Brevet FR2324888A1 — publié le 19770415

L'invention concerne un dispositif de stabilisation d'un courant de fluide carburant, notamment de l'essence, pour régulariser l'alimentation d'un carburateur, par pulvérisation, équipant un moteur de véhicule automobile ; un tel dispositif assurant des conditions remarquables de combustion de cette essence pour chaque régime de ce moteur. On a déjà proposé, en vue de l'alimentation d'un moteur à explosion de véhicule automobile, des carburateurs d'air, par pulvérisation d'un jet d'essence, qui évitent les sujétions de structures inhérentes aux traditionnelles cuves à niveau constant ; de tels carburateurs comportant un circuit de canalisations géné- ralement raccordées à une pompe d'alimentation à essence et des moyens de réglage de débit de jets d'essence, sous l'effet de la pression de cette pompe et en fonction du débit du courant d'air provoqué par l'aspiration du moteur. Un carburateur de ce type, décrit dans ie brevet français nO 2.175.386 du 16 Novembre 1972 et dans la demande de Premier Certificat d'Addition PV nO 73 02783 du 26 Janvier 1973, au nom du demandeur, pour "Nouveau dispositif de carburation d'air pour moteur à explosion", assure une telle pulvérisation sous la forme d'une nappe transversale par rapport au courant d'air engendré par l'asspiration du moteur qu'il équipe et assure un réglage du débit de ce jet qui est bien proportionné aux divers régimes qu'impose, à ce moteur, l'utilisation du véhicule automobile qu'il entraine Un tel carburateur procure, en effet, des résultats remarquables de combustion des gaz d'alimentation du moteur ce qui assure des conditions de fonctionnement et de longévité d'emploi exceptionnelles pour ce moteur; de plus, il évite une pollution de l'atmosphère, le taux d'oxyde de carbone étant très petit et de l'ordre de 0,2 %. Toutefois, de tels résultats sont sensiblement perturbés par les changements de régime (accélération, freinage ...) imposés au moteur par les aléas de la conduite du véhicule automobile. L'invention pallie ces inconvénients. Elle a pour objet un dispositif d'alimentation d'un carburateur à pulvérisation du type précisé plus haut ; ce dispositif comprenant une canalisation raccordée à une pompe d'alimentation en essence. Elle est basée sur de multiples résultats de recherches et d'essais qui ont été entraidés par les remarques, reprises ci-dessous, que le demandeur a pu faire sur le comportement d'un carburateur à pulvérisation du type de celui décrit dans le brevet précité. Il est difficile de déceler, à l'aide d'appareiis couramment utilisés pour les analyses de gaz d'échappement de moteur à explosion, les taux d'oxyde de carbone et d'hydrocarbures imbrulés des gaz d'échappement d'un moteur alimenté par un tel carburateur chaque fois que le régime de ce moteur est parfaitement stable, quelque soit ce régime, du régime ralenti qui, dans ce cas est remarquablement faible, au régime maximal du moteur. Par contre, ces mêmes appareils indiquent, d'une façon toutefois fugace, des taux parfois appréciables de cet oxyde et de ces imbrulés pour chaque changement de régime du moteur, aussi bien au cours d'accélération que de freinage et d'une façon d'autant plus sensible que ces changements de régime sont rapides. Elle a, donc, pour but essentiel d'assurer à un tel carburateur une excellente régularité de carburation d'air, indépendamment des variations de régime du moteur qu'il équipe. Elle a, également pour but de proposer, en vue de l'équipement d'un moteur à explosion de puissance prédéterminée, des moyens relativement simples, robustes et évitant tous les réglages similaires aux ré-glages qui sont périodiquement nécessaires pour les carburateurs traditionnels à cuve à niveau constant. Selon l'invention, la canalisation d'alimentation du carburateur se présente sous la forme de deux parties de circuit disposées en série, respectivement en amont et en aval d'un ajutage ou diaphragme calibré et adapté à une puissance prédéterminée de moteur à explosion, équipées, chacune, - de moyens de purge de produits gazeux susceptibles de se séparer de l'essence au cours de ltécoulement de cette dernière, - de moyens de stabilisation de la pression de l'essence en écoulement, - de moyens de freinage ou d'accélération du courant de purge ainsi engendré. . Ia partie amont étant soumise à une pression de référence, procurée par la pompe, relativement importante et aussi stable que possible. Un tel dispositif assure à un tel carburateur par pulvérisation une surprenante régularité de la carburation de l'air nécessaire aussi bien à chaque régime du moteur qu'il équipe qu'aux inévitables variations transitoires d'un régime à un autre régime. II est particulièrement difficile d'expliquer les effets de ces différentes parties et moyens d'un tel circuit d'alimentation. II semble, toutefois, que l'inertie qu'oppose une quantité d'essence à son écoulement est pratiquement annihilée par ces effets de sorte que les moindres variations de pression dans le carburateur entrainent, sans le moindre retard, une variation correspondante du débit d'essence. D'ailleurs, une telle efficacité se dégage du procès-verbal d'essais ef fectués aux U.S.A., le Décembre 1973, par les Laboratoires de General En- vironnements, 6840 Industrial Road, SPRINGFIELD, Virginia 22151; photocopie de ce procès-verbal étant annexée à cette demande. L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente, schématiquement, un dispositif d'alimentation conforme à l'invention, équipant un carburateur à pulvérisation monté sur un moteur à explosion de voiture automobile. - la figure 2 représente, schématiquement, partiellement en coupe axiale, une partie, située vers l'amont, du dispositif de la figure 1. - la figure 2a représente, en coupe axiale perpendiculaire à celle de la figure 2, un détail de cette figure 2. - la figure 3 représente, en coupe axiale, un élément essentiel du dispositif de la figure 1. - la figure 4 représente, schématiquement, partiellement en coupe axiale, une partie, située vers l'aval, du dispositif de la figure 1. - la figure 4a représente, en coupe axiale et longitudinale, un élément équipant la partie de la figure 4. On indiquera que le dispositif représenté sur ces figures et décrit cidessous a permis d'obtenir les résultats d'essais mentionnés plus haut. Sur la figure 1, on peut voir une pompe à essence 1 accouplée à un moteur de nature électrique, destiné à etre alimenté en courant continu sous une tension réglable de 8 à 12 volts ; le groupe formé par cette pompe et son moteur étant diffusé dans le commerce sous la marque "'BOSCO". A ce sujet, on indiquera qu'une telle pompe peut fournir une pression appréciable de refoulement et une excellente régularité de cette pression, au cours de son fonctionnement. De plus, les résultats d'essais précités ont été obtenus pour un réglage à la valeur d'environ 9 volts de sa tension d'alimentation. L'ouie d'aspiration de la pompe 1 est raccordée à un réservoir d'essence "R" et sa tubulure de refoulement est raccordée, par un tuyau souple, à un dispositif de tubes "m" qui est, lul-meme, associé à un autre dispositif similaire "v" par un élément 2 ; on reviendra plus loin sur ces dispositifs "m, v" et sur cet élément 2 mais on remarquera, dès maintenant, que ces dispositifs "m, v" sont disposés respectivement, en série, en amont et en aval de l'élément 2 et qu'ils comprennent des canalisations annexes convenablement raccordées à l'embouchure d'un récipient "P". Ce récipient "P" comporte un évent d'admission d'air "E" et est raccordé, par son fond, à l'orifice d'aspiration d'une pompe à levier et à membrane "L", du type de celle équipant les circuits d'alimentation des carburateurs classiques et susceptible d'etre actionnée par un moteur à explosion "M" ; I'orifice de refoulement de cette pompe "L" étant raccordé, par un tuyau souple, au réservoir "R". Enfin, I'extrémité libre du dispositif "v" est raccordée à la tubulure d'alimentation "T" d'un carburateur "C", du type par pulvérisation et analogue à celui décrit dans le Premier Certificat d'Addition PV nO 73 02783 précité ; ce carburateur étant convenablement monté sur la tubulure de pipes d'admission du moteur "M". On indiquera que ce carburateur était monté, au cours des essais précités, sur une voiture automobile de la marque FORD, type Maverick 1970 comportant un moteur à explosion à six cylindres disposés en ligne. On précisera que ces parties "m, v" de circuit d'alimentation sont disposées sur l'un des côtés du moteur "M". En outre, ces parties de circuit qui vont etre décrites ci-dessous sont, principalement, constituées de tubes et de tuyaux usuels. La partie "m" située en amont de l'élément 2 (figure 2) comporte un tube rigide 3, par exemple en cuivre, de 15 à 20 cm de longueur et de 7 mm de diamètre interne environ ; ce tube pouvant etre rectiligne ou légèrement cintré pour etre adapté à un emplacement libre sur l'un des côtés du moteur "M". La partie extrême, située vers l'aval, de ce tube 3 est disposée coaxialement à une chambre 4 constituée de deux fonds 4a, 4v et d'un élément de tube de 40 mm de longueur et de 12 mm de diamètre interne environ ; le bord du tube 3 étant soudé au bord d'un trou axial prévu dans le fond 4a de cette chambre 4. Un élément court de tube rigide 5, d'un diamètre interne de 5 mm de diamètre est fixé par soudure, perpendiculairement à la paroi latérale de la chambre 4, grâce à un trou prévu dans cette dernière et s'étend, radialement vers l'intérieur, un peu au-delà de l'axe géométrique de cette chambre. Cet élément 5 est fermé, d'une façon étanche, par un disque soudé sur l'extrémité située dans -la chambre 4 pour former un étui et sa paroi latérale présente deux petits trous 5t de 0,25 mm de diamètre; ces trous étant situés sur ia partie latérale - dirigée vers l'aval - de l'étui 5, dans un plan passant par l'axe géométrique de la chambre 4, a peu près symétriquement de part et d'autre de cet axe géométrique en ménageant, entre eux, un écart angulaire approximativement égal à 600 et 900 (figure 2a). L'extrémité externe de cet élément de tube 5 est soudée, coaxialement sur celle d'un tube 5a dont la longueur est de 35 à 40 cm et le diamètre de 3 à 4 mm. Ce tube 5a est cintré, en spirale, autour de la chambre 4 et du tube 3, sous la forme d'un "boudin" de 8 à 9 spires de 15 à 16 mm de diamètre, s'étendant vers l'amont. L'extrémité libre du tube 5a est raccordée, par un tuyau souple Ss à l'embouchure du récipient "P". De plus, la face interne de l'autre fond 4v, situé vers l'aval, de la chambre 4, est convenablement équipée d'un filtre à essence 6. Ce filtre est constitué d'une paroi latérale filtrante de nature classique, disposée coaxialement à la chambre 4 et fermée par un disque transversal disposé vers l'amont, parallèlement au fond 4v en regard des trous 5t. Ce fond 4v présente un trou de sortie pour le filtre 6 et sur le bord de ce trou est soudé le bord d'un tube rigide 7, de 7 mm de diamètre et de 40 cm de longueur environ ; ce tube 7 étant lové sous la forme de quelques spires de 4 à 6 cm de diamètre environ pour présenter un encombrement acceptable. L'extrémité, en aval, du tube 7 est raccordée, d'une façon usuelle, à l'extrémité1 amont, de l'élément 2. Cet élément 2 se présente sous la forme d'un tronçon de tube comportant un collet d'entrée 2e et trois alésages coaxiaux 2a, 2b, 2c (figure 3). Cet élément 2 peut etre réalisé par emmanchement à force de trois éléments de tubes rigides dont les diamètres internes et les longueurs sont appropriés aux dimensions de ces alésages ; il peut, également, être réalisé par application de processus de décolletage et de perçage. Les deux extrémités de l'élément 2 sont adaptées à des raccordements respectifs sur deux tubes de 7 mm de diamètre interne,environ et les dimensions de ses alésages sont appropriées à la puissance du moteur "M". Dans ie cas de la voiture FORD - Maverick 1970 - précitée, ces dimensions sont précisées ci dessous - le diamètre maximal du collet 2e est égal, à peu près, à 6 mm, - le premier alésage 2a, situé vers l'amont, présente une longueur de 4 mm et un diamètre de 4 mm, - la longueur et le diamètre de l1alésage médian 2b sont respectivement égaux à 5 mm et à 1 mm, - la longueur et le diamètre de l'alésage 2c, situé vers l'aval, sont respectivement égaux à 2,5 mm et 0,4 mm. On conçoit que cet élément 2 constitue, pour un courant d'essence, un diaphragme de dosage similaire aux diaphragmes généralement utilisés dans les dispositifs de mesure de débit de courant dans un tuyau. Par ailleurs, la partie "v" (figure 4), située en aval,de ce circuit est constituée d'un tube rigide 8 raccordé au "doseur" 2 par un tronçon de tuyau souple ; la longueur et le diamètre interne de ce tube 8 étant respectivement égaux à quelques centimètres et 7 mm environ. Ce tube rigide 8 est disposé coaxialement et est fixé à une chambre tubulaire 9, d'une façon analogue à celle décrite plus haut, au sujet de la chambre 4. Le diamètre et la longueur internes de cette chambre sont respectivement égaux à 10 mm et 11 cm et un élément de tube rigide 10a, rectiligne, de 8 cm de longueur environ est disposé coaxialement dans la partie moyenne de cette chambre 9 ; le diamètre interne de cet élément 10a étant égal à 5 mm envirion L'extrémité, située en aval, de cet élément 10a est fermée d'une façon étanche par un disque approprié pour constituer un étui et sa paroi latérale présente huit trous 10t de 0,25 mm de diamètre, régulièrement espacés entre eux et disposés, d'une façon quinconcée, sur deux générateices opposées de cette paroi. L'autre extrémité, située vers l'amont, de cet étui iota, est solidaire de l'extrémité d'un tube 10 qui est coudé perpendiculairement à la paroi latérale de la chambre 9, engagé dans un trou aménagé dans cette paroi et soudé au bord de ce trou ; la longueur et le diamètre interne de ce tube 10 étant égaux, respecti vemenf,a 40 à 45 cm et 3,5 mm environ. Ce tube 10 est cintré, en spiral, autour de cette chambre 9, sous la forme d'un boudin 10b présentant un diamètre d'environ 16 mm et s'étendant vers l'aval ; la partie extrême libre 10c de ce tube 10 étant pratiquement rectiligne et s'étendant vers l'amont. Un tube souple 11 raccorde l'extrémité de cette partie 10c à l'embouchure du récipient "P" (figure 1). La longueur de ce tuyau souple 11 est de l'ordre de 50 cm et (figure 4a) un élément tubulaire 12 présentant un conduit 12c de 0,4 mm de diamètre interne, coudé et contrecoudé sous la forme d'un "Z" est disposé dans le circuit formé par le tuyau 11 à environ 15 à 20 cm de l'extrémité raccordée à l'embouchure du récipient "P". Enfin, le fond, situé vers l'aval de la chambre 9, est solidaire de l'extrémité d'un élément de tube rigide 13 de 4 à 6 cm de longueur et de 7 mm de diamètre interne ; ce tube étant-dispose coaxialement à cette chambre. De plus, un autre tube rigide 14 est fixé coaxialement au tube 13, par emmanchement à force de l'une de ses extrémités dans l'extrémité libre de ce tube 13 ; ce tube 14 présentant un diamètre interne de 5 mm et une longueur au moins égale à 4 cl. Une telle disposition des tubes 13, 14 entraxe une augmentation de vitesse d'un fluide en écoulement ; le tube 14 étant raccordé, par un élément, relativement court, de tuyau souple à la tubulure d'alimentation "T" du carburateur "C". Le dispositif décrit ci-dessus fonctionne comme il est expliqué ci-après. Lorsque les tubes 3 à 14, disposés en série, du tuyau de refoulement de la pompe 1 à la tubulure "T" du-carburateur "C", sont vides et que le moteur "M" est à l'arret, une mise sous tension des divers circuits électriques du véhicule automobile provoque la mise en marche du moteur de la pompe 1 de sorte que cette pompe 1 refoule de l'essence dans ces tubes de circuit jusqu'aux orifices de débit du carburateur "C". La durée de remplissage de ce circuit est relativement courte et de l'ordure de 6 à 10 secondes. La partie "m" du circuit est, alors, soumise à une pression relativement élevée qui se stabilise rapidement en raison de la diminution de vitesse du courant dans la chambre 4 et du fait d'un courant de fuite qui s'établit par les trous 5t et le tube 5a vers le récipient "P". De plus, des gaz qui se dégagent de l'essence sous la forme de bulles sont évacués par ce tube 5a vers le récipient "P" pour "purger" la chambre 4 ; ce dégagement traditionnel de gaz résultant, apparemment, d'un effet d'écoule ment. La partie "v" est soumise à une pression sensiblement plus petite mais, toutefois, des bulles de gaz apparaissent encore dans la chambre 9 et sont éva cuées par les trous lot de l'étui 10a et le tube 10, dans un courant de purge qui stabilise, en outre, cette pression. Le moteur "M" peut, donc, être mis en route, moins de 20 secondes après la manoeuvre du dispositif traditionnel de "contact". Une dépression apparait, alors, dans la chambre de pulvérisation du carburateur "C" ce qui modifie, d'une façon très sensible, la pression dans la partie "v" du circuit en raison du courant d'essence qui s'établit dans cette partie ; l'autre partie "m" étant peu perturbée par ce courant. Ce courant est, évidemment, fonction du régime du moteur qui est réglé par la position de la classique pédale de commande du papillon d'admission d'air dans le carburateur "C". Mais, pour chacun de ces régimes, les débits de courant, du tube 3 au tube 14, et les deux débits de purge (tubes 5, 10) sont stables. Pour ces régimes stables, les taux d'oxyde de carbone et d'hydrocarbures imbrulés dans les gaz d'échappement sont très petits et de l'ordre de quelques centièmes pour cent. Lorsque l'on actionne, plus ou moins rapidement la pédale de commande du papillon, les conditions d'écoulement dans les deux circuits de purge 5a, -10 sont modifiées de façon très sensible : - dans le cas d'un freinage, les débits de ces deux courants augmentent ins tantanément (sans retard d'inertie) ce qui réduit le débit dans le système de tube 13, 14, - dans le cas d'une accélération, ces deux courants diminuent et peuvent meme changer de sens dans le cas d'une manoeuvre très rapide de la pédale, (flèches en traits pointillés) ce qui fournit, sans aucun retard, au carburateur "C" la quantité d'essence appropriée à la quantité d'air absorbé par ce carburateur. Evidemment, en raison de la pression relativement élevée qu'assure la pompe 1, les vitesses du courant d'essence dans les divers tubes 3 à 14 atteignent rapidement des valeurs appropriées à celles du courant d'air qui se stabi lise dans le carburateur de sorte que les deux courants de purge (tubes 5a, 10) reprennent rapidement leur condition initiale d'écoulement. On précisera que l'écoulement, dans le sens de la purge, dans les tubes 10 et 11 est avantageusement stabilisé par l'élément 12 qui constitue un frein à l'encontre d'un accroissement de vitesse de courant quels que soient les niveaux relatifs des différentes parties de ces deux tubes 10 et 11. En outre, dans tous les cas, "les boudins" Sb, 10b semblent louer un rôle d'amortisseur contre l'inertie au mouvement des quantités d'essence, aussi bien à l'augmentation qu'a la réduction de débit des courants correspondants. De plus, les chambres 4 et 9 semblent être favorables à la stabilisation des pressions qui règnent dans les diverses parties de ce circuit, lorsque cette stabilité est compromise par un déplacement de la pédale de commande du papillon. Enfin, on précisera que ce dispositif peut équiper des moteurs de cylindrées très différentes les unes des autres ; il suffit de l'équiper par un doseur 2 dont les dimensions d'alésage sont adaptées à la puissance du moteur qui doit être alimenté. Ces alésages, plus particulièrement l'alésage 2c, en aval, peut présenter un diamètre plus petit ou une longueur plus grande, dans le cas de moteur de puissance inférieure à celui de la voiture FORD précitée. Un moteur ainsi alimenté peut assurer un rendement de fonctionnement exceptionnel et surtout évite une pollution de l'atmosphère. De plus, on précisera que le récipient de purge "P" et la pompe "L" qui en assure l'exhaure n'est pas obligatoire ; les extrémités libres des tubes 5 et 10 pourraient être associées à une ouverture convenable du réservoir "R" mais il conviendrait, alors, de prévoir un évent pour que ces extrémités des circuits de purge soient soumises à une pression stable telle que la pression atmosphérique. L'invention ayant, maintenant, été exposée et son intérêt justifié sur un exemple détaillé, le demandeur s'en réserve l'exclusivité pendant toute la durée du brevet, sans limitation autre que celle des termes des revendications ci-après. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation d'un carburateur, par pulvérisation, pour moteur à explosion, comportant une canalisation raccordée à une pompe d'alimentation en essence, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme de deux parties de circuit disposées en série, respectivement en amont et en aval d'un diaphragme calibré, . équipées, chacune, de moyens de purge de produits gazeux, de moyens de stabilisation de pression et de moyens d'amortissement de l'inertie de l'essence en écoulement, et que la partie amont est soumise à une pression de référence, procurée par la pompe, relativement importante et aussi stable que possible. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque moyen de purge comporte une chambre équipée d'un circuit de fuite. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque moyen d'amortissement d'inertie comporte un tube conformé en bou din 4. Dispositif selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque moyen de stabilisation de pression est confondu avec le moyen de purge correspondant. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit de purge de la partie située en aval est équipé d'un frein du courant de fuite. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que le diaphragme calibré comporte, au moins, deux alésages différents, disposés en série ; l'alésage le plus petit étant situé vers l'aval.