Brevet FR2270452A1 — publié le 19751205

La présente invention se rapporte à un dispositif pour amener de l'air additionnel dans le canal d'aspiration de moteurs à combustion interne à essence, en aval du papillon et de ltembou- chure du canal de ralenti du carburateur, qui comprend une plaque intermédiaire de division, montée dans le canal d'aspiration, qui comporte un canal d'admission pour l'air additionnel dans lequel est monté un organe de réglage auquel font suite plusieurs orifices d'écoulement débouchant dans ledit canal d'aspiration. Dans un dispositif connu de ce genre, qui est décrit dans le modèle d'utilité NO 7 245 271, on vise par l'introduction de l'air additionnel dans le mélange d'essence et d' air, qualifié ciaprès pour abréger simplement "mélange11 ou bien mélange combus tible", & réaliser une combustion plus complète du carburant, notamment, une combustion ne produisant que du gaz carbonique inoffensif, en évitant ou en diminuant la formation de monoxyde de carbone toxique, lequel, comme lton sait, résulte d'une combustion incomplète du carburant. Toutefois, il s'est révélé que la combustion complète du carburant à laquelle visait ce dispositif n'était que très rarement obtenue du fait que la mixtion entre le mélange et l'air additionnel n'était pas assez uniforme et n'avait effectivement lieu qu'au voisinage de la cloison du canal d'aspiration comportant les orifices de sortie de l'air additionnel, tandis que dans la région du noyau du courant, le contact avec l'oxygène de l'air additionnel, nécessaire pour convertir le monoxyde de carbone en bioxyde, n'avait pas lieu. De plus, par suite du refroidissement résultant du contact avec la paroi relativement froide du canal d'aspiration, une partie du mélange combustible ne se transforme pas, par combustion, en bioxyde de carbone parce que cette réaction chimique est prématurément interrompue par le refroidissement. En conséquence, ce dispositif connu n'est pas adapté pour débarrasser les gaz d'échappement de ces moteurs de leur monoxyde de carbone, permettant ainsi aux composants toxiques des gaz dtéchappement de polluer l'atmosphère des villes, en particulier, pendant les heures de pointe de la circulation, en constituant ainsi un danger sérieux pour la population. Pour remédier à cette situation, la présente invention s'est fixé pour but de perfectionner ce dispositif connu pour diminuer la teneur en monoxyde de carbone des gaz d'échappement des moteurs à explosion à essence de façon à assurer une mixtion intense et uniforme du mélange et de l'air additionnel, en débarrassant ainsi, dans une très large mesure, les gaz d'échappement de ces moteurs de leurs composants toxiques. La solution proposée par l'invention à ce probleme est caractérisée en ce que les orifices de sortie de l'air additionnel sont disposés sur une barrette creuse raccordée au canal d'admission de l'air extérieur, barrette dont la longueur correspond à un diamètre du canal d'aspiration. Il est avantageux que le plan imaginaire contenant l'axe longitudinal de la barrette creuse et l'axe du canal d'aspiration fasse un angle d'environ 60 avec le plan passant par l'axe de rotation du papillon du carburateur et par l'axe du canal d'aspiration. D'autre part, il est également avantageux que la section de la barrette creuse ait une forme en goutte d'eau et que l'axe de symétrie de cette section, ainsi que ltaxe longitudinal de la barrette soient orientés dans la direction d'écoulement du mélange combustible. D'autre part, il convient aussi de considérer comme avantageux que les orifices de sortie de la barrette creuse soient disposées en deux rangées de part et d'autre du plan de symétrie de sa section et que les axes de ces ouvertures fassent un angle de 450 avec ledit plan de symétrie. En particulier, il est préférable que les orifices de sortie de chaque rangée soient également espacés les uns des autres et qu'ils présentent alternativement, dans la région des extrémités de la barette, un grand et un petit diamètres et que, en outre, dans la région centrale de la barrette creuse soient prévus deux orifices de sortie de petit diamètre séparés par un orifice de grand diamètre. Il convient aussi de considérer comme avantageux que l'organe de réglage soit formé par deux clapets à bille disposés dans le canal d'admission et que, en considérant le sens de l'écoulement, que le second clapet soit pourvu d'un ressort de fermeture ayant le même diamètre et formé d'un fil métallique de même grosseur, mais ayant approximativement la moitié seulement de la longueur du ressort de fermeture dé l'autre clapet à bille. Enfin, il convient aussi de considérer comme avantageux que l'orifice d'entrée du trou borgne du canal d'admission débouchant à 11 extérieur soit couvert par un tamis. Les mesures ci-dessus préconisées par l'invention offrent plusieurs avantages. C'est ainsi que la présence de la barrette creuse comportant les orifices de sortie assurent que l'air additionnel est introduit au coeur du courant de mélange circulant dans le canal d'aspiration et ce dans des proportions suffisantes et que cet air est réparti uniformément dans le mélange, de sorte que pratiquement tout le monoxyde de carbone de ce dernier est oxyde. En outre, la mixtion du mélange et de l'air additionnel est encore renforcee par le fait que les orifices de sortie de l'air additionnel sont disposés de part et d'autre du plan de symétrie de la tete de la barrette et qu'ils sont réalisés de la manière spécifiée. En particulier, l'aspiration qui s'exerce sur l'air additionnel est augmentée, de façon avantageuse, par le fait que la barrette creuse présente un profil aérodynamique de sorte que, tout comme dans le cas d'un avion qui est soutenu dans l'air par la forte aspiration s'exerçant sur sa surface portante, une aspiration énergique s'exerce sur l'air additionnel à sa sortie des orifices, d'autant plus que le plante symétrie de la section de la barrette est disposé en regard de la direction d'arrivée du mélange. En outre, les pressions de fermeture différentes des deux clapets & bille de l'organe de réglage assurent une adaptation automatique aux différents régimes du moteur, tels que ralenti, charge partielle et pleine charge. Enfin, l'utilisation d'ouvertures rectilignes et accessibles de l'extérieur pour le canal dtadmission de ltélé- ment intermédiaire de division abaisse le prix d'usinage de celuici, puisqu'il ne demande que de simples opérations de perçage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel - la figure 1 est une vue en plan sur un élément intermédiaire de division comportant la barrette creuse, dans laquelle les orifices de Sortie d'air additionnel sont percés; - la figure 2 estune vue latérale de l'élément intermédiaire de division de la Figure 1; - la figure 3 est une coupe longitudinale à travers l1élé ment intermédiaire de division; - la figure 4 est une vue latérale de la barrette creuse montrant, à plus grande échelle, une rangée dsouvertures de sortie; et, - la figure 5 est une coupe transversale, à grande échelle, a travers la barrette creuse et à travers deux ouvertures de sortie d'air additionnel. Au-dessous du carburateur, non représenté sur le dessin, et du papillon de celui-ci, le canal d'aspiration d'un moteur à explosion à essence est divisé transversalement, les extrémités dudit canal d'aspiration résultant de cette division transversale étant pourvues, chacune, d'une bride. Entre ces brides est montée une plaque intermédiaire de division 1 qui est fixée de façon étanche, au moyen de deux vis 3 traversant des trous de montage 2, aux brides du canal d'aspiration. La plaque intermédiaire 1 présente un trou borgne 4 débouchant à l'une de ses surfaces où il présente un taraudage 5 dans lequel est insérée une vis à tête 6 percée d'une ouverture. Cette vis comporte, à l'extrémité libre de sa tête, une cavité 7 dans laquelle est monté un tamis 8 qui est tenu en place par un circlips 9. Parallèlement au trou borgne 9 s'étend, à une certaine distance de celui-ci, un second trou borgne 10 dont l'extrémité extérieure est fermée par une vis pointeau 11 et qui est traversé par deux ouvertures transversales espacées 12 débouchant dans le trou borgne 4. Les deux ouvertures transversales 12 comportent respectivement, à leur extrémité extérieure, un taraudage 13 dans chacun desquels est insérée une vis à tête 14 dont chacune est pourvue d'un contre-écrou 15 ltempechant de tourner inopinément. Les ouvertures transversales 12 présentent, dans la région de leur extrémité intérieure, une transition tronconique, Cette transition constitue le siège 16 d'un clapet sphérique 17 chargé par un ressort hélicoïdal 18 prenant appui contre la vis 14. Les deux ressorts hélicoldaux 18 sont faits d'un fil de même diamètre et ont les mêmes diamètres d'enroulement, mais le ressort 18 de l'ouverture transversale supérieure 12, selon la Figure 3, a une longueur approximativement double de celle du ressort 18 de 11 ou- verture inférieure. L'extrémité intérieure du trou borgne 10 traversé par les ouvertures transversales 12 débouche dans une troi sième ouverture transversale 19 dont l'extrémité extérieure est fermée par une vis à tête 20. Cette ouverture transversale se dirige vers une découpe 21 de la plaque intermédiaire 1, dont le diamètre est égal à celui du canal d'aspiration, et elle se raccorde à une barrette creuse 22 pontant diamétralement la découpe 21. Le plan imaginaire contenant 1' axe longitudinal de la barrette 22 et l'axe du canal d1 aspiration fait avec le plan imaginaire passant par cet axe et par l'axe de rotation du papillon du carburateur un angle d'environ 600. La section de la barrette creuse 22 a une forme en goutte d'eau. L'axe de symétrie de la section de la barrette creuse est orienté, tout comme son bord longitudinal 23, dans la direction d'écoulement du mélange d'air et de carburant. I1 est à remarquer que la surface frontale de la barrette 22, qui est orientée & l'opposé du courant de mélange, est arrondie. Le courant de mélange qui balaie la barrette creuse 22 crée, par suite de la forme aérodynamique de cette dernière, un puissant appel d'air qui aspire de 11 air additionnel par les orifices de la barrette, cet air étant entraîné par le mélange et fortement brassé de façon à se mélanger intimement avec lui dans l'espace situé en aval du bord longitudinal 23 de la barrette 22. La barrette 22 est percée de deux rangées 24 et 25 d'orifices 26 et 27 pour le passage de l'air additionnel, ces ouvertures étant disposées de part et d'autre du plan de symétrie de sa section, à égale distance de ce plan, dans la tete de la barrette 22. Les ouvertures de chaque rangée 24 et 25 ont le meme espacement, mais pas le meme diamètre. Aux extresitEs, la barrette 22 comporte, alternativement, des orifices 26 et 27 ayant respectivement un grand diamètre et un petit diamètre, tandis qu'au centre se trouve un orifice 26 de grand diamètre flanqué par deux orifices 27 de petit diamètre. Cette disposition, ainsi que les diamètres et les espacements mutuels des orifices de sortie de l'air d'appoint, ont été déterminés empiriquement et assurent une mixtion optimale du mélange de carburant avec l'air additionnel. Cet air additionnel est de l'air atmosphérique qui entre dans le canal d'as- piration en traversant le tamis 8, le trou borgne 4, l'trou les deux ouvertures transversales 12, les clapets à bille 18, le trou borgne 10, l'ouverture transversale 19 et les orifices de sortie 26 et 27 de la barrette creuse. La Figure 5 illustre par des flèches les conditions d'écoulement de l'air additionnel autour de la barrette creuse 22, ainsi que leur mixtion avec le mélange de carburant (flèche crochue). Afin de pouvoir doser l'air additionnel en fonction du régime du moteur (ralenti, charge partielle et pleine charge) on a prévu l'organe de réglage comportant les clapets à bille. Le second clapet à bille, en considérant la direction d'écoulement de 11 air additionnel, s'ouvre avec un léger retard au moment du démarrage du moteur à combustion interne. Quand la vitusse du moteur atteint environ 2000 tours/minute, le premier clapet s'ouvre aussi, résultat qui découle du dimensionnement précis de la longueur des ressorts hélicordaux 18. De cette façon, l'air additionnel incorporé au mélange de carburant est dosé avec précision. Pour déterminer l'efficacité du dispositif selon l'inventison, un organisme officiel a procédé à des essais comparatifs avec un moteur d'un véhicule automobile Opel-Kadett. Ces essais ont indiqué que la teneur en monoxyde de carbone (teneur en CO) des gaz d'échappement sans le dispositif de l'invention, était de 3,8 à 3,65 % en volume, tandis qu'avec l'objet de l'invention, elle n'était que de 1,45 à 1,5 s en volume;- d'autre part, les teneurs en hydrocarbures (indice CH) étaient, sans ce dispositif entre 375 et 415 ppm, tandis qu'avec ce dispositif elles atteignaient de 395 à 425 ppm. En moyenne, les effets de CO g/test sans l'objet de l'invention donnent 145,8 et avec celui-ci 61. De même, l'vessai CH g/test donne sans ce dispositif une moyenne de 4,75 et avec celui-ci une moyenne de 5,22. Les valeurs limites des essais type se situent pour l'es- sai de CO à 117 g/test et pour la mesure de CH à 8,7 g/test. Lors de l'essai de véhicules de série, les valeurs limites pour la teneur en CO ont été de 140 g/test et pour les teneurs en CH, de 11,3 g/test. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour amener de l'air additionnel dans le canal d'aspiration de moteurs à combustion interne à essence, en aval du papillon et de l'embouchure du canal de ralenti du carburateur, qui comprend une plaque intermédiaire de divisions montée dans le canal d'aspiration, comportant un canal d'admission pour l'air additionnel dans lequel est monté un organe de réglage auquel font suite plusieurs orifices d'écoulement débouchant dans ledit canal d'aspiration, caractérisé en ce que les orifices de sortie 26, 27 de l'air additionnel sont disposés sur une barrette creuse 22 raccordée au canal d'admission 4, 10, 19 de l'air extérieur, barrette dont la longueur correspond à un diamètre du canal d'aspiration. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plan imaginaire contenant l'axe longitudinal de la barrette creuse et l'axe du canal d'aspiration fait avec le plan imaginaire contenant ltaxe de rotation du papillon du carburateur et l'axe du canal d'aspiration, un angle d'environ 600. 3. Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la section de l'enveloppe de la barrette creuse a la forme d'une goutte d'eau et en ce que l'axe de symétrie de cette section, ainsi que le bord longitudinal de ladite barrette sont orientés dans la direction d'écoulement du mélange combustible. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les orifices de sortie de la barrette creuse sont disposés en deux rangées, de part et d'autre du plan de symétrie de la section de celle-ci, et en ce que les axes de ces orifices font un angle de 450 avec ce plan de symétrie. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les orifices de sortie de chaque rangée sont à égale distance les uns des autres et en ce que dans la région des extrémités de la barrette, les orifices de grand diamètre alternent avec les orifices ayant un diamètre plus petit, tandis que dans la région du centre de la longueur de ladite barrette, un orifice de grand diamètre est flanqué de deux orifices ayant un plus petit diamètre. 6. Dispositif selon'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'organe de réglage est formé de deux clapets à bille disposés dans le canal d'admission, le second clapet, en considérant la direction d'écoulement, comportant un ressort hélicoïdal de fermeture ayant le même diamètre et fait d'un fil ayant la meme grosseur que le ressort hélicoldal de l'autre clapet à bille, mais dont la longueur n'est qu'environ la moitié de celle de cet autre ressort. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'orifice d'entrée du trou borgne du canal d'admission débouchant à 11 extérieur est couvert par un tamis. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que 11 élément intermédiaire de division fait partie intégrante du carburateur.