Brevet FR2256320A1 — publié le 19750725

La présente invention concerne un dispositif pour l'introduction d'un mélange carburé essence/air dans le collecteur d'admission d'un moteurallnierinueSt6gnobtient un mélange de ce type en atomisant de essence dans un courant d'air dans un carburateur. L'essence est habituellement atomisée dans le carburateur dans un venturi dans lequel l'air passe à une vitesse accrue. Les fines gouttelettes de'essence résultantes ne se vaporisent que partiellement sur leur court trajet du carburateur au moteur proprement dit. Spécialement quand le moteur est encore froid, certaines des gouttelettes se déposent sur les parois du tube s'étendant du point où l'essence entre dans le carburateur au collecteur d'admission. Il en résulte une couche d'essence liquide s'écoulant le long des parois du collecteur vers les orifices d'admission des cylindres. Il est évident que ce n'est pas une façon idéale d'alimenter le moteur. Les difficultés rencontrées quand le moteur n'a pas encore atteint sa température de fonctionnement, par exemple, sont attribuées partiellement à ce phénomène. Un inconvénient supplémentaire de la couche mince d'essence condensée s'écoulant le long de la paroi du tube est que, en dépit de la conception spéciale du collecteur d'admission, l'essence liquide n'atteint pas les drivers cylindres en quantités égales. Il en résulte une distribution irrégulière de l'essence entre les cylindres, ce qui ne contribue pas à une utilisation économique du moteur. La présente invention vise à résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus et à fournir des moyens par lesquels l'essence sera introduite dans le collecteur d'admission bien mieux qu'antérieurement dans un état atomisé et/ou vaporisé et en mélange avec l'air. A cet effet, la présente invention fournit un dispositif pour l'introduction d'un mélange carburé esserce/air dans le collecteur d'admission d'un moteur à combustion interne comprenant une pièce tubulaire avec paroi isolée, paroi dans laquelle sont disposés un ou plus i rs conducteurs faisant saillie vers l'intérieur et ay!t un grand rayon de courbure, la pièce tubulaire contenant une électrode et comportant aussi des moyens de connexion, suffisamment protégés, pour relier une source de haute tension au conducteur ou aux conducteurs d'une part et à ltélectrode de l'autre. Ce dispositif est prévu pour être incorporé entre le carburateur et le collecteur d'admission du moteur. Cela peut être réalisé, par exemple, au moyen de douilles d'accouplement, de brides de jonction, par soudage, etc. Quand le dispositif a été installé, le mélange essence/air venant du carburateur circule vers le collecteur d'admission du moteur en passant dans cette pièce tubulaire, la couche mince d'essence condensée s'écoulant dans la même direction le long de la paroi intérieure de la pièce tubulaire. On a maintenant trouvé que si on crée un champ électrique dans la pièce tubulaire en reliant une source de courant continu, correspondant à une intensité de champ dans la pièce tubulaire qui est inférieure à la tension d'arc, aux moyens de connexion, la couche mince d'essence liquide descendant le long de la paroi de la pièce tubulaire est diuisée en petites gouttelettes sur le ou les conducteurs. Ces gouttelettes sont formées sur les parties du ou des conducteurs ayant un grand rayon de courbure et sont ensuite entraSnées par l'air qui passe dans lequel les conducteurs font saillie. Il y a lieu de noter que la tension d'arc sera généralement de plus de 3 000 KV par mètre de distance entre conducteur et électrode. On a trouvé qu'unie bonne atomisation de la couche mince d'essence est obtenue si la conductivité de l'essence est comprise entre 800 et 3 000 picosiemens par mètre. Une telle conductivité peut être obtenue par exemple en ajoutant à l'essence un additif approprié. Divers additifs incorporés dans l'essence pas spécialement à cet effet peuvent aussi augmenter la conductivité. On a trouvé que par re-atomisation de l'essence durant le transport du mélange essence/air, la combustion dans le moteur est beaucoup plus efficace, spécialement quand le moteur est encore froid. En conséquence, l'effet de l'invention sera notable aussi en particulier durant les premières minutes après le démarrage d'un moteur froid. L'invention est donc particulièrement utilisable en combinaison avec un appareil pour vaporiser l'essence au moyen de la chaleur provenant des gaz d'échappement chauds avant mélange de l'essence avec l'air, lequel appareil, si on ne prend pas des mesures spéciales, fonctionne insuffisamment dans un moteur froid pour donner une consommation dtessence plus économique. Selon la présente invention, la pièce tubulaire est de préférence formée de matière isolante et un conducteur annulaire est prévu dans la paroi de la pièce tubulaire, l'élec- trode s'étendant sensiblement le long de l'axe central de la pièce tubulaire. La couche mince d'essence d'écoulant le long de la paroi intérieure de la pièce tubulaire arrive ensuite sur le conducteur annulaire et est divisée en petites gouttelettes par effet du champ électrique, lesquelles gouttelettes sont entrarnées par le mélange essence/air circulant dans la pièce tubulaire. Comme l'air et l'essence non condensée, l'essence ainsi re-atomisée est distribuée uniformément par le collecteur d'admission entre les divers cylindres du moteur. Dans certain cas, les conducteurs, quand ils sont sous la forme de saillies dans la paroi inférieure de la pièce tubulaire, peuvent avoir une grande capacité de pulvérisation en raison du grnd rayon de courbure Par ailleurs, un conducteur annulaire, c'est-à-dire un conducteur s'étendant autour de la pièce tubulaire, a l'avantage que toute l'essence dans la couche mince s'écoulant le long de la paroi intérieure d-e la pièce tùbulaire atteint le conducteur en même temps. Le conducteur annulaire est parallèle sur une certaine distance à l'axe de la pièce tubulaire et la partie du conducteur annulaire parallèle à cet axe se termine par un bord à grand rayon de courbure qui est séparé de la paroi de la pièce tubulaire. De cette manière, on utilise au mieux la forte intensité de champ au bord à grand rayon de courbure durant l'atomisat on de l'es ence liquide qui se produit là, tandis que la couche mince d'essence liquide qui arrive au bord à grand rayon de courbure ne peut pas continuer à descendre le long de la pièce tubulaire. On a trouvé que cela a un effet favorable. Dans un mode de réalisation préféré de l'in- invention, l'électrode est supportée d'un cdté du conducteur annulaire et comporte une extrémité libre de l'autre cdté du conducteur annulaire. De cette manière, il est créé un champ électrique tel qu'une bonne atomisation de la couche d'essence liquide est obtenue. De plus, il y a lieu de noter que dans ces ar rangements et dans des arrangements sipilaires, il n'y a pas d'arc formé à une intensité de champ allant jusqu'à 3 000 KV par mètre uè distance entre conducteur et électrode et que 1' atomisation ne consomme que très peu de courant électrique en dépit de la tension élevée. Cette haute tension peut etre fournie d'une manière simple par le circuit d'allumage du moteur. Quand l'électrode est placée comme mentionné ci-dessus, la forme de l'électrode est de préférence choisie de manière que l'extrémité libre de l'électrode soit constituée d'une partie à plus grand diamètre que le reste de l'électrode. On assure ainsi que les lignes du champSélectrique 'suivent un trajet favorable pour l'atomisation de l'essence liquide. Il est évident que le dispositif selon l'invention peut Etre construit en même temps que le carburateur ou que le collecteur d'admission ou faire partie de la pièce intermédiaire placée entre ces deux derniers éléments. Bien que la source de tension puisse en principe être montée sur le dispositif selon l'invention, habituellement el2e sera seulement reliée électriquement aux moyens de connexion du dispositif selon l'invention. La source de tension est de préférence montée à une certaine distance du moteur, tandis que le carburateur est situé aussi près que possible du moteur. Le présent dispositif peut par exemple être construit en même temps qu'un carburateur. L'invention concerne aussi un dispositif tel que décrit ci-dessus dans lequel des moyens sont prévus pour relier un potentiel de quelques KV aux moyens de connexion mentionnés ci-dessus. De plus, il est évident que le dispositif selon l'invention pourra aussi Entre vendu comme une partie montée en usine d'un moteur à combustion interne. L'invention concerne aussi un procédé pour in troduire un mélange essence/air dans le collecteur d'admission d'un moteur à combustion interne, lequel mélange est obtenu par atomisation de l'essence dans un ccurant d'air dans un carburateur, caractérisé en ce que le mélange essence/air venant du carburateur, dans son parcours vers le collecteur d'admission, est passé dans une pièce tubulaire à paroi isolée à l'intérieur de. laquelle un champ électrique d'une tension continue inférieure à la tension d'arc est créé entre d'une part un ou plusieurs conducteurs à grand rayon de courbure disposés dans la paroi isolée de la pièce tubulaire et faisant saillie vers l'intérieur et d'autre part une électrode prévue à l'intérieur de la pièce tubulaire, et qu'on utilise une essence ayant une conductivité comprise entre 500 et 20 000 picosiemens par mètre. Dans ce procédé, on utilise un dispositif selon la présente invention. En général, on choisira une essence ayant une conductivité comprise entre 800 et 3 000 picosiemens par mètre. On obtient une sécurité optimale si l'électro- de est mise à la masse et si le ou les conducteurs dans la paroi de la pièce tubulaire sont mis à une haute tension, Il y a lieu de noter que, comme spécifié ci-dessus, la paroi de la pièce tubulaire est isolée et de préférence est constituée d'une matière isolante. On utilise de préférence une essence contenant un additif qui augmente la conductivité. Avec un additif de ce type, il est possible de porter la conductivité d'une essence ordinaire à une valeur comprise entre 800 et 3 000 picosiemens par mètre. Au dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, la figure unicue représente schématiquement une pièce tubulaire selon l'invention incorporée entre un carburateur et un collecteur d'admission, ces pièces étant représentées partiellement en coupe axiale et partiellement en élévation latérale. La figure montre une combinaison d'un carburateur et d'un collecteur d'admission, le dispositif selon l'invention éteint construit en même temps que le carburateur. Le boîtier dans lequel le carburateur est situé comprend une partie 31 qui est formée de matie isolante ou dont au moins l'intérieur est revêtu de ratière isolante et comporte une bride 2. Le bottier 1 peut être fixé au moyen de la bride 2, en utilisant les boulons 3, sur le corps 4 du collecteur d'admission pour un moteur à combustion quatre cylindres. De part et d'autre du corps se trouvent deux branches 5, 6 et 7, 8 respectivement, débouchant dans le corps. Ces branches comportent des brides 9 qui peuvent être fixées à un bloc moteur (non représenté). Le carburateur proprement dit, qui n'est représenté que très scìématicauement, comprend un venturi 10 qui est situé dans le boîtier 1 et un injecteur d'essence Il qui s'étend dans le bottier 1 à partir de la paroi latérale en passant à travers le joint 12 et est dirigé à contre-courant au centre du bottier. On voit d'après la position du collecteur d'admission que l'air entre dans le iarburateur en 13. Le carburateur comprend un papillon 30 sous le venturi 10. Sous le carburateur, un conducteur annuaire 14 est prévu dans la paroi intérieure de la partie 31 du bottier, conducteur qui est fixé dans la gorge annulaire 16 au moyen d'une rondelle élastique 15. Le conducteur annulaire 14 comporte des moyens de connexion électrique 17 passant à travers la paroi du bottier 1. De chaque côté du conducteur annulaire 14, se trouve une électrode allongée 18 en fil métallique. En amont du conducteur annulaire 14, cette électrode 18 est supportée dans la paroi du bottier 1 par des supports 19 et elle comporte aussi des moyens 20 de connexion électrique qui sont correctellent isolés. A son extrémité libre 21, l'électrode est en forme de solé noide et s'étend vers le bas un peu au-delà du conducteur annulaire 14. En principe, l'extrémité libre de l'électrode peut -évidemrènt être supportée par un isolateur. Dans le cas représenté, toutefois, l'électrode a une rigidité suffisante pour ne pas avoir besoin d'être supportée. Le fonctionnement du dispositif représenté est le suivant. En 13, de l'air est introduit dans une direction descendante et de l'essence est introduite dans le carburateur par l'injecteur 11. Un mélange de gouttelettes d'essence et d'air est formé dans le carburateur et se déplace vers le bas. Une certaine quantité d'essence qui n'est pas atomisée ou qui s'est déposée sur la paroi froide du boîtier 1 s'écoule vers le bas le long de cette paroi et atteint le conducteur annulaire 14. En reliant une source de courant continu de 7 KV aux moyens de con nexion-17 et 20, on créé un champ électrique intense entre le bord 22 du conducteur 14, bord qui fait saillie librement à l'intérieur du boîtier 1, et l'extrémité 21 de l'éléctrode 18.Sous l'effet de ce champ et de l'air s'écoulant le long du bord 22, la couche mince d'essence qui arrive se divise au bord 22 en petites gouttelettes qui sont entraînées par l'air. Le mélange air-essence résultant continue ensuite à descendre et est distribué dans le collecteur d'admission entre les quatre branches 5 à 8 inclusivement, pour les quatre cylindres du moteur. On a trouvé que cette manière moins d'essence liquide arrive au cylindre qu'avec des moyens classiques et qu' une partie prédominante de l'essence arrive aux cylindres sous la forme d'une vapeur ou de fines gouttelettes en même temps que l'air. Exemple Dans trois automobiles, un dispositif tel que représenté sur le dessin a été incorporé. Les automobiles, qui ont été essayées à une température ambiante de -50C, étaient conduites avec un programme cyclique sur un dynamomètre à châssis pendant une période de 25 minutes. Le combustible utilisé avait un point moyen de distillation ASTM de 1080C. On notait le nombre d'hésitations, de trébuchements et de retours d'allumage (HSB) et la durée d'échauffement du moteur. Les expériences étaientsans aucune- tension et avec une tension de 5-7 KV entre les conducteurs et l'électrode, situés à une dist-nce mutuelle de 1 cm environ. D'après les résultats donnés dans le tableau, on voit que des améliorations importntes sont obtenues quand on utilise une haute tension. TABLEAU Hillman Avenger 1500 Vollswagen 1300 Datsun 160 B Automobile sans avec sans avec sans avec tension tension tension tension tension tension HSB 224 194 374 302 218 200 Durée d'échauf- 15,50 10,38 20,5 17,25 9,63 8,50 fement REVENDICATIONS 1 - Un dispositif pour l'introduction d'un mélange carburé essence/air dans le collecteur d'admission d'un moteur à combustion interne, caractérisé par une pièce tubulaire avec paroi isolée, paroi dans laquelle sont disposés un ou plusieurs conducteurs faisant saillie vers l'intérieur et ayant un grand rayon de courbure, la pièce tubulaire contenant une électrode et comportant aussi des moyens de connexion, suffisamment protégés, pour relier une source de haute tension au conducteur ou aux conducteurs d'une part et à l'électrode de l'autre. 2 - Un dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce tubulaire est formée de matière isolante et qu'un conducteur annulaire est prévu dans la paroi de la pièce tubulaire tandis que l'électrode s'étend sensiblement le long de l'axe de la pièce tubulaire. 3 - Un dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le conducteur annulaire est parallèle sur une certaine longueur à l'axe de la pièce tubulaire et que la partie du conducteur annulaire parallèle à l'axe se termine par un bord à large rayon de courbure qui est à une certaine distance de la paroi de la pièce tubulaire. 4 - Un dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'électrode est supportée d'un côté du conducteur annulaire et a une extrémité libre de l'autre coté du conducteur annulaire. 5 - Un dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'extrémité libre de l'électrode est constituée d'une partie à plus grand diamètre que le reste de l'élec- trode. 6 - Un dispositif- selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour relier un potentiel de quelques KV aux moyens de connexion. 7 - Un dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est construit en même temps qu'un carburateur. 8 - Un moteur à combustion interne, comprenant un dispositif selon l'une des revendications 1 à 8. 9 - Un procédé pour introduire un mélange essence/air dans le collecteur d'ad:7ission d'un moteur à combustion interne, lequel mélange est obtenu par atomisation de les sence dans un courant d'air das un carburateur, caractérisé en ce que le mélange essence/air venant du carburateur, dans son parcours vers le collecteur d'admission, est passé dans une pièce tubulaire à paroi isolée à l'inteérieurr de laquelle un champ électrique d'une tension continue inférieure à la tension d'arc est créé entre d'une part un ou plusieurs conducteurs à grand rayon de courbure disposés dans la paroi isolée de la pièce tubulaire et faisant saillie vers l'intérieur et d'autre part une électrode prévue à l'intérieur de la pièce tubulaire, et qu' on utilise une essence ayant une conductivité comprise entre 500 et 20 000 picosiemens par mètre. 10 - Un procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on utilise une essence ayant une conductivité comprise entre 800 et 3 000 pocosiemens par mètre. Il - Un procédé selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce qu'on utilise un dispositif selon l'une des revendications 2 à 5. 12 - Un procédé selon l'une des revendications 9, 10 et 11, caractérisé en ce que ltélectrode est mise à la masse et que le ou les conducteurs dans la paroi de la pièce tubulaire sont placés sous une haute tension. 13 - Un procédé selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce qu'on utilise une essence contenant un additif qui augmente sa conductivité.