Brevet FR2420036A1 — publié le 19791012

L'invention se rapporte d'une manière générale à l'alimentation en mélange combustible gazeux des moteurs à combustion interne et allumage commandé pour l'entraSnement des véhicules et notamment des automobiles, et concerne plus particulièrement un dispositif auxiliaire de commande différentielle asservie du carburateur d'alimentation d'un tel moteur. Un carburateur de type classique comprend essentiellement un conduit de fort diamètre - quelques centimètres - comportant un étranglement générateur de dépression appelé buse ou diffuseur, interposé entre un filtre à air et la tubulure d'admission du moteur. Dans le col de cette buse débouche un conduit de faible diamètre relatif issu d'un puits d'émulsion alimenté en carburant liquide à travers un orifice calibré dénommé gicleur à partir d'une cuve à niveau constant, maintenu par un système de flotteur et pointeau. pans ce puits est disposé un tube à paroi perforée dont l'extrémité supérieure est alimentée en air à travers un orifice calibré. De la sorte, le flux d'air traversant la buse aspire un débit sensiblement proportionnel de mélange combustible gazeux élaboré dans le puits d'émulsion en proportions sensiblement stoechiomètriques.Ceci étant, le débit global de mélange combustible secondaire fourni au moteur - et donc sa puissance et/ou son régime de rotation - sont réglés par un papillon ou volet mobile agencé à 1' extrémité aval de la buse et commandé par une timonerie couplée à la pédale d'accélérateur. Un carburateur réel comporte nombre d1 autres agencements de régulation, essentiellement destinés à répondre aux besoins de phases particulières de fonctionnement du moteur, tels que pompe de reprise, correction d'avance et circuit de ralenti, qui ne sont pas directement concernés par l'invention et seront en conséquence ignorés, en faisant toutefois remarquer que tous ces agencements, comme le circuit principal, sont conçus par construction pour fournir au moteur un mélange d'air et de carburant dont la richesse ne peut pas être ajustée par le conducteur du véhicule en fonction des conditions effectives de circulation. Il s'ensuit dans beaucoup de cas une consommation abusive de carburant et donc une émission excessive de polluants. L'invention a pour but de résoudre ce double problème en permettant au conducteur de moduler la richesse du mélange combustible fourni au moteur dans toutes ses conditions de fonctionnement et sans altération de ses performances, et ce en excluant toute modification des réglages d'origine du carburateur, mais simplement en lui adjoignant un dispositif auxiliaire de commande différentielle asservie aux déplacements antérieurs de la pédale d'accélérateur. En d'autres termes, l'invention vise à offrir au conducteur d'un véhicule la faculté d'optimiser l'alimentation du moteur pour en réduire la consom- mation et de manière corollaire la pollution, par une adaptation plus "intelligente" aux conditions rfislles de circulation. En conséquence, l'invention a essentiellement pour objet un dispositif auxiliaire pour la commande différentielle asservie du carburateur d'alimenta tion d'un moteur à combustion interne et allumage commandé entraînant un véhicule tel qu'une automobile, ledit carburateur comprenant de manière connue en soi une buse dans laquelle débouche un conduit issu d'un puits d'émulsion alimente en air et carburant et dont la section de passage aval est contrôlée par un papillon commandé par l'accélérateur. Ce dispositif est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison au moins un organe obturateur librement mobile sur une course limitee entre deux positions voisines dont l'une permet le fonctionnement normal et dont l'autre assure la neutralisation du circuit d' élaboration du mélange cem- bustible primaire, et des moyens de commande différentielle asservie actionnés par l'accélérateur et couplés audit organe obturateur de manière à l1entraner sélectivement sur une partie au moins de sa course dès que le papillon est dé- placé si peu que ce soit & partir d'une quelconque position initiale notamment en sens inverse de son déplacement précédent. L'organe obturateur est avantageusement constitué par une vanne agencée pour sélectivement permettre ou supprimer l'aspiration dans la buse du carburateur du mélange primaire élaboré dans son puits d'émulsion. A cet effet, cet organe peut soit obturer le débouché dans la buse du conduit précité, soit assurer la mise à l'air libre de la tête du puits d'émulsion sans le désamorcer. Selon un mode de réalisation préféré, les moyens de commande précités comprennent un embrayage à friction et un levier amplificateur de déplacement, ou tout autre mécanisme et/ou dispositif électrique, magnétique, hydraulique ou pneumatique équivalent, interposé entre la timonerie d'accélérateur et l'organe obturateur, et capable d'assurer l'entraSnement immédiat de ce dernier dans les limites permises par ses butées de fin de course, sans pour autant entraver le libre debattement de la timonerie d'accélérateur. Dans le cas où ces moyens de commande seraient pour partie au moins de nature électrique, leur fonctionnement pourrait en outre être facilement asservi par exemple à la vitesse de rotation du moteur, par l'intermédiaire d'un contacteur centrifuge entraîné par un organe tournant. De même, en cas de réalisation pour partie au moins de nature pneumatique, un asservissement à la dépression régnant dans la tubulure d'admission du moteur, à la pression atmosphérique ambiante et/ou à la vitesse du véhicule par l'intermédiaire d'un Badin élémen- taire pourraient être envisagés. Dans tous les cas, il reste que le conducteur peut optimiser la consommation et la pollution du moteur en tenant compte des conditions effectives de circulation, notamment et tout simplement en relavant le pied sur l'accélérateur tant que les performances n'en sont pas affectées. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement 3 la lecture de la description détaillée qui suit de plusieurs exem- ples de mise en oeuvre schématiquement illustrés par le dessin annexé, sur lequel La Figure 1 est une vue en coupe montrant les principaux organes d'un carburateur de type classique équipé d'un dispositif auxiliaire de commande selon l'invention, couplé à la timonerie d'accélérateur; Les Figures 2 et 3 illustrent une variante de réalisation de ce disp sitif, comprenant un seul organe monté sur le papillon du carburateur; La Figure 4 représente une autre variante de réalisation du dispositif, équipant un carburateur de type différent; Les Figures 5 et 6 montrent isolement deux organes de couplage, de nature mécanique et magnétique respectivement; et La Figure 7 illustre d'autres possibilités de mise en oeuvre de l'inven- tion, faisant emploi d'un circuit électrique de commande. Le carburateur représenté schématiquement sur la Figure 1 comprend essentiellement un corps en alliage léger traversé par un passage délimité d'amont en aval par un embout d'admission d'air A, en pratique coiffé par un filtre, par une buse 8 formant un étranglement ou Venturi générateur de dépression au niveau de son col, et par une collerette C destinée à être fixée sur la bride de la tubulure d'admission du moiteur. Une dépendance latérale 2 de ce corps délimite une cuve dans laquelle l'essence E ou autre carburant liquide accède par un conduit débouchant à travers sa paroi supérieure, et est maintenue à un niveau constant par l'action d'un pointeau porté par un flotteur F.De cette cuve, l'essence parvient à travers un orifice calibré dit gicleur principal G au fond d'un alésage dit puits d'émulsion H, dans l'axe duquel est dispose un tube borgne à paroi perforée dit ajutage d'automaticité I, dont l'extrémité su périeure communique avec l'atmosphère à travers un orifice calibré a d'admission d'air primaire. Enfin, une jonction J située au-dessus du niveau de l'essence dans la cuve relie le puits d'émulsion au col de la buse. De la sorte, lorsque le moteur tourne, le flux d'air aspiré à travers la buse 8 du carburateur crée au niveau de son col une dépression relative, qui est transmise par la jonction J au puits d'émulsion H. il s'ensuit l'aspiration dans ce dernier de débits proportionnels d'une part d'essence à travers le gi cleur principal G, et d'autre part d'air primaire à travers l'orifice calibré a. Par l'action du tube perforé I, les deux phases sont mélangées par brassage pour former un brouillard combustible, qui accède par la jonction J dans la veine d' air principale, dont les turbulences permettent en principe la vaporisation con plète de l'essence et donc la production d'un mélange combustible homogène. Pour permettre de régler le débit de mélange combustible gazeux ainsi fourni au moteur et par suite son couple et/ou sa vitesse de rotation, le véhicule est pourvu d'une commande dite accélérateur habituellement constituée par une pédale, qui est reliée par une timonerie souple ou rigide, symbolisée sur le dessin par une tige de liaison L , & une manivelle M montée en bout d'un axe rotatif N qui traverse diamètralement la partie inférieure de la buse 8 et porte un volet mobile ou papillon P destiné à en contrôler la section de passage, entre l'obturation quasi-totale pour la position représentée du papillon et la pleine ouverture lorsqu'il est effacé dans l'axe de la buse. Pour tenir compte des besoins du moteur dans certaines conditions particulières de fonctionnement, le carburateur comporte, comme déjà indiqué, divers circuits et organes complémentaires, dont notamment un circuit d'alimentation au ralenti symbolisé par le gicleur g, un mécanisme de correction d'avance en fonction de la vitesse de rotation et de la pression ambiante, une pompe de reprise facilitant les accélérations et un starter pour les démarrage. Seuls ces deux derniers organes influent sur la richesse du mélange combustible, qui est d'ordinaire maintenus à une valeur optimale fixée par le gicleur principal G. Cette valeur optimale de la richesse du mélange n'est en fait valable que dans des conditions déterminées de température et pression ambiantes, voire d' hygro- mètrie ou de salinité de 11 air, lorsque le moteur tourne à une vitesse stable. Il s' ensuit en pratique, compte tenu de la variété des conditions réelles de circulation et des variations obligées du régime de rotation du moteur, que la richesse du mélange dépasse souvent l'optimum - notamment lors des décélérations et que par conséquent la consommation de carburant et par suite l'émission de polluants sont excessives. Le dispositif objet de l'invention a pour fonction essentielle de permettre au conducteur d'agir sur la richesse du mélange combustible fourni au moteur pour la réduire autant que possible et voire même supprimer toute consommation de carburant, chaque fois que les conditions effectives de circulation le permettent, cette action du conducteur consistant à "relever le pied", c'est à dire à relacher la pédale d'accélérateur de manière instinctive, dans la mesure où les performances du véhicule n'en sont pas sensiblement affectées. Dans l'exemple de réalisation très schématiquement représenté sur la Figure 1 dans un but essentiellement explicatif, ce dispositif comprend un organe obturateur 10 en forme de pointeau disposé dans la buse B au niveau de son col face au débouché du canal de jonction J, en bout d'une tige rectiligne 11 qui traverse diamètralement la paroi de la buse, de manière étanche mais avec possibilité de libre coulissement. L'extrémité extérieure de cette tige 11 coulisse à frottement doux dans un manchon 12 garni d'un fourreau 13 par exemple en amiante ou résine synthétique douée de qualités de frottement appropriées. Ce manchon 12 est solidaire en translation de l'extrémité, par exemple conformée en fourche, d'un levier 14 articulé d'une part en 15 sur la tige de liaison L reliant la pedale d'accélérateur au papillon P du carburateur) et d'autre part en un point fixe 16. Le rapport des deux bras du levier 14 est choisi de manièque que la course K de la tige d'accélérateur L provoque un déplacement nK du manchon 12, avec n plus grand que l'unité et en tous cas suffisant pour que le déplacement du manchon soit très supérieur au~débattement possible k de l'orga- ne obturateur 10 dans la buse 0. De la sorte, le moindre déplacement de l'accélérateur tend à entraîner l'organe obturateur 10 dans le même sens, à moins qu'il ne soit déjà arreté en butée pour ce sens, auquel cas le manchon 12 glisse simplement sur la tige 11 pour permettre l'actionnement sans entrave du papillon P. Ainsi, partant de la position de fermeture représentée de ce dernier, toute pression sur la pédale d'accélérateur provoque le déplacement vers la gauche sur le dessin de organe obturateur 10, qui découvre le débouché dans la buse B du canal de jonction J et ainsi permet le fonctionnement normal du carburateur.Le moteur étant parvenu au régime desiré, si l'accélérateur est relâché si peu que ce soit, laornane obturateur 10 est ramené vers la droite et restreint l'injection dans la buse 8 du mélange primaire issu du puits d'émulsion H, ce qui revient à appauvrir la richesse du melange fourni au moteur, voire même à l'alimenter en air pur dans le cas d'une décélération franche. Ainsi, d'une simple action du pied et au vu du résultat obtenu, le conducteur du véhicule peut optimiser le dosage de la richesse du mélange fourni au moteur en fonction des conditions de circulation rencontrées et de la charge du véhicule.On remarquera que cette faculté ne modifie en rien les règlages d'origine du carburateur, et ne peut donc conduire qu'à une réduction de la consommation de carburant et de l'émission de polluants et notamment de monoxyde de carbone.et d'hydrocarbures imbrûlés. Les Figures 2 et 3 illustrent un exemple particulièrement simple de réalisation du dispositif conforme à l'invention procurant les mêmes résultats L'organe obturateur 20 est dans ce cas simplement constitué par un tronçon de tube en matériau élastomère ou en matière plastique enfilé sur l'extrémité libre d'un fil.métallique 21 dont l'autre extrémité est coudée et reçue dans un four reau de frottement garnissant un manchon 22 fixé sur le papillon P parallèlement à son axe de rotation. Une rondelle de butée et un écrou permettent de règler la compression axiale du fourreau et donc le couple de frottement exercé. Le fonctionnement du dispositif ainsi constitué est semblable à celui du précédent et procure les mêmes résultats d'économie de carburant et de réduction de la pollution, pour un prix qui peut être dérisoire et d'une manière qui de toute evidence ne modifie aucun des règlages du carburateur. En outre, le mouvement complexe de l'organe 20 évite son usure localisée. La Figure 4 illustre l'application de l'invention à un carburateur d'un type comportant dans l'axe du col de la buse B' une buse secondaire B" formant un venturi dans lequel débouche le canal de jonction J, qui ne peut donc pas être obturé de manière simple sans risque de perturbation du fonctionnement normal du carburateur. En conséquence, le dispositif selon l'invention comprend d'une part un évent 30 pratiqué en dérivation sur le canal d'injection J et se terminant par un embout extérieur évasé 31, et d'autre part un organe d'obturation 40 de cet embout, monté à l'extrémité libre d'un levier 41 dont l'autre extrémité pivote autour de l'axe N du papillon et lui est lié par un embrayage 42 par exemple formé de plateaux de friction accolés.L'ensemble est évidemment agencé de manière à mettre le canal J à l'air libre lorsque le papillon P est ramené vers sa position de fermeture, comme représenté. La Figure 5 montre schématiquement un embrayage utilisable par exemple pour l'actionnement du levier 41 de la Figure 4, formé par un simple ressort à boudin 50 enfilé serré sur l'axe N du papillon et dont une extrémité 51 est redressée pour servir d'ergot ou de levier d'actionnement d'un organe obturateur. Le sens d'enroulement du ressort 50 est avantageusement choisi pour privilégier par effet d'auto-serrage le déplacement de l'organe obturateur dans le sens assurant le retour aux conditions normales de fonctionnement du carburateur, c'est à dire et par exemple la fermeture du clapet 40 dans le dispositif de la Figure 4. De la sorte, le moteur peut "répondre" sans délai à toute sollicitation de l'accélérateur, dont le relâchement doit par contre dépasser les oscillations inévitables en conduite normale pour que le dispositif assure la neutralisation partielle ou totale du circuit d'alimentation principal du carburateur. La Figure 6 montre de manière très schématique un embrayage à friction simplement constitué par une palette 60 en acier ou autre matériau magnétique doux solidaire en rotation de l'axe N du papillon, sur laquelle se maintient de lui-même plaqué un aimant 70 actionnant l'organe obturateur par l'intermédiaire d'une quelconque liaison mécanique 71. La Figure 7 enfin montre que l'organe obturateur O pourrait être actionné par un électro-aimant EA agissant dans llun ou l'autre sens selon la position d'un contact inverseur CP solidaire d'un manchon de frottement W traversé par la tige de liaison L entre l'accélérateur et le papillon P du carburateur.Cette Figure montre encore que la neutralisation de ce dernier pourrait non seulement être commandée par le relâchement de l'accélérateur, mais encore ëtre asservie par exemple à la vitesse de rotation du moteur par un contacteur centrifuge R, a la dépression régnant dans sa tubulure d'admission T par un contacteur pneumatique S, voire à la vitesse du véhicule V par un contacteur à volet aérodynamique ou à d'autres paramètres concernant l'économie de carburant, l'émission de polluants ou la sécurité de circulation. En effet, avec le schéma d'asservissement montré à titre d'exemple sur la Figure 7, la neutralisation du carburateur par simple relâchement de l'accélérateur est assurée lors de chaque décélération, tandis que sa libération par retour au repos de l'organe obturateur n'est possible que si la vitesse de rotation du moteur1 la dépression dans sa tubulure d'admission et la vitesse de circulation du véhicule sont inférieures à des limites respectives préalablement fixées pour l'ouverture des contacts CR1CSCV. S'ils restent fermés, le jeu normal du dispositif permet d'ajuster la richesse du mélange fourni au moteur dans d'aussi commodes conditions que précédemment, puisqu les frottements inhérents à la liaison mécanique entre l'électro-aimant EA et l'organe obturateur O permettent le règlage fin de la position de ce dernier par de très légères manoeuvres alternées de l'accélérateur. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux exemples de mise en oeuvre décrits et schématiquement illustrés, mais au contraire comprend tous les moyens - considérés séparément ou en combinaison, en constituant des équivalents techniques et entrant dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Dispositif auxiliaire pour la commande différentielle asservie du carburateur d'alimentation d'un moteur à combustion interne et allumage com- mandé entraînant un véhicule tel qu'une automobile, ledit carburateur compre- nant au moins une buse dans laquelle débouche un conduit issu d'un puits d' émulsion alimenté en air et carburant et dont la section de passage aval est contrôlée par un papillon actionné par l'accélérateur, caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement et en combinaison au moins un organe obturateur librement mobile sur une course limitée entre deux positions voisines dont l'une permet le fonctionnement normal et dont l'autre assure la neutralisation du circuit d'élaboration du mélange combustible primaire, et des moyens de commande différentielle asservie actionnés par l' accélérateur et couplés audit organe obturateur de manière à l'entraîner sélectivement sur une partie au moins de sa course dès que le papillon est de- placé si peu que ce soit à partir d'une quelconque position initiale, notamment en sens inverse de son déplacement précédent. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe obturateur précité est une vanne agencée pour sélectivement permettre ou supprimer l'aspiration dans la buse du carburateur du mélange combustible primaire élaboré dans son puits d'émulsion. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la vanne précitée obture sélectivement le débouché dans la buse du conduit issu du puits d'émulsion. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la vanne précitée assure sélectivement la mise à l'air libre de la tête du puits d'emulsion sans le désamorcer. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les moyens de commande précités comprennent un embrayage à friction couple à un organe de liaison entre accélérateur et papillon. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de commande précités comprennent un levier amplificateur de déplacement couplé à l'élément mené de I'embraLage ou actionnant son élément menant. 7. Dispositif selon l'ensemble des revendications 3, 5 et 6, caractérisé en ce qu'il comprend un manchon de frottement monté sur le papillon parallelement à son axe de rotation et traversé par la base coudée d'une tige s' étendant dans l'axe ed la buse et portant à son extrémité libre l'organe obturateur. 8. Dispositif selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérise en ce que l'embrayage précité comprend un aimant frottant sur une palette en matériau magnétique doux. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de commande précités sont pour partie au moins constitués par des organes électromagnétiques couplés par un circuit. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le circuit de commande précité comprend des organes d'asservissement à des paramètres de fonctionnement du moteur et/ou de circulation du véhicule.