Brevet FR2425554A1 — publié le 19791207

La présente invention concerne un dispositif régulateur de débit de combustible pour carburateur, permettant, d'une part, de réduire la consommation du combustible par le moteur alimenté par ce carburateur, et, d'autre part, d'abaisser le taux d'oxyde de carbone contenu dans les gaz d'échappement dudit moteur. On connaît déjà un dispositif régulateur de débit de combustible pour carburateur, comportant un équipage oscillant à piston utilisant la dépression dans le puits de ralenti comme énergie motrice à l'encontre de l'action d'un ressort et pourvu d'une soupape commandant le débit de combustible. Ce dispositif connu, qui fonctionne par tout ou rien, est totalement ou partiellement autooscillant, ce qui entraine que son fonctionnement est affecté du phénomène de "pompage". Un tel pompage est préjudiciable au fonctionnement et à la conduite du véhicule sur lequel est monté le moteur, en particulier à bas régime, non seulement au ralenti, mais également lors de la période de première accélération, lorsque le papillon du carburateur (ou son équivalent) découvre les trous de progression (ou leur équivalent) alimentés par le circuit de ralenti. La presente invention a pour objet de remedier à ces inconvénients. A cette fin, selon l'invention, le dispositif régulateur de débit de combustible pour carburateur, comportant un équipage oscillant à piston utilisant la dépression dans le puits de ralenti comme énergie motrice à rencontre de l'action d'un ressort et pourvu d'une soupape commandant le débit de combustible est caractérisé en ce que ladite soupape est agencée à l'intérieur d'une chambre de manière à former avec celle-ci un amortisseur agissant selon le même axe que le ressort, du type à fuite de liquide et utilisant le combustible lui-même à cet effet. Avantageusement, de façon connue, l'équipage oscillant comporte une tige qui, d'un côté, porte ledit piston, et, de l'autre, ladite soupape et est logée dans un alésage d'un corps, éventuellement en plusieurs parties, qui comporte un cylindre pour ledit piston et une chambre pour ladite soupape, cette chambre étant pourvue, du côté opposé à la tige, d'une ouverture d'arrivée de combustible obturable par la soupape et, en regard de cette ouverture d'arrivée de combustible, d'une ouverture de sortie de combustible traversée par ladite tige et également obturable par ladite soupape, tandis que cette ouverture de sortie de combustible est en relation avec au moins un orifice d'entrée d'air relié au puits de ralenti et au moins un orifice de sortie du mélange air/combustible, lesdits orifices d'entrée et de sortie étant disposés du côté de l'ouverture o de sortie de combustible opposé à la soupape et débouchant dans ledit alésage. Dans un mode de réalisation connu de ce type, destiné aux véhicules de tourisme, le diamètre extérieur de la soupape est de 2,6 mm, alors que le diamètre intérieur de la chambre est de 4 mm. Par suite, il existe entre la soupape et la chambre un espace annulaire de 1,7 mm de largeur. Un tel espace annulaire est trop large pour que ensemble soupape-chambre puisse jouer le rôle d'amortisseur à fuite de fluide, en coopération avec le combustible. Aussi, dans un mode de réalisation semblable, mais perfectionné selon l'invention, pour un diamètre extérieur de soupape égal à 2,6 mm, le diamètre intérieur de la chambre n'est que de 2,85 mm.La largeur de l'espace annulaire entre la soupape et la chambre permet alors à l'ensemble soupape-chambre-combustible de jouer le roule d'amortisseur éliminant les oscillations de l'équipage. Aussi, pour perfectionner selon l'invention de tels dispositifs connus, on peut disposer dans la chambre une chemise permettant de réduire la largeur de espace annulaire. De manière générale, selon une particularité de l'invention, la largeur de l'espace annulaire entre la soupape et la chambre est telle que la section annulaire de passage de combustible qui en résulte est de l'ordre de grandeur de la section annulaire de passage existant, au niveau des orifices d'entrée d'air et de sortie de mélange air/combustible, entre la tige de l'équipage mobile et l'alésage du corps dans lequel elle est logée. Lorsque, de façon connue, pour diminuer la pollution, le piston de l'équipage mobile comporte des passages traversants permettant d'amener de l'air auxiliaire, depuis l'extérieur et par l'alésage traversé par la tige, en direction des orifices d'entrée d'air et de sortie du melange air/combustible, il est avantageux que ladite tige, en regard desdits orifices, soit profilée, par exemple en cône, de façon que la section annulaire de passage soit d'autant plus grande que la vitesse de rotation du moteur est plus grande et inversement. I1 est également avantageux que le ressort chargeant l'équipage oscillant soit du type hélicoïdal et soit disposé, dans le cylindre, sous le piston et soit bloqué dans ladite chambre, de sorte que l'air auxiliaire soit mis en rotation hélicoldale et favorise l'atomisation du mélange air/ combustible. Par ailleurs, il est avantageux que l'ouverture de sortie du combustible se prolonge du côté opposé à la chambre par un conduit cylindrique ou analogue et que, dans ce conduit, la portion de tige entre la soupape et la partie profilée de ladite tige soit conique ou analogue, pour que ladite ouverture soit d'autant plus grande que la vitesse de rotation du moteur est plus grande et inversement. Dans ce cas, il est préférable que la face de la soupape dirigée vers l'ouverture d'amenez du combustible porte une pointe pénétrant dans ladite ouverture, de façon que le passage libre de celle-ci soit d'autant plus petit que la vitesse de rotation de moteur est plus grande et inversement, de façon que, tant que la vitesse du moteur est faible, le passage de combustible est commandé par l'ouverture de sortie qui croit, alors qu'au-dessus d'une certaine vitesse, le passage du combustible est commandé par l'ouverture d'entrée qui décroît. On peut ainsi obtenir, dans les gaz d'échappement, des taux de CO particulièrement bas. Il est de plus avantageux que le dispositif selon l'invention comporte au moins une vis micrométrique permettant de régler la position de ralenti de l'équipage oscillant à l'encontre de l'action du ressort. De préférence, l'amenée de l'air auxiliaire depuis l'extérieur peut être commandée, par exemple par une vis pointeau. Ainsi, le dispositif régulateur de débit de combustible selon l'invention permet d'agir également sur la composition du melange air/combustible, ainsi que d'assurer l'atomisation fine et stable du combustible dans le circuit de ralenti des carburateurs comportant un gicleur de ralenti extérieur. Les trois fonctions - régulation du débit de combustible, - régulation de la composition du mélange air/combustible - atomisation du combustible sont effectuées simultanément par le dispositif selon ltinvention, de façon indissociable. Bien entendu, le dispositif régulateur selon l'invention peut présenter toutes dimensions nécessaires à une application specifique choisie, mais quelles que soient ces dimensions, on doit faire en sorte que les calibres du piston amortisseur et du piston moteur, ainsi que celui du ressort soient compatibles, de façon à rester dans la zone de bande passante stable, en fréquence convenable, sans paresse, résonance ou auto-oscillation. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 illustre de façon très schématique un dispositif régulateur selon llinvention. La figure 2 donne, en coupe longitudinale agrandie, un premier exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention. La figure 3 donne, également en coupe longitudinale agrandie, un deuxieme exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention Bien entendu, la présente invention est susceptible de nombreuses réalisations, et les exemples des figures 2 et 3 ne sont pas limitatifs. Comme le montre schématiquement la figure 1, le dispositif selon l'invention comporte un piston moteur PM, relié d'un côté à l'atmosphère ATM et soumis de l'autre côté à l'action d'un ressort R. Le piston PM est monté à l'une des extrémités dgune tige T, dont l'autre extrémité est solidaire d'un piston amortisseur PA. Ce piston amortisseur est enfermé dans un cylindre CA. Dans le cylindre CA, l'entrée du combustible C est prévue du côté du piston PA opposé à la tige T, tandis que l'entrée d'air A et la sortie du mélange air/combustible M est prévue du câté du piston PA dirigé vers la tige T. Le piston PA et le cylindre CA forment un amortisseur à fuite utilisant le combustible C lui-même. L'exemple de réalisation montré par la figure 2, concerne un dispositif connu perfectionné selon l'invention. Il comporte un corps métallique 1 usiné avec précision. Ce corps 1 comporte un cylindre 2 pour le piston moteur 5, une chambre servant de logement à un ressort 20 de façon à éviter les frottements de celui-ci sur le corps 1, une partie de guidage 4 de la tige 16 reliant le piston moteur 5 à la soupape 6, un siège de soupape 7 servant au contrôle du débit de combustible au ralenti, le siège pouvant être muni de rainures circulaires ou hélicoldales 8, constituant un générateur de turbulence au passage des veines liquides, et une extrémité usinée 9 permettant l'emmanchement avec blocage d'une tête de gicleur 10, dont les dimensions et la forme correspondent à celles du gicleur standard pour le carburateur considéré.Entre le cylindres 2 et la chambre de la tête de gicleur, la tige 16 traverse le corps 1 par un alésage 26. Cette tête de gicleur 10 est également usine avec précision et comporte un alésage calibré 11 pour l'entrée du combustible C et plusieurs trous latéraux 12 pour l'entrée de l'air primaire A venant de l'amont du papillon de carburateur et la sortie du mélange air/combustible M vers les cylindres par vis de richesse, trous de progression, etc... La tête de gicleur 10, dont l'alésage intérieur est trop important, est ramené intérieurement aux dimensions convenables, par une chemise 13 pour constituer un cylindre , qui avec la soupape 6, forme le régulateur à fuite constituant la caractéristique principale de l'invention. L'usinage de toutes ces pièces principales doit être effectué avec une précision rigoureuse, sans jeu dur ni frottements anormaux. L'ensemble doit constituer une mécanique de très haute précision. A son extrémité opposée à la tête de gicleur 10, le corps 1 est est obturé par un bouchon 15. Ce bouchon peut soit être simplement ouvert à l'atmosphère par les trous 24 , soit être muni d'un raccord non représenté pour être relié en amont du carburateur sur le circuit d'air après le filtre à air. Avantageusement, une vis de réglage à aiguille (non représentée) analogue à la vis de richesse du carburateur, peut permettre de régler le débit de l'air secondaire dans le dispositif, air destiné à l'atomisation du combustible. Dans le dispositif de la figure 3, cet air secondaire passe par des trous 24 prévus dans une vis 25 destinée au réglage de l'équipage mobile 5, 6, 16. Cet équipage mobile est libre en mouvement mais guidé le long de l'axe du dispositif. Le piston moteur 5 est fixé, par exemple, par soudure ou par collage à l'extrémité 19 dudit équipage mobile, qui sert au réglage en butée de l'équipage, réglage qui est assuré par la vis 25, de préférence à pas micrométrique, afin de menager une légère ouverture ajustable entre la soupape 17 et son siège 7. Cette ouverture est destinée à assurer la fuite minimum de combustible indispensable au maintien de l'amorçage du circuit (par exemple en cas de décélération frein moteur ou de démarrage). La tige 16 peut être protégée par un revêtement de métal précieux, destiné à en assurer la propreté permanente sans encrassement ni altérations préjudiciables à son mouvement en présence dlhydro- carbure. L'équipage mobile assure la mise en turbulence du combustible de façon tourbillonnaire, afin que son mélange avec l'air primaire arrivant par les trous 12 ait lieu autour de la tige 16. En effet, l'air d'atomisation provenant des trous 24 et entrant dans le logement 3 par-des trous 21 prévus dans le piston moteur 5 rencontre les spires du ressort 20 et est soumis à un couple de rotation tourbillonnaire , le long de la tige 16. Ce mouvement tourbillonnaire de l'air est favorable au bon fonctionnement du dispositif et de ce fait il est nécessaire que l'équipage mobile soit libre de se mouvoir dans le sens parallèle à l'axe mais bloqué dans le sens de rotation, car soumis au couple de réaction de l'air sur le ressort il risque de tourner sur luimême comme une petite turbine. Or, outre les risques d'usure , l'énergie utilisée à la rotation de l'équipage, s'il peut tourner, est une énergie perdue pour le propre mouvement de tourbillon de l'air d'atomisation dont l'effet serait alors réduit Le blocage de l'équipage contre la rotation peut être assuré par la position du ressort 20 dans l'embase 23 prévue dans le corps 1 du dispositif. La figure 3 montre un mode de réalisation préféré de l'invention, et, sur cette figure, des éléments semblables à des éléments de la figure 2, ou ayant la même fonction, sont désignés par des références identiques. Dans ce cas, la tête de gicleur 10 est finement usinée intérieurement aux dimensions convenables pour constituer avec la soupape 6, l'amortisseur à fuite. L'alésage calibré 11 de la tête de gicleur 10 peut alors ne présenter, -pour de nombreuses applications différentes, que quelques diamètres différents, contrairement aux gicleurs standards dont les diamètres d'alésage peuvent s'échelonner suivant les véhicules de 2,5/100 en 2,5/100 entre 30/100 et 80/100. Ce résultat est obtenu grâce à un obturateur à aiguille 14 dont est muni le piston amortisseur 6 et qui peut obturer partiellement, de façon variable ou totalement l'orifice 11. Ainsi, l'aiguille 14 limite la richesse du mélange à la fin du régime de première accé lération (de 1500 à 2500 tours par minute suivant les véhicules). Sur la tige 16, sont prévus plusieurs soupapes et obturateurs profilés, en particulier, l'aiguille 14 de dosage du combustible dans la tête du gicleur, la soupape de dosage 17 du combustible total et la soupape 18 de dosage de l'air d'atomisation et de réglage de la composition du mélange air/combustible. Le dispositif décrit ci-dessus fonctionne comme suit.Lors du démarrage du moteur au ralenti, de l'air est aspiré par le circuit de ralenti et arrive par les trous 12 (air primaire) ce qui produit une légère dépression, à la fois sous la masselotte constituant le piston 5 et dans la tête de gicleur 10 par laquelle du carburant est aspiré à travers l'alésage calibré 11. Le piston moteur 5 tend à se déplacer vers le fond du cylindre 2 et appuie sur le ressort 20 qui l'équilibre de telle sorte que la soupape 17 est maintenue en position à peine décollée de son siège 7, et, dans cette position le carburant passant entre la tête de gicleur 10 et le piston amortisseur 6 rencontre l'air arrivant en 12 pour s'y mélanger. Ce mélange s'effectue de façon tourbillonnaire autour de la tige 16 grace à l'effet de l'air d'atomisation qui le disperse de façon centrifuge en arrivant par les trous 21. Lorsque la vitesse du moteur augmente, la dépression sous le piston moteur 5 augmente et celui-ci comprime plus encore le ressort 20. L'ensemble de ltequipage avance vers la tête de gicleur 10, ouvrant progressivement le passage par la soupape 17, tandis que l'aiguille 14 s'enfonce dans l'alésage 11 pour réduire en un second temps l'admission du carburant. Lorsqu'au contraire, le vitesse du moteur diminue, la dépression sous le piston moteur 5 diminue de sorte que le ressort 20 en se détendant pousse le piston moteur 5 pour fermer le passage de la soupape 17 sur son siège 7. Le carburant ne passe plus alors dans le dispositif que par une fuite constante ménagée entre soupape 17 et siège 7, fuite minimum indispensable au maintien de l'amor çage du circuit de ralenti. Cette fuite est obtenue par réglage de la vis 25. Ces mouvements de l'équipage à l'accélération et à la décélération s'effectuent de toute façon sans oscillations grâce à la fonction d'amortissement remplie par le piston amortisseur 6 autour duquel le carburant doit passér, laminé entre le piston 6 et le cylindre intérieur de la tête de gicleur 10 Il ressort de la description de fonctionnement précédente que le dispositif régulateur de ralenti remplit les fonctions suivantes et obtient les avantages correspondanb sans modifier le réglage moteur et la courbe de progression des accélérations donc la puissance prévue par les constructeurs de véhicules automobiles a) Réduction de la pollution dans des proportions considérables - par une meilleure combustion avec un excès d'air entrant de l'atmosphere gr ce à l'aspiration par les trous 21 du piston 5 - par une atomisation fine du carburant autour de la soupape 18 et son mixage avec l'air entrant en 12 par le circuit de ralenti grace au choc de l'air d'atomisation arrivant par les trous 21. b) Economie de carburant importante - par la fermeture de l'alésage 11 à l'accélération - par la fermeture du siège 7 à la décélération frein moteur - par la régulation du débit de carburant au ralenti grâce à la soupape 17 entrouverte devant le siège 7 et maintenue en posi tion convenable par le piston moteur 5 soumis à la dépression du carburateur, en amont du papillon d'accélération. - par une combustion meilleure et en excès d'air du carburant c) Gain de souplesse à bas régime avec maintien de puissance à régime plus élevé - par l'augmentation progressive du débit de carburant avec l'avance vers l'alésage 11 du piston amortisseur 6, ouvrant ainsi la soupape 17 avant la fermeture progressive de l'alésage 11 par l'aiguille 14. REVEND I CAT IONS 1.- Dispositif régulateur de débit de combustible pour carburateur, comportant un équipage oscillant à piston utilisant la dépression dans le puits de ralenti comme énergie motrice à l'encontre de l'action d'un ressort et pourvu d'une soupape commandant le débit de combustible, caractérisé en ce que ladite soupape est agencée à l'intérieur d'une chambre de manière à former avec celle-ci un amortisseur agissant selon le même axe que le ressort, du type à fuite de liquide et utilisant le combustible lui-même à cet effet 2.- Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'équipage oscillant comporte une tige qui, d'un côté , porte ledit piston, et, de l'autre, ladite soupape et est logée dans un alésage d'un corps , éventuellement en plusieurs parties, qui comporte un cylindre pour ledit piston et une chambre pour ladite soupape, cette chambre etant pourvue, du côté opposé à la tige, d'une ouverture d'arrivée de combustible obturable par la soupape et, en regard de cette ouverture d'arrivée de combustible, d'une ouverture de sortie de combustible traversée par ladite tige et également obturable par ladite soupape, tandis que cette ouverture de sortie de combustible est en relation avec au moins un orifice d'entrée d'air relié au puits de ralenti et au moins un orifice de sortie du mélange air/combustible, lesdits orifices d'entrée et de sortie étant disposés du côté de l'ouverture de sortie de combustible opposé à la soupape et débouchant dans ledit alésage, caractérisé en ce que la largeur entre l'espace annulaire entre la soupape et la chambre est de l'ordre de 0,1 mm. 3.- Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'équipage oscillant comporte une tige qui, d'un côté, porte ledit piston, et, de l'autre , ladite soupape et est logée dans un alésage d'un corps, éventuellement en plusieurs parties, qui comporte un cylindre pour ledit piston et une chambre pour ladite soupape, cette chambre étant pourvue, du côté opposé à la tige, d'une ouverture d'arrivée de combustible obturable par la soupape et, en regard de cette ouverture d'arrivée de combustible, d'une ou verture de sortie de combustible traversée par ladite tige et également obturable par ladite soupape, tandis que cette ouverture de sortie de combustible est en relation avec au moins un orifice d'entrée d'air relié au puits de ralenti et au moins un orifice de sortie du mélange air/combustible, lesdits orifices d'entrée et de sortie étant disposés du côté de l'ouverture de sortie de combustible opposé à la soupape et débouchant dans ledit alésage, caractérisé en ce que la largeur de l'espace annulaire entre la soupape et la chambre est telle que la section annulaire de passage de combustible qui en resulte est de l'ordre de grandeur de la section annulaire de passage existant, au niveau des orifices d'entrée d'air et de sortie de mélange air/combustible, entre la tige de l'équipage mobile et l'alésage du corps dans lequel elle est logée. 4.- Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'équipage oscillant comporte une tige qui, d'un côté, porte ledit piston, et , de l'autre, ladite soupape et est logee dans un alésage d'un corps, éventuellement en plusieurs parties, qui comporte un cylindre pour ledit piston et une chambre pour ladite soupape, cette chambre étant pourvue, du côté opposé à la tige, d'une ouverture d'arrivée de combustible obturable par la soupape et, en regard de cette ouverture d'arrivée de combustible, d'une ouverture de sortie de combustible traversée par ladite tige et également obturable par ladite soupape, tandis que cette ouverture de sortie de combustible est en relation avec au moins un orifice d'entrée d'air relié au puits de ralenti et au moins un orifice de sortie du mélange air/combustible, lesdits orifices d'entrée et de sortie étant disposés du côté de l'ouverture de sortie de combustible oppose à la soupape et débouchant dans ledit alésage, caractérisé en ce que l'on dispose dans la chambre une chemise permettant de réduire la largeur de l'espace annulaire jusqu'à obtenir l'effet amortisseur recherché. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel le piston de l'équipage mobile comporte des passages traversants permettant d'amener de l'air auxiliaire , depuis l'extérieur et par l'alésage traversé par la tige, en direction des orifices d'entrée d'air et de sortie du mélange air/combustible, caractérisé en ce que ladite tige, en regard desdits orifices est profilée de façon que la section annulaire de passage soit autant plus grande que la vitesse de rotation du moteur est plus grande et inversement. 6.- Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, dans lequel le ressort est du type hélicoïdal et est disposé, dans le cylindre7 sous le piston, caractérisé en ce que ledit ressort est bloqué dans ladite chambre1 de sorte que l'air auxiliaire soit mis en rotation hélicoidale et favorise l'atomisation du mélange air/combustible. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que l'ouverture de sortie du combustible se prolonge du coté opposé à la chambre par un conduit cylindrique ou analogue et que, dans ce conduit, la portion de tige entre la soupape et la partie profilée de ladite tige est conique ou analogue, pour que ladite ouverture soit d'autant plus grande que la vitesse de rotation du moteur est plus grande et inversement. 8.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la face de la soupape dirigée vers l'ouverture d'arrivée du combustible porte une pointe pénétrant dans ladite ouverture, de façon que le passage libre de celle-ci soit d'autant plus petit que la vitesse de rotation du moteur est plus grande et inversement. 9.- Dispositif selon 1'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une vis micrométrique permettant de régler la position de ralenti de l'équipage oscillant à l'encontre de l'action du ressort. 10.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que l'amenée de l'air auxiliaire depuis l'extérieur peut être commandée.