Brevet FR2533970A1 — publié le 19840406

Moteur à combustion interne à pistons avec injection d'eau. La présente invention concerne un moteur à combus- tion interne à pistons, dans le système de tubulures d'admis- sion duquel sont montées des soupapes d'injection de carburant et des soupapes d'injection d'eau qui sont toutes actionnées par commande électromagnétique. Par le document DE-B-1 115 518 on connaît un moteur à combustion interne o l'on injecte séparément du carburant et de l'eau dans la chambre de combustion, chacun avec un in- jecteur particulier, afin d'utiliser les produits obtenus par dissociation pour améliorer le déroulement de la combustion. Selon la présente invention, par contre, on ne re- court à l'injection d'eau que pour réaliser un refroidissement interne, afin d'éviter des détériorations thermiquespouvant survenir par suite d'une surcharge de courte durée, par exemple au cours d'une manoeuvre de dépassement dans le cas d'un véhi- cule automobile ou au cours du décollage d'un avion. Le but de l'invention consiste à réaliser une injec- tion d'eau adaptée au débit de carburant, ceci avec des moyens relativement simples quant à la construction et avec des coûts de fabrication réduits. Pour arriver à ce résultat, on prévoit selon la pré- sente invention l'utilisation de soupapes d'injection de cons- truction identique, tant pour l'injection de l'eau que pour celle du carburant, lesdites soupapes étant raccordées à un appareil de commande électrique commun qui actionne toutes ces soupapes de la même manière, les unes après les autres, selon un ordre de succession cyclique A l'appareil de commande d'une installation d'injection électronique courante, en plus des soupapes d'injection de carburant on raccorde au moins une soupape électromagnétique d'injection d'eau, que l'appareil de commande actionne à la même cadence que les soupapes d'injec- tion de carburant Pour un moteur à six cylindres équipé de six soupapes d'injection, à trois soupapes d'injection de car- burant correspond une soupape d'injection d'eau Comme la durée du temps d'injection est la même pour toutes les sou- papes et que celles-ci sont actionnées dans un ordre de succession cyclique, entre le débit de carburant injecté et le débit d'eau on obtient un rapport de 3: 1, valeur qui a donné d'excellents résultats avec un moteur à combustion in- terne pratiquement réalisé Dans ce cas, on peut utiliser tout simplement un appareillage d'injection qui a été conçu pour un moteur à huit cylindres On remplace tout simplement deux soupapes d'injection de carburant par des soupapes d'injection d'eau, que l'on alimente avec une conduite d'alimentation sé- parée. Pour un moteur à combustion interne à huit cylindres, selon les conditions d'utilisation on utilise deux ou quatre soupapes d'injection d'eau, de sorte que le dosage, par rapport à la quantité de carburant est de 25 % dans un cas et de 50 % dans l'autre Comme l'injection d'eau n'est utilisée que durant de courtes périodes de fonctionnement à la puissance maximum du moteur à combustion interne on prévoit, selon une variante de réalisation de l'invention, la possibilité d'interrompre l'arrivée d'eau à la soupape d'injection d'eau en arrêtant la pompe à eau d'alimentation Selon une autre variante, dans la connexion électrique qui va de l'appareil de commande à la soupape d'injection d'eau on insère un interrupteur dont la fermeture commande la mise en service de l'injection d'eau Cet interrupteur, de même que l'interrupteur de la pompe à eau, peuvent être commandés en fonction de la charge, de la pression de suralimentation ou de la -température du moteur, afin de permettre une mise en service automatique de l'injection d'eau en cas d'apparition de conditions de fonctionnement dangereuses du point de vue thermique. La soupape d'injection-d'eau peut être disposée en n'importe quel endroit du système d'admission Dans le cas d'un moteur avec turbocompresseur de suralimentation, on l'installe de préférence sur le compresseur, du côté de l'aspiration ou du refoulement de celui-ci Dans le flux d'air en rotation, on obtient ainsi une fine pulvérisation de l'eau, une évaporation dans l'air chaud et un refroidissement de l'air de suralimen- tation Avec une telle disposition, outre un accroissementde la puissance disponible on arrive à obtenir aussi une économie de carburant. Dans les figures 1 et 2 du dessin on a représenté deux exemples de réalisations de l'invention que l'on décrit et explique ci-dessous: - Dans une culasse 1 d'un moteur à six cylindres hori- zontaux opposés, correspondant-à trois cylindres, aboutissent trois tubulures d'admission individuelles 2, 3, 4 qui sont raccordées à un collecteur d'admission 5 Trois tubulures d'échappement 6, 7, 8 vont ensemble à un turbocompresseur de suralimentation 9 qui alimente en air surpressé le collecteur d'admission 5 Sur des ajutages latéraux-prévus sur les tubu- lures d'admission individuelles 2, 3, 4 sont fixées des soupapes d'injection de carburant 10, 11, 12 à commande électromagné- tique, alimentées par une pompe à carburant 14 à travers la canalisation 13 et à partir du réservoir à carburant 15 Les bornes de raccordement électrique 10 ', 11 ', 12 ' des soupapes d'injection de carburant 10, 11, 12 sont reliées au moyen de connexions convenables à un appareil de commande 16, auquel est également raccordée une soupape d'injection d'eau 17 qui est montée sur le collecteur d'admission 5 et qui est alimentée à partir d'un réservoir d'eau 19 au moyen de la pompe à eau 18. Le moteur électrique 20 correspondant peut être mis en marche et arrêté au moyen d'un interrupteur 21. Selon la fig:2, la soupape d'injection d'eau 17 est vissée sur une canalisation en boucle 22 qui est raccordée également à la deuxième soupape d'injection d'eau qui n'est pas représentée et qui correspond aux trois autres soupapes d'injection du carburant du moteur à six cylindres opposés La soupape d'injection d'eau 17 est réunie à l'appareil de com- mande par une connexion électrique 23 dans laquelle est inséré un interrupteur 24 Lorsque cet interrupteur 24 est fermé, la soupape d'injection d'eau 7 est en service et actionnée par l'appareil decommande 16 de la même manière que les trois soupapes d'injection de carburant 10, 11, 12 Toutes les sou- papes sont de construction identique; la quantité injectée est proportionnelle à la durée du temps d'ouverture Ainsi, avec une commande cyclique des soupapes, le rapport entre le débit de carburant et le débit d'eau est toujours égal à 3: 1. REVENDICATIONS 1 Moteur à combustion interne à pistons pour véhi- cules automobiles, dans le système de tubulures d'admission duquel sont montées des soupapes d'injection de carburant à commande électromagnétique et au moins une soupape d'injection d'eau, caractérisé par le fait que les soupapes d'injection de carburant ( 10, 11, 12) et la soupape d'injection d'eau ( 17) sont de constuction identique et sont raccordées à un appareil de commande électrique ( 16) commun, qui actionne toutes les soupapes de la même manière, les unes après les autres, selon un ordre de succession cyclique. 2 Moteur à combustion interne à pistons selon la revendication 1, caractérisé par le fait que dans le système de tubulures d'admission ( 2, 3, 4, 5) correspondant à trois cylindres, sont disposées trois-soupapes d'injection de carbu- rant ( 10,11, 12) et une soupape d'injection d'eau ( 17). 3 Moteur à combusiton interne à pistons selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le système de tubulures d'admission se compose d'un collecteur d'admission ( 5) et de trois tubulures d'admission individuelles ( 2, 3, 4) raccordées audit collecteur ( 5), débouchant dans les cylindres, et que la soupape d'injection d'eau ( 17) est montée sur le collecteur d'admission ( 5) tandis que les soupapes d'injection du carburant ( 10, 11, 12) sont montées sur les tubulures d'ad- mission individuelles ( 2, 3, 4). 4 Moteur à combustion interne à pistons selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que dans la connexion électrique ( 20) qui va de l'appareil de commande ( 16) à la soupape d'injection d'eau ( 17) est inséré un interrupteur ( 24) qui peut être fermé soit à la main, soit par une commande automatique en fonction de grandeurs caracté- risant le régime de fonctionnement du véhicule, pour une mise en service de courte durée de la soupape d'injection d'eau. Moteur à combustion interne à pistons selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la soupape d'injection d'eau ( 17) est raccordée à une pompe à eau ( 18) qui peut être mise en marche ou arrêtée au moyen d'un interrupteur ( 21) commandé soit manuellement soit automatiquement en fonction de grandeur caractérisant le régime de fonctionnement du véhicule. 6 Moteur à combustion interne à pistons selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la soupape d'injection d'eau ( 17) est montée sur le com- presseur du turbocompresseur de suralimentation ( 9), soit sur l'aspiration soit sur le refoulement de celui-ci, afin d'obte- nir une pulvérisation fine de l'eau injectée et un refroidis- sement de l'air surpressé d'alimentation.