WO1999023376A1 - Moteur gdi a systeme mms - Google Patents
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Definitions
- the MMS engine is a simple four-stroke powertrain with the standardized gas distribution and internal fuel injection system.
- the version "4G93 Mitsubishi” with internal injection can be considered as the analogue of the "MMS” engine.
- "Concept Car Mitsubishi HSRT” is equipped with “4G93 Mitsubishi” which was exhibited at the World automobile show, in 1995, in Frankfourt. OPERATION: The air intake duct (fig
- the air intake duct narrows from one end to the other: the cross section of the inlet opening (fig
- the gasoline / air ratio can be approximately 1 to 30 against 1 to 40 at normal speed. It should be noted that the swirling provides the most favorable conditions for the formation of the mixture when the fuel is dispersed in two slices.
- This device (fig 3) (18) of the piston makes it possible to split the spray of petrol sprayed (fig 3) (17) in two slices (fig 3) (23,24).
- the combined system of the formation of the mixture also includes the ionization of the gasoline before injection (fig 5) (28), in other words, the effect of the electromagnetic field takes place in the duct in front of the injector (fig 5) (29).
- the flame (fig 7) (33) passes through the nozzles (fig 4) (34), (fig 7) (34) of the splitting device (fig 7) (18) and by swirling in the recesses (fig 7) ( 21) assumes complete ignition of the mixture in the combustion chamber (fig 7) (27).
- the lit mixture increases in volume (fig 8) (35) and pushes the piston (fig 8) (11) towards bottom dead center (fig 8) (36).
- the multiple-point ignition system makes it possible to ignite the mass of the fuel mixture in the combustion chamber much faster, bringing point Z (fig 9) (37) as close as possible to top dead center (fig 9) (38) on the indicator diagram (fig 9: - angle of rotation of the crankshaft,
- the exhaust gases (fig 10) (41) are discharged to the outside immediately after opening the valve (fig 10) (40).
- the piston (fig 10) (11) returns to top dead center ending the 4th stroke of the engine operation.
- the maximum thermal efficiency of the lean mixture engine is possible in case the compression ratios constitute 12 to 1.
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Abstract
Ce moteur peut être fabriqué sur la base de la production en série du moteur à essence. Faisant partie du système combiné de la formation du mélange combustible, le système d'admission de l'air assure un bon remplissement d'air du cylindre. Le mélange combustible appauvri est allumé par le système d'allumage à plusieurs points. Ce dernier est un jet de flame chassée de la préchambre et, ensuite, tombée sur le dispositif à fendre. Ce jet de flame fendue allume immédiatement toute la masse du mélange combustible. Ceci donne des bonnes caractéristiques techniques à la proportion essence/air 1 à 40.
Description
MOTEUR GDI A SYSTEME MMS
Le moteur à système MMS peut être installé sur les automobiles à essence. Différentes voitures sportives peuvent être équipées de ce moteur à système MMS si la proportion essence/air constitue 1 à 15 ou bien 1 à 17, la part considérable du combustible est injectée à l'admission et le reste du combustible est pulvérisé par l'injecteur au moment où l'angle de rotation du vilebrequin atteint 40 degrés avant le point mort haut Q- = 40 degrés).
Les moteurs à injection interne sont connus depuis longtemps. La compagnie "Mercedes-Benz AG" est novateur dans ce domaine. Aujourd'hui les moteurs à injection interne traversent une nouvelle étape de son développement: les constructeurs aspirent à résoudre l'un des problèmes les plus globaux, à savoir la baisse du niveau de toxicité d'échappement tandis que les savants cherchent à découvrir des sources d'énergie alternatives. De tous les moteurs GDI un seul groupe motopropulseur élaboré, en 1995, par "Mitsubishi" mérite d'être nommé. Les automobiles de série de cette compagnie sont équipés de ce groupe motopropulseur mentionné ci-dessus.
En 1996, à l'étude plus détaillé des moteurs de "Mitsubishi", les caractéristiques techniques déclarées ont été mises en doute. Ainsi, les vérifications d'un laboratoire d'essais indépendant, en Allemagne, ont confirmé que les doutes avaient été bien raisonnes.
C'est pourquoi l'auteur a décidé d'inventer son propre moteur. Après avoir pris connaissance du moteur GDI de "Mitsubishi" il a constaté qu'il y avait peu de temps pour la préparation du mélange combustible avant son allumage et qu'il était impossible, sans changer la proportion essence/air, d'avoir plus de temps pour cette procédure à cause de la construction du piston.
Au cas où le moteur de "Mitsubishi" fonctionne aux régimes de vitesse de 110 - 120 km/h, la proportion essence/air devient automatiquement l à 13 ou bien 1 à 15, ce qui réduit à zéro toutes les qualités économiques et écologiques de ce moteur.
D'après le laboratoire d'essais mentionné ci-dessus, les caractéristiques techniques déclarées sont tout à fait différentes de celles réelles à cause de la présence d'un grand nombre d'éléments sulfuriques dans l'essence européenne, surtout italienne .
Le moteur à système MMS est un simple groupe motopropulseur à quatre courses avec le système standardisé de distribution des gaz et d'injection interne du combustible. La version "4G93 Mitsubishi" à l'injection interne peut être considéré comme l'analogue du moteur "MMS". "Concept Car Mitsubishi HSRT" est équipé de "4G93 Mitsubishi" qui a été exposé à la Mondiale automobile, en 1995, à Frankfourt.
FONCTIONNEMENT: Le conduit d'admission de l'air (fig
1 )(3), (fig 2 )(3) est situé sous l'angle aigu ( ^ cX- ) (fig 1 )(1), (fig 2 )(1) par rapport au fond du piston (fig 1 )(2), (fig 2 )(2). A son périmètre la section transversale du conduit d'admission a les filets longitudinaux (fig 1 )(4), (fig 2 )(4) en lignes courbées qui font, à leur tour, tourbillonner l'air.
Le conduit d'admission de l'air se rétrécit d'un bout à l'autre: la section transversale de l'orifice d'entrée (fig
2 )(5) du conduit d'admission de l'air (fig 1 )(3), (fig
2 )(3) est plus grande de celle près de la soupape d'entrée (fig 2 )(6).
Le courant d'air tombe sur le fond du piston sous l'angle aigu. Ensuite, étant reflété sous un petit angle de ce fond du piston (fig 1 )(7), (fig 2 )(7) ainsi que des parois (fig 2 )(8) du cylindre l'air continue son tourbillonnement autour de l'axe longitudinal (fig 2 )(9) du cylindre. (Si le système de distribution des gaz comprend quatre soupapes, il est possible d'installer deux conduits d'admission de l'air qui soient, tous les deux, situés sous l'angle aigu par rapport au fond du piston.
Ainsi tourbillonnant sans arrêt le courant d'air remplit progressivement et d'une manière qualitative tout la cylindrée .
Après la fermeture de la soupape d'admission (fig
3 )(10) le piston (fig 3 )(H) continue son déplacement vers le point mort haut (fig 3 )(12). Sans changer la direction
de la rotation de l'air, la construction du fond du piston (fig 3 )(2) ne fait aucun obstacle à cette rotation (fig 3 )(13).
Approximativement au moment où l'angle de rotation du vilebrequin atteint 60 degré avant le point mort haut (Z P≈o O) (fig 3 )(14) le combustible est chassé par l'injecteur (fig 3 )(15) situé dans la prêchambre (fig 3 )(16). Ceci étant, le jet d'essence pulvérisé (fig 3 )(17) tombe sur le fond du piston (fig 3 )(2) dont la construction permet de fendre le jet de combustible en parties égales (fig 3 )(19). Le jet de combustible fendu s'étend dans tous les sens à partir du centre du fond du piston (fig 3 )(20) en tourbillonnant dans ses creux (fig 3 )(21). (Il est à noter que ce dispositif à fendre (fig 3 )(18) se trouve au centre du fond du piston (fig 3 )(20) et fait corps avec ce dernier . )
Il se peut qu'au régime de survitesse apparaît la nécessité d'injecter du combustible à petites doses tant à l'admission qu'à la compression. Ceci étant, la proportion essence/air peut constituer approximativement 1 à 30 contre 1 à 40 au régime normal. Il est à noter que le tourbillonnement assure les conditions les plus favorables pour la formation du mélange au moment de la dispersion en deux tranches du combustible .
La forme de ce dispositif (fig 3 )(18) du piston permet de fendre le jet d'essence pulvérisé (fig 3 )(17)
en deux tranches (fig 3 )(23,24). L'une de ces tranches, inférieure (fig 3 )(23), comme cela a été décrit ci-dessus, se disperse sur le fond du piston (fig 3 )(2) en tourbillonnant dans ces creux du piston (fig 3 )(21). La seconde, supérieure (fig 3 )(24), grâce aux creux dans la partie supérieure du dispositif (fig 4 )(25), s'envole dans tous les sens (fig 3 )(24) remplissant la partie supérieure du cylindre (fig 3 )(26) et la chambre de combustion (fig 3 )(27).
Il est à noter qu'au moment de la pulvérisation de l'essence par l'injecteur (fig 3 )(15) ainsi qu'à 1 ' êvaporation de l'essence du fond du piston (fig 3 )(2) les particules positivement chargées de l'essence et les particules négativement chargées de l'air s'allient activement et créent le mélange essence/air de haute qualité (fig 3 )(28).
Le système combiné de la formation du mélange comprend aussi l'ionisation de l'essence avant l'injection (fig 5 )(28), en d'autres termes, l'effet du champ électromagnétique a lieu dans le conduit devant l'injecteur (fig 5 )(29).
La pulvérisation de l'essence (fig 3 )(17) par l'injecteur (fig 3 )(15) doit être combinée et assurer, en même temps, l'enrichissement local du mélange dans la préchambre (fig 3 )(16). La part considérable de l'essence doit tomber sur le dispositif à fendre (fig 3 )(18).
Approximativement au moment où l'angle de rotation du vilebrequin atteint 20 degré avant le point mort haut
( ft O° (fig 6 )(30) une étincelle (fig 6 )(31) jaillit entre les électrodes de la bougie et allume le mélange enrichi (fig 6 )(32) à la préchambre (fig 6 )(16). Au même moment le piston (fig 6 )(11) complète la préchambre (fig 6 )(16) par son dispositif à fendre (fig 6 )(18) et forme ainsi le système de l'allumage à plusieurs points.
La flame (fig 7 )(33) passe par les tuyères (fig 4 )(34), (fig 7 )(34) du dispositif à fendre (fig 7 )(18) et en tourbillonnant dans les creux (fig 7 )(21) assume l'allumage complet du mélange dans la chambre de combustion (fig 7 )(27).
A son tour, le mélange allumé s'augmente en volume (fig 8 )(35) et pousse le piston (fig 8 )(11) vers le point mort bas (fig 8 )(36).
Le système d'allumage à plusieur points permet d'allumer beaucoup plus vite toute la masse du mélange combustible se trouvant dans la chambre de combustion, en rapprochant au maximum le point Z (fig 9 )(37) vers le point mort haut (fig 9 )(38) sur le diagramme-indicateur (fig 9 : - angle de rotation du vilebrequin,
P - pression de le cylindre,
I - phase de la préparation du mélange combustible,
II- phase de retardement d'allumage,
Ill-phase de la combustion forte accompagnée de l'augmentation de la température,
IV- point d'avance de l'injection,
V - point d'avance de l'allumage,
VI- moment de la combustion visible.).
Tout ceci permet d'obtenir la pression maximale dans la chambre de combustion au volume minimal <-ψflιJ l } (fig 8 ) (39) ainsi que de réduire les pertes thermiques au minimum et d'augmenter le rendement thermique du cycle de fonctionnement.
Les gaz d'échappement (fig 10 )(41) sont rejetés vers l'extérieur tout de suite après l'ouverture de la soupape (fig 10 )(40). Le piston (fig 10 )(11) revient vers le point mort haut terminant la 4-e course du fonctionnement du moteur.
A l'entrée du dispositif à fendre dans la préchambre, le contact intime des surfaces n'est pas indispensable (fig 7 )(42). Pour éviter toute sorte de détérioration des surfaces du dispositif à fendre et des parois de l'orifice d'entrée de la préchambre il faut toujours tenir compte du jeu de dilatation à l'exécution du moteur. L'auteur conseille que le fond du piston (fig 4 )(2), surtout le dispositif à fendre (fig 4 )(18) soient faits de céramique technique. Ceci est nécessaire pour atteindre une bonne résistance à l'usure ainsi qu'à éviter un echauffement excessif et brulement à travers du fond du piston (fig 4 )(2) au régime de fonctionnement à teneur augmentée en oxygène.
Le rendement thermique maximal du moteur à mélange appauvri est possible au cas ou les taux de la compression constituent 12 à 1.
L'angle d'avance d'injection ainsi que l'angle d'avance d'allumage aux régimes différents du fonctionnement du moteur sont aproximatifs parce que ces angles peuvent être bien déterminés à l'aide d'un moteur-modèle d'essais.
DESCRIPTION DES DESSINS
ADMISSION DE L'AIR - vue de côté de l'air sortant du conduit d'admission de l'air et son mouvement sur le fond du piston au moment de la course d'admission
ADMISSION DE L'AIR admission de l'air dans le cylindre par le conduit d ' admission vue de dessus du fond du piston et du conduit d'admission de l'air, mouvement de l'air chassé du conduit d'admission de l'air sur le fond du piston
COURSE DE COMPRESSION DU FONCTIONNEMENT DU MOTEUR - injection de l'essence par l'injecteur sur le fond du piston, deux tranches de l'essence fendue - parties égales de l'essence fendue, mouvement de l'air au moment de l'injection de 1 ' essence - position du vilebrequin et du piston par rapport au point mort haut au moment de l'injection de l'essence par l'injecteur
FORME DU FOND DU PISTON - vue de dessus - section A - section B
IONISATION DE L'ESSENCE DANS LE SEGMENT DE LA CONDUITE DEVANT L'INJECTEUR - vue d'ensemble - section longitudinale du segment de la conduite
COURSE DE COMPRESSION allumage du mélange combustible enrichi dans la préchambre position du vilebrequin et du piston par rapport au point mort haut au moment de l'allumage du mélange combustible enrichi
FIN DE LA COURSE DE COMPRESSION allumage du mélange combustible appauvri dans la chambre de combustion par la flame chassée par les tuères duyères du dispositif à fendre ainsi que par les orifices de ventilation dans la préchambre (fig 7 )(53) flame fendue et étendue sur le fond du piston
COURSE DE DETENTE augmentation brusque de la pression dans la chambre de combustion position du vilebrequin et du piston au moment de l'augmentation brusque de la pression dans la chambre de combustion
diagramme-indicateur détaillé du moteur GDI à système MMS (illustration graphique de l'injection et et de l'allumage du mélange combustible)
gaz d'échappement rejetés vers l'extérieur
- angle aigu<τC - fond du piston - conduit d'admission de l'air - filets longitudinaux du conduit d'admission de l'air - orifice d'entrée du conduit d'admission de l'air - orifice de sortie du conduit d'admission de l'air - air reflété du fond du piston - air reflété des parois du cylindre - axe longitudinal du cylindre - fermeture de la soupape d'admission - piston - déplacement du piston vers le point mort haut - tourbillonnement de l'air dans le cylindre - ^ ψ ~ 60* - injecteur - préchambre - jet d'essence pulvérisé par l'injecteur - dispositif à fendre du fond du piston - parties égales de l'essence fendue - centre du dispositif à fendre du fond du piston - creux du fond du piston - dispositif à fendre qui fait corps avec le fond du piston - tranche inférieure de l'essence fendue - tranche supérieure de l'essence fendue - creux dans la partie supérieure du dispositif à fendre - partie supérieure du cylindre - chambre de combustion - ionisation de l'essence - segment de la conduite devant l'injecteur - L =20 ° - étincelle - mélange combustible enrichi - flame - tuyères du dispositif à fendre - volume augmenté du mélange combustible allumé - direction du déplacement du piston vers le point mort bas - point Z sur le diagramme-indicateur - point mort haut sur le diagramme-indicateur - ^>min - soupape de sortie - gas d'échappement - jet de dilatation entre le dispositif à fendre et les parois de la prêchambre - bougie d'allumage - fil isolé (+12 V) - gaine métallique - conduite polimérique à haute pression - conduite à haute pression de la pompe d'injection à haute pression - borne (+12 V) - culasse - pièce d'insertion diélectrique rêfractaire - fil joint à la carcasse du moteur - jonction de la borne et du fil isolé - orifice de ventilation de la prêchambre flèches désignent les directions du déplacement du piston
Claims
1. Le moteur GDI à système MMS a le système généralement admis de distribution des gaz et d'injection interne du combustible passant par la préchambre dans le cylindre.
2. Le moteur GDI à système MMS, selon la revendication 1, est caractérisé par le tourbillonnement de l'air autour de l'axe dans le conduit d'admission de l'air (fig 1 )(3), (fig 2 )(3).
3. Le moteur GDI à système MMS, selon la revendication 1, est caractérisé par l'allumage du mélange combustible en deux étapes (fig 7 ):
- dans la préchambre (fig 7 )(16),
- dans la chambre de combustion (fig 7 )(27).
4. Le moteur GDI à système MMS, selon la revendication 1, est caractérisé par l'allumage du mélange combustible à plusieurs points .
5. Le moteur GDI à système MMS, selon la revendication 1, est caractérisé par le système combiné de la formation du mélange combustible.
6. Le moteur GDI à système MMS, selon la revendication 1, est caractérisé par l'injecteur orienté sur le centre du dispositif à fendre et la bougie d'allumage qui sont installés dans la préchambre (fig 7 )(15), (fig 7 )(43).
7. Le moteur GDI à système MMS, selon la revendication 1, est caractérisé par le piston dont la construction est tout à fait neuve (fig 4 )(2).
8. Le moteur GDI à système MMS, selon la revendication 1, est caractérisé par le dispositif à fendre (fig 4 )(18) qui a une double fonction:
- il (fig 3 )(18) fend et distribue en même temps l'essence pulvérisé par l'injecteur, en formant deux tranches (fig 3 )(23), (fig 3 )(24) de ce mélange combustible,
- il (fig 3 )(18) fend aussi la flame chassée de la prêchambre (fig 3 )(16) dans la chambre de combustion (fig 3 )(27) et contribue ainsi à la création du système d'allumage à plusieurs points.
9. Le moteur GDI à système MMS, selon la revendication 1, est caractérisé par la dispersion du combustible en deux tranches dans le volume du cylindre et de la chambre de combustion (fig 3 )(23), (fig 3 )(24).
10. Le moteur à système MMS, selon la revendication 1, est caractérisé par un procédé tout à fait neuf du remplissement du cylindre par l'air.
11. Le moteur GDI à système MMS, selon la revendication 1, est caractérisé par l'enrichissement local du mélange combustible près de la bougie d'allumage qui a lieu non pas grâce à la construction du piston, mais grâce à la dispersion de l'essence dans le volume limité de la préchambre (fig 6 )(32).
12. Le moteur GDI à système MMS, selon la revendication 1, est caractérisé par le système combiné de la dispersion du mélange combustible dans deux volumes (fig 3 ):
- dans la prêchambre (fig 3 )(16),
- dans la chambre de combustion (fig 3 )(27).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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PCT/IB1997/001387 WO1999023376A1 (fr) | 1997-11-04 | 1997-11-04 | Moteur gdi a systeme mms |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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PCT/IB1997/001387 WO1999023376A1 (fr) | 1997-11-04 | 1997-11-04 | Moteur gdi a systeme mms |
Publications (1)
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WO1999023376A1 true WO1999023376A1 (fr) | 1999-05-14 |
Family
ID=11004625
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/IB1997/001387 WO1999023376A1 (fr) | 1997-11-04 | 1997-11-04 | Moteur gdi a systeme mms |
Country Status (1)
Country | Link |
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WO (1) | WO1999023376A1 (fr) |
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- 1997-11-04 WO PCT/IB1997/001387 patent/WO1999023376A1/fr active Application Filing
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
AK | Designated states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): JP US |
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AL | Designated countries for regional patents |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE |
|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application | ||
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |