EP0139603A1 - Diffracteur moléculaire et son utilisation pour l'alimentation de moteurs à combustion interne - Google Patents

Diffracteur moléculaire et son utilisation pour l'alimentation de moteurs à combustion interne Download PDF

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EP0139603A1
EP0139603A1 EP84450023A EP84450023A EP0139603A1 EP 0139603 A1 EP0139603 A1 EP 0139603A1 EP 84450023 A EP84450023 A EP 84450023A EP 84450023 A EP84450023 A EP 84450023A EP 0139603 A1 EP0139603 A1 EP 0139603A1
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diffraction
stage
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diffractor
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EP84450023A
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Inventor
Serge Jean Kamlay
Hugues François Supery
Jean Pierre Paul Martin
Louis Georges Maury
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M29/00—Apparatus for re-atomising condensed fuel or homogenising fuel-air mixture
    • F02M29/04—Apparatus for re-atomising condensed fuel or homogenising fuel-air mixture having screens, gratings, baffles or the like

Definitions

  • the invention relates to a molecular diffraction device operating in the inlet gas stream downstream of the carburetor or of the injection system of internal combustion engines, comprising a support frame for the diffraction structure, itself blocked therein. by a fixing system.
  • the air fuel mixture is made in the carburetor or in the intake manifold downstream of the injector before passing into
  • the combustion chamber The optimum value of the mixture is around 14.6 grams of air for one gram of gasoline, the ratio required for complete combustion; or stoichiometric ratio. For this stoichiometric ratio the coefficient is equal to 1.
  • the passage devices inside the structures being made up of smooth circular or rectangular conduits and, because of these configurations, cause a phenomenon of condensation on the internal wall of the conduit, condensation linked to the speed variation. gases.
  • venturis systems use venturis systems. These venturis are arranged in more or less large numbers, either side by side, or in superimposed stages, system based on accelerations and decelerations of the gas column, American patent no 2721-791; type of structure in contradiction with the Tanasawa and Nukiyama equations, this system causing pressure losses and condensation.
  • the present invention implements a new fuel spraying technique inducing the molecular diffraction mechanism.
  • the invention as characterized in the claims makes it possible to completely eliminate the phenomenon of condensation on the internal walls of the transfer channels of the structure, condensation which is the pitfall of all the systems prior to our knowledge.
  • the invention consists of a device with one or more elements or stages intended to implement the molecular diffraction mechanism.
  • the device according to the invention consists at least of a conical structure upstream of the gas column in the direction of flow of the gases.
  • the entrance to the transfer channels has walls whose slope is defined by a precise angle. These walls receive the shock of the gaseous molecules which reflect their trajectories and favor the shock of the particles between them.
  • the profiling of the inlet of the duct also acts by accelerating the gas column.
  • the abrupt increase in section of the transfer channel over a very short distance is intended to avoid, by creating a separation of the gas stream, the maximum friction of the gas molecules against the wall, This configuration avoids a sudden variation of the speed of the gas stream before meeting the diffraction slots of the base of the structure
  • the angle of attack ⁇ 39 of the diffraction slits is determined by the ratio of the width of the slit to the diameter of the radial well perpendicular to the transfer channel.
  • the slit which is a rectangular orifice is an essential element in the molecular diffraction mechanism.
  • the kinetic energy of the deviated molecules dissociate the molecular structures into smaller structures, which have an overall surface larger than the initial surface.
  • the engine requires the same amount of energy; as the heat energy of the fuels is increased, less fuel will be required for the same engine job.
  • the present invention can be adapted to all motorized vehicles (air, sea, land) in order to bring a marked reduction in consumption as well as a marked reduction in polluting substances (carbon monoxide, mono nitrogen oxide and unburnt ) as confirmed by mass spectrometry and chemiluminescence analyzes.
  • the figures represent the gas molecule diffractor according to the invention intended for internal combustion engines (not shown) or the like. It comprises an external frame 10 having a central and longitudinal channel 11.
  • the frame 10 which can be made in any suitable manner with the most suitable material. It comprises a cylindrical part 12 which has an open end 13 and a second end comprising lugs 14 and 14a, intended for fixing on the one hand to the intake manifold and on the other hand to the carburetor at the top by through the ears 15 and 15 a.
  • the ears have holes 16 - 16a, 17 - 17a, which allow the junction with the carburetor or the injection system tion on the one hand and the intake manifold or cylinder head on the other hand.
  • the internal peripheral surface of the frame 10 has at its lower part a circular part 18-18a, having a venturi structure, that is to say a part converging towards the inside of the frame, on the upper face side, and a diverging part on the face side lower.
  • This part is intended in addition to its dynamic function to block the position of the structure of the diffractor 19.
  • the structure of the diffractor 19 according to the invention represented by FIGS. 1-2-3, has at its upper part elements 20 of triangular shapes with vertices converging towards the center of the diffractor, each triangle present at its base and according to the radius of the circle of the diffractor, a groove 21, or transfer channel, which passes right through by dividing the base into two small triangles 22 - 22 a, having in turn a small groove 23 at their base.
  • the grooves could possibly be replaced by close cylindrical holes or ovoid bores or of any shape whatsoever.
  • the structure of the diffractor can be imagined integral with the frame by the base of the triangular elements and the top of the triangles of which would then no longer be integral.
  • the surface of the diffractor has a roof top.
  • the surface of the diffractor has grooves, or transfer channels, on its top 25 along the radius of the diffractor and in the axis of each transverse groove 21, an axis passing through the middle of the base of each triangle 20.
  • the lateral structure of the "diffractor according to the invention represented by FIGS. 1-3-4 presents wells 26 of suitable shapes, one or more superimposed whose axis corresponds to the radius of the diffraction structure and perpendicular or oblique with respect to to the direction of flow of the gas stream.
  • the structure of the resonance chamber 27 according to the drawback shown in FIGS. 1 and 4 is characterized by an empty space containing in its center a junction pin 28 spacer which advantageously makes it possible to create a zone of turbulence.
  • the structure of the second diffraction stage 29 according to the invention tion represented by Figures 1-2-4- presents elements of triangular shape 31 whose upper part can be striated or not had the same title as the surface of the first diffraction stage.
  • the grooves can be replaced by conduits of variable shapes whose axis is that of the axis of the entire diffraction structure but can also be different from this axis.
  • the grooves 32 are parallel to the axis of the assembly or can be oblique and along the radius of the body of the structure.
  • the lateral part of the second diffraction stage has cylindrical wells 26 whose axis corresponds to the radius of the structure
  • the structure of the third diffraction stage according to the invention represented by FIGS. 1 and 4 has a cylindrical assembly integral with the frame 10, an assembly consisting of a conver gent 34 reducing the channel and a digergent 35 restoring the diameter identical to the one before the strangulation.
  • cylindrical channels 36 In the convex part 18 of the structure I strangulation of the ven turi, are located cylindrical channels 36 whose axis is either parallel to the body of the frame, or slightly oblique, but which make the converging part communicate with the diverging part.
  • the flow of the gas mixture coming from the carburetor supply system 37 or injection system passes through the first diffraction stage, to reach the resonance chamber, passes through the second diffraction stage to be accelerated by the 'stage of the venturi before entering the intake manifold 38.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de diffraction moléculaire fonctionnant dans la veine gazeuse d'admission en aval du carburateur ou du système d'injection de moteurs à combustion interne; comprenant un bati support 10 de la structure de diffraction, elles-même bloquée dans celui-ci par un système de fixation.
Le dispositif selon l'invention comporte au moins un élément ou étage de diffraction 19 à sommet conique situé en amont de la structure comportant des saignées de communications 25 ou canaux de transfert profilés dans le sens de l'écoulement des gaz. Chaque canal de transfert comportant un ou plusieurs puits cylindriques ou carrés 26 percés perpendiculairement ou obliquement à l'axe de la structure et une fente de diffraction 26 bis, le terminant à sa partie inférieure.
A la suite le dispositif comporte en outre un étage de résonnance 27 vide de tout élément favorisant le brassage du mélange gazeux.
A la suite de l'étage de résonnance fait suite le deuxième étage de diffraction 29 de structure analogue au premier élément ou étage de diffraction.
La présente invention met en oeuvre la diffraction moléculaire, celle-ci ayant pour effet de dissocier les structures moléculaires en une multitude de structures plus petites, qui ont une surface d'ensemble supérieure à la surface de la structure initiale, et donc une plus grande surface d'oxydation favorisant une meilleure combustion et par corollaire une moindre pollution et une moindre consommation.

Description

  • L'invention concerne un dispositif de diffraction moléculaire fonctionnant dans la veine gazeuse d'admission en aval du carburateur ou du système d'injection de moteurs à combustion interne, comprenant un bati support de la structure de diffraction, elle même bloquée dans celui-ci par un système de fixation.
  • Dans un moteur à combustion interne classique, le mélange air carburant se fait dans le carburateur ou dans la tubulure d'admission en aval de l'injecteur avant de passer dans
  • la chambre de combustion. La valeur optimale du mélange se situe autour de 14,6 grammes d'air pour un gramme d'essence, rapport requis pour une combustion complète ; ou rapport stoechiométrique. Pour ce rapport stoechiométrique le coefficient est égal à 1.
  • Mais on sait que le mélange intime carburant-air se fait dans de mauvaises conditions dans le carburateur et en particulier lors de la mise en fonctionnement de la pompe de reprise qui envoie un jet non pulvérisé à chaque pression de l'accélérateur ce qui entraine une combustion encore plus imparfaite du mélange.
  • Ce palliatif est nécessaire lorsque l'on soumet le moteur à un effort brutal, on enrichit excessivement le mélange, quitte à ne pas brûler tous les composants.
  • Tous les dispositifs pour améliorer l'homogénéisation du mélange gazeux par adjonction d'une structure dans un conduit d'admission, présentent l'inconvénient d'entrainer des pertes de charge par diminution de la section de passage de la tubulure, donc perte de puissance.
  • D'autre part, les dispositifs de passage à l'intérieur des structures étant constitués de conduits circulaires ou rectangulaires lisses et, du fait de ces configurations, entrainent un phénomène de condensation sur la paroi interne du conduit, condensation liée à la variation de vitesse des gaz.
  • Tout ceci étant en totale concordance avec les travaux de Littaye de Nukiyama et Tanasawa relatifs aux mécanismes de pulvérisation des liquides en fonction de la vitesse de la de la colonne d'air (Masson et Cie Editeur 1954 - Analyse spec trale Quantitative par la Flamme - Chapitre V - Pages 51-70) Ceci implique impérativement un dispositif de réchauffage électrique du système ; cas du dispositif prévu dans le brevet français n° 788.166 présentant une structure externe semblable mais dans son fonctionnement ne présentant pas la même finalité.
  • D'autres dispositifs utilisent des systèmes de venturis. Ces venturis sont disposés en plus ou moins grands nombres, soit cote à cote, soit en étages superposés, système basé sur des accélérations et des décélérations de la colonne gazeuse , bre vet américain n° 2721-791 ; type de structure en contradiction avec les équations de Tanasawa et Nukiyama, ce système entrainant des pertes de charge et condensation. La présente invention met en oeuvre une nouvelle technique de pulvérisation de carburant induisant le mécanisme de diffraction moléculaire. L'invention telle qu'elle est caractérisée dans les revendications permet d'éliminer totalement le phénomène de condensation sur les parois internes des canaux de transferts de la structure, condensation qui est l'écueil de tous les systèmes antérieurs à notre connaissance. L'invention se compose d'un dispositif à un ou plusieurs éléments ou étages destinés à mettre en oeuvre le mécanisme de diffraction moléculaire. Ce mécanisme dé-pend de valeur de vitesse très strictes de la colonne gazeuse ; en effet pour passer du phénomène de guttation au phénomène de pulvérisation et au phénomène d'atomisation, la vitesse des gaz doit se situer dans des valeurs impératives en deçà desquelles un retour à des états intermédiaires ou même à l'état primitif (état liquide) ira à l'encontre du but recherché.
  • Le dispositif selon l'invention se compose au moins d'une struc ture conique en amont de la colonne gazeuse dans le sens de 1' écoulement des gaz. L'entrée des canaux de transfert présente des parois dont la pente est définie par un angle précis. Ces parois reçoivent le choc des molécules gazeuses qui réfléchissent leurs trajectoires et favorisent le choc des particules entre elles. Le profilage de l'entrée du conduit agit en outre en accélérant la colonne gazeuse.
  • Perpendiculairement à l'axe d'écoulement des gaz,des puits, à section cylindrique ou carré, déterminent l'angle o( 39 d' entrée dans les Fentes de diffraction. La brusque augmentation dessection du canal de transfert sur une distance très courte est destinée à éviter, en créant un décollement de la veine gazeuse, le maximun de frictions des molécules gazeuses contre la paroi, Cette configuration évite une variation brutale de la vitesse de la veine gazeuse avant de rencontrer les fentes de diffraction de la base de la structure. L'angle d' attaque α 39 des fentes de diffraction est déterminé par le rapport de la largeur de la fente sur le diamètre du puits radial perpendiculaire au canal de transfert.
  • En effet , comme dans un instrument spectral, la fente qui est un orifice rectangulaire est un élément essentiel au mécanisme de diffraction moléculaire.
  • L'énergie cinétique des molécules déviées dissocient les struc tures moléculaires en structures plus petites, qui ont une surface d'ensemble supérieure à la surface initiale.
  • Comme le rendement énergétique est lié à la surface d'oxydation, le rendement du carburant se trouve notablement augmenté.
  • Or, pour un même travail, le moteur demande la même quantité d'énergie ; l'énergie calorifique du carburants étant augmentée, une quantité moindre de carburant sera nécessaire pour un même travail moteur.
  • La présente invention peut s'adapter à tous les engins motorisés (air, mer,terre) afin d'apporter une nette diminution de la consommation ainsi qu'une nette diminution des substances polluantes (oxyde de carbone, mono oxyde d'azote et imbrulés) comme le confirment les analyses par spectrométrie de masse et chimiluminescence.
  • Il est remarquable que le diffracteur moléculaire, selon l'invention, convienne à tous types de système d'alimentation et . donc peut être adapté à tous moteurs essence, gaz oil,kérosène; il peut être adapté à des carburateurs simple corps ou à corps multiples, ainsi qu'à tous systèmes d'injection, systèmes turbocompressés, systèmes à compresseur à aubes ou centrifugé. Le dispositif s'adapte dans le carburateur ou dans 3e collecteur d'admission ou dans le conduit d'admission de la culasse. L'invention est exposée, ci après plus en détail à l'aide de dessins représentant seulement un mode.d'exécution.
    • - la figure 1 est une élévation avec coupe du diffracteur de molécules gazeuses.
    • - la figure 2 est une vue en plan suivant la ligne 2-2 de la figure 1.
    • - la figure 3 est une vue en coupe du premier étage du diffracteur selon l'invention.
    • - la figure 4 est une vue en coupe de l'étage chambre de résonnance avec son entretoise de liaison entre premier et deuxième étage de diffraction, sous ce dernier se trouve 1' étage venturi avec ses puits cylindriques faisant communiquer la partie convergente à la parties divergente selon l'invention.
    • - la figure 5 représente le diffracteur de molécules gazeuses monté sur un collecteur d'admission et surmonté par un carburateur.
    • - la figure 6 est une vue plan du diffracteur.
    • - la figure 7 représente en coupe un élément ou étage supérieur du diffracteur moléculaire selon l'invention. Il m' est en évidence sur la partie conique du diffracteur un rétrécissement dont les parois déterminent un angle β 41. Le puits transversal 26 et la largeur de la fente de diffraction déterminent un angle 0( 39 compris entre 30 et 60 degrés.
  • Les figures représentent le diffracteur de molécules gazeuse selon l'invention destiné à des moteurs à combustion interne (non représentés) ou autres. Il comprend un bati extérieur 10 présentant un canal central et longitudinal 11.
  • Dans la forme représentée, le bati 10 qui peut être réalisé de toute manière convenable avec le matériau le plus approprié. Il comprend une partie cylindrique 12 qui présente une extrémité ouverte 13 et une seconde extrémité comportant des oreilles 14 et 14a, destinées à la fixation d'une part sur le collecteur d'admission et d'autre part sur le carburateur à la partie supérieure par l'intermédiaire des oreilles 15 et 15 a. Les oreilles présentent des trous 16 - 16a, 17 - 17a, qui permettent la jonction avec le carburateur ou le système d'injection d'une part et le collecteur d'admission ou la culasse d' autre part.
  • La surface périphérique interne du bati 10, présente à sa partie inférieure une partie circulaire 18-18a, présentant une structure venturi, c'est à dire une partie convergente vers 1' intérieur du bati, coté face supérieure, et une partie divergente coté face inférieure. Cette partie est destinée outre sa fonction dynamique à bloquer la position de la structure du diffracteur 19.
  • La structure du diffracteur 19 selon l'invention, représenté par les figures 1-2-3, présente à sa partie supérieure des élé ments 20 de formes triangulaires à sommets convergents vers le centre du diffracteur, chaque triangle présente à sa base et suivant le rayon du cercle du diffracteur, une saignée 21, ou canal de transfert, qui passe de part en part en divisant la base en deux petits triangles 22 - 22 a, présentant à leur tour une petite saignée 23 à leur base.
  • Les saignées pourraient être éventuellement remplacées par des trous cylindriques rapprochés ou des perçages ovoïdes ou de quelques formes que ce soit.
  • La structure du diffracteur peut être immaginé solidaire du ba- ti par la base des éléments triangulaires et dont le sommet des triangles ne serait alors plus solidaire. la surface du diffracteur présente une sommet eh toit. La surface du diffracteur présente sur son sommet des saignées, ou canaux de transfert, 25 suivant le rayon du diffracteur et dans l'axe de chaque saignée transversale 21, axe passant par le milieu de la base de chaque triangle 20.
  • La structure latérale du"diffracteur selon l'invention représen té par les figures 1-3-4 présente des puits 26 de formes appropriées, un ou plusieurs superposés dont l'axe correspond au rayon de la structure de diffraction et perpendiculaire ou oblique par rapport à la direction d'écoulement de la veine gazeuse. Là structure de la chambre de résonnance 27 selon l'invéntion représentée par les figures 1 et 4 est caractérisée par un espace vide contenant en son centre un axe de jonction 28 entretoise qui permet avantageusement de créer une zone de turbulence. La structure du deuxième étage de diffraction 29 selon l'invention représenté par les figures 1-2-4- présente des éléments de formes triangulaires 31 dont le partie supérieure peut être striée ou non eu mime titre que le surface du premier étage de diffraction.
  • Les saignées peuvent être remplacées par des conduits de formes variables dont l'axe est celui de l'axe de l'ensemble de la structure de diffraction mais peut aussi être différent de cet axe.
  • Les saignées 32 sont parallèles à l'axe de l'ensemble ou peuvent être obliques et suivant le rayon du corps de la structure.
  • La partie latérale du deuxième étage de diffraction présente des puits cylindriques 26 dont l'axe correspond au rayon de la structure
  • La structure du troisième étage de diffraction selon l'invention représenté par les figures 1 et 4 présente un ensemble cy lindrique solidaire du bati 10 , ensemble constitué d'un conver gent 34 réduisant le canal et d'un digergent 35 redonnant le diamètre identique à celui avant l'étranglement.
  • Dans la partie bombée 18 de la structure J'étranglement du ven turi, sont situés des canaux cylindriques 36 dont l'axe est soit parallele au corps du bati, soit légèrement oblique, mais qui font communiquer la partie convergente à la partie divergente.
  • L'écoulement du mélange gazeux venant du système d'alimentation carburateur 37 ou système d'injection, passe au travers du pre mier étage de diffraction, pour atteindre la chambre de résonnance, passe au travers du deuxième étage de diffraction pour être accéléré par l'étage du venturi avant de pénétrer dans le collecteur d'admission 38.

Claims (8)

1 - Appareil de diffraction moléculaire de mélange gazeux des moteurs à combustion interne destiné à être intercallé entre le carburateur ou le système d'injection essence, gaz oil ou kérosène, et le collecteur d'admission. Diffracteur moléculaire pouvant faire partie intégrante du carburateur ou de la culasse, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins :
- un élément ou étage de diffraction 19 à sommet conique situé en amont de la structure comportant des saignées de communications:25 ou canaux de transfert profilés dans le sens de l'écoulement des gaz.
- chaque canal de transfert comportant un ou plusieurs puits cylindriques ou carrés 26 percés perpendiculairement ou obliquement à l'axe de la structure et une fente de diffraction 26 bis le terminant à sa partie inférieure.
2 - Appareil , selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' il comporte, en outre, un étage de résonnance 27 vide de tout élément situé à la suite de l'étage de diffraction favorisant le brassage du mélange gazeux ayant seulement en son centre le support (28) ou entretoise de la structure.
3 - Appareil, selon la renvendication 2 caractérisé en ce qu' il comporte à la suite de l'étage de résonnance un deuxième étage de diffraction 29 dont le sommet est plat ou conique.
4 - Appareil selon l'une des revendication précédentes caractérisé par le fait qu'il se termine en aval par un venturi d' accélération des gaz 18.
5 - Appareil , selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les cloisons à sommet conique, présentent dans le sens des canaux de transfert des arêtes vives 40 déterminant un angle β 41, d'une valeur comprise entre 30 et 70 degrés, créant un effet d'accélération de la colonne gazeuse.
6 - Appareil, selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les puits cylindriques 26 sont conçus pour créer un décollement de la paroi de la veine gazeuse sans perte de vitesse par frottement.
7 - Appareil, selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la fente de diffraction 26 bis, s'ouvre en amont suivant un un angle α 39 compris entre 35 et 70 degrés ; la fente parachevant le phénomène de diffraction.
8 - Appareil de diffraction moléculaire suivant l'une des re- : vendications 3 à 7 caractérisé par le fait que la structure d'ensemble du deuxième étage de diffraction 29 est de structure analogue au premier élément ou étage de diffraction.
EP84450023A 1983-10-27 1984-10-24 Diffracteur moléculaire et son utilisation pour l'alimentation de moteurs à combustion interne Withdrawn EP0139603A1 (fr)

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US2721791A (en) * 1951-11-10 1955-10-25 William J Linn Liquid fuel atomizers with diffuser means

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