacuum, for an internal combustion engine. The partial vacuum producer (1), connected to the engine (2) (or any other device capable of giving it inertia), sucks out the air located in the first exhaust duct, or directly from the combustion chamber, and thus causes a partial vacuum in the combustion chamber when the exhaust opens. The device is fitted to all types of internal combustion engines, and particularly to two-stroke engines. This device allows an increase in power, a decrease in pollution and in fuel consumption. One or more safety systems could be appended to it, making it possible to disengage (8, 9, 10) or to circumvent the partial vacuum producer (5, 6, 7) in the event of incorrect operation so that it then does not slow down the exiting of the exhaust gases.

Description

Actuellement pour augmenter les capacités d'un moteur, on peut augmenter le volume de la chambre ou de mélange injecté, augmenter le régime, pousser les gaz dans la chambre de combustion de façon à en faire entrer une plus grande quantité, etc.. Ce travail se fait toujours en aval de la chambre de combustion. Dans tous les systèmes actuels, la sortie des gaz d'échappement est libre ou bien les gaz, par leur inertie, entrainent un système permettant une compression des gaz d'admission. Currently to increase the capacity of an engine, we can increase the volume of the chamber or mixture injected, increase the speed, push the gases into the combustion chamber so as to bring in a larger quantity, etc. This work is always done downstream of the combustion chamber. In all current systems, the outlet of the exhaust gases is free or the gases, by their inertia, cause a system allowing compression of the intake gases.

Le présent système travaille sur la postcombustion; on cherche à diminuer la pression dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne au point mort haut juste avant l'ouverture de la soupape d'admission. Ceci ne peut se faire qu1en aspirant les gaz d'échappement vers l'extérieur, de façon à creer une dépression dans la chambre de combustion. Le rôle direct du dépresseur (1) sera d'accelereX la fuite des gaz d'échappement par dépression. Le dépresseur est un aspirateur qui pompe de l'air du coté moteur pour le rejeter dans le pot d'échappement.Il est en raccord direct avec le moteur (2) (par chaîne (3), courroie, engrenage ou tout autre système permettant ce raccord); il peut également être couplé à tout autre engin capable de lui donner de l'inertie (par exemple un moteur électrique utilisant l'énergie électrique de la batterie ou de la dynamo ). Il y a 2 méthodes d'aspiration. The present system works on afterburning; it is sought to reduce the pressure in the combustion chamber of an internal combustion engine at top dead center just before the opening of the intake valve. This can only be done by sucking the exhaust gases outwards, so as to create a vacuum in the combustion chamber. The direct role of the depressant (1) will be to accelerate the escape of exhaust gases by vacuum. The depressor is a vacuum cleaner which pumps air from the engine side to discharge it into the exhaust pipe. It is in direct connection with the engine (2) (by chain (3), belt, gear or any other system allowing this fitting); it can also be coupled to any other device capable of giving it inertia (for example an electric motor using electric energy from the battery or the dynamo). There are 2 suction methods.

Dans la premiere (Figure 5), le dépresseur(l) aspire en continu l'air qui se trouve dans la première tubulure d'échappement(12). La dépression qui y est générée permet une forte aspiration des gaz lorsqu'elle est mise en raccord avec l'ouverture de l'orifice d'échappement(13). La deuxième méthode (Figure 6) consiste à installer le dépresseur (1) directement derriere l'orifice d'échappement (14). Il ne fonctionnerait que pendant la durée d'ouverture de la soupape d'échappement (le système peut utiliser, par exemple (FigurelO), un ensemble d'engrenages (11 et 11') dont un des engrenages (11) serait partiellement denté). Il aspire ainsi directement les gaz brûlés.Dans les deux cas, la faible pression dans la chambre de combustion permettra lors de l'ouverture de la soupape d'admission une plus grande aspiration des gaz d'admission. Sur le shéma de pression, avant ouverture de la soupape d'échappement( Figure 7), PO est très superieur à
Pa (pression atmosphérique) et P1 très inférieur à
Pa. A l'ouverture de la soupape d'échappement (Figure 8), P2 < Pa. A la fermeture de cette soupape (Figure 9), P3, pression dans la chambre de combustion, est inférieure à Pa.In the first (Figure 5), the depressor (l) continuously sucks the air from the first exhaust manifold (12). The vacuum generated there allows a strong suction of gases when it is connected with the opening of the exhaust orifice (13). The second method (Figure 6) is to install the depressor (1) directly behind the exhaust port (14). It would only work during the opening time of the exhaust valve (the system can use, for example (FigurelO), a set of gears (11 and 11 ') of which one of the gears (11) is partially toothed) . In this way, it directly sucks in the burnt gases. In both cases, the low pressure in the combustion chamber will allow greater suction of the intake gases when the intake valve is opened. On the pressure diagram, before opening the exhaust valve (Figure 7), PO is much higher than
Pa (atmospheric pressure) and P1 much lower than
Pa. At the opening of the exhaust valve (Figure 8), P2 <Pa. At the closing of this valve (Figure 9), P3, pressure in the combustion chamber, is less than Pa.

Pour mettre en place ce système, on pourra utiliser par exemple un aspirateur fonctionnant dans une volume hermétiquement clos dans lequel le un cône muni de pales disposes à intervalles réguliers va, par une action giratoire, vider l'air situe à l'entrée du dépresseur. Le système d'aspiration sera d'une simplicité et d'une efficacité maximume avec un double engrenage(Figure 3)=les gaz aspires(l8) sont pris entre les deux engrenages(16 et 17) et le corps du dépresseur(l7), et sont rejetés vers l'extérieur(19). On pourra aussi envisager le système avec une simple pale ou tout autre moyen d'aspiration. To set up this system, one could use for example a vacuum cleaner operating in a hermetically closed volume in which the a cone provided with blades arranged at regular intervals will, by a gyratory action, empty the air located at the entry of the depressor . The suction system will be of maximum simplicity and efficiency with a double gear (Figure 3) = the aspirated gases (l8) are taken between the two gears (16 and 17) and the body of the depressor (l7) , and are discharged to the outside (19). We can also consider the system with a simple blade or any other suction means.

Pour la première méthode, le dépresseur pourra être installé alors que les tubulures d'échappement ne se sont pas encore rejointes (c'est à dire autant de système d'aspiration pales ou autres- que de cylindres), alors que les tubulures se sont partiellement rejointes, ou totalement rejointes (donc un seul système d'aspiration). For the first method, the depressor can be installed when the exhaust pipes have not yet joined (i.e. as many blades or other suction systems as there are cylinders), while the pipes are partially joined, or fully joined (therefore only one suction system).

Le but pour le procedé et les dispositifs décrits ci-dessus est d'obtenir deux nouveaux types de diagrammes (respectivement Figures 1 et 2), pression-volume (respectivement théorique et réel) du cycle moteur pour un moteur à combustion interne. Par rapport à un diagramme théorique classique type Beau de Rochas (3), ce diagramme (4) n'admet plus une isobare pour l'échappement (BA), mais une courbe vérifiant
P(B') > P(A'). Pour le diagramme réel, cela se traduit par une modification du cycle à partir de l'AOE (Avance à l'Ouverture à l'Echappement). La pression en B' est légèrement diminuée et la pression en A' l'est fortement. A partir du RFA (Retard à la fermeture à l'Admission), le cycle est de nouveau inchangé.The aim for the process and the devices described above is to obtain two new types of diagrams (respectively Figures 1 and 2), pressure-volume (respectively theoretical and real) of the engine cycle for an internal combustion engine. Compared to a classic Beau-type theoretical diagram of Rochas (3), this diagram (4) no longer admits an isobar for the exhaust (BA), but a curve verifying
P (B ')> P (A'). For the real diagram, this results in a modification of the cycle from the AOE (Advance to the Opening to the Exhaust). The pressure at B 'is slightly reduced and the pressure at A' is greatly reduced. From the RFA (Delay in closing on admission), the cycle is again unchanged.

Les avantages principaux sont les suivants:
* Le mélange qui se trouvera dans la chambre au cycle suivant sera de plus grande qualité et en plus grande quantité, car il restera moins de gaz brûles du fait de la dépression.The main advantages are:
* The mixture that will be in the chamber in the next cycle will be of higher quality and in greater quantity, because there will be less gas burnt due to the depression.

* Le rendement sera amélioré, donc il aura une augmentation du couple et de la puissance, et donc à puissance égale une diminution de consommation. * The efficiency will be improved, so it will have an increase in torque and power, and therefore at equal power a decrease in consumption.

* La pollution sera fortement diminuée, puisque le mélange sera de meilleur qualité. * The pollution will be greatly reduced, since the mixture will be of better quality.

* La realis-ation d'une dépression entraînera une baisse sensible de la temperature du moteur. * The achievement of a vacuum will cause a significant drop in engine temperature.

* Ce système est par exemple adaptable au voiture de série et au voiture de course puisque l'échappement est libre pour certaines catégories. * This system is for example adaptable to the production car and the racing car since the exhaust is free for certain categories.

* Dans le cas od la pression dans la tubulure (pour la premiere méthode) serait supérieure à la pression atmosphérique, alors les gaz feront tourner eux-mêmes le dépresseur, et donc fourniront de l'énergie au moteur, par le dépresseur. Ceci est également vrai pour la seconde méthode : dans le cas où, à l'ouverture de la soupape la surpression dans la chambre ferait tourner le depresseur, celui-ci finirait de vider la chambre juste avant la fermeture de la soupape. * In the case od the pressure in the pipe (for the first method) would be higher than the atmospheric pressure, then the gases will make turn themselves the depressor, and thus will supply energy to the engine, by the depressor. This is also true for the second method: in the event that, when the valve opens, the overpressure in the chamber causes the depressor to rotate, it will end up emptying the chamber just before the valve closes.

Divers systèmes de sécurité peuvent être installes au cas où, par exemple, une des pièces viendrait à être défectueuse. Le premier système concerne la mise rotation libre du dépresseur en le rendant independant du couplage moteur (on pourra utiliser deux pignons dont l'un serait libre sur son axe: ce pignon serait, par rapport à son axe, solidaire en rotation et libre en translation, actionné par un systeme de secours (ou par le système de commande).Une tubulure d'échappement de secours (10) peut être installée : au cas où il y aurait une trop forte pression dans la tubulure après l'ouverture de la soupape, un système de clapet s'ouvrirait et permettrait au gaz d'échappement de sortir sans rien détériorer (ce clapet peut être construit de la manière suivante : un ressort (9) plaque une membrane (8) contre un orifice de la tubulure (10); si la pression est trop forte alors le ressort se comprimera). Des systèmes de sécurité commandés de l'extérieur peuvent être installés : le précédent système peut se bloquer dans la position clapet ouvert (la membrane maintenue en position haute par une accroche) et ne se débloquerait que sur commande de l'extérieur (en tirant sur une accroche).On peut aussi envisager le cas d'un système se mettant en route et se débranchant de l'extérieur (les engrenages tourneraient alors librement ou bien grâce à leur source d'énergie, mais une tubulure paralelle (5) serait mise en raccord par un clapet (7) actionné par un câble (6) manoeuvré de l'extérieur). Various security systems can be installed in case, for example, one of the parts becomes defective. The first system concerns the free rotation of the depressor by making it independent of the motor coupling (one can use two pinions, one of which would be free on its axis: this pinion would be, relative to its axis, integral in rotation and free in translation , actuated by an emergency system (or by the control system). An emergency exhaust manifold (10) can be installed: in case there is too much pressure in the manifold after opening the valve , a valve system would open and allow the exhaust gas to exit without damaging anything (this valve can be constructed as follows: a spring (9) presses a membrane (8) against an orifice in the pipe (10 ); if the pressure is too strong then the spring will compress.) Security systems controlled from the outside can be installed: the previous system can be locked in the open valve position (the membrane held in the up position by an attachment) and would only be released on command from the outside (by pulling on an attachment). We can also consider the case of a system starting and disconnecting from the outside (the gears would then rotate freely or thanks to their energy source, but a parallel tube (5) would be connected by a valve (7) actuated by a cable (6) operated from the outside).

Pour démarrer un moteur muni d'un tel système, on pourra laisser le dépresseur en liaison avec le moteur ou débrancher le dépresseur. On pourra également ouvrir le clapet (7) par le cable (6). Ceci permettra d'économiser les batteries de démarrage. To start an engine fitted with such a system, you can leave the depressant in connection with the engine or disconnect the depressor. We can also open the valve (7) by the cable (6). This will save the starter batteries.

Pour un moteur à 4 temps, il y aura un autre avantage: pour ce type de moteur le 4ème temps est un temps résistant. Avec ce système le 4eme temps devient un temps moteur, puisque par la dépression le piston sera attiré vers le point moteur haut De plus, dans le cas où l'angle d'ouverture à l'admission est égale à l'angle de fermeture à l'échappement, il n'y aura plus d'essence qui passera dans l'échappement. Ainsi, la quantité de CO produit sera très fortement diminuée. Dans le cas contraire, pendant les angles d'ouverture de l'admission et de l'échappement, les derniers résidus de gaz brûlés sortiront, poussés par les gaz d'admission. For a 4-stroke engine, there will be another advantage: for this type of engine, the 4th stroke is a resistant time. With this system the 4th time becomes an engine time, since by the vacuum the piston will be attracted towards the high engine point. In addition, in the case where the opening angle at the intake is equal to the closing angle at the exhaust, there will be no more gasoline which will pass in the exhaust. Thus, the amount of CO produced will be greatly reduced. Otherwise, during the opening angles of the intake and exhaust, the last burnt gas residues will come out, pushed by the intake gases.

Pour un moteur rotatif, du type Wankel, on ne parlera plus de soupapes d'admission ou d'échappement mais d'orifices d'admission ou d'échappement. Les 2 méthodes préconisées cidessus sont applicables. Les avantages généraux sont inchangés. De plus, le 4eme temps passera également d'un temps résistant à un temps moteur. For a rotary engine, of the Wankel type, one will no longer speak of intake or exhaust valves but of intake or exhaust ports. The 2 methods recommended above are applicable. The general benefits are unchanged. In addition, the 4th time will also pass from resistant time to motor time.

Pour le moteur 2 temps, les 2 méthodes peuvent être utilisées, l'aspiration des gaz se fait par la lumiere d'échappement, permettant une meilleure entrée des gaz par la lumière de transfert. C'est essentiellement pour ce type de moteur que ce système donnera les meilleurs résultats. For the 2-stroke engine, the 2 methods can be used, the suction of the gases is done by the exhaust light, allowing better entry of the gases by the transfer light. It is essentially for this type of engine that this system will give the best results.

Claims

1 / Depressor device (1) system

characterized in that it sucks, for a motor

(2) internal combustion, gases

exhaust at the outlet of the pipes

exhaust or just out of

the exhaust port, to reject them in

the exhaust pipe or in the open air, which

increases engine efficiency,

torque and horsepower; the temperature of

engine will also be reduced.

2 / Device according to claim 1

characterized in that the commissioning of this

system is done by direct coupling or

indirect with the engine or on a source

independent energy.

3 / Device according to claim 1

characterized in that the present system follows

theoretical and real pressure diagrams

volume characterized by the verified equation

in the combustion chamber.

of admission).

Pressure (bottom dead center

Pressure (top dead center of intake) <

4 / Device according to any one of

previous claims characterized in

that on some engines, despite the low pressure

generated by the depressant, when opening

from the exhaust, the pressure will be so much

important that it will be able to exercise on

blades an effort capable of providing

energy. The blades will in turn become

driving and will be able to bring energy to

any system that will be paired with them.

5 / Device according to any one of

previous claims characterized in

that in case, associated with this system, the

crossing (angle of advance at opening at

ignition - closing delay angle at

exhaust) is reduced to a very low value

low or zero (by adjusting the shaft

at

cam); then pollution (by a percentage

lower CO) and consumption will be

greatly reduced.

6 / Device according to claim 1

characterized in that the 4th beat of a

4-stroke engine or Wankel type engine

is a motor time; the second time of a

2-stroke engine also becomes a time

engine; this characteristic is obtained by the

depression of the chamber upon opening

of the exhaust valve.

7 / Device according to any one of

previous claims characterized in

a security system by rotation

free, by pipes mounted in parallel

to the depressant (5,6,7 or 8,9,10) or by any

other system, automatically activated or

manually, can be mounted.

8 / Device according to claim 1

characterized in that the starting

of such a system can be done with the

depressant or without (by opening a

tubing (5,6,7) mounted in parallel).