FR2708668A1 - Device for charging (filling) a combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF V E ALIMENTATION D'UN MOTEUR A EXPLOSION
La présente invention concerne un dispositif pour alimenter ou suralimenter en gaz neufs un moteur à explosion. Sans préjudice des autres applications possibles (moteur à 4 temps. ..), il est particulièrement adapté pour la tsur)alimentation des moteurs 2 temps, munis d'orifices d'admission à commande indépendante de celle des orifices d'échappement, (à allumage commandé ou du type diesel, à carburateur ou à injection d'essence..)
Le dispositif selon l'invention permet le fonctionnement du moteur suivant un cycle optimisé, sans ajout d'huile au carburant, et d'obtenir des performances en puissance, couple d'entraînement, consommation de carburant et propreté Cantipollution) meilleures que celles des moteurs 4 temps suralimentés ou non, tout en conservant les avantages propres au moteur 2 temps : plus simple, compact, moins couteaux
Le moteur 2. temps, omparé au moteur 4 temps, a une "puissance spécifique" (puissance par unité de volume de cylindrée) théoriquement double car il a un temps moteur sur deux au lieu de un sur quatre Cependant, dans la pratique, les performances du moteur 2 temps traditionnel sont pénalisées du fait que le remplissage en gaz neufs du cylindre se fait dans des conditions mal maetrisBes, ce qui conduit à
- une puissance spécifique non pas double mais environ 1,5 fois celle du moteur 4 temps
- une "consommation spécifique (consommation par unité de puissance) plus élevée
- une perte de gaz neufs carburés par l'échappement
En outre le moteur 2 temps traditionnel nécessite l'ajout d'huile au carburant pour lubrifier le carter/vilebrequin (utilisé comme pompe d'alimentation en gaz neufs), augmentant sa pollution , La pompe intégrée au moteur a une cylindrée imposée (égale à celle du moteur) et un calage imposé (cycle décalé de 1800 par rapport au cycle moteur) ce qui ne permet pas d'optimiser le réglage du balayage des gaz brûlés par les gaz neufs, ou du remplissage complémentaire éventuel (après fermeture des orifices d' échappement)
L'ajout d'une suralimentation par compresseur (entraîné par le moteur ou par une turbine alimentée par les gaz brûlés) générant une pression constante à l'intérieur du cycle moteur, ne permet pas de doser séparément le balayage et le remplissage complémentaire éventuel. La suralimentation par turbocompresseur ne fonctionne pas aux faibles régimes de rotation du moteur et a un temps de réponse lors de la mise en marche. Le prélèvement d'énergie se fait avec un rendement (dans la turbine) médiocre
I1 résulte de tout cela que le moteur 2 temps traditionnel est réservé à des applications limitées (notamment motorisation de petits véhicules à 2 roues).DEVICE FOR SUPPLYING AN EXPLOSION ENGINE
The present invention relates to a device for supplying or supercharging new gas to an internal combustion engine. Without prejudice to other possible applications (4-stroke engine ...), it is particularly suitable for the tsur) 2-stroke engine power supply, with intake ports with independent control from that of the exhaust ports, (to positive ignition or diesel type, carburetor or petrol injection.)
The device according to the invention allows the engine to operate on an optimized cycle, without adding oil to the fuel, and to obtain performance in terms of power, driving torque, fuel consumption and cleanliness Cantipollution) better than those of the engines. 4-stroke supercharged or not, while retaining the advantages of the 2-stroke engine: simpler, compact, less knives
The 2-stroke engine, compared to the 4-stroke engine, has a theoretically "specific power" (power per unit volume of displacement) because it has one engine time in two instead of one in four. However, in practice, the performance of the traditional 2-stroke engine is penalized by the fact that the filling with new gas of the cylinder is done under poorly controlled conditions, which leads to
- a specific power not double but about 1.5 times that of the 4-stroke engine
- a higher "specific consumption (consumption per unit of power)
- loss of new gas fueled by the exhaust
In addition, the traditional 2-stroke engine requires the addition of oil to the fuel to lubricate the crankcase / crankshaft (used as a pump for supplying new gas), increasing its pollution. The pump integrated in the engine has an imposed displacement (equal to that of the engine) and an imposed setting (cycle shifted by 1800 from the engine cycle) which does not allow optimizing the adjustment of the sweeping of the gases burned by the new gases, or of the possible additional filling (after closing the orifices d '' exhaust)
The addition of a supercharging by compressor (driven by the engine or by a turbine powered by the burnt gases) generating a constant pressure inside the engine cycle, does not make it possible to separately dose the sweep and any additional filling. Turbocharging does not work at low engine speeds and has a response time when starting. Energy is drawn with a poor efficiency (in the turbine)
It follows from all of this that the traditional 2-stroke engine is reserved for limited applications (in particular the motorization of small vehicles with 2 wheels).
Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients. C'est une alimentation volumétrique à pression cyclique (variable à l'intérieur du cycle moteur), associée à un moteur 2 temps et permettant d'optimiser le balayage et le remplissage complémentaire. The device according to the invention overcomes these drawbacks. It is a volumetric supply at cyclic pressure (variable inside the engine cycle), associated with a 2-stroke engine and allowing to optimize the sweeping and the additional filling.
Il comporte selon une première caractéristique un système d'aspiration et de précompression des gaz neufs, composé de
- une pompe R air à membrane ou à piston, entraînée directement, ou à travers un dispositif approprié, par le vilebrequin moteur, fonctionnant au même régime (nombre de cycles par unité de temps), mue d'un mouvement alternatif comme le piston moteur mais dont le calage par rapport au cycle du moteur peut être choisi (par exemple, en avance de 90 ) ainsi que sa cylindrée (par exemple plus grande).It comprises, according to a first characteristic, a suction and precompression system for new gases, composed of
- a diaphragm or piston air pump R, driven directly, or through an appropriate device, by the engine crankshaft, operating at the same speed (number of cycles per unit of time), driven by an alternating movement like the engine piston but whose timing with respect to the engine cycle can be chosen (for example, in advance of 90) as well as its displacement (for example greater).
- associée à un clapet anti-retour sur l'alimentation de la pompe , et à une capacité (volume) sur la liaison entre la sortie de la pompe et l'admission du moteur. - associated with a non-return valve on the pump supply, and with a capacity (volume) on the connection between the pump outlet and the engine intake.
Ce système d'aspiration/précompression est associé à une définition optimisée du cycle moteur et des séquences d'admission/échappement, caractérisée par l'enchaînement suivant
admission échappement 1. vidage partiel, par mise fermée ouvert à la pression atmosphérique 2. balayage partiel, sous ouverte pression faible 3. remplissage complémentaire, " fermé sous pression croissante 4. compression complémen- fermée taire 5. explosion 6. détente
L'emploi du dispositif selon l'invention, en association avec ce cycle optimisé, permet :
- de faire travailler le piston (pendant la détente des gaz brûlés) sur une course plus grande que celle de la compression, d'accroître le rendement et diminuer la consommation spécifique
- de maîtriser et doser séparement les taux de balayage et remplissage, sans perte de gaz neufs par l'échappement
- de maîtriser l'énergie consommée :
. la pression générée est cyclique, variable tout au long du cycle pour s'adapter à la valeur juste nécessaire pour assurer le balayage (pression faible) puis le remplissage complémentaire (pression croissante), donc avec le minimun de perte d'énergie au transfert
seul est consommé, en énergie prélevée, le volume
effectivement transféré. A faible charge, une partie importante
du volume précomprimé par la pompe ntest pas transféré, et resti
tue son énergie lors du cycle suivant de la pompe. This suction / precompression system is associated with an optimized definition of the engine cycle and intake / exhaust sequences, characterized by the following sequence
exhaust inlet 1. partial emptying, by closed setting open at atmospheric pressure 2. partial flushing, under open low pressure 3. additional filling, "closed under increasing pressure 4. complementary compression closed 5. explosion 6. expansion
The use of the device according to the invention, in combination with this optimized cycle, allows:
- to make the piston work (during the expansion of the burnt gases) over a greater stroke than that of the compression, to increase the efficiency and decrease the specific consumption
- to control and measure the sweeping and filling rates separately, without loss of new gases from the exhaust
- to control the energy consumed:
. the pressure generated is cyclic, variable throughout the cycle to adapt to the value just necessary to ensure the sweeping (low pressure) then the additional filling (increasing pressure), therefore with the minimum of energy loss during transfer
only the volume of energy consumed is taken
actually transferred. At low load, a large part
volume pre-compressed by the pump is not transferred, and remains
kills its energy in the next pump cycle.
Un autre avantage du dispositif selon l'invention est Le maintien aux faibles charges d'une proportion de gaz brûlés mélangés aux gaz neufs, élevant ainsi la température du mélange et facilitant la combustion notamment à froid, et procurant plusieurs combustions successives d'une partie des gaz (antipollution).Another advantage of the device according to the invention is the maintenance at low loads of a proportion of burnt gases mixed with new gases, thereby raising the temperature of the mixture and facilitating combustion, in particular cold, and providing several successive combustions of a portion. gases (antipollution).
Une variante possible est d'introduire une restriction variable à l'entrée de la pompe pour moduler la quantité de gaz neufs transférés dans le moteur.A possible variant is to introduce a variable restriction at the inlet of the pump to modulate the quantity of new gases transferred into the engine.
Une autre variante possible est d'introduire une capacité entre la restriction et le clapet anti-retour pour améliorer le fonctionnement de la pompe.Another possible variant is to introduce a capacity between the restriction and the non-return valve to improve the operation of the pump.
Une autre variante possible est de faire varier le calage angulaire de la pompe en fonction du régime moteur (accroître à haut régime l'avance de phase de la pompe par rapport au piston moteur) pourstaccommoder de temps de transfert réduits et maintenir un remplissage optimun à haut régime.Another possible variant is to vary the angular setting of the pump according to the engine speed (increase at high speed the phase advance of the pump relative to the engine piston) to accommodate reduced transfer times and maintain optimum filling at high speed.
Le système proposé est particulièrement intéressant pour le moteur 2 temps à 2 cylindres, avec pompe double, qui comparé au moteur 4 temps à 4 cylindres suralimenté ou non, est
- plus compact
- plus léger
- moins cher à produire
- même équilibrage du vilebrequin (même nombre de temps moteur par tour de vilebrequin, c' est à dire 2)
- puissance spécifique élevée
- couple disponible élevé même à bas régime, alimentation surcompressée disponible en permanence, sans temps de réponse
- consommation réduite, renforcée par
. meilleure combustion à froid,
. faible inertie thermique,
donc avantage en cas de démarrages fréquents.The proposed system is particularly interesting for the 2-stroke 2-cylinder engine, with double pump, which compared to the 4-stroke 4-cylinder engine, supercharged or not, is
- more compact
- lighter
- cheaper to produce
- same balancing of the crankshaft (same number of engine times per crankshaft revolution, that is to say 2)
- high specific power
- high available torque even at low speed, supercharged supply available at all times, with no response time
- reduced consumption, reinforced by
. better cold combustion,
. low thermal inertia,
therefore advantage in case of frequent starts.
- meilleure antipollution (combustions successives)
Les dessins annexés illustrent un mode de réalisation de l'invention :
- la figure 1 représente en coupe le dispositif suivant l'invention,
- la figure 2 représente le diagramme des cycles moteur et pompe.- better pollution control (successive combustions)
The accompanying drawings illustrate an embodiment of the invention:
FIG. 1 represents in section the device according to the invention,
- Figure 2 shows the diagram of the motor and pump cycles.
En référence à ces dessins, le dispositif comporte une pompe à air (1) avec une membrane (2) mue par un dispositif bielle/manivelle (3) entraîné directement par le vilebrequin moteur (4) ou à travers une courroie crantée (5) ou un dispositif approprié. Un clapet anti-retour (6) est disposé à l'entrée de la pompe. La cylindrée V1 de la pompe, le volume V2 de la capacité (7) interposée entre la sortie de la pompe et l'entrée du cyLindre moteur (8), et le calage de la pompe par rapport au cycle du piston moteur (9) sont choisis pour optimiser l'alimentation du moteur de cylindrée V3. With reference to these drawings, the device comprises an air pump (1) with a membrane (2) driven by a connecting rod / crank device (3) driven directly by the engine crankshaft (4) or through a toothed belt (5) or an appropriate device. A non-return valve (6) is arranged at the inlet of the pump. The displacement V1 of the pump, the volume V2 of the capacity (7) interposed between the outlet of the pump and the inlet of the engine cylinder (8), and the timing of the pump with respect to the engine piston cycle (9) are chosen to optimize the supply of the displacement engine V3.
Une restriction variable (10) est interposée devant le clapet d'entrée de la pompe, pour créer une perte de charge variable et moduler la quantité de gaz neufs aspirés par la pompe. A variable restriction (10) is interposed in front of the inlet valve of the pump, to create a variable pressure drop and modulate the quantity of new gases sucked in by the pump.
Une capacité (11) est interposée entre la restriction variable (10) et le clapet anti-retour (6) pour optimiser le fonctionnement de la pompe. Cet ensemble restriction (10), capacité (11), clapet anti-retour (6), pompe (I) et capacité C7) peut être doublé pour alimenter 2 cylindres moteur. A capacity (11) is interposed between the variable restriction (10) and the non-return valve (6) to optimize the operation of the pump. This restriction (10), capacity (11), non-return valve (6), pump (I) and capacity C7) assembly can be doubled to supply 2 engine cylinders.
PHASE 1 : Avant d'arriver au point mort bas du piston moteur l'orifice d'échappement s'ouvre, permettant le vidage partiel des gaz brûlés par mise à la pression atmosphérique. PHASE 1: Before arriving at the bottom dead center of the engine piston, the exhaust port opens, allowing the partial emptying of the burnt gases by atmospheric pressure.
PHASE 2 : En arrivant au point mort bas du piston moteur l'orifice d'admission s'ouvre, permettant le balayage des gaz brûlés, restés dans le cylindre moteur (8), par les gaz neufs. PHASE 2: Arriving at the bottom dead center of the engine piston, the intake opening opens, allowing the scavenging of the burnt gases, remaining in the engine cylinder (8), by the new gases.
La membrane (2) de la pompe est à mi-course. L'ampleur du balayage dépend de l'ouverture de la restriction (10).The diaphragm (2) of the pump is at mid-stroke. The extent of the scanning depends on the opening of the restriction (10).
PHASE 3 : A partir d'une remontée partielle du piston moteur (9), l'orifice d'échappement se ferme. PHASE 3: From a partial rise of the engine piston (9), the exhaust port closes.
La membrane (2) s'approche de sa course maximum., et fournit une pression croissante au cylindre moteur (8) pour compléter son remplissage. La pression dans le cylindre (8) s'accroît doublement du fait de la diminution de volume des gaz dans le cylindre (8) et du fait du remplissage complémentaire. L'ampleur du remplissage complémentaire dépend de l'ouverture de ia resstriction 10). The diaphragm (2) approaches its maximum stroke., And supplies increasing pressure to the engine cylinder (8) to complete its filling. The pressure in the cylinder (8) increases doubly due to the decrease in volume of gases in the cylinder (8) and due to the additional filling. The extent of the additional filling depends on the opening of the restriction 10).
PHASE 4 : A environ mi-course du piston moteur (9), l'orifice d'admission se ferme. PHASE 4: About halfway through the engine piston (9), the intake opening closes.
Le piston moteur (9) poursuit sa compression jusqu'au point mort haut
La pompe commence son cycle d'aspiration, le clapet anti-retour (6) s'ouvre lorsque la pression dans la pompe redevient inférieure à la pression en amont du clapet.The engine piston (9) continues to compress until top dead center
The pump begins its suction cycle, the non-return valve (6) opens when the pressure in the pump becomes lower than the pressure upstream of the valve.
PHASE 5 : Explosion des gaz dans le cylindre moteur (8). PHASE 5: Explosion of the gases in the engine cylinder (8).
PHASE 6 : Détente des gaz dans le cylindre moteur (8), la pompe termine sa course dans le sens aspiration. Le clapet anti-retour (6) se ferme lorsque la pompe inverse son mouvement pour amorcer la précompression des gaz. PHASE 6: Gas expansion in the engine cylinder (8), the pump ends its stroke in the suction direction. The non-return valve (6) closes when the pump reverses its movement to initiate the precompression of the gases.
Claims (6)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9211941A FR2708668A1 (en) | 1992-10-02 | 1992-10-02 | Device for charging (filling) a combustion engine |
FR9301645A FR2708667B3 (en) | 1992-10-02 | 1993-02-11 | 2-stroke engine with controllable cyclic supercharging. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9211941A FR2708668A1 (en) | 1992-10-02 | 1992-10-02 | Device for charging (filling) a combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2708668A1 true FR2708668A1 (en) | 1995-02-10 |
Family
ID=9434273
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR9211941A Pending FR2708668A1 (en) | 1992-10-02 | 1992-10-02 | Device for charging (filling) a combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR2708668A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002025078A1 (en) * | 2000-09-22 | 2002-03-28 | Drazen Paut | Two-stroke cycle for internal combustion engines |
WO2002084089A1 (en) * | 2001-04-12 | 2002-10-24 | Rynhart Research And Development Company Limited | A positive displacement supercharger |
-
1992
- 1992-10-02 FR FR9211941A patent/FR2708668A1/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002025078A1 (en) * | 2000-09-22 | 2002-03-28 | Drazen Paut | Two-stroke cycle for internal combustion engines |
US6874454B2 (en) | 2000-09-22 | 2005-04-05 | Drazen Paut | Two-stroke cycle for internal combustion engines |
WO2002084089A1 (en) * | 2001-04-12 | 2002-10-24 | Rynhart Research And Development Company Limited | A positive displacement supercharger |
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