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EP0192010A1 - Dispositif et procédé d'injection de carburant assisté par air ou gaz comprimé dans un moteur - Google Patents

Dispositif et procédé d'injection de carburant assisté par air ou gaz comprimé dans un moteur Download PDF

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Publication number
EP0192010A1
EP0192010A1 EP85402643A EP85402643A EP0192010A1 EP 0192010 A1 EP0192010 A1 EP 0192010A1 EP 85402643 A EP85402643 A EP 85402643A EP 85402643 A EP85402643 A EP 85402643A EP 0192010 A1 EP0192010 A1 EP 0192010A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pipe
injection
cylinder
exhaust
cylinders
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP85402643A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pierre Duret
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Automobiles Peugeot SA
Automobiles Citroen SA
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Original Assignee
Automobiles Peugeot SA
Automobiles Citroen SA
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Automobiles Peugeot SA, Automobiles Citroen SA, IFP Energies Nouvelles IFPEN filed Critical Automobiles Peugeot SA
Publication of EP0192010A1 publication Critical patent/EP0192010A1/fr
Ceased legal-status Critical Current

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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
    • F02M69/00—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/10—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel peculiar to scavenged two-stroke engines, e.g. injecting into crankcase-pump chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B13/00—Engines characterised by the introduction of liquid fuel into cylinders by use of auxiliary fluid
    • F02B13/10—Use of specific auxiliary fluids, e.g. steam, combustion gas
    • 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
    • F02M67/00—Apparatus in which fuel-injection is effected by means of high-pressure gas, the gas carrying the fuel into working cylinders of the engine, e.g. air-injection type
    • F02M67/02—Apparatus in which fuel-injection is effected by means of high-pressure gas, the gas carrying the fuel into working cylinders of the engine, e.g. air-injection type the gas being compressed air, e.g. compressed in pumps
    • 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
    • F02M67/00—Apparatus in which fuel-injection is effected by means of high-pressure gas, the gas carrying the fuel into working cylinders of the engine, e.g. air-injection type
    • F02M67/06—Apparatus in which fuel-injection is effected by means of high-pressure gas, the gas carrying the fuel into working cylinders of the engine, e.g. air-injection type the gas being other than air, e.g. steam, combustion gas
    • 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
    • F02M69/00—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/08—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel characterised by the fuel being carried by compressed air into main stream of combustion-air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two

Definitions

  • the present invention relates to a device and a method allowing and / or improving the injection of fuel assisted by air or compressed gases, or pneumatic injection on an internal combustion engine.
  • the present invention can be applied to four-stroke engines and two-stroke engines, in particular those with air sweeping.
  • the device according to the invention uses the pressure wave effects prevailing in the exhaust pipes to assist in pneumatic injection. This results in a better quality of the pneumatic injection, an increase in the air filling of the engine, an increase in the quantity of residual gases burned, hence a reduction in nitrogen oxide emissions, a partial recovery of the short fuel. -exhaust circuitry and possible reduction of noise due to the effects of exhaust pressure waves.
  • the present invention relates to an internal combustion engine comprising a pneumatic fuel injection member, an exhaust manifold. It is characterized in that the engine comprises a pipe which will be called auxiliary having two ends or openings, one being connected to said exhaust pipe and the other to said injection member.
  • the engine may include a pump casing and a chamber connecting the pump casing to the injection member, this chamber constituting an injection chamber, an auxiliary pipe connecting the exhaust pipe to said injection chamber, and this chamber injection may include an obstruction member, such as a non-return valve or valve, this member being located before the connection of the auxiliary pipe to the injection chamber.
  • an obstruction member such as a non-return valve or valve
  • the auxiliary pipe may include an obstruction member such as a non-return valve or valve, this member opening intermittently due to a mechanical control such as a cam, pneumatic, electropneumatic, etc.
  • an obstruction member such as a non-return valve or valve, this member opening intermittently due to a mechanical control such as a cam, pneumatic, electropneumatic, etc.
  • the auxiliary pipe has a third opening leading to a gas source and an obstruction member placed on said opening such as a non-return valve or valve.
  • the end of the auxiliary pipe connected to the exhaust pipe may preferably be positioned on this pipe at a place where the pressure wave is maximum.
  • the end of the auxiliary pipe connected to the exhaust pipe may have the shape of a convergent whose section decreases going from the exhaust manifold to the auxiliary pipe.
  • the present invention can be applied to an engine comprising at least two cylinders, each of which comprises a pipe and an injection member.
  • the engine may also include at least one cross auxiliary pipe, connecting the exhaust pipe of one of the cylinders to the injection member of the other cylinder.
  • the present invention can be applied to an engine comprising at least two cylinders, each of which comprises an exhaust pipe, an injection member and an injection chamber connected to the injection member of one of the cylinders, or cylinder considered.
  • the engine may also include at least one cross auxiliary pipe, connecting said injection chamber to the exhaust pipe of the other cylinder.
  • the engine may comprise at least one injection chamber connecting said pump casing to the injection member of the cylinder in question and the crossed auxiliary pipe may connect the exhaust manifold from the other cylinder to the injection chamber of the cylinder in question.
  • the present invention can be applied to an engine comprising at least two cylinders, each of these cylinders having an exhaust manifold and an injection member.
  • the engine may also comprise at least two crossed auxiliary pipes, each of them connecting the exhaust pipe of one of the cylinders to the injection member of the other cylinder.
  • the present invention can be applied to an engine comprising several cylinders, at least one of which comprises an exhaust pipe and the other a pneumatic member.
  • an auxiliary pipe can connect the exhaust pipe to the pneumatic injection member.
  • this engine is an engine whose cylinders include a pump casing, it may also include at least two injection chambers, each of which connects the pump casing of one of the cylinders, or cylinder in question, to the member d injection of the same cylinder and each of the auxiliary pipes can connect the exhaust pipe of the other cylinder to the injection chamber connected to the injection member of the cylinder in question.
  • the present invention can be applied to an engine comprising at least two cylinders, at least one of which comprises a pump housing.
  • the engine may include at least one so-called crossed injection chamber connecting said pump casing to the injection member of the other cylinder.
  • this other cylinder has an exhaust pipe and an auxiliary pipe connects the exhaust pipe of this other cylinder to the cross-injection chamber connected to the injection of this same cylinder.
  • the present invention can be applied to an engine having at least two cylinders each equipped with a pump housing.
  • the engine may comprise at least two crossed injection chambers, each of them connecting the pump housing of one of the cylinders to the injection member of the other cylinder.
  • the engine comprises at least two auxiliary pipes, each of them connecting the exhaust pipe of one of the cylinders, or cylinder considered, to the injection chamber connected to the injection member of the same cylinder.
  • the present invention allows numerous combinations of communications between the exhaust pipes of the different cylinders and the injection members, as well as between the pump casings and the injection members. .
  • the engine comprises an exhaust manifold or if it comprises a common injection chamber communicating with several pump casings and at least one injection member.
  • the engine comprises an exhaust manifold or if it comprises a common injection chamber communicating with several pump casings and at least one injection member.
  • an auxiliary pipe is connected to an injection member via, or not, the common injection chamber.
  • the injection chamber may consist of a pipe, this is also a preferred embodiment.
  • the present invention also relates to a method for performing the injection of fuel into an internal combustion engine equipped with a pneumatic injection member and an exhaust pipe. This method is characterized in that communication is established between the exhaust pipe and the injection member.
  • This process can be applied to an engine comprising a pump casing.
  • part of the compressed gases coming from the pump casing is directed towards the injection member and combines with the gases coming from the communication between the exhaust and the injection member.
  • the communication is brought into contact with a gas source via an obstruction member such as a non-return valve.
  • an obstruction member such as a non-return valve.
  • each of said cylinders comprises a pump casing and a transfer duct
  • a portion of the compressed gases coming from the pump casing of said cylinder considered may be directed to the injection member of this same cylinder and combine with the gases coming from the communication between the exhaust pipe of the other cylinder to the injection member of the cylinder in question.
  • a portion of the compressed gases originating from the pump casings may be directed to the injection member from another cylinder.
  • the communication can connect the exhaust manifold of this other cylinder to the injection member of this same cylinder and at least part of the compressed gases coming from said pump casing can be directed towards the injection member and combines with the gases coming from the communication.
  • Figure 1 is a schematic representation of a cylinder of a two-stroke engine with fuel injection assisted by compressed air and equipped with a device according to the invention.
  • the reference 1 designates the cylinder closed at its upper part by the cylinder head 2 and which communicates at its lower part with a sealed casing 3.
  • Lights 9 made in the wall of the cylinder 1 allow the introduction of air into the cylinder. These lights 9 communicate with the sealed casing 3 through the transfer channel 10.
  • Lights 7 and 9 have the arrangement and dimensions known in the art to ensure efficient filling of the cylinder and as complete evacuation of the burnt gases.
  • the casing 3 is provided with an air intake orifice 11 equipped with a valve shown diagrammatically in 11 a and which is, for example, a blade valve.
  • the orifice 11 is connected to an air filter, not shown.
  • the valve 11a is open and allows air to enter the casing 3 when the pressure in the casing is less than the pressure of the supply air.
  • the valve 11 a closes as soon as the pressure in the casing 3 is greater than the pressure of the supply air.
  • the casing 3 communicates with a sealed chamber 17 of volume V through an orifice 18 equipped with a valve 19 such as a blade valve.
  • the valve 19 opens to put the chamber 17 in communication with the rest of the casing when the pressure in the chamber 17 is lower than the pressure prevailing in the rest of the casing.
  • the valve closes, isolating the chamber 17 from the rest of the housing, when the pressure in the chamber 17 is greater than the pressure prevailing in the rest of the housing.
  • a pneumatic fuel injection member - shown diagrammatically at 12 makes it possible to introduce into the cylinder 1 a mixture of carburetted air under pressure.
  • the member 12 is connected to a fuel supply pipe 13 and to a compressed air and / or compressed gas supply pipe 14 which communicates with the chamber 17. This member and its control means will be described in detail below.
  • the cylinder head 2 also carries a spark plug 15 whose electrical supply circuit has not been shown.
  • the device according to the invention comprises an auxiliary tube or pipe 20 connecting the exhaust pipe 16 with the sealed chamber 17, the communication between the tube 20 and the sealed chamber 17 being made through an orifice 21 fitted with a valve 22 such than a reed valve.
  • the valve 22 opens to put the tube 20 in communication with the sealed chamber 17 when the pressure in the tube is greater than the pressure prevailing in the sealed chamber.
  • the valve 22 closes, isolating the chamber 1 7 from the tube 20, when the pressure in the chamber is greater than that prevailing in the tube 20.
  • the piston 4 has reached the upper dead bridge by moving towards the cylinder head 2.
  • the intake 9 and exhaust 7 ports are closed by the piston 4, the valve 11 a is open letting the air in the casing through the orifice 11.
  • the valve 19 is closed.
  • the valve 22 is closed.
  • the length of tube 20 can be calculated in such a way that the positive exhaust pressure wave arrives at the orifice 21 to fill the chamber 17 after the opening of the transfer lights 9, that is to say when the casing 3 has finished supplying the chamber 17 so as not to disturb or reduce this supply, this is particularly true when there is a delay between the opening of the transfer light relative to the opening of the exhaust lights.
  • the shape of the tube 20 is studied to promote the wave effect. This can be a tube whose curvature is regular and may also include sudden or gradual changes in section, for example in the form of diverging or converging cones.
  • the member 12 when the member 12 is actuated, it is supplied with air and exhaust gas through the pipe 1 4 at a maximum pressure.
  • the instant of introduction of the fuel mixture under pressure is determined by the adjustment of the control means of the member 12 so that there is practically no loss of fuel mixture by the exhaust ports, the pressure of supply to the injector at this time being greater than that prevailing in the cylinder.
  • the exact location of the member 12 on the cylinder head 2 or the transfer channel 10, or the cylinder will be determined by the technician so that the quantity of fuel mixture escaping through the ports 7 before you burn it is zero or as low as possible.
  • the same device can also operate and give sufficient pressure for injection by eliminating the communication 18, the chamber 17 and the valves 1 9 (Fig. 1A).
  • a variant of the device consists in adding to the complete engine previously described on the tube 20 a short tube 23 opening into the open air or into an air filter through the orifice 24 or into a gas source such as, for example, a source fuel mixture.
  • the orifice is equipped with a valve 25 which can for example be a blade valve (FIG. 8).
  • the same device can also operate by eliminating the sealed chamber 17 and the opening 18 (FIG. 8A).
  • the location 26 (whether in the case of FIG. 1 as well as in that of FIGS. 8 and 8A) of the connection of the tube 20 on the exhaust manifold 16 is judiciously chosen to obtain a sufficient wave effect.
  • An example of such a device can be a butterfly 27 placed just after connection 26 in the pipe 16 6 (Fig. 9) whose opening angle can be corrected according to the operating characteristics of the engine.
  • FIG. 9 Another example concerning the configuration of the pipe would be to give a form of convergent 26a (FIG. 9) to the pipe 20 at the connection 26 to the exhaust manifold, this convergent having a section which decreases going from the manifold d exhaust 16 to line 20.
  • a sealed chamber per cylinder this is the case in FIGS. 10, 11 and 12, or on the contrary common to different cylinders.
  • the sealed chambers 17, 17a, 17b Evou 1 7c may be supplied by the casing 3, 3a, 3b and / or 3c of the cylinder in which they inject air case of Figures 12 and optionally one or contrary by the casing of one of the other cylinders, in the case of FIGS. 10 and 11.
  • each tube 20 according to the invention corresponding to the injection into a cylinder could in fact be connected - (communication 26) to the tubing exhaust 16 of the same cylinder, case of FIGS. 10, 11 and possibly 1, as well as that of a different cylinder, case of FIG. 12.
  • An example of a particular application could be, in the case of a multi-cylinder, to have the sealed chamber inflated by the casing of another cylinder and the exhaust communicating with the sealed chamber used for injection into its own cylinder.
  • a very short tube 20 may be sufficient since it is no longer essential for the positive wave to arrive after the opening of the transfer lights.
  • Figures 10 and 11 therefore show such applications to 2 and 3 cylinder engines.
  • the principle can be generalized to engines with a higher number of cylinders.
  • each cylinder has its individual sealed chamber supplied by its own casing and by a tube 20 coming from the exhaust of one of the other cylinders.
  • FIG. 12A represents a more general case than that of FIG. 12.
  • the communications 18a and 19a with the pump casing as well as the lower part of the sealed chamber 17 have been eliminated, only one remains.
  • This communication pipe which corresponds to what has been previously designated by auxiliary pipe, may or may not include a non-return valve 22.
  • Figure 13 shows the case of a chamber 1 7 'connected to two different pump casings 3 and 3a.
  • This chamber is extended by a pipe 17a 'up to a spraying member 12. Furthermore, this pipe is connected to an exhaust pipe 17a' by an auxiliary pipe 20.
  • the chamber 17 ′ can be connected to one or more spraying members.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

La présente invention concerne un dispsoitif et un procédé permettant l'injection pneumatique du carburant dans un moteur. Le dispositif se caractérise en ce qu'il comporte au moins une canalisation auxiliaire (20) ayant deux extrémités, dont l'une est reliée à une tubulure d'échappement (16) et l'autre à un organe d'injection (12).

Description

  • La présente invention concerne un dispositif et un procédé permettant et/ou améliorant l'injection de carburant assistée par air ou gaz comprimés, ou injection pneumatique sur un moteur à combustion interne. La présente invention peut être appliquée aux moteurs quatre temps et aux moteurs deux temps, notamment ceux à balayage en air.
  • Dans le cas particulier du moteur deux temps à balayage par le carter pendant une partie importante du cycle d'admission d'air et de carburant. les orifices de transfert et d'échappement sont ouverts simultanément et une partie du mélange air-carburant admis s'échappe dans l'atmosphère avant la fermeture des orifices d'échappement. D'où une réduction sensible du rendement et de fortes émissions de polluants.
  • L'injection de carburant par air assisté provenant du carter permet de remédier à cet inconvénient. Un exemple a été proposé par M. J.A. CULMANN dans le brevet français FR-490.166. Selon ce brevet, le balayage du cylindre ne se fait qu'avec de l'air seul provenant du carter pompe, une autre partie de l'air du carter pompe est introduite, sous une pression voisine de la pression maximale atteintedans ce carter, dans une chambre étanche qui sert de source d'air comprimé pour alimenter le dispositif d'injection pneumatique de carburant.
  • Il a été constaté qu'un tel dispositif avait un meilleur fonctionnement lorsqu'il était alimenté en air comprimé à une pression plus élevée que celle régnant dans le carter pompe.
  • L'art antérieur peut être illustré par les brevets britannique GB-A-572.080, allemand DE-C-833.885, américain US-A-3.190.271 et français FR-A-2.292.111.
  • Le dispositif suivant l'invention, utilise les effets d'onde de pression régnant dans les tubulures d'échappement pour aider à l'injection pneumatique. Il en résulte une meilleure qualité de l'injection pneumatique, une augmentation du remplissage en air du moteur, une augmentation de la quantité de gaz résiduels brûlés d'où une réduction des émissions d'oxydes d'azote, une récupération partielle du carburant court-circuité à l'échappement et une possible réduction du bruit dû aux effets d'ondes de pression échappement.
  • Ainsi, la présente invention concerne un moteur à combustion interne comportant un organe d'injection pneumatique du carburant, une tubulure d'échappement. Elle se caractérise en ce que le moteur comporte une canalisation qui sera dite auxiliaire ayant deux extrémités ou ouvertures, l'une étant reliée à ladite tubulure d'échappement et l'autre audit organe d'injection.
  • Le moteur pourra comporter un carter pompe et une chambre reliant le carter pompe à l'organe d'injection, cette chambre constituant une chambre d'injection, une canalisation auxiliaire reliant la tubulure d'échappement à ladite chambre d'injection, et cette chambre d'injection pourra comporter un organe d'obstruction, telle une soupape ou un clapet anti-retour, cet organe étant localisé avant le raccordement de la canalisation auxiliaire à la chambre d'injection.
  • La canalisation auxiliaire pourra comporter un organe d'obstruction telle une soupape ou un clapet anti-retour, cet organe s'ouvrant par intermittence du fait d'une commande mécanique telle une came, pneumatique, électropneumatique, etc.
  • On ne sortira pas du cadre de la présente invention si la canalisation auxiliaire comporte une troisième ouverture débouchant sur une source de gaz et un organe d'obstruction placé sur ladite ouverture telle une soupape ou un clapet anti-retour.
  • L'extrémité de la canalisation auxiliaire reliée à la canalisation d'échappement pourra être de préférence positionnée sur cette canalisation à un endroit où l'onde de pression est maximum.
  • L'extrémité de la canalisation auxiliaire reliée à la canalisation d'échappement pourra avoir la forme d'un convergent dont la section diminue en allant de la tubulure d'échappement vers la canalisation auxiliaire.
  • La présente invention peut être appliquée à un moteur comportant au moins deux cylindres dont chacun comporte une tubulure et un organe d'injection. Dans ce cas, le moteur pourra également comporter au moins une canalisation auxiliaire croisée, reliant la tubulure d'échappement de l'un des cylindres à l'organe d'injection de l'autre cylindre.
  • La présente invention peut être appliquée à un moteur comportant au moins deux cylindres dont chacun comporte une tubulure d'échappement, un organe d'injection et une chambre d'injection reliée à l'organe d'injection de l'un des cylindres, ou cylindre considéré. Dans ce cas, le moteur pourra également comporter au moins une canalisation auxiliaire croisée, reliant ladite chambre d'injection à la tubulure d'échappement de l'autre cylindre.
  • Si c'est le cylindre considéré qui comporte un carter pompe, le moteur pourra comporter au moins une chambre d'injection reliant ledit carter pompe à l'organe d'injection du cylindre considéré et la canalisation auxiliaire croisée pourra relier la tubulure d'échappement de l'autre cylindre à la chambre d'injection du cylindre considéré.
  • La présente invention peut être appliquée à un moteur comportant au moins deux cylindres, chacun de ces cylindres ayant une tubulure d'échappement et un organe d'injection. Dans ce cas, le moteur pourra également comporter au moins deux canalisations auxiliaires croisées, chacune d'elles reliant la tubulure d'échappement de l'un des cytin- dres à l'organe d'injection de l'autre cylindre.
  • La présente invention peut être appliquée à un moteur comportant plusieurs cylindres dont l'un au moins comporte une canalisation d'échappement et un autre un organe pneumatique. Dans ce cas, une canalisation auxiliaire pourra relier la canalisation d'échappement à l'organe d'injection pneumatique.
  • Si ce moteur est un moteur dont les cylindres comportent un carter pompe, il pourra également comporter au moins deux chambres d'injection, chacune d'elles reliant le carter pompe de l'un des cylindres, ou cylindre considéré, à l'organe d'injection de ce même cylindre et chacune des canalisations auxiliaires pourra relier la tubulure d'échappement de l'autre cylindre à la chambre d'injection reliée à l'organe d'injection du cylindre considéré.
  • La présente invention peut être appliquée à un moteur comportant au moins deux cylindres, dont l'un au moins comporte un carter pompe. Dans ce cas, le moteur pourra comporter au moins une chambre d'injection dite croisée reliant ledit carter pompe à l'organe d'injection de l'autre cylindre.
  • On ne sortira pas du cadre de la présente invention si cet autre cylindre comporte une tubulure d'échappement et qu'une canalisation auxiliaire relie la tubulure d'échappement de cet autre cylindre à la chambre d'injection croisée reliée à l'organe d'injection de ce même cylindre.
  • La présente invention peut être appliquée à un moteur ayant au moins deux cylindres équipés chacun d'un carter pompe. Dans ce cas, le moteur pourra comporter au moins deux chambres d'injection croisées, chacune d'elles reliant le carter pompe de l'un des cylindres à l'organe d'injection de l'autre cylindre.
  • On ne sortira pas du cadre de la présente invention si le moteur comporte au moins deux canalisations auxiliaires, chacune d'elles reliant la tubulure d'échappement de l'un des cylindres, ou cylindre considéré, à la chambre d'injection reliée à l'organe d'injection de ce même cylindre.
  • Ainsi, il apparait que, dans le cas des multicylindres, la présente invention permet de nombreuses combinaisons des communications entre les tubulures d'échappement des différents cylindres et les organes d'injection, ainsi qu'entre les carters pompes et les organes d'injection.
  • Des combinaisons similaires sont également possibles dans le cadre de la présente invention, notamment, lorsque le moteur comporte un collecteur d'échappement ou s'il comporte une chambre d'injection commune communiquant avec plusieurs carters pompes et au moins un organe d'injection. Par exemple, on ne sortira pas du cadre de la présente invention si une canalisation auxiliaire est reliée à un organe- d'injection via, ou non, la chambre d'injection commune.
  • La chambre d'injection pourra être constituée d'une canalisation, c'est d'ailleurs là un mode de réalisation préféré.
  • La présente invention concerne également un procédé pour effectuer l'injection de carburant dans un moteur à combustion interne équipé d'un organe d'injection pneumatique et d'une canalisation d'échappement Ce procédé se caractérise en ce que l'on établit une communication entre la canalisation d'échappement et l'organe d'injection.
  • Ce procédé peut être appliqué à un moteur comportant un carter pompe. Dans ce cas, une partie des gaz comprimés provenant du carter pompe est dirigée vers l'organe d'injection et se combine avec les gaz provenant de la communication entre l'échappement et l'organe d'injection.
  • On ne sortira pas du cadre de la présente invention si la communication est mise en relation avec une source de gaz via un organe d'obstruction telle une soupape ou un clapet anti-retour. Lorsque le moteur auquel on applique le procédé selon l'invention, comporte au moins deux cylindres dont chacun comporte une tubulure d'échappement et un organe d'injection, on pourra établir au moins une communication dite croisée reliant la tubulure d'échappement de l'un des cylindres ou cylindre considéré à l'organe d'injection de l'autre cylindre.
  • Si le procédé selon l'invention est appliqué à un moteur pour lequel chacun desdits cylindres comporte un carter pompe et un conduit de transfert, une partie des gaz comprimés provenant du carter pompe dudit cylindre considéré pourra être dirigée vers l'organe d'injection de ce même cylindre et se combiner avec les gaz provenant de la communication entre la tubulure d'échappement de l'autre cylindre à l'organe d'injection du cylindre considéré.
  • Si le procédé selon l'invention est appliqué à un moteur comportant au moins deux cylindres, au moins l'un de ces cylindres comportant un carter pompe, une partie des gaz comprimés provenant des carters pompe pourra être dirigée vers l'organe d'injection d'un autre cylindre.
  • Lorsque le procédé selon l'invention est appliqué à un moteur dans lequel chaque cylindre comporte une tubulure d'échappement, la communication pourra relier la tubulure d'échappement de cet autre cylindre à l'organe d'injection de ce même cylindre et au moins une partie des gaz comprimés provenant dudit carter pompe pourra être dirigée vers l'organe d'injection et se combine avec les gaz provenant de la communication.
  • Les avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux figures annexées parmi lesquelles :
    • - la figure 1 montre schématiquement et en coupe un moteur deux temps à balayage par le carter, avec injection de carburant assistée par air ou gaz comprimé provenant d'un tube ou d'une chambre étanche alimenté en air par le carter et équipé du dispositif suivant l'invention,
    • - la figure 1A montre un mode de réalisation de l'invention,
    • - les figures 2 à 6 illustrent le fonctionnement du moteur selon la figure 1,
    • - les figures 7, 8, 8A et 9 représentent des variantes de réalisation, et
    • - les figures 10, 11, 12, 12A et 13 représentent des exemples d'applications particuliers dans le cas de moteurs multicylindres.
  • La figure 1 est une représentation schématique d'un cylindre d'un moteur deux temps à injection de carburant assistée par air comprimé et équipé d'un dispositif suivant l'invention.
  • La référence 1 désigne le cylindre fermé à sa partie supérieure par la culasse 2 et qui communique à sa partie inférieure avec un carter étanche 3.
  • Dans le cylindre se déplace le piston 4 relié par la bielle 5 au vilebrequin 6.
  • Des lumières 7 pratiquées dans la paroi du cylindre 1 communiquent avec la tubulure d'échappement - schématisée en 8.
  • Des lumières 9 pratiquées dans la paroi du cylindre 1 permettent l'introduction d'air dans le cylindre. Ces lumières 9 communiquent avec le carter étanche 3 par le canal de transfert 10.
  • Les lumières 7 et 9 ont la disposition et les dimensions connues dans la technique pour assurer un remplissage efficace du cylindre et une évacuation aussi complète que possible des gaz brûlés.
  • Le carter 3 est pourvu d'un orifice 11 d'admission d'air équipé d'un clapet schématisé en 11 a et qui est, par exemple, un clapet à lame. L'orifice 11 est relié à un filtre à air non représenté. Le clapet 11 a est ouvert et laisse pénétrer l'air dans le carter 3 lorsque la pression dans le carter est inférieure à la pression de l'air d'alimentation. Le clapet 11 a se ferme dès que la pression dans le carter 3 est supérieure à la pression de l'air d'alimentation.
  • Le carter 3 communique avec une chambre étanche 17 de volume V par un orifice 18 équipé d'un clapet 19 tel qu'un clapet à lame.
  • Le clapet 19 s'ouvre pour mettre la chambre 17 en communication avec le reste du carter lorsque la pression dans la chambre 17 est inférieure à la pression régnant dans le reste du carter. Le clapet se ferme, isolant la chambre 17 du reste du carter, lorsque la pression dans la chambre 17 est supérieure à la pression régnant dans le reste du carter.
  • Un organe d'injection pneumatique du carburant - schématisé en 12, permet d'introduire dans le cylindre 1 un mélange d'air carburé sous pression. A cet effet, l'organe 12 est relié à une canalisation 13 d'alimentation en carburant et à une canalisation 14 d'alimentation en air et/ou gaz comprimés qui communique avec la chambre 17. Cet organe et ses moyens de commande seront décrits en détail ci-après.
  • La culasse 2 porte également une bougie d'allumage 15 dont le circuit électrique d'alimentation n'a pas été représenté.
  • Le dispositif selon l'invention comporte un tube ou canalisation auxiliaire 20 reliant la tubulure d'échappement 16 avec la chambre étanche 17, la communication entre le tube 20 et la chambre étanche 17 se faisant par un orifice 21 équipé d'un clapet 22 tel qu'un clapet à lame.
  • Le clapet 22 s'ouvre pour mettre le tube 20 en communication avec la chambre étanche 17 lorsque la pression dans le tube est supérieure à la pression régnant dans la chambre étanche. Le clapet 22 se ferme, isolant la chambre 17 du tube 20, lorsque la pression dans la chambre est supérieure à celle régnant dans le tube 20.
  • Le fonctionnement du moteur est décrit ci-après en se référant aux figures 2 à 6.
  • Sur la figure 2, le piston 4 a atteint le pont mort haut en se déplaçant vers la culasse 2. Les lumières d'admission 9 et d'échappement 7 sont obturées par le piston 4, le clapet 11 a est ouvert laissant pénétrer l'air dans le carter à travers l'orifice 11. Le clapet 19 est fermé. Le clapet 22 est fermé.
  • Sous l'action de la combustion déclenchée par la bougie d'allumage 15, le piston 4 s'éloigne de la culasse 2 en comprimant l'air contenu dans le carter 3 ce qui provoque la fermeture du clapet 11a. Lorsque la pression est supérieure à celle régnant dans la chambre 17, le clapet 19 s'ouvre (Fig. 3). La pression dans l'ensemble du carter continu à monter au fur et à mesure du déplacement du piston 4.
  • Lorsque l'ouverture brutale des lumières d'échappement 7 se produit (Fig. 4) une onde incidente de pression élevée (bouffée d'échappement) se forme et se propage dans la tubulure d'échappement 16 et dans le tube 20. Lorsque cette onde de pression positive atteint l'orifice 21, la pression étant plus élevée dans le tube 20 que dans la chambre 17, le clapet 22 s'ouvre et une partie du gaz contenu dans le tube 20 (gaz d'échappement constitués d'un mélange de gaz brûlés, d'air et éventuellement de carburant provenant du court-circuitage) est introduite dans la chambre 17 dont la pression est ainsi augmentée.
  • Lorsque le piston découvre les lumières de transfert 9 (Fig. 5) l'air sous pression contenu dans le carter 3 est introduit dans le cylindre 1 via le canal de transfert 10 et les lumières 9. La pression dans le carter diminue et le clapet 19 se ferme. La pression de l'air stocké dans la chambre 17 serait alors égale à la pression maximale atteinte dans l'ensemble du carter 3, si le moteur n'était pas équipé du dispositif suivant l'invention.
  • La longueur de tube 20 peut être calculée de telle façon que l'onde de pression échappement positive arrive à l'orifice 21 pour remplir la chambre 17 après l'ouverture des lumières de transfert 9, c'est-à-dire quand le carter 3 a fini d'alimenter la chambre 17 afin de ne pas perturber ou diminuer cette alimentation, ceci est particulièrement vrai lorsqu'il y a un retard entre l'ouverture de la lumière de transfert relativement à l'ouverture des lumières d'échappement. La forme du tube 20 est étudiée pour favoriser l'effet d'onde. Cela peut être un tube dont la courbure est régulière et pouvant aussi comporter des changements de sections brusques ou progressifs par exemple sous la forme de cônes divergents ou convergents.
  • Ainsi, lorsque l'organe 12 est actionné, il est alimenté en air et en gaz d'échappement par la canalisation 14 à une pression maximale. L'instant d'introduction du mélange carburé sous pression est déterminé par le réglage des moyens de commande de l'organe 12 pour qu'il n'y ait pratiquement aucune perte de mélange carburé par les lumières d'échappement, la pression d'alimentation de l'injecteur à cet instant étant supérieure à celle régnant dans le cylindre.
  • Puis le piston 4 se déplace vers la culasse 2 créant une compression du mélange carburé dans le cylindre 1 et une dépression dans le carter 3. Le clapet 19 reste fermé tandis que le clapet 11a s'ouvre laissant pénétrer l'air dans le carter 3 (Fig. 6).
  • Les étapes de fonctionnement décrites ci-dessus sont alors reproduites dans le même ordre.
  • On ne sortirait pas du cadre de l'invention en disposant l'organe 12 de pulvérisation du carburant implanté dans la culasse 2 du moteur dans le canal de transfert 10 pour qu'il réalise l'introduction du mélange carburé au travers des orifices d'admission comme le montre schématiquement la figure 7, de même qu'à tout autre emplacement sur le volume utile du cylindre.
  • Bien entendu, l'emplacement exact d'implantation de l'organe 12 sur la culasse 2 ou le canal de transfert 10, ou le cylindre, sera déterminé par le technicien pour que la quantité de mélange carburé qui s'échappe par les lumières 7 avant d'avoir brûlée soit nulle ou aussi faible que possible.
  • D'une manière plus générale, le même dispositif peut aussi fonctionner et donner une pression suffisante pour l'injection en supprimant la communication 18, la chambre 17 et les clapets 19 (Fig. 1A).
  • Le fonctionnement d'un tel dispositif est similaire à celui décrit précédemment en se référant aux figures 2 et 4. Il suffit de supprimer dans cette description qui se rapporte à la communication 18 et à la chambre 17.
  • On ne sortira pas du cadre de la présente invention en appliquant l'invention à un moteur quatre temps ou à un moteur deux temps ayant ou non des carters pompe et comportant des soupapes.
  • Une variante au dispositif consiste à ajouter au moteur complet précédemment décrit sur le tube 20 un tube court 23 débouchant à l'air libre ou dans un filtre à air par l'orifice 24 ou dans une source de gaz telle, par exemple, une source de mélange carburé. L'orifice est équipé d'un clapet 25 qui peut être par exemple un clapet à lame (Fig. 8).
  • Lorsque l'onde de pression échappement positive a atteint l'orifice 21 et participé au remplissage de la chambre 17, c'est-à-dire lorsque le clapet 22 est fermé, elle peut être suivie moyennant une configuration de la tubulure d'échappement adaptée, par une onde de pression négative qui après passage dans le tube 23 atteint l'orifice 24 et provoque l'ouverture du clapet 25, la pression dans le tube 23 étant alors inférieure à la pression atmosphérique de l'air extérieur. De l'air est donc introduit et aspiré dans les tubes 20 et 23.
  • C'est cet air au lieu des gaz d'échappement qui va ensuite au cycle moteur suivant être introduit par l'orifice 21 dans la chambre 17 conformément au mécanisme précédemment décrit utilisant l'onde de pression échappement positive provenant de l'ouverture brutale des lumières d'échappement 7.
  • D'une manière plus générale, le même dispositif peut aussi fonctionner en supprimant la chambre étanche 17 et l'ouverture 18 (Fig. 8A).
  • Le fonctionnement de ce mode de réalisation est le même que celui décrit précédemment.
  • L'emplacement 26 (que ce soit dans le cas de la figure 1 ainsi que dans celui des figures 8 et 8A) du raccordement du tube 20 sur la tubulure d'échappement 16 est judicieusement choisi pour obtenir un effet d'onde suffisant.
  • Il pourra être envisagé dans le cas d'un effet d'onde insuffisant pour ouvrir le clapet 22 et donc pour atteindre dans le tube 20 une pression supérieure à celle de la chambre étanche 17, d'utiliser toute configuration d'échappement ou tout dispositif permettant d'augmenter artificiellement les effets d'onde de pression.
  • Un exemple d'un tel dispositif peut être un papillon 27 placé juste après le raccordement 26 dans la tubulure 16 6 (Fig. 9) dont l'angle d'ouverture peut être corrigé suivant les caractéristiques de fonctionnement du moteur.
  • Un autre exemple concernant la configuration de canalisation serait de donner une forme de convergent 26a (Fig. 9) à la canalisation 20 au niveau du raccordement 26 à la tubulure d'échappement, ce convergent ayant une section qui diminue en allant de la tubulure d'échappement 16 vers la canalisation 20.
  • Dans le cas d'un moteur multicylindre deux temps, différentes combinaisons pourraient être envisagées : une chambre étanche par cylindre, c'est le cas des figures 10, 11 et 12, ou au contraire commune à différents cylindres. Dans le premier cas, ces chambres étanches 17, 17a, 17b evou 17c pourront être alimentées par le carter 3, 3a, 3b et/ou 3c du cylindre dans lequel elles injectent l'air, cas des figures 12 et éventuellement 1 ou au contraire par le carter d'un des autres cylindres, cas des figures 10 et 11. De même chaque tube 20 suivant l'invention correspondant à l'injection dans un cylindre pourrait être en fait branché - (communication 26) sur la tubulure d'échappement 16 du même cylindre, cas des figures 10, 11 et éventuellement 1, aussi bien que sur celle d'un cylindre différent, cas de la figure 12.
  • Un exemple d'application particulier pourrait être dans le cas d'un multicylindre, d'avoir la chambre étanche gonflée par le carter d'un autre cylindre et l'échappement communiquant avec la chambre étanche servant à l'injection dans son propre cylindre. Dans ce cas, un tube 20 très court peut être suffisant car il n'est plus indispensable que l'onde positive arrive après l'ouverture des lumières de transfert. On peut aussi dans ce cas utiliser la géométrie du tube 20 pour augmenter les effets d'onde de pression (par exemple par un tube 20 court et convergent).
  • Les figures 10 et 11 représentent donc de telles applications à des moteurs 2 et 3 cylindres. Le principe est généralisable à des moteurs à un nombre de cylindres supérieurs.
  • Inversement une autre possibilité (Fig. 12) est que chaque cylindre ait sa chambre étanche individuelle alimentée par son propre carter et par un tube 20 provenant de l'échappement d'un des autres cylindres.
  • La variante de la figure 12A représente un cas plus général que celui de la figure 12. En effet, selon cette variante, on a supprimé les communications 18a et 19a avec le carter pompe ainsi que la partie inférieure de la chambre étanche 17, seule subsiste un conduit faisant communiquer la canalisation d'échappement 16a d'un cylindre 3 et l'organe d'injection d'un autre cylindre 12. Ce conduit de communication qui correspond à ce qui a été désigné précédemment par canalisation auxiliaire, peut ou non comporter un clapet anti-retour 22.
  • Enfin, une autre possibilité est d'utiliser une chambre étanche commune à tous les cylindres ou seulement à quelques cylindres et alimentée par chaque carter du moteur et par des tubes 20 provenant de chaque échappement, cette chambre étanche étant reliée à au moins certains organes d'injection du moteur.
  • La figure 13 représente le cas d'une chambre 17' reliée à deux carters pompe différents 3 et 3a. Cette chambre est prolongée par une canalisation 17a' jusqu'à un organe de pulvérisation 12. Par ailleurs, cette canalisation est reliée à une canalisation 17a' d'échappement 16 par une canalisation auxiliaire 20.
  • Bien entendu, la chambre 17' peut être reliée à un ou plusieurs organe de pulvérisation.

Claims (11)

1. - Moteur à combustion interne comportant au moins un organe d'injection pneumatique (12) du carburant, au moins une tubulure d'échappement (16), caractérisé en ce qu'il comporte au moins une canalisation auxiliaire (20) ayant deux extrémités ou ouvertures, dont l'une est reliée à ladite tubulure d'échappement (16) et l'autre audit organe d'injection (12).
2. - Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite canalisation auxiliaire (20) comporte un organe d'obstruction (22) telle une soupape ou un clapet anti-retour.
3. - Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite canalisation auxiliaire (20) comporte une troisième ouverture (23) débouchant sur une source de gaz et un organe d'obstruction (25) placé sur ladite ouverture telle une soupape ou un clapet anti-retour.
4. - Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité (26) de la canalisation auxiliaire (20) reliée à la canalisation d'échappement (16) est positionnée sur cette canalisation à un endroit où l'onde de pression est maximum.
5. - Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité (26) de la canalisation auxiliaire (20) reliée à la canalisation d'échappement (16) a la forme d'un convergent dont la section diminue en allant de la tubulure d'échappement (16) vers la canalisation auxiliaire (20).
6. - Moteur selon la revendication 1 comportant au moins deux cylindres dont chacun comporte une tubulure d'échappement et un organe d'injection, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une canalisation auxiliaire croisée reliant la tubulure d'échappement de l'un des cylindres à l'organe d'injection de l'autre cylindre.
7. - Moteur selon la revendication 6 comportant au moins deux cylindres dont chacun comporte une tubulure d'échappement et un organe d'injection, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux canalisations auxiliaires croisées, chacune d'elles reliant la tubulure d'échappement de l'un des cylindres à l'organe d'injection de l'autre cylindre.
8. - Moteur selon la revendication 1 comprenant plusieurs cylindres dont l'un au moins comporte une canalisation d'échappement et un autre un organe d'injection pneumatique, caractérisé en ce qu'il comporte une canalisation auxiliaire reliant ladite canalisation d'échappement audit organe d'injection.
9. - Procédé pour effectuer l'injection de carburant dans un moteur à combustion interne équipé d'un organe d'injection pneumatique et d'une canalisation d'échappement, caractérisé en ce que l'on établit une communication entre la canalisation d'échappement et l'organe d'injection.
10. - Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite communication est mise en relation avec une source de gaz via un organe d'obstruction telle une soupape ou un clapet anti-retour.
11. - Procédé selon la revendication 9 appliqué à un moteur comportant au moins deux cylindres dont chacun comporte une tubulure d'échappement et un organe d'injection, caractérisé en ce que l'on établit au moins une communication dite croisée reliant la tubulure d'échappement de l'un des cylindres ou cylindre considéré à l'organe d'injection de l'autre cylindre.
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