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Procédé et appareil d'alimentation des moteurs à combustion interne en mélange combustible
Cette invention a trait aux appareils d'alimentation des moteurs à combustion interne en mélange combustible.
Elle a essentiellement pour objet un appareil de ce genre caractérisé par l'agencement utile d'un dispositif perfec- tionné pour régler la quantité de gaz et d'air fournie au collecteur d'admission, d'un dispositif perfectionné pour régler la quantité d'hydrocarbure liquide fournie au surchauffeur dans un rapport défini et approprié avec le débit de ce surchauffeur, d'un dispositif perfectionné pour empêcher qu'une contre-pression exagérée soit transmise @
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par l'intermédiaire de la chambre à niveau constant à la tuyauterie d'alimentation en combustible et au réservoir, et d'un dispositif perfectionné pour mettre le moteur en marche avant de porter le dispositif de " cracking " ou de surchauffage de la vapeur combustible à une température assurant son travail convenable.
Un mode de réalisation de l'invention est représenté dans les dessins annexés dans lesquels :
Figure 1 est une coupe verticale de l'appareil.
Figure 2 est une coupe à plus grande échelle du réservoir à niveau constan t.
Figure 3 est une coupe suivant III-III (figure 1).
Figure 4 est une vue de face de la plaque formant distributeur d'air.
Figures 5 et 6 sont des vues respectives de face de la plaque formant distributeur de gaz et de l'extrémité de la boite contenant ce distributeur.
Dans ces figures, 1 désigne le tuyau d'admission d'un moteur à explosion, ce tuyau étant relié par les conduits usuels aux cylindres du moteur; 2 est le collec- teur d'échappement débitant par l'intermédiaire du tuyau d'éonappement vertical 3. Le tuyau d'admission 1 va en s'élargissant à son extrémité de gauche pour former la chambre 4 dans laquelle pénètre la tuyère d'injection 5 portant à son extrémité des chapeaux évasés 6 et 7 dont le rôle est d'améliorer l'effet d'aspiration de l'air passant vers la droite par le conduit ou tuyau d'admission, effet produit par le mouvement des pistons du motear vers l'arrière.
La tuyère 5 est reliée par un tuyau 8 à l'extré- mité supérieure d'une chambre d'expansion ou de surchauffage 9 de laquelle cette tuyère reçoit sa charge de gaz destinée
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à être mélangée avec de l'air dans le conduit d'admis- sion 1.
L'extrémité du tuyau 1 est munie d'une plaque d'obturation 10 percée de deux lumières dont la section de passage est réglée par la plaque de distribution rotative 11, qui est elle-même percée de deux trous 12 avant la forme représentée dans la figure 4, qui en est une vue de face. Ceci assure une fermeture très graduelle de l'admission, à mesure que la plaque reçoit un mouvement de rotation, ce qui permet de régler le volume d'air admis et destiné à se mélanger avec le gaz.
La plaque 11 est munie d'un collier comportant une manet- te 13 s'étendant vers le bas.
Un raccord 14 est prévu à l'extrémité d'entrée du tuyau 8, lapartie supérieure de ce raccord présentant une lumière 15 (Figure 1 et 6) dont l'ouverture est déterminée par une plaque de distribution rotative 16 présentant une ouverture 17 (figure 5) qui coïncide avec la lumière 15.
La plaque 16 est munie d'une tige 18 portant à son extré- mité une manette 19 à l'aide de laquelle on peut faire tourner la plaque pour permettre le passage d'une quanti- té graduelle de gaz à la tuyère 9. Les manettes 13 et 19 des plaques de distribution d'air et de gaz sont reliées entre elles par une pièce 20 dont la position est réglable longitudinalement par rapport aux manettes de sorte que le degré d'ouverture relatif des deux plaques peut être réglé pour fournir la proportion correcte de gaz et d'air. Le collier qui porte la manette 13 porte aussi une autre manet- te 21 (figure ) qui pivote sur une bielle de transmission 21a s'étendant vers le bas.
Cette bielle est reliée par son extrémité inférieure à l'un des bras d'un levier coudé 21b calé sur un arbre 21c portant le papillon 24 disposé
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dans le tuyau d'échappement. L'autre bras du levier coudé est relié à une tige 21d commandée par le conduc- teur de la voiture, l'organe de manoeuvre étant préfé- rablement placé et disposé d'une manière qui corresponde à l'emplacement et à la disposition de l'appareil à pédale et levier normal prévu pour la commande de gaz dans l'automobile ordinaire.
Un ressort (non représenté) exerce une pression propre à solliciter la tringlerie décrite plus haut, comprenant les manettes 13 et 19 et le levier
21b, vers une position dans laquelle les distributeurs
11, 16 et 24 sont fermés, de sorte que lorsque l'opé- rateur cesse d'appuyer sur la pédale, les distributeurs se .ferment tous, tandis que leur ouverture est réglée par l'amplitude du mouvement de l'organe de manoeuvre (pédale, levier, etc...).
On remarquera à cet égard que la transmission, comprenant les leviers, manettes, etc.. représentée sur les dessins n'a été indiquée, dans un but de clarté et de simplicité, que d'une façon schéma- tique, tant en ce qui concerne la disposition que les proportions, les pièces étant proportionnées de telle sorte qu'un mouvement défini de la tige 21d par l'opérateur donne le degré de fermeture convenable aux distributeurs Il,16 et 24 et que, dans une position extrême, ces distributeurs sont tous entièrement ouverts, tandis que dans l'autre position extrême, ils sont tous entièrement fermés.
La chambre d'expansion 9 va en s'élargissant vers le haut et lesparoisde cette chambre et du tuyau 8 sont préférablement recouvertes d'un revêtement calorifuge 22, 23. en amiante ou matière analogue, dans le but d'uti- liser l'effet de chauffage du tuyau d'échappement sur le gaz dans la mesure la plus grande possible. Le papillon 24 est aussi utile à cet égard, en particulier pour met-
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tre en marche le moteur, étant donné que, lorsque ce papillon est partiellement fermé, le tuyau d'échappement et la chambre 9 s'échauffent beaucoup plus rapidement que si le tuyau d'échappement était complètement ouvert.
L'hydrocarbure liquide est fourni par la cuve à. niveau constant 25, qui est à son tour alimentée par un réser- voir, non représenté. La communication entre cette cuve 25 et la chambre d'expansion 9, comprend des tuyaux 26, 27 et un bâti à obturateurs 28 monté sur ces tuyaux. Ce bâti porte une soupape à pointeau 29 commandé par une came 30 et par une manette 31, qui@elle-même commandée depuis l'extrémité de la manette 19. L'extrémité de la manette 31 présente une série de trous dans l'un desquels peut s'engager un doigt µla monté de façon à pouvoir se dépla- cer suivant son axe à travers un collier prévu à l'extré- mité de la manette 19, ce qui permet de régler l'puverture offerte au pointeau 29 par un mouvement donné de la manet- te 19.
Grâce à cette disposition, lorsque les plaques de distribution 11 et 16 sont déplacées en vue d'ouvrir leurs lumières, le pointeau s'ouvre; de même, lorsque les plaques sont déplacées vers la position de fermeture, le pointeau 29 se ferme. La chambre d'expansion reçoit ainsi une quantité de fluide proportionnelle à la quantité de gaz qui en est retirée, de sorte que la densité de la vapeur que renferme 1 a chambre d'expansion est maintenue à une valeur relativement constante. On évite ainsi une suralimentation de la chambre en fluide, de même que la fourniture d'une quantité de fluide trop faible à cette chambre.
La condition qui doit ici être réalisée est que l'hydrocarbure liquide soit vaporisé par la chaleur des parois de la chambre ou par les parois du tuyau 27 à l'endroit ou ce tuyau pénètre dans la chambre, afin que l'effet de
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chauffage entier des parois de la chambre soit appliqué au surchauffage de la vapeur et transforme celle-ci en un gaz sec et fluide. Ce résultat est plus facile à réaliser en l'absence d'un liquide quelconque dans la chambre, de sorte qu'il est important de régler la quan- tité d'hydrocarbure liquide à l'aide du pointeau 29, afin d'éviter une suralimentation de cette chambre.
Le bâti 28 est aussi muni d'un robinet à deux voies
32 comportant une manette de commande 33 actionnée depuis le tablier de la voiture par une transmission convenable, non représentée. Lorsque ce robinet occupe la position représentées le tuyau 26 communique avec le tuyau 34 abou- tissant à une botte à soupape 35 placée sur le côté supé- rieur de la chambre 4 et reliant ledit tuyau à la chambre.
La botte 35 est munie d'une soupape à pointeau 36 servant à régler la quantité de liquide fournie à la chambre 4.
Ce dispositif est employé pour mettre le moteur en marche avant que la chambre 9 ait été suffisamment chauffée pour vaporiser convenablement le fluide admis à cette chambre et le surchauffer. A ce moment, le robinet 32 coupe la com- lunication entre lestuyaux 26 et 27 et établit la commu- nication avec la boite 35. La mise en marche du moteur par l'appareil de démarrage détermine un appel d'air à travers la chambre 4, et ce courant d'air passe devant l'ouver- ture du pointeauque renferme la botte 35 et; détermine l'admission d'hudrocarbure liquide dans la chambre 4 sous forme d'un nuage ou jet divisé qui produit le mélange explosif nécessaire pour actionner le moteur.
Ce dispositif constitue en réalité un carburateur qui fonctionne appro- ximativement avec la même efficacité qu'un carburateur ordinaire jusqu'à ce que le tuyau d'échappement 3 et la chambre 9 aient été suffisamment chauffés pour permettre
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d'effectuer un changement de régime et d'employer le gaz provenant de cette chambre. Ce changement peut ordi- nairement être effectué avantageusement après dix minutes de fonctionnement environ, période pendant laquelle on emploie le mélange injecté par la boîte 35. A ce moment, on fait tourner le robinet 32 de 90 , ce qui fait cornmu- niquer les tuyaux 26 et 27.
La vapeur d'hydrocarbure passe alors par le tuyau 27 dans la chambre 9, et le gaz sec qui se forme dans cette chambre passe par le tuyau $ à la tuyère 5, le gaz étant aspiré hors de cette tuyère et mélangé avec l'air qui pénètre par le tuyau d'admission 1.
La forme conique que présente le tuyau d'admission à l'endroit où il est raccordé à la chambre 4 détermine en ce point une augmentation de la vitesse de l'air, et cette augmentation, conjointement avec l'action du chapeau 7, fait passer l'air admis en regard de l'extrémité dudit chapeau, de façon à exercer une aspiration très efficace sur le gaz passant à travers la tuyère 5.
La cuve à niveau constant, munie du flotteur et du pointeau habituels, est préférablement construite comme représenté dans la figure 2, l'hydrocarbure liquide arrivant à cette cuve par le tuyau 37, et la quantité admise étant réglée par le pointeau 38 présentant des sièges 39 et 40 à ses extrémités. Le pointeau est fixé à un flotteur en tôle 40 muni à son extrémité inférieure d'un rebord évasé 41 qui exerce une légère pression élas- tique sur les parois internes de la cuve. Cette disposition empêche efficacement les inconvénients qui pourraient résulter d'une contre-pression provenant de la chambre 9. contre-pression susceptible de se produire et d'être trans- mise par le tuyau 37 et les pièces qui s'y rattachent.
Si une pression exagérée était communiquée à la chambre au- dessous du flotteur, cette pression déterminerait l'éléva- tion du flotteur, l'application de l'extrémité supérieure du
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pointeau 38 contre son siège et celle du rebord 42 con- tre la paroi de la chambre, ce qui empêcherait tout passage de fluide sur le côté supérieur du flotteur.
En service, on met le moteur en marche de la façon précédemment expliquée en ouvrant le robinet 32 pour parmettre le passage d'hydrocarbure liquide à travers la soupape 36 et couper l'admission du fluide au tuyau 27 et à la chambre 9, l'opérateur manoeuvrant en même temps la pédale ou le levier de commande pour ouvrir partiellement le distributeur d'air 12 ainsi que le papillon 24 du con- duit d'échappement et le distributeur de gaz 11, ce dernier étant toutefois sans effet parce que le robinet 32 est férue. L'air passant dans le tuyau 1 aspire le fluide vaporisé à travers la soupape 36, ce fluide pénétrant dans le tuyau 10 et constituant ainsi un mélange combus- tible.
Lorsque l'échappement a porté le tuyau 3 et la chambre 9 à une température élevée, on manoeuvrele robinet 32 pour couper le passage de fluide par la soupape 36 et admettre ce fluide au tuyau 27. Le fluide se vaporise au moment où il pénètre dans la chambre extrêmement chauffée 9, ou juste avant d'entrer dans cette chambre; au moment où il s'élève à l'intérieur de la chambre, il est porté à un état sec ou surchauffé, puis passe dans le tuyau 8 et la tuyère 5. Il se mélange alors à l'air que renferme le tuyau 1 et passe dans les cylindres du moteur à une température relativement basse, le tuyau d'admission d'air étant hors du contact des pièces extrêmement chauffées du moteur, par exemple du tuyau d'échappement, de sorte que la seule chaleur supplémentaire du mélange est celle inhérente au gaz chaud.
Comme le volume de ce gaz chaud est; faible par rapport à l'air, le mélange est fourni au cylindre du moteur à une température relativement basse,
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ce qui assure un fonctionnement efficace. La tempéra- ture régnant dans la chambre 9 varie selon les conditions de travail mais est ordinairement supérieure à 260 C.: à des températures relativement élevées de ce genre, la vapeur possède les propriétés d'un gaz véritable, cette vapeur ayant apparemment été crackée ou décomposée, ce qui produit à la longue un léger dépôt de carbons sur les parois de la chambre.
A sa sortie de la chambre 9, la vapeur ou gaz possède une teinte bleuâtre analogue à la teinte de la fumée, ce qui constitue une seconde indica- tion du fait que la composition a subi un changement autre que celui qui a lieu lorsqu'on le vaporise simple- ment de la gazoline. Le mode de travail qui précède a comme résultat une économie très grande en combustible, la combustion étant très complète et exempte de tout dépôt perceptible de carbone dans les cylindres du moteur pendant une longue période de service.
Lorsque le moteur s'arrête et qu'on cesse d'appuyer sur la pédale, en permettant ainsi au papillon 24 de se fermer, la chaleur retenue dans les tuyaux d'échappement et les parois de la chambre 9 est telle qu'elle permet la remise en marche du moteur pendant une période de temps considérable sans employer le dispositif carburateur 5. Ce système permet aussi l'application d'un effet de freinage puissant par les cylindres lorsque le conducteur enlève le pied de la pédale de commande en permettant aux distributeurs 11, 16 et 24 de se fermer pendant que l'embrayage est en prise. Dans ces conditions, le tuyau d'admission d'air est complètement fermé, ce qui offre le maximum de résis- tance au mouvementdes pistonsdans les cylindres du mo- teur.
Comme le pointeau 36 est alors fermé et empêche le passage de liquide dans le tuyau 34, il ne pénétrera pas de gazoline dans les cylindres du moteur, Dans ces
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conditions, etgrâce à cet équipement, on peut se dispenser de se servir desfreins dans la descente de presque toutesles déclivités et sans qu'on ait besoin d'éloigner le levier de changement de vitesse de la. position de prise directe ou vitesse élevée.
L'effica- cité de l'appareil dépend dans une grande mesurede l'entrée du fluide combustible dans la chambre 9 sous forme d'une vapeur au lieu d'un liquide, et cette vapo- risation est due en partie au fait que l'extrémité du tuyau adjacente à la chambre 9 est chauffée par la paroi extrêmement chaude de cette chambre, ainsi qu'il a été dit précédemment, et en partie à l'effet d'injection du pointeau exactenent réglé 29 sur le liquide dans le passage dudit liquide à traversl'ouverture commandée par ce pointeau. L'effet d'aspiration de la tuyère 5, transmispar le tuyau 8 et par la chambre 9, est commu- niqué au tuyau 27 et produit une aspiration à l'ouverture commandée par le pointeau 29, de sorte que le liquide pénétrant dans le tuyau 2? est finement divisé.
Ce tuyau est par conséquent, rempli dans les conditions de travail, de fluide sous forme d'une vapeur, de sorte que la chambre 9 n'a pas à effectuer la vaporisation du fluide et que l'effet de surchauffage de cette chambre augmente d'une façon correspondante. Le fait de placer la chambre d'ex-
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pension ou de surchauffage à l'extérieur du tuyau d' échap- pement au lieu de la placer à l'intérieur de ce tuyau présente des avantages importants et est préférable; il en est de même de la forme représentée donnée à la chambre, maisil est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à ces détails particuliers.