Brevet FR2328115A1 — publié le 19770513

La présente invention concerne un dispositif atomiseur du mélange délivré par le carburateur d'un moteur d'automobile, destiné à permettre l'obtention d'une atomisation plus efficace que celle qu'on peut obtenir avec los dftpositifs p-opósés Jusqu'ici. Lacaraftéristique principale du dispositif atomiseur selon l'invention réside dans le fait que celui-ci comprend en co Foinai- son a) un corps annulaire muni d'une bride, destiné à etre interposé entre la bride du carburateur et celle du collecteur d'aspiration, et à l'intérieur duquel est monté au moins un anneau tubulaire, en position coaxiale avec le corps annulaire et muni de deux couronnes de trous radiaux, respectivement externes et internes; b) des moyens pour alimenter en air la cavité intérieure du corps annulaire; c) des moyens pour régler le débit de l'air d'alimentation de anneau tubulaire; d) un tamis métallique supporté par le corps tubulaire à proximité immédiate de sa surface destinée à être appliquée sur la bride du collecteur d'aspiration0 Selon une caractéristique supplémentaire de la présente inven t ion, le corps annulaire est muni d'un rebord annulaire qui s'étend vers l'intérieur en direction radiale dans l'espace compris entre l'anneau tubulaire et la paroi interne du corps annulaire; ce rebord annulaire étant muni d'une couronne de trous dirigés axialement ou convergeant vers 1 taxe de la section d'écoulement du mélange en aval du rebord annulaire. Une autre variante consiste à équiper le dispositif en question d'une soupape destinée à régler le courant d'aspiration de l'air d'alimentation de l'atomiseur, de façon directement proportionnelle à la quantité de carburant délivrée au niveau du carburateur. Cette disposition vise à améliorer encore l'efficacité de l'atomiseur, en éliminant les inconvénients dus à l'appauvrissement éventuel du mélange au cours du fonctionnement du moteur aux plus bas régimes. En comp'ément de cette discosition, la variante comprend un mode de montage de la conduite d'aspiration, telle manière que l'air soit réchauffé au voisinage des parties chaudes du moteur avant de parvenir à l'atomiseur lui-même. En effet, l'alimentation de l'alto miseur en air pré-chauffé favorise un mélange-plus poussé en raip de la vaporisation du carburant et elle rend plus rapide et plus complète la réaction chimique de combustion. les essais techniques effectués sur les performances de l'atomiseur selon l'invention ont mis en évidence une économie substantielle dc carburant à la consormmation. Cet avantage se manifeste directement au moment du réglage du carburateur, nécessaire après le montage du dispositif atomiseur. Si ce dernier est adjoint à un carburateur déjà parfaitement réglé, on note en effet une augmentation importante de la vitesse de rotation du moteur; pour ramener le carburateur dans les conditions de mise au point des réglages initiaux, il faut, dans ce cas, intervenir pour réduire l'apport de carburant au gicleur placé en amont du papillon des gaz. Ainsi, l'atomiseur se révèle intéressant comme économiseur et permet d'obtenir un meilleur rendement à égalité de consommation. Des comptes rendus de laboratoire ont permis d'affirmer que l'atomiseur donne également lieu à une sensible augmentation de puissance du moteur. Cela s'explique par le fait que le carburant est émulsionné à un degré d'homogénéité plus élevé, en sorte que le mélange résultant, bien que plus pauvre, est plus explosif, ce qui permet une combustion complète et, par suite, un rendement plus élevé. Des avantages considérables, en ce qui concerne le niveau de toxicité des gaz d'échappement; peuvent être en outre attribués directement à l'élimination des fractions non brûlées de carburant qui sont ordinairement présentes dans le mélange de gaz expulsé par la grande majorité des moteurs. à explosion. D'un examen attentif des caractéristiques de l'atomiseur, il ressort que sa mise en place sur le trajet de la conduite d'aspiration du mélange produit par le carburateur donne lieu en réalité à une réduction de la section de cette conduite; de ce fait, les gaz subissent xne augmentation de vitesse au passage à l'intérieur du dispositif, tandis qu'on y observe une augmentation de la dépression ou pression négative correspondant à l'aspiration du moteur. Dans les faits, cet étranglement ne se traduit pas par une influence négative sur le rendement du moteur, du fait que la dépression produit justement au niveau de cet étranglement l'aspiration d'un volume supplémentaire d'air.Si cet air est pré-chauffé par passage à proximité de parties mécaniques surchauffées, il est caractérisé par une dissociation moléculaire élevée et, par suite, prédisposé à un mélange plus homogène. La distribution radiale des gicleurs dtinJection de l'air produit une violente turbulence du mélange dans la conduite d'aspiration et une meilleure subdivision des gouttelettes de carburant. En outre, le tamis métallique disposé immédiatement en aval des gicleurs, se réchauffant aux dépens de l'air chaud aspiré, arrive à produire, en plus d'un effet mécanique de fragmentation conplénientaire des gouttelettes de carburant, une évaporation partielle de celles-ci, poussant I'atonisation à un niveau quasi moléculaire.Il s'agit évidemment là d'une condition optimale de l'état physique du mélange pour que la réaction chimique que représente la combustion soit totale et rapide en vue de l'ob- tention du maximum de rendement du moteur et pour éviter la formation de dépôts nuisibles à l'intérieur des cylindres et sur les soupapes d'échappement. L'apport supplémentaire d'air au mélange déjà préparé dans le carburateur, apport qui se produit au moment où l'un des cylindres se trouve en phase d'aspiration, a par ailleurs pour effet positif de réduire la résistance opposée par la dépression à la descente du piston. On peut en outre considérer que dans les conditions normales - et à plus forte raison avec l'addition d'air par l'atomiseur le rapport stochiométrique de la réaction chimique de combustion est toujours dépassé par un excès de présence d'air et, plus précisément, d'oxygène par rapport à la quantité de carburant qui y est mélangée; de ce fait, une partie de l'air aspiré dans la chambre d'explosion n'entre pas en réaction et atténue la détonation pendant toute la phase de descente du piston. Par conséquent; l'auglentation de rendement résulte aussi du fait qu'à égalité de carburant consommé, la quantité des gaz oui se détendent dans la chambre d'explosion est plus grande. Quoi qu'il en soit, par l'introduction d'une soupape auxiliaire, l'addition d'air est réduite lorsque le moteur tourne aux bas régimes. Cette disposition est opportune pour éviter l'appauvrissement excessif du mélange de carburant lorsque la quantité de carburant délivrée est réduite, et on la réalise en nontant la soupape de réglage sur le raccord du collecteur d'aspiration d'air de l'atomiseur. Cette soupape est réglée par la commande du papis des gaz. Dans les carburateurs classiques, ce papillon est manoeu- vré, par une transmission flexible et un mécanisme à bielle et à levier, par la pédale de l'accélérateur équipée d'un ressort de rappel.La dérivation de la commande mécanique peut être effectuée, soit directement sur le levier solidaire du papillon des gaz, soit en un autre point approprié du système d'actionnement de ce papillon, de telle manière qu'au maximum de fermeture de celui-ci corresponde le maximum de fermeture de la soupape auxiliaire de réglage du courant d'air qui alimente l'atomiseur. Dans les cas où lue montage d'une dérivation mécanique pour l'actionnement de la soupape auxiliaire soulève des problèmes particuliers, on peut envisager de remplacer celle-ci par une soupape électro-magnétique qui peut etre commandée au moyen d'un rupteur électrique monté sur le petit levier du papillon des gaz ou, le cas échéant, sur la pédale de l'accélérateur. L'invention pourra de toute façon être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit ainsi que des dessins ciannexés, lesquels complément et dessins sont relatifs à des modes de réalisation préférés qui sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication. La fig. 1 est une vue en perspective d'un dispositif atomiseur selon l'invention. La fig. 2 est lu.e vue en coupe, faite selon la ligne II-II de la fig. 1, du dispositif en position de montage. La fig. 3 est une représentation du groupe constitué par l'atomiseur et par la soupape mécanique de réglage du courant d'air, avec indication schématique des conduites d'air qui y sont raccordées. La fig. 4 illustre un exemple de réalisation de la soupape de réglage à commande électrique. On a désigné par 1 le corps annulaire du dispositif, muni de deux brides la diametralement opposes. Les brides la sont travers sées par des trous axiaux 2 qui servent à la fixation du corps 1 entre la bride 4a du carburateur 4 d'une automobile et la bride 5a du collecteur d'aspiration 5. Le corps annulaire 1 est traversé par deux tubes 6 diamètralement opposés qui supportent un anneau tubulaire 7 disposé à l'intérieur du corps 1 en position coaxiale avec celui-ci. Les cavités internes des tubes 6 comauniquent avec la cavité intérieure de l'anneau tubulaire 7, lequel est muni de deux couronne s de trous radiaux, respectivement externes 8 et internes 9. Chacun des deux tubes est équipé, dans sa partie qui s'étend à l'extérieur du corps annulaire 1, d1un robinet de réglage 10 dont l'organe de znoeuvre est représenté par une vis 11. Les deux tubes 6 sont destinés à etre raccordés, par leur extrémité externe, au filtre d'air du moteur, en aval des moyens filtrants. On a indiqué schématiquement en 12 sur la fig. 1 deux tuyaux flexibles qui font partie d'un raccord en 2 (non représenté) destiné à etre raccordé au filtre. Lorsque le moteur tourne, l'air aspiré le long des tuyaux 12 parvient par les tubes 6 à l'intérieur de l'anneau tubulaire 7 et, en sortant radialement par les trous 8 et 9, il produit une pulvéirisation efficace du mélange provenant du carburateur 4. Pour obtenir une pulvérisation supplémentaire, le corps annulaire l présente un rebord annulaire 13 qui s'étend en direction radiale vers l'intérieur dans l'espace compris entre l'anneau tubulaire 7 et la paroi interne du corps lui-m8me. Lerebord annulaire 13 est muni d'une couronne de trous 14 qui convergent vers l'axe de la section d'écoulement du mélange en aval du rebord annulaire 13. Selon une variante (non représentée), les axes des trous 14 pourraient être dirigés parallèlement à la direction du courant de mélange. Enfin, lue corps annulaire 1 supporte, à. proximité irilédiate de sa surface destinée à entre appliquée sur la bride 5a du collecteur d'aspiration, un tamis métallique 15 en forme de coude. Le bord périphérique du tamis métallique 15 est serré dans un renfoncement annulaire de la surface interne du corps 1 au moyen d'une bague extensible désignée par 16. D'après la description qui précède, on voit immédiatement comment la combinaison de l'anneau tubulaire 7, d'où sortent des jets d'air dirigés radialement, tant vers l'intérieur que vers l'extérieur de la zone de passage du mélange à travers le corps annulaire 1, avec le tamis métallique 15 détermine une pulvérisa- tion beaucoup efficace que celle qu'on peut obtenir avec les dispositifs connus. A l'effet des deux éléments mentionnés ci-dessus s'ajoute l'effet éventuel des trous 14 percés dans le rebord annulaire 13. Selon une première variante, non représentée sur les dessins, on pourrait utiliser plusieurs anneaux tubulaires 7 concentriqles entre eux. Ces anneaux pourraient être situés dans un meme plan, présenter des diamètres différents les uns des autres et être disposés de sorte que l'air délivré à l'anneau extérieur soit transféré successivement dans les anneaux plus internes au moyen de conduits dirigés radialement. Selon un autre mode de réalisation, les anneaux tubulaires pourraient être situés dans des plans difté- rents et avoir des diamètres égaux ou progressivement décroissants; dans ce dernier cas également, l'air serait délivré à 11 anneau supérieur et, à partir de celui-ci, aux autres anneaux successivement par le moyen de raccords tubulaires. Sur les fig. 3 et 4 sont représentées deux versions possibles de la soupape complémentaire de réglage du courant d'air aspiré, soupape dont l'adjonction à l'atomiseur décrit a pour but d'en améliorer les fonctions et l'efficacité Sur ces figures, on peut noter que la soupape est constituée essentiellement par un raccord de dérivation connecté aux deux tuyaux flexibles 12 qli amènent l'air à l'atomiseur. Dans les deux versions (mécanique et électrique), l'air parvient à la soupape pal une nduite-formée de segments flexibles l2l et d'un morceau de tuyau métallique semi-rigide l22 qui est agencé de manière à pouvoir rester en contact avec des-parties surchauffées du moteur, par exemple le'collecteur d'échappement des cylindres; ltextrémite d'aspiration de la conduite peut être raccordée directement au filtre d'air 123 qui existe déjà sur le carburateur. Ainsi, l'air aspiré est dépourvu d'impuretés en suspension et il est réchauffé par convection au cours de son passage à travers le segment de tuyau métallique 122o Dans le corps de la soupape nécanique (fig. 3), le passage de l'air dans la dérivation centrale 17 peut être interrompu en partie ou en totalité par un petit piston 18 dont la position est détermi-née par une came ou par une commande à levier on rapport avec les organes de transmission qui actionnent le papillon des gaz du carburateur.Plus précisément, la comwexlon sera réalisée de telle manière qu'au régime minimal de fonctionnement du moteur, c'est-a- dire quand l'accélérateur est au repos et que le papillon des gaz du carburateur est en position de fermeture maximale, le petit piston 18 soit entièrement en contact avec la vis de réglage 19, pour limiter au maximum le passage de l'air aspiré; à l'inverse, le petit piston dégagera complètement le conduit 17 lorsque le carburateur délivre la quantité maximale de mélange. Le mouvement du petit piston de réglage 18 est assisté par un ressort 20 antagoniste de la transmission mécanique de commande. Au point où le conduit 17 bifurque pour former les conduits latéraux 21 qui dirigent le courant d 'air vers les tuyaux 12 d ' alimen- tation de l'atomiseur, il est prévu une cheville filetée 22 qui sert au réglage permanent du volume d'aspiration maximale d'air. Dans les carburateurs où le papillon des gaz est situé en amont du gicleur de carburant, il est possible de donner à la vis de réglage 19 la fonction de réglage du ralenti et d'éliminer le système de réglage analogue sur le carburateur, de façon à ce que le papillon des gaz parvienne à la fermeture complète. Dans la version à commande électrique (fig. 4), le passage de l'air entre la dérivation centrale 23 et les deux sorties 24 raccordées aux tuyaux flexibles 12 s'effectue par un trou évasé 25 qui peut être obturé par une soupape conique à tige 26. Cette soupape est normalement maintenue ouverte contre une vis de réglage 27 par un ressort de rappel 28, lui aussi --églable au moyen d'une vis 29 prévue à cet effet à l'extrémité du corps de la soupape électromagnétique. La bobine électrique 30 entoure le trou de guidage de la tige de la soupape 26 et l'une de ses extrémités est connectée au pèle positif 31 de la batterie, tandis que l'autre extrémité est connectée à une pointe de contact isolée 32 montée sur le petit levier 33 qui régit la quantité de mélange délivrée par le carburateur, autrement dit la commande d'accélération. Ce petit levier, actionné par la pédale de l'accélérateur, a sa course limitée par un bloc de butée 34, au contact duquel il s'applique dans la position d'ouverture minimale du papillon des gaz du carburateur. La pointe 32 est reliée à la masse par ce contact et elle ferme le circuit d'alimentation de la bobine 30, ce qui amène la soupape 26 à obturer le trou 25 et à empêcher le passage d'air vers l'atomiseur. A la différence de la soupape à commande mécanique décrite ci-dessus, ce type de soupape n'a que dwux positions de réglage du débit d'air aspiré, à savoir la position de fermeture complète et la position d'ouverture maximale, ce qui le rend moins à mCme d'améliorer les performances de l'atomiseur. Il est toutefois possible d'en sophistiquer les caractéristiques, en faisant éventuellement appel à une servo-commande électronique, pour rendre plus progressif et proportionnel le réglage du passage de l'air aspiré. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant été plus spécialement indiqués; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVv rs ICA? IONS 1.- Dispositif atomiseur du mélange délivré par le carburateur d'un moteur d'autobnobile, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison : un corps annulaire (1) muni de brides, destiné à etre interposé entre la bride du carburateur et la bride du collecteur d'aspiration et à l'intérieur duquel est monté, coaxialement avec le corps annulaire, au moins un anneau tubulaire (7) qui est muni de deux couronnes de trous radiaux, respectivenent externes (8) et internes (9); des moyens (6) pour alimenter en air l'intérieur de l'anneau tubulaire (7); des moyens (10, 11) pour régler le débit de l'air d'alimentation de l'anneau tubulaire (7); un tamis métallique (15) supporté par le corps annulaire (1) à proximité immédiate de sa surface destinée à être appliquée sur la bride (5a) du collecteur d'aspiration. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs anneaux tubulaires concentriques 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les anneaux tubulaires sont situés dans un même plan et présentent des diamètres différents les uns des autres. 4.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les anneaux tubulaires sont situés dans des plans différents. 50- Dispositif selon l'une quelconque des revendications-l à 4, caractérisé en ce que les moyens d'alimentatio en air de l'intérieur de l'anneau ou des anneaux tubulaires (7) sont constitués par deux tubes (6) diamètralement opposés qui traversent la paroi du corps tubulaire et sont raccordés par leurs extrémités internes à l'anneau tubulaire (7) ou au premier des anneaux tubulaires, ces tubes (6) étant équipés de robinets de réglage (10) et étant destinés à être raccordés, par leurs extrémités externes, au filtre d'air du moteur, en aval des moyens filtrants de celui-ci. 6.- Dispositif selon la revendication I, caractérisé en ce qne le corps annulaire (l) est muni d'un rebord annulaire (13) qui s'étend en direction radiale vers l'intérieur dans l'espace compris entre l'anneau tubulaire (7) et la paroi interne du corps annulaire (1), ce rebord annulaire (13) étant muni d'une couronne de trous (14). 7.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les trous (14) du rebord annulaire (13) sont orientés pratiquement en direction axiale. 8.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les trous (14) du rebord annulaire (13) convergent vers l'axe de la section d'écoulement du mélange en aval du rebord annulaire (13). 9.- Dispositif atomiseur du mélange délivré par le carburateur d'un moteur d'automobile selon l'une quelcorque des revendications 1 à 4, caractérisé, en une variante partielle par rapport à la revendication 5, en ce que les moyens d'aspiration de l'air d'alimentation de l'anneau ou des anneaux tubulaires (7) sont constitués par deux conduites connectées par l'une de leurs extrémités aux raccords extérieurs (6) et par leur autre extrémité à une soupape munie de vis de réglage, soupape qui est en mesure de limiter ou d'interrompre le passage de l'air aspiré et, par suite, de réduire ou d'arrêter le fonctionnement de l'atomiseur quand la commande d'accélération du moteur se trouve dans les positions des régimes les plus bas. 10.- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la commande progressive et proportionnelle de la soupape auxiliaire de réglage du débit d'air aspiré par l'atomiseur peut être de type mécanique, étant prise sur le système de transmission de la commande d'ouverture du papillon des gaz dans le carburateur. 11.- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé, en une variante par rapport à la revendication 10, en ce que la commande de la soupape auxiliaire de réglage du débit d'air aspiré peut être de type électrique ou électronique, par l'utilisation d'une servocommande contrôlée, adjointe aux organes mécaniques qui règlent l'ouverture du papillon des gaz du carburateur, de telle manière que quand ce papillon est en position de fermeture'maximale, la soupape électromagnétique produise le maximum d'obstacle au passage d'air en direction de l'atomiseur. 12.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la tuyauterie qui met en communication le filtre d'air avec le raccord en T ou avec la soupape auxiliaire en rapport avec les entrées d'alimentation de l'atomiseur, peut être constituée en partie ou en totalité par un tuyau métallique destiné à être mis en contact avec das parties surchauffées du moteur, de sorte que l'air aspiré qui le traverse soit réchauffé, au profit de l'efficacité de l'atomisation et de la carburation auxquelles cet air est destiné.