Brevet FR2361545A1 — publié le 19780310

La préparation du mélange avec les carburateurs des types les plus divers est insatisfaisante au moins dans certaines conditions de service particulieres (par exemple au démarrage à froid), ce qui se traduit par une mauvaise marche, de fortes émissions et une forte consommation provenant de ltexcès de carburant nécessaire à ga-rantir que le mélange soit combustible dans tous les cylindres. De nombreuses améliorations ntont pas pu modifier grand chose à ce défaut fondamental. Le réchauffage de l'air d'émission et en particulier du tube d'aspiration représente le seul moyen permettant d'obtenir un mélange préparé de manière satisfaisante. Indépendamment du fait que ce processus abaisse le rendement thermodynamique, cette possibilité n'est pas disponible avec suffisamment de rapidité au démarrage à froid, ce facteur représentant un inconvénient particulièrement grave pour une voiture effectuant de courtes courses en ville. Il est donc nécessaire d'apporter au démarrage à froid immédiatement une quantité d'énergie suffisante pour permettre la préparation poussée du combustible, c'est-à-dire sa pulvérisation et sa vaporisation. L'énergie correspondant à la chaleur de vaporisation peut être apportée de différentes manières -en plus de la possibilité discutée du réchauffage1. par l'injection du carburant (énergie de compression apportée au carburant) : il faut à cette fin une pression de pulvérisation d'en viron 1300 bars 2. par une énergie oscillatoire (ultrasons) : cette méthode exige un appareillage compliqué et coûteux ; 3. par énergie de compression apportée à l'air : son volume comparé à celui du carburant liquide étant approximativement 10 000 fois supérieur, le volume d'air devant être envoyé au moteur à combustion interne ne doit subir une élévation de pression que de l'ordre d'un dizième de bar ou une élévation de pression valeur corres pondante lorsqu'une partie seulement de l'air est portée à un niveau de pression supérieur. L'invention fait usage de cette- méthode. Elle se rapporte à un dispositif d'amélioration de la préparation du mélange combustible dans la partie du circuit d'aspiration d'un moteur à combustion interne se trouvant entre l'admission de carburant d'un appareil formateur de mélange d'une part, et les soupapes d'admission, d'autre part, dispositif qui comprend des canalisations d'aspiration du carburant se trouvant sous forme liquide dans le circuit d'aspiration, de production d'un mélange de carburant et d'air se trouvant à un niveau de compression supérieur à l'aide du carburant aspiré, puis d'envoi de ce mélange dans le circuit d'aspiration.Il faut entendre par le circuit d'aspiration non seulement le tube d'aspiration qui forme en général un élément autonome et sur lequel le carburateur est monté au moyen d'une bride, mais toutes les sections d'arrivée du mélange se trouvant entre l'admission du carburant, d'une part, et les soupapes d'admission se trouvant dans la culasse. Le modèle d'utilité de la RFA nO 1 897 688 décrit un dispositif tel que spécifié ci-dessus et dans lequel le carburant qui adhère à la surface du circuit d'aspiration est recueilli, une pompe l'envoie dans un venturi balayé par un complément d'air, le mélange ainsi préparé subit un réchauffage, puis une pulvérisation produite par un autre venturi se trouvant dans le circuit d'aspiration et finalement est renvoyé dans ce circuit.Un autre dispositif connu de ce type, décrit dans le brevet des EUA nO 3 186 390, utilise un complément d'air pour provoquer la pulvérisation du résidu de carburant, cette arrivée d'air complémentaire débouchant directement dans une goulotte collectrice du carburant montée sur la surface interne du tube dsaspiration. Cette admission, conforme à la technique antérieure, d'un complément d'air ne permet pas de conserver sans dispositif auxiliaire de régulation les proportions déterminées d'air qui sont nécessaires à l'exploitation rentable et sans pollution d'un moteur à combustion interne. L'invention a donc pour objet un dispositif tel que spécifié plus haut et éliminant les inconvénients mentionnés ci-dessus. Selon une particularité essentielle de l'invention, lesdites canalisations sont conformées de manière à aspirer sur ledit circuit d'aspiration un volume de mélange qui est aussi grand par rapport au volume du carburant aspiré (brassage du mélange). L'apport d'énergie selon l'invention a donc lieu sous forme de brassage du contenu du tube d'aspiration ou d'une partie de ce contenu afin de ne pas perturber le rapport du mélange préparé par le carburateur. Une pompe mécanique aspire avantageusement dans lesdites canalisations le mélange se trouvant en des emplacements du circuit d'aspiration auxquels l'expérience montre que le carburant se détache, donc dans les "angles morts", ctest-a,dire dans des zones dans lesquelles la vitesse de circulation est faible ou dans lesquelles la circulation se détache des parois des conduits et qui se trouvent en aval des admissions de carburant par rapport au sens de la circulation. Une disposition convenable permet de faire en sorte que les gouttelettes de carburant se détachent et soient dirigées vers le lieu d'aspiration.Un ou plusieurs pulvérisateurs de type connu renvoient le mélange ainsi aspiré de carburant et d'air à une surpression de quelques bars en des emplacements convenables (par exemple en amont des soupapes d'admission et en aval du papillon) dans le circuit d'aspiration et de préférence en sens inverse au sens de la circulation dans ce dernier. Ce principe de projection à contre-courant pour l'envoi, mentionné plus haut, d'un complément d'air est connu et décrit dans la demande de brevet de la RFA DT-OS nO 1 965 082. Dans d'autres modes de réalisation de l'invention, une énergie calorifique peut aussi être apportée (par exemple par des filaments de chauffage) au mélange concentré de carburant et d'air. Le carburant qui est nécessaire pour un enrichissement transitoire peut aussi être dirigé sur les pulvérisateurs au niveau supérieur de compression. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins schématiques annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur-lesquels la figure 1 est une coupe axiale schématique partielle d'un carburateur équipé d'un dispositif d'amélioration de la préparation du mélange selon l'invention les figures 2 et 3 sont des coupes analogues à celle de la figure 1 et représentent des variantes de réalisation la figure 4 est un schéma d'ensemble d'un dispositif conforme à l'invention ; la figure 5 est une coupe axiale partielle de l'embouchure d'un diffuseur ; et la figure 6 est une coupe analogue à celles des figures 1 à 3 et représente une autre variante de réalisation. La figure 1 représente un mode de réalisation simple d'un dispositif selon l'invention. Le dispositif de brassage 5 selon l'invention, qui comprend des canalisations dans lesquelles est montée une pompe 6 (qui est une pompe à engrenage dans l'exemple représenté) et qui comporte un canal d'aspiration 7 et un canal de refoulement 8, est conformé en bride intermédiaire montée entre le carburateur 1 (comprenant un papillon 2 et des trous de passage 3) d'une part et le tube d'aspiration proprement dit 4 du moteur à combustion interne, d'autre part. L'extrémité du canal d'aspiration 7 conformée en goulotte 7' recueille la pellicule qui descend le long de la surface du tube ainsi que les gouttelettes de carburant 9 se trouvant à proximité de cette surface et que les trous de passage 3 ainsi que le papillon 2 dirigent en majeure partie dans cette zone de ce tube d'aspiration.La pompe 6 refoule ce carburant avec un volume considérablement supérieur d'air prélevé sur le circuit d'aspiration par l'extrémité du canal de refoulement 8 après l'avoir finement pulvérisé dans le cône d'injection 10 de ce circuit et après l'avoir élevé à un niveau supérieur de pression il en résulte un mélange intensif et la vaporisation du carburant dans l'air avant son arrivée dans le moteur. En admettant que le débit de la pompe 6 soit par exemple de 150 cm3/s (ce qui ne représente que quelques pour cents du volume aspiré en marché à vide par le moteur) et que la différence de pression soit-de 3 bars, l'énergie introduite dans le mélange-correspond à celle de la vaporisation, cette énergie étant apportée immédiatement, dès le démarrage à froid, lorsque la pompe 6 est commandée par un moteur électrique mis en circuit avec l'allumage.Selon un mode de réalisation avantageux, entrant dans le cadre de l'invention, le réglage de la commande de la pompe est fonction de la température du moteur et/ou de sa vitesse et/ou d'un temps déterminé qui fait suite à l'enclenchement de l'allumage. Par ailleurs, le carburant d'enrichissement à l'accélération est orienté de manière à être pulvérisé dans la goulotte 7' du canal d'aspiration 7 ou du côté (supérieur) idu papillon 2 dirigé veSs les trous de passage 3. Un avantage notable de ce mode de réalisation représenté schématiquement sur la figure t est la brièveté du temps de passage du mélange brassé de carburant et d'air en raison de la faible longueur du circuit parcouru à grande vitesse. La figure 2 illustre schématiquement un mode de réalisation dans lequel les canaux d'aspiration et de refoulement 15 et 16 se trouvent à l'intérieur du carburateur 11 (qui comprend le papillon 12 et les trous de passage 13). Le tube proprement dit d'aspiration du moteur porte la référence 14 et la pompe, qui est à engrenage et commandée électriquement et qui se trouve dans les canalisations corres-. pondantes, porte la référence 17. Un larmier 18 est disposé devant le canal d'aspiration 15 dans lequel débouche un canal 19 par lequel arrive un complément de carburant d'enrichissement nécessaire par exemple en cas d'accélération, de pleine charge ou de démarrage à froid. Un filament de chauffage en plusieurs couches 20 (dont deux seulement sont représentées) est monté dans le canal de refoulement 16. Ce filament est soudé à l'extrémité gauche, dans la représentation du dessin, à l'arrivée centrale 21 de courant et, à l'extrémité droite, à la borne 22 de l'autre pole qui fait partie d'un bouchon. Le conduit non représenté de liaison de la pompe au canal de refoulement 16 débouche à l'extrémité droite de ce dernier, dans la représentation du dessin, le mélange de carburant et d'air passant donc dans ce canal 16 de droite à gauche pour être projeté par le gicleur 23. Il est possible d'assurer ainsi un chauffage intensif (par exemple avec une élévation de température de 1000C), mais pas de la charge totale (ce qui serait nuisible du point de vue thermodynamique), mais uniquement de la partie dans laquelle a lieu la vaporisation du carburant. La figure 3 représente schématiquement une autre variante de réalisation qui comprend un carburateur 24 équipé d'un diffuseur 25, une buse 26, un papillon 27 et les trous de passage 28. Le carburant sortant de la buse longe en partie sous forme de grosses gouttelettes la surface de cette buse pour etre recueilli par une cuvette 29 et dirigé sur le canal 31 d'aspiration de la pompe non représentée. La pompe aspire de plus en parallèle sur ce canal le carburant recueilli par une goulotte 30.Ce mode de réalisation n'est pas destiné à la pulvérisation complète de la totalité du carburant à proximité du carburateur, mais bien au contraire tend à séparer les fractions très volatiles du carburant, dont il n'est pas à craindre qu'elles forment des dépôts dans le circuit d'aspiration, des fractions lourdes qui sont prélevées par aspiration sur la cuvette collectrice 29 et sur la goulotte 30 pour être dirigées sur la pompe de brassage ou de remise en circulation. Des orifices étranglés subdivisent en aval de la pompe (et éventuellement d'une arrivée de chaleur analogue au dispositif de chauffage 20 de la figure 2) ce volume partiel de carburant qui est dirigé sur le moteur à proximité des soupapes d'admission. La figure 4 représente un schéma d'ensemble d'un dispositif de brassage du contenu du tube d'aspiration en vue de l'amélioration de la préparation du mélange. L'air est aspiré dans le carburateur 32 équipé du diffuseur d'air 33 et du papillon 34. Le carburant arrive par le petit tube 35 d'accélération et d'enrichissement, l'admission principale 36 et les trous de passage 37.Le mélange de carburant et d'air parvient ensuite dans le tube d'aspiration proprement dit 38 du moteur.La pompe 39 aspire sur une trémie collectrice 40 (qui reçoit les grosses gouttelettes de carburant provenant de l'admission principale 36)un flux important,comparé au volume du carburant,et le fait passer dans le conduit ou canal d'aspiration 41 ,cette pompe aspirant aussi une partie du mélange sur le larmier 42 (dans lequel sont collectées les grosses gouttelettes provenant des trous de passage, du papillon et du petit tube 35 dirigé sur lui) et sur les emplacements du tube d'aspiration dans lesquels, comme le montre l'expérience, certaines fractions liquides de carburant restent immobilisées, ces dernières étant amenées par des rainures 44 sur des orifices d'aspiration 43. Un complément de carburant peut être envoyé en 45 pour enrichir le mélange (en cas d'accélération, de démarrage à froid, pour la régulation).La pompe 39 refoule le mélange riche de carburant et d'air dans un séparateur 46 dans le fond duquel se rassemblent les fractions lourdes qui sont exposées en cet emplacement à un dispositif de chauffage 47 et qu'ensuite des doseurs 48 subdivisent pour les envoyer dans des gicleurs 49 situés à proximité des soupapes d'admission. Les fractions légères quittent le séparateur 46 vers le haut et pénètrent en 50 dans le tube d'aspiration dans lequel elles favorisent la formation du mélange dans le carburateur. La figure 5 représente l'embouchure du conduit de refoulement qui est conformée en gicleur ultrasonique qui comprend en amont une chambre 51 dans laquelle la fraction liquide se sépare du mélange porté à un niveau supérieur de pression et que le canal d'admission 53 dirige sur le gicleur 52 dans la zone de sa section la plus étroite. La figure 6 illustre finalement une disposition dans laquelle les différences de pression dans le diffuseur 54 et les trous de passage 55 sont utilisées de manière classique pour le dosage du débit du carburant, mais celui-ci est dirigé essentiellement sur la pompe de circulation 58 par le conduit d'aspiration 56, qui débouche sous l'admission principale 62 du carburant, et par le canal d'aspiration 57, le carburant étant renvoyé dans le tube d'aspiration par le gicleur 59 après avoir été finement pulvérisé. Dans d'autres variantes de réalisation entrant dans le cadre de l'invention, un dispositif destiné à déclencher une réaction chimique du mélange porté à un niveau supérieur de pression est disposé dans les canalisations, à proximité de l'embouchure du refoulement dans le circuit d'aspiration. Il est possible par exemple de monter des éléments tels qu'une tige ou un filament incandescent ou un générateur d'étincelles pour produire un apport local de chaleur. Le dispositif peut aussi comprendre un catalyseur. Par exemple, dans le mode de réalisation de la figure 4, il est possible de prévoir un dispositif d'allumage à proximité du gicleur 61 alimenté par le doseur 48 et le conduit 60 afin que le mélange arrivant par ce dernier assure lue réchauffage du tube d'aspiration. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'amélioration de la préparation du mélange combustibie dans le circuit d'aspiration d'un moteur à combustion interne situé entre l'admission du carburant d'un appareil formateur de mélange, d'une part, et les soupapes d'admission, d'autre part, ce dispositif comprenant des canalisations d'aspiration du carburant qui se trouve sous forme liquide dans le circuit d'aspiration, de production,à l'aide du carburant aspiré, d'un mélange de carburant et d'air se trouvant à un niveau supérieur de pression et d'injection de ce mélange dans le circuit d'aspiration, dispositif caractérisé en ce que lesdites canalisations (6, 7, 8) sont conformées de manière à aspirer sur ledit circuit d'aspiration un volume de mélange (afin de produire un brassage de ce mélange) qui est aussi grand en comparaison du volume du carburant aspiré. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les canalisations (6, 7, 8) débouchent par un canal d'aspiration (7) dans le circuit d'aspiration en au moins un emplacement auquel le carburant se trouve sous forme de gouttelettes et, le cas échéant ou en variante, sous forme d'une pellicule (9). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le canal d'aspiration (56) se prolonge à l'intérieur du circuit d'aspiration jusque dans la zone d'une admission de carburant (62). 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le canal d'aspiration comporte des organes collecteurs de carburant (40, 42) à l'intérieur du circuit d'aspiration. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdites canalisations logent au moins une pompe mécanique (6) qui peut être commandée par le moteur à combustion interne ou par un moteur électrique. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il est équipé pour arrêter la pompe (6) lorsque le moteur a atteint une température prédéterminée ou à la fin d'un temps prédéterminé après mise en marche du moteur à combustion interne. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un dispositif de chauffage (20), par exemple électrique, du mélange est disposé dans lesdites canalisations (15,16, 17) dans unie zone dans laquelle le mélange se trouve à un niveau supé rieur de pression. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu il comprend des éléments de coupure du dispositif de chauffage (20) lorsque le moteur à combustion interne a atteint une température prédéterminée ou à la fin d'un temps prédéterminé après mise en marche de ce moteur. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que lesdites canalisations (6, 7,8) débouchent dans le circuit d'aspiration par au moins un canal de refoulement (8) dont l'orifice est conformé en pulvérisateur. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend un canal ou un conduit de refoulement (8) situé à proximité de l'appareil formateur de mélange (1) et en aval d'un papillon (2) par rapport au sens de la circulation. 11. Dispositif selon l'une des revendications 9 et 10,caractérisé en ce que des canaux ou conduits de refoulement débouchent à proximité des soupapes d'admission (en 49). 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que les canaux ou conduits de refoulement (8) sont conformés de manière à renvoyer le mélange se trouvant à un niveau supérieur de pression dans le circuit d'aspiration dans le sens inverse à celui de la circulation à l'intérieur de ce dernier. 13. Dispositif selon les revendications 10 et 11 prises ensemble ou selon les revendications 10, 11 et 12 prises ensemble, caractérisé en ce qu'un séparateur (46) des fractions lourdes et légères du mélange est disposé dans lesdites canalisations, au moins un conduit de refoulement des fractions légères, qui débouche (en 40) à proximité du papillon (34) et des conduits de refoulement des-fractions lourdes, qui débouchent (en 49) à proximité des soupapes d'admission, étant branchés sur ce séparateur (46). 14. Dispositif selon l'une des revendications 7 et 8 prise ensemble avec la revendication 13, caractérisé en ce que le séparateur comprend une enceinte (46) qui renferme un dispositif de chauffage (47) et dont les conduits de refoulement partent à différents niveaux. 15. Dispositif selon la revendication 9 ou selon la revendication 9 prise ensemble avec l'une quelconque des revendications 10 à 14, caractérisé en ce que l'embouchure du conduit de refoulement est conformée en gicleur ultrasonique. 16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que le gicleur comprend en amont de la zone de sa section la plus étroite (52), par rapport au sens de la circulation, une chambre (51) de séparation de la fraction liquide du mélange ainsi qu'un conduit d'arrivée de cette fraction (53) qui est situé entre cette chambre (51) et ladite zone de la section la plus étroite (52). 17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à16,caractérisé en ce que lesdites canalisations (15, 16, 17) comportent à l'aspiration au moins un conduit (19) d'enrichissement en carburant. 18. Dispositif selon les revendications 4 et 17 prises ensemble ou selon la revendication 4, l'une quelconque des revendications 5 à 16 et la revendication 17 prises ensemble, caractérisé en ce que ledit conduit d'enrichissement (35) débouche en s'ouvrant dans l'appareil formateur de mélange (32) au-dessus des organes collecteurs (40). 19. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que le conduit d'enrichissement (19)aboutit directement dans le canal d'aspiration (15). 20. Dispositif selon la revendication 2 ou selon la revendication 2 prise ensemble avec l'une quelconque des revendications 3 à 19, caractérisé en ce que la quantité de carburant d'apport est dirigée sensiblement sur ledit canal ou conduit d'aspiration (57). 21. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif destiné à déclencher une réaction chimique -du mélange se trouvant à un niveau supérieur de pression, ce dispositif étant monté dans lesdites canalisations à proximité de leur orifice de refoulement dans le circuit d'aspiration. 22. Dispositif selon la revendication 21, caractérisé en ce que ledit dispositif de déclenchement d'une réaction chimique comprend des éléments tels qu'une tige ou un filament incandescent ou un générateur d1étincelles destiné à apporter localement de la chaleur. 23. Dispositif selon l'une des revendications 21 et 22, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend un catalyseur. .24. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 23, caractérisé en ce qu'if est conformé en bride intermédiaire montée entre l'appareil formateur de mélange (1) et le tube d'aspiration proprement dit (4).