FR2764342A1

FR2764342A1 - Procede de combustion pour moteur a combustion interne

Info

Publication number: FR2764342A1
Application number: FR9707256A
Authority: FR
Inventors: Yukuaki Mitarai; Takashi Mizusawa; Shigeo Hagino
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 1996-03-22
Filing date: 1997-06-06
Publication date: 1998-12-11
Anticipated expiration: 2017-06-06
Also published as: US5806483A; JPH09256854A; FR2764342B1; DE19721096A1

Abstract

- L'invention concerne un procédé de combustion pour moteur à combustion interne. - L'objet de l'invention est un procédé de combustion pour moteur à combustion interne qui utilise, comme procédé de combustion d'un mélange air - carburant dans une chambre de combustion, un procédé par allumage multiple, caractérisé en ce qu'une partie du carburant utilisé sur un cycle est injecté dans la chambre de combustion (7), la combustion (pré-combustion) du mélange air-carburant dilué est réalisée en-dessous des limites d'inflammabilité, à une température inférieure à la température d'auto-allumage du carburant, le reste du carburant est injecté dans la chambre de combustion immédiatement après, et la combustion par propagation de flammes (combustion principale) est obtenue en utilisant des bougies d'allumage (5) comme sources d'allumage.- Application aux moteurs à combustion.

Description

PROCEDE DE COMBUSTION POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE
La présente invention se rapporte à un procédé de combustion pour un moteur à combustion interne dont l'allumage se fait au moyen de bougies d'allumage et qui utilise de l'essence, du méthanol, du gaz de pétrole liquéfié (LPG) ou analogue pour carburant, et, en particulier, à un procédé de combustion qui peut empêcher l'apparition du cognement même en utilisant un carburant dont la température d'allumage est faible.

L'amélioration du rendement thermique des moteurs à essence, dépendant de la quantité de chaleur contenue dans le carburant source qui est extraite dans les pistons pendant les temps de compression et de détente afin de produire autant de travail que possible, dépend aussi de l'extraction sur le vilebrequin avec des pertes aussi faibles que possible. Pour cette raison, I'utilisation de taux de compression élevés, etc., est importante.

Puisque le taux de compression est déterminé principalement par les limites d'apparition du cognement, une possibilité de suppression efficace du cognement influence le taux de compression.

Le mécanisme d'apparition du cognement est en théorie le suivant. Le cognement est provoqué par des gaz imbrûlés (couche limite de gaz) de la fin de propagation de flammes d'un mélange air - carburant s'allumant spontanément avant l'arrivée des flammes et dont la combustion est explosive. En d'autres termes, dans les moteurs à essence, le mélange air carburant est comprimé par la montée du piston à l'intérieur du cylindre pendant le temps de compression et le mélange air - carburant est allumé après un délai d'allumage et un délai de combustion juste avant que le piston n'atteigne le point mort haut. L'air et le carburant se diffusent dans le coeur de la combustion produit par cet allumage pour réaliser la propagation des flammes et la combustion du mélange air - carburant grâce à cette propagation de flammes. Cependant, le mélange air - carburant est comprimé dans son état non brûlé compte tenu du délai de propagation de flammes ou, en conséquence de ce délai, dans une couche ou zone d'extinction de flamme dans laquelle le carburant est dilué à proximité de la paroi de la chambre de combustion. Ce mélange air - carburant qui est comprimé dans son état non brûlé est connue comme une couche limite de gaz.

Bien que l'essence présente dans la couche limite de gaz soit soumise à une décomposition au cours du temps de compression pour produire des aldéhydes ou analogues, le mélange air - carburant contenant ceux-ci est comprimé sans s'allumer même si sa température dépasse la température d'allumage, et il s'allume et brûle de manière spontanée, indépendamment de la propagation de flammes pendant la combustion sous l'action des bougies d'allumage. Cette combustion est le plus souvent explosive, conduisant, par ce moyen, à une augmentation brutale de la pression qui conduit au cognement.

En conséquence, la combustion d'une couche limite de gaz sous l'effet de la propagation normale des flammes est une mesure efficace pour empêcher le cognement. En particulier, celle-ci, peut-être obtenue par:
(1) l'augmentation du taux de compression < à environ 1/2 de celui d'un moteur diesel),
(2) I'utilisation d'une essence à indice d'octane élevé qui présente une température d'allumage élevée,
(3) le refroidissement de la paroi du côté cylindre dans le but de réduire la température de la couche d'extinction de flammes et d'empêcher l'allumage spontané de la couche d'extinction de flammes,
(4) la production d'un tourbillon intense dans le cylindre dans le but d'augmenter la vitesse de propagation de flammes par homogénéisation et écoulement turbulent du mélange air - carburant.

Cependant, ces mesures ont toutes démontré que la production d'une couche limite de gaz est inévitable, et, ainsi, on peut dire que, d'un, point de vue consommation de carburant, elles ne sont pas très économiques. En plus des mesures précédentes, un procédé (5) destiné à empêcher le cognement par la création d'un lit catalytique sur les parois des cylindres, de la culasse, et les surfaces des pastilles supérieures des pistons est connu. En d'autres termes, par une combustion favorable de la couche d'extinction de flamme créée à proximité de la paroi dans la chambre de combustion au moyen d'un catalyseur, ce procédé empêche l'allumage explosif spontané de la couche d'extinction de flammes, empêchant ainsi le cognement, et, en outre, par la sélection du catalyseur, la réduction des Nox, HC (hydrocarbures), CO, etc., dans les gaz de combustion est possible.

De plus, il existe un procédé (6) destiné à empêcher le cognement par la création d'un certain nombre de chambres de combustion, I'implantation de bougies d'allumage dans chaque chambre de combustion et la synchronisation de l'allumage du mélange air - carburant dans chaque chambre de combustion. Cependant, compte tenu que les moteurs dans lesquels de telles mesures ont été adaptées sont aussi prédisposés à produire une couche limite de gaz, le rendement du point de vue de la consommation de carburant est aussi sacrifié de la même manière que pour les procédés (1) à (4) précédents.

De plus, dans le procédé destiné à empêcher le cognement par la création d'un lit catalytique sur les parois des cylindres, de la culasse et sur les surfaces des pastilles supérieures des pistons, tout le carburant utilisé dans un cycle est admis pendant le temps d'aspiration, et la température du lit catalytique s'élève naturellement, par conséquent, le risque d'allumage prématuré est élevé, il existe un risque que la puissance produite par la combustion corresponde à un absorption de puissance, et, ainsi, on ne peut pas dire de manière définie qu'il empêche suffisamment le cognement. De plus, dans le procédé (6) d'implantation de bougies d'allumage dans une pluralité de chambres de combustion, la structure du moteur est complexe et les réglages de la synchronisation sont difficiles.

La présente invention permet de résoudre les problèmes précédents qui se rapportent aux mesures de prévention du cognement (1) à (6), qui ont été décrites précédemment, de la technique antérieure, et son objectif est de créer un procédé de combustion pour moteurs à combustion interne qui empêche l'apparition du cognement et améliore le rendement en empêchant la production d'une couche limite de gaz.

Le procédé de combustion selon la présente invention, en tant que procédé de combustion d'un mélange air - carburant dans une chambre de combustion, utilise un procédé par allumage multiple, et est caractérisé par l'injection d'une partie du carburant utilisé sur un cycle dans la chambre de combustion, la combustion (pré-combustion) du mélange air - carburant dilué au-dessous des limites d'inflammabilité à une température inférieure à la température d'auto-allumage du carburant, l'injection dans la chambre de combustion du reste du carburant immédiatement après, et la combustion (combustion principale) par propagation de flammes en utilisant les bougies d'allumage comme sources d'allumage. En particulier, il est caractérisé par le prélèvement de 1 à 10 % du carburant utilisé dans un cycle, sous forme d'un mélange air - carburant dilué dont le rapport est égale à dix fois, ou un multiple de dix fois, le rapport air - carburant théorique et, immédiatement avant la fin d'un temps de compression, soit légèrement avant que le piston n'atteigne le point mort haut, la combustion, immédiatement avant l'injection dans une chambre de combustion de la partie restante du carburant au moyen d'un lit catalytique maintenu à une température de 300 à 500 OC (pré-combustion), puis immédiatement après, l'injection de la partie restante du carburant dans la chambre de combustion afin de l'allumer et d'obtenir sa combustion (combustion principale).

De plus, la présente invention est caractérisé par l'utilisation d'un lit catalytique comprenant un métal actif, un support non organique poreux et un matériau de maintien pour le moyen de pré-combustion utilisé dans le procédé de combustion précédent, et en ce que le corps de maintien est du type hérisson ou du type labyrinthe. Elle est, en outre, caractérisée en ce qu'au moins un type de matériau parmi l'acier inoxydable, une céramique telle que le Siaron, le zircone ou analogue, et celui du support non organique poreux est utilisé pour le matériau de maintien, le support non organique poreux est principalement constitué par de l'alumine activée ou au moins par un type de composé résistant à la chaleur tel que le BaAlr201s, le CaO.6AI203 et le Mx.ZrOy ou analogue, et un métal noble ou du nickel, du cobalt, du chrome, du molybdène, du vanadium ou des analogues présentant des propriétés similaires à celles des métaux nobles est utilisé comme métal actifs.

Ces caractéristiques aspects et avantages et d'autres de la présente invention vont être mieux compris en se référant à la description suivante, aux revendications et aux dessins annexés, dans lesquels
- la figure 1 est une vue générale montrant un exemple d'un moteur destiné à mettre en oeuvre le procédé de la présente invention
- la figure 2 comprend des vues générales d'une face d'un lit catalytique, (A) montrant un lit catalytique du type hérisson réalisé à partir d'acier inoxydable, et (B) montrant un lit catalytique du type labyrinthe réalisé de manière similaire en acier inoxydable ; et
- la figure 3 est un diagramme montrant le taux de conversion du pentane n dans un deuxième mode de réalisation de la présente invention.

Pendant la pré-combustion selon la présente invention, I'énergie d'activation du carburant contenu dans le mélange air - carburant est réduite, par exemple par un catalyseur de combustion ou analogue, s'élève grâce à une combustion à une température inférieure à sa température d'autoallumage et indépendamment de ce que le mélange air - carburant est dilué en-dessous de ses limites d'inflammabilité. En conséquence, les objectifs de la pré-combustion et de la combustion principale diffèrent et leurs conditions de combustion aussi. Pour cette raison, dans le but de faciliter la maîtrise de la combustion et de ne pas gêner chaque fonction de ces dernières, il est préférable de commander la pré-combustion et la combustion principale de manière séparée.

Par exemple, en utilisant un moteur qui contient un lit catalytique dans la chambre de combustion, lorsque la température du lit catalytique devient trop élevé compte tenue de la pré-combustion, le risque que la commande fine de la séquence d'allumage par les bougies d'allumage pendant la combustion principale soit perturbée est présent. De plus, lorsque la température du lit catalytique devient trop élevée, puisque ceci représente un cas d'excès de carburant brûlé par la pré-combustion normale, I'absorption de puissance devient trop importante, réduisant le rendement. Par contre, lorsque la température du lit catalytique est trop faible, la production d'une couche limite de gaz dans la combustion principale ne peut pas être empêchée. En conséquence, il est, dans ce cas aussi, préférable de commander la pré-combustion et la combustion principale de manière séparée.

Pendant la pré-combustion selon la présente invention, le carburant qui est nécessaire par un cycle et utilisé pendant la pré-combustion est injecté dans le cylindre à partir d'injecteurs qui sont, par exemple, fixés sur les injecteurs destinés à injecter le carburant pendant la combustion principale.

Dans ce cas, le rapport air - carburant du mélange air - carburant dans le cylindre est très dilué, entre dix et un multiple de dix fois le rapport air carburant théorique, et est situé en -dessous des limites d'inflammabilité.

Ainsi, l'allumage et la combustion ne vont pas se produire sans un moyen d'activation, tel qu'en utilisant un catalyseur ou analogue.

Dans la présente invention, les raisons pour lesquelles la quantité de carburant requise pour la pré-combustion est de i à 10 % de celle du carburant utilisé dans un cycle et la température du lit catalytique est maintenue dans la plage de 300 à 5000C sont les suivantes. Le but le plus important de la pré-combustion est d'empêcher la production d'une couche limite de gaz, qui provoque le cognement, par la combustion du carburant pendant la pré-combustion, et compte tenu de cela, il est préférable de maintenir la température du lit catalytique dans la plage de 300 à 5000 C. La raison en est que la température du lit catalytique devrait être comprise dans la plage pour laquelle la pré-combustion se maintient de manière favorable.

Plus précisément, bien qu'elle varie légèrement en fonction du catalyseur, du taux de compression et de la quantité de carburant de pré-combustion utilisée, lorsqu'un métal noble est utilisé pour le composant métallique du catalyseur, celle-ci est, en général, de l'ordre de 300 à 5000C. En d'autres termes, lorsque la température du lit catalytique est faible, inférieure à 3000C, la pré-combustion ne se maintient pas, mais conduit plutôt à la production de cognements, alors que, d'un autre côté, pour des températures dépassant 5000C, la séquence de la pré-combustion est avancée et les pertes de puissance au cours du temps de compression augmentent.

De plus, pour maintenir la température du lit catalytique dans la plage de 300 à 5000C précédente, il est nécessaire de régler la quantité de carburant requise pour la pré-combustion entre 1 et 10% de celle du carburant utilisé dans un cycle. La raison en est que si la quantité de carburant de pré-combustion est trop faible, à moins de 1 %, la température du lit catalytique ne va pas être maintenue dans la plage de 300 à 500 OC et le cognement va se produire fréquemment, alors que, d'un autre côté, si la quantité de carburant de pré-combustion dépasse 10 %, la quantité de carburant pour la combustion principale est réduite et seuls des effets négatifs sont imposés sur la puissance pendant le temps de détente, ou des effets négatifs sont imposés sur la puissance pendant le temps de compression et ia réduction du rendement thermique du moteur ne peut pas être ignorée. Notons que, bien que le carburant présent dans l'écoulement de mélange air - carburant pendant la pré-combustion puisse être brûlé à 2000C ou moins au moyen du catalyseur utilisé, à cette température, la vitesse de réaction est faible et seuie une partie du carburant est brûlé, par conséquent, un état de pré-combustion stable ne peut pas être atteint.

Le lit catalytique de la présente invention est réalisé sous une forme intégrée (monolithe) à partir d'un support (désigné ci-après par "catalyseur de combustion") qui présente une surface spécifique élevée et supporte le composant métallique de catalyseur, et un matériau de maintien qui supporte le composant métallique de catalyseur et le catalyseur de combustion. La forme du lit catalytique, plutôt que plate, est, de préférence, d'une forme qui permet de maintenir une durée de contact importante entre le mélange air carburant et la surface du catalyseur, par exemple, du type hérisson ou du type labyrinthe. Comme composant métallique de catalyseur, un métal qui peut agir en catalyseur de combustion est préféré, et, bien que les métaux nobles, les éléments Ni, Co, Cr, Mo, V, etc., soient appropriés, les métaux nobles sont préférables suivant la température de fonctionnement, etc... De plus, la raison de l'utilisation d'au moins un type de matériau parmi l'acier inoxydable et un groupe de céramiques telles que le Siaron, le zircon, etc.

pour le matériau de l'élément support constituant le lit catalytique, réside dans l'amélioration de la résistance aux chocs mécaniques et thermiques, la réduction du nombre de Lewis, et dans la non dégradation thermique du catalyseur compte tenu de l'émission des flammes lors de la combustion principale.

En outre, la raison de l'utilisation d'un matériau formé principalement par au moins l'un du type comprenant des composés résistant à la chaleur tels que l'alumine activée, le BaAi12Og, le CaO.6Al2O3 et le Mx.ZrOy, etc. pour le support non organique poreux ne réside pas seulement dans le fait que ces matériaux sont tous des substances poreuses et permettent d'obtenir une résistance à la chaleur favorable, mais aussi dans le fait que, si leurs caractéristiques sont adaptées, elles peuvent remplacer le matériau de maintien. L'utilisation de l'un de ces matériaux est déterminé de manière appropriée en fonction de la résistance thermique requise.

La chute de la température du catalyseur compte tenu de l'écoulement d'air dans le cylindre nécessite une attention particulière en ce qui concerne la pré-combustion. Par exemple, lorsque la vitesse d'écoulement dans le sens axial, due à l'élévation du piston à l'intérieur du cylindre, est de i 6 m/s au
NTP lorsque la vitesse de rotation est de 6000 t/mn et le taux de compression est de 9, la pression et la température estimées à l'intérieur de la chambre de combustion immédiatement avant la fin du temps de compression sont respectivement égale à 15 bars et 250 OC approximativement, par conséquent, la vitesse de l'air estimée peut être égale à 2m/s. De cette manière, bien que la vitesse de l'air à l'intérieur du cylindre fluctue fortement, lorsque la vitesse d'écoulement s'élève brutalement, la quantité de chaleur diffusée augmente rapidement, la température de catalyseur chute et le catalyseur ne provoque pas l'allumage. En conséquence, un chauffage supplémentaire au moyen de bougies de préchauffage ou analogues peut être nécessaire.

Ensuite, la combustion principale va être expliquée. En principe, la combustion principale qui produit la puissance du moteur est obtenue en injectant du carburant dans la chambre de combustion à partir d'orifices d'injection proches des bougies d'allumage immédiatement avant la fin du temps de compression, et en provoquant son allumage au moyen des bougies d'allumage. Puisque l'intérieur de la chambre de combustion a déjà été chauffé par la pré-combustion, I'effet de la chaleur latente de vaporisation peut être négligé. Pour cette raison, la combustion du carburant présent dans la chambre de combustion peut être obtenue de manière favorable par la propagation de flammes produites par les bougies d'allumages.

De cette manière, selon le procédé de la présente invention, des conditions de combustion favorables à l'intérieur de la chambre de combustion peuvent être créées et il devient possible d'empêcher la production du cognement. De plus, en conséquence de ce qui précède, l'augmentation du taux de compression et l'utilisation de carburant peu onéreux présentant des températures d'allumage faibles deviennent possibles. Notons qu'une augmentation du taux de compression a pour conséquence une réduction de la vitesse d'écoulement pendant la précombustion ; elle est, par conséquent, favorable dans le cadre de la présente invention. De plus, les conditions respectives de la pré-combustion et de la combustion principale sont évidemment réglées par la détection et la commande de leurs conditions de combustion, etc., de manière que des conditions de combustion optimales par rapport au cycle complet puissent être atteintes.

Mode de réalisation 1:
La figure 1 est une vue générale montrant un exemple d'un moteur destiné à mettre en oeuvre le procédé de la présente invention sur laquelle 1 représente un cylindre, 2 représente un piston, 3 représente un lit catalytique, 4 représente une partie d'admission, 5 représente une bougie d'allumage, 6 représente un orifice à la fois d'injection de carburant de précombustion et d'injection de carburant de combustion principale, 7 représente une chambre de combustion, 8 représente une bougie de préchauffage et 9 représente une paroi de retenue d'huile pour l'huile de lubrification. Le moteur ainsi représenté est un moteur comportant un lit catalytique 3 destiné à la pré-combustion sur la pastille supérieure du piston 2 et un orifice d'injection 6, qui injecte le carburant de pré-combustion par vaporisation et sert aussi d'orifice d'injection de carburant de combustion principale, et qui présente un débit de vaporisation réglable. II présente une structure qui injecte le carburant de combustion principale dans la chambre de combustion 7, à partir de l'orifice d'injection 6, à proximité de la bougie d'allumage 5. La bougie de préchauffage 8 est destinée à produire un chauffage supplémentaire dans le cas où la température du catalyseur diminue.

Le lit catalytique 3 est réalisé sous une forme intégrée (monolithe) à partir d'un catalyseur de combustion et d'un élément de maintien qui supporte le catalyseur de combustion. La figure 2 représente un mode de réalisation du lit catalytique, (A) montrant un lit catalytique du type hérisson réalisé en acier inoxydable, et (B) montrant un lit catalytique du type labyrinthe réalisé de manière similaire en acier inoxydable. Pour le composant métallique de catalyseur, le palladium, le platine et des analogues peuvent être utilisés. De plus, pour le support, une substance dans laquelle, par exemple, 10 % en poids approximativement de Cérium est ajouté sous forme d'oxyde à de l'alumine g dont la surface spécifique est de 100 m2/g, peut être utilisée. En outre, en prenant en considération la dégradation thermique due aux chocs mécaniques et thermiques, le nombre de Lewis et le rayonnement des flammes pendant la combustion principale, les combinaisons suivantes, par exemple, sont plus efficaces. Par exemple, on peut utiliser une céramique telle que le Siaron, le zircone ou analogue dans le matériau de maintien et on peut utiliser un composé résistant à la chaleur, tel que le BaAll201s, le CaO.6AI203 et le Mx.ZrOy, etc., dont la surface spécifique atteint 50 m2/g ou plus après chauffage à 11000C ou plus, pour le support.

Lorsque ces composés résistants à la chaleur sont utilisés, compte tenu qu'ils peuvent aussi être utilisés comme matériaux pour l'élément de maintien, une simplification de la structure du lit catalytique est possible.

Pour le procédé d'application du catalyseur de combustion sur le matériau de maintien, bien qu'une boue mélangée du composant métallique de catalyseur et du support peut être appliquée sur le matériau de maintien par un procédé de revêtement par bain, il est possible de l'appliquer suivant d'autres procédés généraux biens connus. Pour le procédé de mise en place du lit catalytique 3 sur la tête du piston 2, un procédé d'accrochage d'une couche d'alliage de cuivre sur un matériau de maintien en acier inoxydable et t'encastrement de cette couche d'alliage de cuivre dans la pastille supérieure du piston 2 peut être utilisé. De plus, même si le matériau de maintien est une céramique et/ou un composé résistant à la chaleur, le lit catalytique 3 peut être mis en place dans la tête du piston 2 suivant le même procédé.

Notons qu'à la figure 1, bien que l'emplacement de la chambre de combustion 7 sur lequel est disposé le lit catalytique 3 soit seulement prévu sur la partie supérieure du piston 2, il est plus efficace de le prévoir sur la totalité de la surface efficace de la chambre de combustion 7. En conséquence, I'aire de la partie formant culasse dans laquelle il peut être disposé, afin de permettre l'agrandissement et la multiplication du nombre de soupapes d'admission et d'échappement, est très limitée, et de plus, compte tenu qu'il doit être placé à proximité de l'emplacement des bougies d'allumage 5 où l'arrivée des flammes est rapide, et qu'il se présente sous une forme de plaque plate, celle-ci présentant une section qui est la moins susceptible de provoquer le cognement, I'importance de l'implantation du lit catalytique 3 est relative.

Le procédé de la présente invention peut aussi être appliqué à un moteur dans lequel un dispositif destiné à émettre un faisceau laser est contenu dans la chambre de combustion 7. Ceci est dû au fait qu'il est possible de réduire l'énergie d'activation du carburant au moyen d'un faisceau laser.

Mode de réalisation 2
De l'alumine g dont la surface spécifique est égale à 120 m2/g est malaxée avec le support qui est réalisé sous forme cylindrique est imprégné d'une solution d'acide chloroplatinique et ammonium, et après séchage, I'ensemble est étuvé en présence d'air à 5000C pendant trois heures pour obtenir un catalyseur Pt/A1203 contenant 0,5 % en poids de platine. Ensuite, ce catalyseur a été broyé, et 0,5 cm3 (0,25 g) de poudre de catalyseur obtenue, dont le diamètre de particule est de 250 à 500 j'm, a été utilisée comme échantillon, et les performances approprié du catalyseur ont été mesurées sous les conditions de réaction montrées dans le tableau 1 sous une pression normale fixe classique une première fois avec un débit de réacteur type. Notons que, dans le présent mode de réalisation, un tube de réaction réalisé en SUS316 avec un diamètre interne de 16 mm a été utilisé.

De plus, avant la mesure, seul de l'oxygène industriel a été délivré, et le carbone (sous-produit de réaction) qui a adhéré sur le lit catalytique a été retiré. La mesure a été réalisée en utilisant un chromatographe en phase gazeuse (CG-14 réalisé par la Société Shimadzu Corp.) avec un détecteur
TCD. Les résultats des taux de conversion du pentane n par rapport au C02 ainsi obtenu sont montrés à la figure 3.

D'après les résultats de la figure 3, il doit être compris que, dans le cas où le SV est de l'ordre de 500 000 h1, la réaction de combustion s'est accélérée au dessus de 250"C approximativement à la surface du catalyseur qui est la zone de commande du taux de transfert de masse.

Tableau 1

<tb> <SEP> Composition <SEP> du <SEP> gaz <SEP> de <SEP> réaction <SEP> Pentane <SEP> N: <SEP> 3211 <SEP> ppm
<tb> <SEP> Oxygène: <SEP> 20,9 <SEP> %
<tb> <SEP> Hélium: <SEP> le <SEP> reste
<tb> <SEP> Débit <SEP> de <SEP> gaz <SEP> de <SEP> réaction <SEP> SV: <SEP> 500 <SEP> 000 <SEP> h-1
<tb> SV: <SEP> 1 <SEP> 000 <SEP> 000 <SEP> h-1
<tb> <SEP> Température <SEP> du <SEP> gaz <SEP> d'entrée
<tb> <SEP> de <SEP> tuyauterie <SEP> de <SEP> réaction <SEP> 100 <SEP> à <SEP> 700"C
<tb> <SEP> Alimentation <SEP> en <SEP> Pentane
<tb> <SEP> pendant <SEP> élévation/chute <SEP> de <SEP> Sans
<tb> <SEP> température
<tb>
Ensuite1 en utilisant la poudre de catalyseur mentionnée précédemment, la poudre de catalyseur a été renforcée par un matériau de maintien en acier inoxydable du type hérisson en utilisant un procédé de revêtement au bain, et un essai de combustion a été réalisé dans les conditions d'essai de moteur montrées dans le tableau 2, en utilisant un moteur présentant la structure montrée à la figure 1, les résultats de celui-ci étant montrés dans le tableau 3. Notons que, bien que le cognement se produise plus facilement lorsque la quantité de carburant dans le mélange air - carburant est inférieure à celle d'un rapport air - carburant théorique, c'està-dire, un mélange pauvre, puisqu'avec le procédé de combustion de la présente invention il n'y a presque pas de risque de provoquer le cognement, même avec ce type de conditions, le rapport air - carburant du présent mode de réalisation a été réglé et l'essai réalisé. De plus, des conditions de fonctionnement du moteur, autres que les conditions montrées dans le tableau 3 ont été réglées afin d'obtenir un fonctionnement plus favorable dans les conditions montrées dans le tableau 3. Dans le tableau 3, le signe O indique des conditions de fonctionnement stables sans apparition de cognement, A indique des conditions de fonctionnement pour lesquelles la fréquence de cognement est faible et pour lesquelles il n'y a pas de problème pratique, et X indique des conditions pour lesquelles le cognement se produit fréquemment et le fonctionnement stable ne peut pas être espéré.

D'après les résultats du tableau 3, il doit être compris que, selon le procédé de la présente invention, des conditions de combustion favorables peuvent être maintenues même lorsque le rapport air - carburant est élevé, égal à 22, et que le moteur est dans des conditions de combustion pauvres.

Notons que les conditions pour lesquelles le rapport air -carburant est égal à 22 et le taux de carburant de pré-combustion est égal à 15 % sont supposées constituer des conditions pour lesquelles le cognement se produit compte tenu de l'allumage prématuré.

De plus, après la fin de l'essai, le moteur a été analysé et les surfaces des parois sans glissement examinées, les résultats étant que le lit catalytique a conservé entièrement sa forme d'origine et que les surfaces n'ont pas été contaminées, alors que du carbone était fixé sur les surfaces des parois autres que celles du lit catalytique et elles étaient devenues noires.

D'après ces résultats, il doit être compris que le lit catalytique remplit correctement sa fonction.

Tableau 2:

<tb> Rapport <SEP> air <SEP> carburant <SEP> 14,7 <SEP> (normal), <SEP> 22 <SEP> (condition
<tb> <SEP> de <SEP> combustion <SEP> p
Tableau 3:

<tb> Rapport <SEP> Air-Carburant
<tb> <SEP> 14,7 <SEP> 22
<tb> Taux <SEP> de <SEP> carburant <SEP> de <SEP> pré- <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 5 <SEP> 10 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 15 <SEP> 10 <SEP> 15
<tb> combustion <SEP> (%)
<tb> <SEP> A <SEP> vide <SEP> (500 <SEP> t/mn) <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> O <SEP> x <SEP> 0 <SEP> O <SEP> 0 <SEP> X <SEP>
<tb> <SEP> Accéleration <SEP> sans
<tb> Conditions <SEP> charge <SEP> (500 <SEP> à <SEP> 8000 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> X <SEP> A <SEP> <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> X
<tb> <SEP> de <SEP> t/mn) <SEP>
<tb> fonctionne- <SEP> Rotation <SEP> constante <SEP> à
<tb> ment <SEP> vitesse <SEP> élevée <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> x <SEP> 0000 <SEP>
<tb> <SEP> Sans <SEP> charge <SEP> (8000 <SEP> t/mn) <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> O <SEP> X <SEP> O <SEP> 0 <SEP> O <SEP> 0 <SEP>
<tb> <SEP> Fonctionnement <SEP> en <SEP> O <SEP> O <SEP> 0 <SEP> O <SEP> <SEP> X <SEP> <SEP> A <SEP> O <SEP> <SEP> 0 <SEP> t <SEP>
<tb> <SEP> charge <SEP> (1500 <SEP> t/mn)
<tb>
Mode de réalisation 3
Outre l'utilisation d'un catalyseur à trois composants qui est utilisé dans la technique antérieure pour le traitement des gaz d'échappement d'automobile, pour le catalyseur du présent mode de réalisation, un essai de moteur a été réalisé de manière similaire à celle du mode de réalisation 2. Les résultats de ce dernier étaient sensiblement identiques, le cognement augmentant légèrement plus que dans le mode de réalisation 2 lorsque le rapport air - carburant était égal à 22 et le taux de carburant de précombustion était égal à 1 %, mais diminuant légèrement par rapport au mode de réalisation 2 lorsque le taux de carburant de pré-combustion était égal à 15.

Mode de réalisation 4:
Un moteur diesel a été amélioré suivant une structure similaire à celle de la figure 1, de l'essence normale a été utilisée comme carburant et le moteur a été mis en service avec un taux de compression de 22 et le taux de carburant de pré-combustion a été réglé à O et 10 %. Les résultats ont été que, dans le cas où le taux de carburant de pré-combustion était égal à 0 %, le cognement s'est produit de manière anormale compte tenu d'un allumage prématuré et des conditions de fonctionnement stables n'ont pas été obtenues , alors que, lorsque le taux de carburant de pré-combustion était égal à 10 %, bien qu'un léger cognement se soit produit, le fonctionnement n'a pas été empêché.

Comme cela a été expliqué précédemment, selon le procédé de la présente invention, en séparant la pré-combustion et la combustion principale du carburant, la pré-combustion devient possible avec un catalyseur ou analogue et une combustion stable avec des rapports air - carburant élevés peut être obtenue, en conséquences de quoi, des résultats remarquables sur la prévention de l'apparition du cognement peuvent être obtenus et le rendement peut être amélioré, et, de plus, des taux de compression élevés peuvent être obtenus.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de combustion pour moteur à combustion interne qui utilise, comme procédé de combustion d'un mélange air - carburant dans une chambre de combustion, un procédé par allumage multiple, caractérisé en ce qu'une partie du carburant utilisé sur un cycle est injecté dans la chambre de combustion (7), la combustion (pré-combustion) du mélange air - carburant dilué est réalisée en-dessous des limites d'inflammabilité, à une température inférieure à la température d'auto-allumage du carburant, le reste du carburant est injecté dans la chambre de combustion immédiatement après, et la combustion par propagation de flammes (combustion principale) est obtenue en utilisant des bougies d'allumage (5) comme sources d'allumage.

2. Procédé de combustion pour moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pré-combustion est réalisée en utilisant un lit catalytique (3) formé à partir d'un métal actif, d'un support non organique poreux et d'un matériau de maintien.

3. Procédé de combustion pour moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau de maintien est du type hérisson ou du type labyrinthe.

4. Procédé de combustion pour moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisé en ce que, comme matériau de maintien, on utilise i'un quelconque du groupe constitué par les aciers inoxydables et la céramique.

5. Procédé de combustion pour moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisé en ce que le support non organique poreux est constitué principalement par l'un quelconque des matériaux du groupe constitué par l'alumine activée et un composé résistant à la chaleur.

6. Procédé de combustion pour moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un métal noble est utilisé comme métal actif.

7. Procédé de combustion pour moteur à combustion interne selon la revendication 4, caractérisé en ce que la céramique est au moins d'un type sélectionné dans le groupe constitué par le Siaron et le zircone.

8. Procédé de combustion pour moteur à combustion interne selon la revendication 5, caractérisé en ce que le composé résistant à la chaleur est au moins l'un du type sélectionné à partir du groupe constitué par le BaAI,20r9, le CaO.6AI203 et le Mx.ZrOy.

9. Procédé de combustion pour moteur à combustion interne caractérisé en ce que de 1 à 10 % du carburant utilisé dans un cycle sous forme d'un mélange air - carburant dilué dont le rapport est égal à dix ou un multiple de dix fois le rapport air - carburant théorique est prélevé et, immédiatement avant la fin d'un temps de compression, soit légèrement avant que le piston (2) n'atteigne le point mort haut, la combustion du carburant est obtenue immédiatement avant l'injection de la partie restante dans une chambre de combustion (7) au moyen d'un lit catalytique (3) maintenu à une température de 300 à 5000C (pré-combustion), puis immédiatement après , la partie restante du carburant est injectée dans la chambre de combustion (7) afin de l'allumer et d'obtenir sa combustion (combustion principale).

10. Procédé de combustion pour moteur à combustion interne selon la revendication 9, caractérisé en ce que la pré-combustion est réalisée en utilisant un lit catalytique (3) constitué par un métal actif, un support non organique poreux et un matériau de maintien.

11. Procédé de combustion pour moteur à combustion interne selon la revendication 10, caractérisé en ce que le matériau de maintien est du type hérisson ou du type labyrinthe.

12. Procédé de combustion pour moteur à combustion interne selon la revendication 10, caractérisé en ce que, comme matériau de maintien, on utilise l'un quelconque du groupe constitué par les aciers inoxydables et la céramique.

13. Procédé de combustion pour moteur à combustion interne selon la revendication 10, caractérisé en ce que le support non organique poreux est constitué principalement par l'un quelconque des matériaux du groupe constitué par l'alumine activée et un composé résistant à la chaleur.

14. Procédé de combustion pour moteur à combustion interne selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'un métal noble est utilisé comme métal actif.

15. Procédé de combustion pour moteur à combustion interne selon la revendication 12, caractérisé en ce que la céramique est au moins d'un type sélectionné à partir du groupe constitué par le Siaron et le zircone.

16. Procédé de combustion pour moteur à combustion interne selon la revendication 13, caractérisé en ce que le composé résistant à la chaleur est au moins du type sélectionné à partir du groupe constitué par le BaAIl20ls, le CaO.6AI203 et le M,.ZrOv.