Brevet FR2370868A1 — publié le 19780609

La présente invention, concernant l'alimentation de moteurs à combustion, est plus spécifiquement relative à un régulateur de pression de l'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne monté dans un véhicule et plus particulièrement d'un moteur à essence pour véhicule routier. On a maintes fois essayé de diminuer la consommation de carburant des moteurs à essence d t automobiles en incorporant un régulateur de pression entre la pompe à carburant et le carburateur. On trouve des exemples récents de cette disposition dans le brevet britannique n0 i 293 597 et dans les publications allemandes nO 1 576 602 et 1 804 532 (Offenle gungsschriften). Les essais antérieurs visant à réduire la consommation de cette façon n'ont été que très peu efficaces et ont fréquemment introduit d'autres inconvénients, tels qu'un manque de carburant à des moments où il faudrait avoir une forte alimentation. Ces essais antérieurs ont été relatifs à -la réduc- tion de lVeffet de la pression élevée d'une pompe0 Habituellement la pompe comprend un diaphragme, chargé par un ressort, qui produit une pression relativement élevée dans la conduite du carburant pour surmonter la résistance à l'écoulement entre le réservoir à carburant et le carburateur et pour procurer un débit suffisant dans la chambre à flotteur du carburateur lors d'un violent appel d'alimentation. L'écoulement est commandé par la soupape à aiguille, actionnée par le flotteur, dans la chambre à cet effet. Cet écoulement doit être maximal en démarrant avec le starter complètement fermé, la demande en carburant étant au maximum, la batterie étant froide et fournissant une puissance minimale.Si la pompe fournit une pres- sion adéquate dans ces conditions, en toute autre occasion la pression sera beaucoup trop grande. On a obtenu parfois de bons résultats antérieurement en disposant un régulateur de pression entre la pompe et la chambre à flotteur du carburateur d'un certain véhicule. Ainsi, on a réussi à réaliser une certaine économie, sans que ceci ait été suivi d'effets réguliers. Le montage du même ré gulateur dans un autre véhicule, même s'il-est sw es du même type, n'a pas produit nécessairement des résultats intéressants. En outre, on dit que les agencements selon ces propositions antérieures étaient cause d'un manque de carburant au moment de forts appels d'alimentation0 On a conçu et introduit sur le marché tant de régulateurs différents que maintenant ils sont accueillis avec un scepticisme moqueur.Néanmoins llinventeur a été capable d'enregistrer des résultants réguliers, se traduisant par une diminution,comprise entre 10 % et 25 %, de la consommation de carburant dXautomobiles de types différents sans qu'il y ait de perte apparente sur les performances. L'inventeur a trouvé que les essais antérieurs visaient à résoudra un problème mal posé et que par conséquent on ne pouvait obtenir la bonne solution. On a découvert que la difficulté principale ne pro vient pas de la pression de la pompe, mais du déplacement matériel du flotteur dans la chambre qui le contient, qui résulte d'une part des secousses dues aux variations de niveau accidentelles de la surface de la chaussée et d'autre part des ondes de carburant provoquées par les accélérations, les virages et les freinages. On considèrera par exemple ce qui se passe lorsque le véhicule franchit une dénivellation ou "bosse" unique de la chaussée. En premier lieu le flotteur descend et déplace un plus grand volume de carburant, ce qui fait monter le niveau de ce dernier. En même temps la soupape à aiguille s'ou- vre et, par suite, le carburant se précipite, sous l'effet de la pression de la pompe, dans la chambre du flotteur. Egalement la pression du débit du carburant aide à forcer le flotteur à s'abaisser et le maintient dans cet état. Par la suite, naturellement le flotteur rebondit vers le haut et coupe l'écoulement à nouveau. Néanmoins, au cours de ce cycle et jusqu'a' ce que le carburant en excès ait été consommé, le niveau du carburant dans la chambre du flotteur se trouvera au-dessus du niveau prévu.Ceci fait que le moteur marche avec un mélange riche et gaspille du carburant. Des phénomènes analogues se produisent lors des accélérations, virages et freinages. Par exemple lors d'un freinage une onde de carburant avance dans la chambre du flotteur et le flotteur descend. Dans ce cas également le niveau de carburant augmentera. Ltinventeur a compris que c'est ce problème qui doit être résolu. Les régulateurs connus ont produit occasion nellement de bons résultats en réduisant la pression a un niveau qui empêche que le carburant ne se précipite dans la chambre du flotteur. Mais les résultats ont été très irréguliers. On a trouvé qu'il faut tenir compte des caractéristiques et des tolérances de chaque véhicule particulier, et non pas simplement des différents types et modèles de véhicules. Parmi les variables qui diffèrent, on rencontre la pression de la pompe à carburant, la pression de coupure de la soupape à aiguille, la suspension, la charge transportée, le genre du voyage et les habitudes de conduite, les conditions de circulation sur la route et la mise au point du véhicule. Or on a trouvé le moyen de mettre en relation le réglage désiré et le fonctionnement d'un véhicule déterminé. On s'est rendu compte également qu'il ne suffit pas d'une simple régulation de la pression. On a compris que la réduction de pression doit être compensée par une augmentation du débit en réponse à l'louver ture de la soupape à aiguille. L'invention fournit un procédé pour réduire la consommation de carburant d'un moteur à combustion interne monte dans un véhicule, procédé qui comprend l'insertion d'un régulateur de pression dans la conduite de carburant entre la pompe à carburant et le carburateur, le régulateur de carburant incluant deux parties de bottier et un diaphragme, chargé par ressort, qui est serré entre ces parties pour définir avec elles deux chambres, la partie principale et centrale du diaphragme étant rigide, une entrée de carburant et une sortie de carburant afférentes à une première desdites chambres, et une soupape associée à l'entrée et actionnée par le diaphragme, la pression du ressort étant réglable à la main à partir de l'extérieur du boîtier dans un certain intervalle, le réglage étant fait lorsque le régulateur est monté dans le véhicule. De préférence le réglage est effectué lors de l'installation sur un positionnement prédéterminé à partir d'une position d'écoulement minimal en fonction de la consommation antérieure du moteur en carburant. On effectue ensuite un nouveau réglage jusque ce qu'on ait atteint un point pour lequel le rendement du moteur est juste non diminué. Le régulateur ne doit pas être monté sur le moteur lui-même, mais plutôt sur le chassies au voisinage du carburateur. De préférence le diaphragme sera situé dans un plan vertical, la sortie du régulateur se trouvant vers le haut. On connaît des régulateurs de pression qui consistent en deux parties de bottier avec un diaphragme chargé par ressort, qui est serré entre elles pour définir deux chambres, une entrée de fluide et une sortie de fluide afférentes à une première de ces chambres et une soupape associée avec l'entrée et actionnée par le diaphragme. Le brevet britannique 1 293 597, déjà mentionné, exposé un tel régulateur destiné à être utilisé pour régler la pression du carburant. Des régulateurs de pression ont été proposés avec cette structure dans d'autres buts, tout en étant réglables.Par exemple les brevets britanniques n" 176 257 et 506 726 et le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 699 998 décrivent des régulateurs de pression réglables servant à des fins sans rapport avec des moteurs à combustion interne, par exemple pour des conduites de vapeur d'eau et des lance-flammes. Mais dans ces régulateurs le réglage tend à tordre le ressort et donc à modifier la sollicitation sur le diaphragme et pour le dispositif on n1indique- pas un réglage de zéro prédéterminé. Suivant un autre aspect l'invention fournit un régulateur de pression du carburant destiné à être utilisé avec un moteur à combustion interne monté sur un véhicule routier, qui comprend deux parties de boîtier et un diaphragme serré entre elles pour définir deux chambres, la partie principale centrale du diaphragme étant rigide, une entrée de carburant et une sortie de carburant afférentes à une première de ces chambres, une soupape associée à l'entrée et actionnée par le diaphragme et un ressort dans la deuxième chambre sollicitant élastiquement le diaphragme, ledit régulateur comprenant en.outre un premier organe pouvant se déplacer longitudinalement, mais ne pouvant tourner, qui porte contre l'autre extrémité du ressort, un second organe réglable à la main depuis l'extérieur du bottier et couplé avec vissage au premier organe, de sorte que la rotation du deuxième organe produit le déplacement longitudinal du premier organe, et un mécanisme à cliquet pour empêcher la rotation non désirée du second, mécanisme, ce qui fait que le diaphragme peut être sollicité de manière réglable à partir d'une position prédéterminée d'écoulement minimal. L'invention sera maintenant décrite plus en détail à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins ciannexés, sur lesquels la figure 1 est une vue en perspective du régulateur, la figure 2, une vue en coupe du régulateur, et la figure 3 un diaphragme, utilisé pour régler le régulateur. Le régulateur 10 qui est représenté possède un bol- tier 12 en deux parties, en fonte d'aluminium, dont une moitié 14 porte des raccords de tuyaux d'entrée et de sortie 16 et 18, moulés solidairement, et dont l'autre moitié 20 présente une ouverture 22, ménagée dans un bossage 24, pour recevoir un bouton de réglage 26. La partie 14 du bottier porte une petite bride périphérique 28 sur laquelle est fixée une lame support 30 qui permet de monter le régulateur sur le moteur au moyen de boulons 32 (figure 1). Les deux parties 14, 20 du boîtier sont maintenues ensemble par six pinces élastiques 34 disposées autour de la périphérie du boîtier 12. En service le régulateur est monté sur le châssis (désigné par-84) d'un véhicule routier tel qu'une automobile, en ayant son entrée 16 reliée à la sortie d'une pompe à carburant 86 et sa sortie 18 reliée au carburateur du moteur tri8, en particulier à l'entrée de la chambre à flotteur de ce carburateur, les tuyaux correspondants étant emmanchés à force sur les raccords 16 et 18. La moitié de boîtier 14 qu'on voit sur la figure 2 présente un bossage cylindrique central 36 qui sert à loger une soupape 38 et qui est solidaire du raccord de tuyau d'entrée 16. La soupape 38 comporte un organe 40 formant siège de soupape, qui est maintenu dans le bossage 36 par deux vis 42 portant contre les surfaces inclinées 44 de l'organe 40. Un joint torique 46 est prévu à l'extrémité d'entrée de l'organe 40, entre cet organe 40 et le boîtier 12. La queue de soupape 48 comporte plusieurs portions. Une première portion 50 a un diamètre relativement étroit et passe avec jeu au travers d'un orifice de ltorgane 40 du siège de soupape. Une deuxième portion 52 porte une bague torique 54 qui repose dans l'organe siège 40. Une troisième portion 55 porte une extrémité d'un ressort de compression spiral 56 dont l'autre extrémité porte contre l'extrémité du bossage 36 pour solliciter la queue de soupape vers la position de fermeture. L'extrémité de la queue de soupape porte contre une plaque ou disque métallique 58 qui constitue la partie centrale d'un diaphragme 60. Le diaphragme 60 sépare le bottier en deux chambres, dont une première chambre 61 qui communique avec l'entrée 16 et avec la sortie 1â et qui contient le fluide dont le débit est réglé. La partie périphérique 62 du diaphragme est faite en caoutchouc moulé autour du disque 58 comme on voit en 64 et qui est également moulé dans la rainure 66 de la partie périphérique de la moitié de boîtier 14. le L'autre moitié de boîtier 20, avec laquelle/diaphragme 60 forme une deuxième chambre 63 pour loger un mécanisme de sollicitation du diaphragme, porte le bossage 24 à section carre, présentant l'ouverture 22 au travers de laquelle passe le bouton moleté 26 de réglage. Ce bouton 26 est constitué solidairement avec une portion filetée 68 et une portion crénelée 70 qui présente un diamètre plus grand que l'ouver- ture 22. Un écrou 72 à section carrée est supporté sur le filet de vis 68 et un ressort à boudin 74 est comprimé entre l'écrou 72 et le disque central 58 du diaphragme 60.Une extrémité d'un tronçon de fil élastique 75, en forme de L, est serré en 76 par tout moyen convenable tel qu'une rondelle élastique 78 enfilée sur un ergot 80 et l'autre extrémité du fil métallique, qui se loge dans une rainure 82 ménagée dans le bossage 24, s'applique contre la portion 70 crénelée ou dentée pour former un mécanisme dit à cliquet, permettant le réglage en rotation du bouton 26, mais maintenant ce réglage une fois qu'il a été fait. Le régulateur 10 est installé de façon que la sortie 18 se trouve en haut, c'est-à-dire avec ltorientation représentée sur les dessins. Ceci permet aux bulles d'air de s'échapper par la sortie. En outre dans cette position la gravité et les dénivellations de la route n'affectent pas sensiblement l'action du diaphragme sur la soupape et il ne se forme pas de verrou d'air (air lock) en dessous du diaphragme. Lors du fonctionnement l'augmentation de la pression à l'entrée 16 produit le déplacement du diaphragme 60 vers la droite, ceci étant vu sur la figure 2, contrairement à l'ef- fort du ressort 74, ce qui tend à fermer la soupape 48 en rapprochant davantage l'anneau torique 54 du siège de soupape 40. Inversement, une réduction de la pression à l'entrée déplace le diaphragme vers la gauche en ouvrant la soupape. La demande de carburant est également satisfaite par le dépace- ment du diaphragme. Une légère chute de la pression de sortie amènera le déplacement du diaphragme 60 vers la gauche, ceci étant vu sur la figure 2.Comme la partie centrale principale du diaphragme est rigide, étant constituée par le disque métallique 58, une grande surface du diaphragme se déplace en réponse à la chute de pression, ce qui entraine un gros.écou- lement de carburant pour remplir la chambre du flotteur. La pression du ressort 74 sur le diaphragme peut être modifiée en faisant tourner le bouton 26, qui déplace l'écrou carré 72 dans le sens axial, cet écrou ne pouvant tourner à l'intérieur du bossage carré 24. Ainsi la pression peut être réglée sans provoquer la torsion du ressort. Avant que le régulateur ne soit installé sur un moteur, on mesure la consommation du moteur en carburant. Le régulateur est ensuite branché entre la pompe b carburant et le carburateur, le bouton de réglage 26 étant vissé à fond jusqu'à une position prédéterminée d'écoulement minimal. Le bouton 26 est ensuite dévissé d'une quantité qui dépend de la consommation antérieure de carburant du moteur. Dans un exemple le nombre de tours est donné par la formule 12 (50-MPG)/40, dans laquelle MPG est le nombre de milles par gallon (c'està-dire le multiple de 1,6 km pour 4,55 litres d'essence) qu'exigeait auparavant le véhicule.Ceci peut être trouvé très facilement én se référant au diaphragme représenté sur la figure 3, où l'on peut lire le nombre de tours correct en utilisant la droite de réglage D. En outre on a donné également, en ordonnées, le nombre de litres aux 100 kms. Sur la figure 3 on donne un exemple dans lequel la consommation antérieure était de 30 MPG, il faut alors donner six tours au bouton 26. Une fois le dispositif ainsi installé et réglé, un nouveau réglage peut être fait en vissant progressivement le bouton 26 jusqu'à ce qu'un point soit atteint pour lequel le rendement commence à se dégrader. On fait tourner alors legè- rement le bouton 26 en sens inverse et dans cet état on doit obtenir l'économie maximale gracie au dispositif régulateur. Comme on compte les tours à partir d'une position donnée d'écoulement minimal, il est toujours possible de répéter l'opération de réglage en vissant à fond le bouton 26. La courbe de la figure 3 est obtenue d'une manière empirique en essayant le régulateur avec divers véhicules de consommation connue et des réglages variés du régulateur j.us- qu'à oe qu'on ait trouvé les positions optimales. En se servant de la consommation antérieure de carburant du moteur pour régler le régulateur on tient compte automatiquement de façon simple des divers facteurs particu ce liers à/véhicule. Avec le régulateur représenté on a obtenu, de façon régulière et répétée, des économies de carburant comprises entre 10 % et 25 %. On comprendra d'après l'exposé ci-dessus que ces économies de carburant n'apparaissent pas avec des essais simulés sur un dynamomètre, le véhicule étant stationnaire. Les essais doivent être effectués dans les conditions d'emploi réelles sur la route. Plusieurs autres caractéristiques du régulateur représenté ont un intérêt particulier. Ce sont 1. le moulage solidaire des raccords de tuyau 16,. 18 au boîtier 12. Ceci élimine les difficultés dues aux fuites entre les pièces de raccord séparées et le boîtier. 2. La structure du diaphragme. L'emploi d'un disque mécanique central 5 élimine les problèmes d'usure qui peuvent survenir si le diaphragme dans sa totalité est fait en caoutchouc. I1 n'est pas difficile de mouler un joint étanche au fluide en 64 entre le disque 58 et la partie en caoutchouc 62. 3. La partie périphérique du diaphragme, qui est une partie adaptée moulée à l'intérieur de la rainure 70, non seulement assure l'étanchéité à la périphérie du diaphragme, mais permet également de maintenir les deux moitiés de boStier 14 et 20 accolées par des pinces élastiques, sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des boulons de serrage. L'emploi de pinces élastiques est de beaucoup préférable à celui de boulons, car des dilatations dues à des variations de température sont automatiquement compensées, sans qu'une pression non convenable sollicite le diaphragme. Il n'y a donc pas de risque de fuites. 4. Le mécanisme de réglage permet le réglage de la pression du ressort sur le diaphragme sans qu'il y ait besoin d'écrous de blocage, qu'il est difficile de serrer sans modifier le réglage. On comprendra qu'il est possible de modifier les détails de la structure du régulateur. Par exemple le diaphragme peut être formé par une couche de caoutchouc continue sur la surface du disque 58 en regard de la soupape. Un petit disque métallique central peut être collé au centre de la couche de caoutchouc, de sorte que la queue de soupape ne produit pas d'usure sur le caoutchouc. Ceci élimine la nécessité que le disque 58 soit incorporé dans le caoutchouc de façon étanche au fluide. La région périphérique du diaphragme peut avoir la forme d'un soufflet pour accroître la possibilité de réponse à une réduction de la pression de sortie. Egalement l'organe soupape 40 peut être retenu dans la partie de boîtier- 14 en sertissant le bossage 36, les vis 42 étant alors superflues. On comprendra que bien que l'invention ait été décrite à propos d'un-véhlcule routier elle soit applicable à d'autres formes de véhicules à moteur possédant un carburateur. En particulier elle est utilisable dans des bateaux. REVENDLCATIONS 1. Procédé pour réduire la consommation de carburant d'un moteur à combustion interne monté dans un véhicule, comprenant le branchement d'un régulateur de pression dans la conduite à carburant reliant la pompe à carburant et le carburateur, ledit régulateur comprenant deux parties de boîtier et un diaphragme, chargé par un ressort, qui est serré entre ces parties pour définir deux chambres, la partie centrale principale du diaphragme étant rigide, une entrée de carburant et une sortie de carburant afférentes à une première de ces chambres, et une soupape associée à l'entrée et actionnée par le diaphragme, ledit procédé étant caractérisé en ce que la pression du ressort est réglable à la main à partir de l'extérieur du boîtier dans un certain intervalle et en ce que 3e réglage est effectué lorsque le régulateur est monté dans le véhicule. 2. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que le réglage est fait en fonction de la consommation antérieure du moteur en carburant. 3. Procédé selon revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le réglage est fait lors de l'installation dans une position prédéterminée et qu'on effectue ensuite un nouveau réglage jusqu'en un point où le rendement du moteur est juste non dégradé. 4. Procédé selon revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le réglage est effectué à partir d'une position prédéterminée d'écoulement minimal. 5. Procédé selon l'une des revendications précéden tes,- caractérisé en ce que le régulateur est monté sur le châssis du véhicule au voisinage du carburateur. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le régulateur est monté de façon que le diaphragme se trouve dans un plan sensiblement vertical, la sortie du régulateur se trouvant en haut. 7. Régulateur de pression de carburant destiné à être utilisé avec le procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant deux parties de boîtier et un diaphragme serré entre elles pour définir deux chambres, la partie centrale principale du diaphragme étant rigide, une entrée de carburant et une sortie de carburant afférentes à une première de ces chambres, une soupape associée à l'entrée et actionnée par le diaphragme et un ressort dans la deuxième chambre sollicitant élastiquement le diaphragme, ledit régulateur étant caractérisé en ce qu'il comprend encore un premier organe pouvant se déplacer longitudinalement mais non pas tourner, qui porte contre l'autre extrémité du ressort, un second organe pouvant être réglé à la main à partir de ltextérieur du boîtier et qui est couplé avec vissage au premier organe de façon que la rotation du second organe produise le mouvement longitudinal du premier organe et un mécanisme à cliquet pour empêcher la rotation non désirée du second mécanisme, ce qui fait que le diaphragme peut être décalé de manière réglable à partir d'une position prédéterminée- d'écoulement minimal. 8. Régulateur selon revendication 7, caractérisé en ce que la partie périphérique du diaphragme est moulée dans l'une des parties de boîtier. 9. Régulateur selon revendication 8, comprenant des pinces élastiques pour maintenir ensemble les parties du boî- tier. 10. Régulateur selon revendication 7, 8 ou 9, caractérisé en ce que l'entrée et la sortie sont constituées par des raccords de tuy-aux permettant de recevoir les tuyaux de connexion souples par emmanchement à force, les raccords étant moulés de manière solidaire avec la première partie du boîtier. 11. Régulateur selon revendication 7, 8, 9 ou 10, caractérisé en ce que le mécanisme à cliquet comprend une roue crénelée montée sur le deuxième organe et une lame élastique qui engrène avec elle. 12. Dans un véhicule, un régulateur de pression branché dans la conduite à carburant entre la pompe à carburant et le carburateur, ledit régulateur étant construit selon l'une des revendications 7 à 11. 13. Combinaison selon revendication 12, caractérisée en ce que le régulateur est monté sur le châssis du véhicule au voisinage du carburateur. 14. Combinaison selon revendication 12 ou 13, caractérisée en ce que le régulateur est monté avec le diaphragme dans un plan sensiblement vertical, la sortie du régulateur se trouvant vers le haut.