Brevet FR2383316A1 — publié le 19781006

La présente invention concerne un perfectionnement au système dtalimentation dtun moteur à combustion interne. Plus spécialement, ltinvention coneerne un mécanisme perfectionné combiné avec le système dralimentation ou en plus de ce dernier, dans lequel le corps primaire drun carburateur distribue un mélange de carburant et d'air dans une chambre de conditionnement intermédiaire qui est elle-meme reliée pour distribuer le mélange de carburant et d rair conditionné au collecteur d'admission usuel. Depuis quelques années, on tend 'a faire fonctionner les moteurs à explosion avec un mélange air-carburant plus pauvre afin de réduire la teneur en hydrocarbures et en oxyde de carbone des gaz dréchappement. Un facteur limitant lrappau vrissement est la mauvaise=distribution de lressence d'un moteur à lrautre. Le mélange air-carburant admis doit être maintenu suffisamment pauvre pour que lrallumage puisse encore se produire dans le cylindre recevant le mélange le plus pauvre, sinon rémission des hydrocarbures et de oxyde de carbone des gaz d'échappement augmente au lieu de diminuer. Les demandes de brevets français no 75.03621 et no 75.03579 déposées toutes les deux le 5 février 1975 au nom de la Demanderesse- concernent des systèmes dtalimentation en carburant de moteurs à plusieurs cylindres dans lesquels la distribution du carburant est sensiblement améliorée. ians un tel système, il est prévu un récipient sur le trajet drécoulement des gaz d'échappement. Le corps ou diffuseur -du carburateur admet un mélange air-carburant directement dans ce récipient dans lequel il est chauffé et soumis à une grande turbulence pour former un mélange air-carburant uniforme. Ce mélange aircarburant uniforme est ensuite introduit dans le collecteur d'admission puis dans les cylindres individuels. Le système d'écoulement turbulent décrit ci-dessus permet dtobtenir une diminution importante de la teneur en hydrocarbures et en oxyde de carbone des gaz dréchappement. Selon la présente invention, une-amélioration supplémentaire du rendement global est obtenue en installant un piège à li quide sur la paroi interne du conduit reliant le ou les corps primaires du carburateur au récipient. Lors du lancement à froid du moteur, essence liquide tend à heurter la surface interne du corps du carburateur et à stécouler dans le récipient, ce qui empoche la mise en marche du moteur. Le piège selon la présente invention recueille cette essence liquide avant qu'elle n'atteigne le récipient et la conduit directement dans le collecteur dtadmission, en permettant ainsi à cette faible quantité de liquide de contourner le récipient. Après le lancement, sensiblement la totalité du mélange aircarburant passe encore dans le récipientlde mélange turbulent avant d'entrer dans le collecteur dradmission. Ltinvention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre dtexemple nullement limitatif et sur lesquels la figure 1 est une coupe transversale schématique du système selon ltinvention installé sur un moteur en ligne la figure 2 est une coupe transversale suivant la ligne A-A de la figure 1 la figure 3 est une coupe transversale schématique du système de l'invention installé sur un moteur en V ; et la figure 4 est une coupe transversale dtun système d'alimentation de l'invention utilisant le liquide de refroidissement du moteur pour chauffer le récipient. Selon une forme de réalisation préférée de l'inven- tion, un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres à allumage par étincelles présente une meilleure distribution du carburant entre les cylindres et la possibilité dartre lancé à froid, ledit moteur comprenant un dispositif destiné à atomiser essence dans un corps de carburateur, un collecteur dtadmission destiné à distribuer le mélange air-carburant à chacun des cylindres, un récipient fermé ayant une entrée et. une sortie, un premier canal reliant le corps du carburateur à l'entrée, un second canal reliant la sortie au collecteur d'admission, un piège à carburant liquide à l'intérieur du premier canal qui est destiné à collecter le carburant liquide coulant le long de la paroi interne du premier canal, ce premier canal présentant au moins un petit orifice dans sa paroi interne, ce petit orifice formant un passage du piège dans le collecteur b'admission de façon que le carburant liquide passe directement de ce piège dans le collecteur d'admission en contournant le récipient. De preférence, il est prévu un moyen pour chauffer le récipient. .En se référant à la forme de réalisation représentée sur la figure 1, le système comprend un carburateur 1 comportant un corps primaire 2 et un corps secondaire 3. Des mélanges air-carburant sont préparés dans le carburateur par un diffuseur primaire 4 et un diffuseur secondaire 5. Un papillon 6 règle le débit du mélange air-carburant circulant dans le corps primaire et un papillon secondaire 7 règle le débit du mélange air-carburant dans le corps secondaire. Les gaz d'échappement quittant l'orifice dtéchappe- ment 10 du moteur 11 passent par un collecteur d'échappement 12 dans une tubulure 13 comportant un canal dtéchappement principal t4 et un canal d'échappement détourné 15. Un volet 16 commande le débit des gaz drechappement chauds du moteur. Les gaz d'échappement quittent la tubulure 13 par un tuyau d(é- chappement 17. Dans le canal dréchappement 14 se trouve un récipient 20 ayant une entrée 21 et une sortie 22. Un premier conduit 23 relie le corps primaire 2 à l'entrée 21. Un second conduit 24 relie la sortie 22 au collecteur d'admission 25 qui forme un passage aboutissant à l'orifice dtadmission 26 de chaque cylindre0 A l'intérieur du premier conduit 23 se trouve un élément tubulaire 30 qui est espacé (d'environ 2 à 5 mm) de la paroi interne du premier conduit 23 et est scellé dtune façon étanche à ladite paroi interne par une bague inférieure de fermeture 31 en formant un réservoir annulaire 32entre l'élé- ment tubulaire 30 et la paroi interne du premier conduit 23. Autour de la circonférence du premier conduit 23 sont ménagés plusieurs petits orifices 33 (d'un diamètre d'environ 3 à 8 mm ou sous forme de fentes de 2 x 6 mm) à proximité du fond du réservoir 32, ces orifices formant un passage aboutissant au collecteur d'admission 25. En fonctionnement, lors de la mise en marche dtun moteur froid, le lancement du moteur provoque tout dtabord lté- coulement-de l'essence liquide dans le corps primaire 2 sous forme dtun mélange air-carburant à un rapport -de 1:1. La-plus grande partie de cette essence est déviée par le papillon 6 contre la paroi interne du corps primaire.Ce liquide coule le long de la paroi interne du premier conduit 23 et dans- le réservoir 32o De là, elle est dirigée directement dans le èol- lecteur d'admission 25 par les orifices 33, puis- dans l'orifi- ce d-tadmission de chaque cylindre, ce qui permet une mise en marche rapide du moteur à froid. Dès que le moteur a démarré, le volume dtair admis par le corps primaire 2 augmente brusquement pour assurer une meilleure atomisation ainsi qutune vitesse d'écoulement et une turbulence accrue du mélange air-carburant passant dans le corps primaire et, par suite, une très faible partie de les sence atomisée forme une pellicule liquide sur la paroi interne du premier conduit 23. Dans ces conditions opératoires, sensiblement la totalité du mélange air-carburant passe maintenant par le premier conduit 23 et l'entrée 21 dans le récipient 20 dans lequel une très forte turbulence forme un mélange uniforme dtair et de carburant.Ce mélange air-carburant passe par la sortie 22 et le- second conduit 24 dans le collecteur d'admission 25 et de là dans l'orifice d'admission 26 de chacun des cylindres. Un autre facteur qui contribue à ltuniformité du mélange air-carburant formé dans le récipient 20 est la longueur du premier conduit 23. Ce conduit a une longueur qui est de deux à cinq fois supérieure à son diamètre, ce qui établit un trajet d'écoulement dsune longueur supérieure à la normale pour le.mélange air-carburant primaire et permet à ce dernier de former plus facilement un mélange uniforme qu'un système classique dtalimentation. Sous forte charge, le papillon secondaire 7 couvre en faisant passer un mélange air-carburant secondaire par le corps secondaire 3 directement dans le collecteur d'admission 25 à un endroit qui est en regard de celui où le conduit secondaire- 24 débouche dans le collecteur d'admission 25. Cette caractéristique est très importante car l'air qui peut s"échap- per en regard du papillon 7 pendant la marche au ralenti ou sous faible charge est mélangé uniformément avec la totalité du mélange air-carburant primaire avant entre distribué à chacun des cylindres, en formant ainsi un mélange air-carburant uniforme dans les conditions de fonctionnement au ralenti ou sous faible charge. La figure 3 représente le système perfectionné d'ale mentation monté sur un moteur en V. Un carburateur 40 comprend un corps primaire 41 présentant un diffuseur 42 et un papillon 43. Un tuyau de raccordement 44 des gaz d'échappement relie un orifice d'échappement 45 d'une rangée de cylindres à orifice d'échappement 46 de l'autre rangée de cylindres. Les gaz d'échappement de la première rangée de cylindres passent par un collecteur dDéchappement 47.Les gaz dtéchappement de l'autre rangée de cylindres passent par un collecteur dtéchap- pement 48. Un volet 49 de réglage du débit des gaz dtéchappe- ment détermine la proportion relative des gaz d'échappement passant par le tuyau dtéchappement 50 et le tuyau de raccordement 44o A lintérieur du tuyau de raccordement 44 se trouve un récipient 51 ayant une entrée 52 et des sorties 53 et 54. Le collecter dtadmission se compose de tubulures dtadmission 55 et 56. La tubulure 55 distribue le mélange air-carburant à une moitié des cylindres et la tubulure 56 distribue ledit mélange à l'autre moitié des cylindres d'une façon classique. Un premier conduit 57 forme un canal allongé entre le corps primaire 42 et le récipient 51. Un conduitgsecondaire 58 forme un canal entre lag sortie 53 du récipient 51 et la tubulure 55. Un conduit secondaire 59 forme un canal entre la sortie 54 du récipient 51 et la tubulure 56. A ltintérieur du premiericonduit 57 se trouve un piège à liquide constitué d'un élément tubulaire concentrique 60 espacé dlune faible distance (d'environ 2 à 5 mm) de la paroi interne du conduit 57. Le fond de l'élément 60 est relié hermétiquement à la paroi interne du premier conduit 57 par une bague inférieure de fermeture 61 en formant un réservoir annulaire 62. Plusieurs petits orifices (dtun diamètre dtenviron 3 à 8 mm ou sous forme de fentes de 2 x 6 mm) ménagés dans la paroi latérale du premier conduit 57 au fond du réservoir 62 forment un passage communiquant avec la tubulure 55 (orifices 65) et avec la tubulure 56 (orifices 66). En fonctionnement, lors de la mise en marche dtun moteur froid, le lancement du moteur admet ltair et l'essence liquide dans le corps primaire 4t. Le papillon 43 dévie la plus grande partie de ltessence montre la paroi latérale du corps primaire 41 et du premier conduit 57. L'essence liquide cou-le le long de la paroi interne du premier conduit 57 dans le réservoir 62 eut passe directement dans les tubulures 'ad mission 55 et 56 par les orifices 65 et 66, ce qui assure un lancement rapide du moteur. Dès que le moteur tourne, le volume dpair admis dans le corps primaire 41 augmente brusquement en formant- un grand volume du mélange air-carburant primaire qui passe maintenant directement par le premier conduit 57 et l'entrée 52 dans-le récipient 51O Le mélange air-carburant primaire est soumis à une très forte turbulence en passant dans le premier conduit 57 et le récipient 57 pour former un mélange air-carburant primaire uniforme0 Une partie de ce mélange passe par la sortie 53 ét le second conduit 58 dans la tubulure d'admission 55. Une autre partie du mélange uniforme passe par la sortie 54 et le conduit secondaire 59 dans la tubulure d'admission 56. Les tubulures d'admission 55 et 56 distribuent alors aux divers cylindres un mélange air-carburant primaire uniforme. Pendant que le moteur est froid, le volet de commande 49 est fermé ce qui oblige les gaz d'échappement de la rangée de gauche des cylindres de passer par le tuyau de raccordement 44 pour s'échapper par le collecteur 48. Ceci a pour effet de chauffer la surface du récipient 51 de manière à améliorer le fonctionnement du moteur. Dès que le moteur atteint la température de fonctionnement, le volet 49 s'ouvre et permet aux gaz dtéchappement de la-rangée de gauche des cylindres de sortir par le tuyau d'échappement 50. La figure 4 représente le système d'écoulement turbulent utilisant le liquide de refroidissement du moteur pour chauffer le récipient. Il comporte un corps primaire 70, un volet d'admission d'air 71, un papilloIg72, un premier conduit 73, un piège à liquide 74, un orifice 75 ménagé dans la paroi latérale du premier conduit 73, un récipient 76 ayant une entrée 77 et une sortie 78, un second conduit 79 et un collecteur dtadmission 80, Un corps secondaire 81 est relié au collecteur d'admission 80 à un endroit situé en regard de l'en- droit où le conduit secondaire 79 est relié.Une chemise 82 entoure une partie du récipient; 76 et est reliée -au système de refroidissement du moteur (non représenté) de façon que le liquide de refroidissement chaud passe par la chemise 82. Le fonctionnement est le même que pour les formes de réalisation décrites plus haut. Pendant la période de lancement, essence liquide coule le long de la paroi latérale du premier conduit 73 et se rassemble dans le réservoir du piège 74o De là, elle est admise directement dans le collecteur d'admission 80 par les orifices 75. Après le démarrage du moteur, le mélange air-carburant primaire atomisé passe par le récipient 76 puis dans le collecteur d'admission 80. On obtient un meilleur fonctionnement du moteur meme sans chauffage du récipient. Toutefois, il est préférable que le récipient soit chauffé. Comme représenté, ce récipient/est chauffé par les gaz d'échappement chauds et par le liquide de refroidissement du moteur Il est possible d'utiliser dtautres moyens de chauffage équivalents tels que les éléments de chauffage par résistance électrique. Le piège à liquide situé dans le premier conduiipeut Qtre dtun type quelconque qui collecte l'essence liquide coulant le long de la paroi latérale du premier conduit pour l'empocher de couler dans le récipient. il est possible d'u- tiliser une barrière quelconque se prolongeant vers ltintérieur de la paroi latérale et comportant un élément de retenue du liquide. Par exemple, une bride orientée vers l'intérieur autour de la circonférence du premier conduit remplirait cette fonction à condition que le bord interne de la bride présente une partie saillante ou une partie qui soit plus élevée que le bord externe de la bride. Des moteurs équipés du système d'écoulement turbulènt décrit dans le présent mémoire, lorsqutil est correctement réglé, parviennent à des taux d'émission dthydrocarbures et dtoxyde de carbone des gaz d'échappement qui satisfont aux normes dites de quarante-neuf états, ctest-à-dire les normes éta blies par le Gouvernement des Etats-Unis dÁmérique réglementant quarante-neuf des Etats-Unis. il va de soi que le système décrit peut subir diverses modifications sans sortir du cadre de lrinvention. REYJDI CATI ON Système d'alimentation dtun moteur à combustion interne à plusieurs cylindres à allumage par étincelles assurant une distribution très uniforme du carburant entre les cylindres, système comportant un dispositif destiné à atomiser l'essence dans un corps de carburateur, une tubulure dtadmis- sion (25 ou 55, 56) pour introduire le mélange air-carburant dans chacun des cylindres, un récipient fermé (20 ou 51) ayant une entrée (21 ou 52) et une--sortie (22 ou 53, 54), un premier conduit (23 ou 57) reliant le corps du carburateur à ltentree, un second conduit (24 ou 58, 59) reliant la sortie (22 ou 53, 54) à la tubulure d'admission (25 ou 55, 56), système caractérisé en ce que pour faciliter un lancement à froid, il comporte un piège à carburant liquide (30 ou 60) à l'intérieur du premier conduit (23 ou 57) destiné à collecter le carburant liquide qui coule le long de la paroi interne du premier conduit (23 ou 57), ce dernier présentant au moins un petit orifice (33 ou 65, 66) dans sa paroi interne, ce petit orifice (33 ou 65, 66) établissant un passage du piège (30 ou 60) dans la tubulure d'admission (25 ou 55, 56) de façon que le carburant liquide passe directement, sans passer par un dispositif de chauffage, du piège (30 ou 60) dans la tubulure d'admis sion (25 ou 55, 56) en contournant le récipient (20 ou