Brevet FR2404740A1 — publié le 19790427

L'invention concerne un procédé et un dispositif d'alimentation d'un moteur à combustion interne. L'alimentation d'un moteur à combustion interne se fait habituellement, soit par carburateur, soit par injection. L'une et l'autre de ces deux techniques sont bien connues et une technologie très poussée qui malheureusement complique les dispositifs mis en oeuvre permet obtenir des performances qui s'améliorent sans cesse. Pour résumer et comparer ces deux techniques connues, on peut dire qu'un carburateur prépare un mélange aussi vaporisé que possible de carburant liquide dans un peu d'air, ce mélange étant aspiré sous pression inférieure à la pression atmosphérique dans le collecteur deadmission du moteur qui reçoit lefluxprincipal d ≈air de carburation.Au contraire de cela selon la technique de linjection le carburant liquide est pompé sous très haute pression et amené en quan titré mesurée par des injecteurs disposés dans les cylindres du moteur ou justeXavant dans le conduit d'air frais nécessaire à la carburation Le procédé dealimentation conforme à l'invention propose une autre technique qui à partir d'une technologie plus simple peut permettre d'obtenir des performances supérieures à celles des moteurs alimentées par carburateur ou par injection. Selon l'invention on prépare, à partir d'une pompe basse pression un premier mélange d'air et de carburant, lequel mélange forme un premier flux gazeux d'air dans lequel le carburant est mis en suspension et en partie au moins vaporisé, après quoi on amène au niveau du collecteur d'admission du moteur ce flux gazeux, en quantité que l'on module selon les conditions de fonctionnement du moteur, et on le mélange à un flux principal d'air de combustion délivré au moteur.De façon générale la pression de la pompe basse pression sera de préférence comprise entreO3et 4 bars environ et de préférence entre 0,5 et 1 bar0 Selon une autre caractéristique de l'invention on module le débit du premier flux d'air et de carburant en fonction de la pression régnant au collecteur d'admission du moteur. Comme il apparattra à l'aide de la description qui suivra il est possible avec un tel procédé d'obtenir une régulation très fine de la carburation en fonction des différentes conditions extérieures imposées au moteur: variations de régime, variations de charge, variatiorsde pression et de température extérieure, etc. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention se. caractérise- en ce qu'il comprend une pompe à flux gazeux basse pression susceptible de délivrer un débit variable sous pression sensiblement constante, ladite pompe aspirant de l'air par un gicleur à air et du carburant par un clapet d'admission réglable, par exemple à bille, et délivrant à la sortie, à travers un injecteur à débit variable ledit- premier fluide gazeux d'air et de carburant qui sera mélangé audit fluide d'air principal admis au collecteur du moteur. La carburation proposée présente donc, sur le carburateur, l'aVantage d'assurer une injection sous pression sensiblement constante et supérieure à la pression atmosphérique de carburant. Ceci est favorable notamment pour les démarrages à froid, pour le régime de ralenti mais de façon générale pour tout le cycle de fonctionnement. Par rapport à I'injection classique l'invention évite les difficultés de l'injection sous haute pression de très faibles quantités liquides de carburant, et assure une meilleure combustion à moindre prix de revient. L'invention apparaitra plus clairement à l'aide de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés illustrant un mode de mise en oeuvre. Dans ces dessins - la figure 1 est un schéma illustrant 11 ensemble d'un dispositif d'alimentation conçu selon l'invention --les figures 2 à 6 sont des schémas montrant à plus grande échelle les ensembles repérés respectivement II, III, IV, V et VI de la figure 1. Selon le mode de mise en oeuvre décrit la chambre i comprise entre la culasse 2 le cylindre 3 et le piston 4 d'un moteur à combustion interne reçoit un flux principal d'air par le collecteur 5 et un autre flux d'air et de carburant par un conduit 6 débouchant dans le collecteur 5 près de la soupape d'admission 7. Le flux arrivant -par le conduit 6 est préparé sous basse pression, avantageusement comprise entre 1 et 4 bars par une- pompe basse pression 8 qui aspire un mélange d'air admis par un gicleur 9 et de carburant admis par un conduit 10 et un clapet à bille 11. La bille 11 est maintenue sur le siège 12 du clapet par un ressort 13 dont la pression est réglable par une vis 14. La pompe à flux gazeux 8 envoie un premier flux gazeux d'air et de carburant en suspension et en partie vaporisé dans cetair dans une chambre 15 qui débouche dans le conduit 6. Une aiguille 16 traversant un siège 17 de communication avec le conduit 6 permet de moduler le débit du flux gazeux d'air et de carburant admis par le conduit 18 dans la chambre 15 et de là vers le conduit d'admission 6 au collecteur 5. La partie du premier flux gazeux travaillé par la pompe 8 et qui lest pas admis dans le conduit 18 est recyclée en aval de la pompe 8 par le conduit 19, la chambre de régulation 20 et le conduit 21. La chambre de régulation 20 (voir figure 2) comprend un cylindre 22 dans lequel se déplace un piston 23 repoussé vers le fond de la chambre par un ressort 24 et tendant à obturer l'orifice de passage du conduit 21 dans le cylindre 22. On obtient ainsi une régulation automatique de la pression du premier flux gazeux travaillé par la pompe 8 Le ressort 24 prend appui sur une coupelle 25 solidaire d'une tige 26 articulée à une extrémité 27a dsun bras 27 articuléeautour d'un point fixe 28 et dont l'autre extrémité 27b est fixé' à l'extrémité d'une tige 29 d-'un élément à cire dilatable 30.Lblément à cire dilatable 30 comprend comme connu dans la technique une paroi 31 cylindrique à l'intérieur de laquelle se déplace un piston 32. Entre le piston et le cylindre est formée une chambre 33 remplie de cire. Le piston est maintenu comprimé contre la cire par un ressort de rappel 34 prenant appui sur un couvercle 35 formant guidage pour la tige de piston 29. L'élément de cire 30 est monté dans la culasse 2 du moteur et baigné par l'eau de refroidissement 36 de ce dernier. Ainsi lorsque la température du moteur s'élève l'élément à cire dilatable se dilate, la tige 29 est repoussée vers le haut (figure 2) et le tarage du ressort 24 du dispositif de régulation 20 est diminué. Il s'en suit une diminution corrélative de la pression de sortie de la pompe 8. En retournant à la figure 1 on aperçoit en 86 le filtre à air, et en amont de ce dernier par rapport à la circulation d'air dans le collecteur 5 le papillon des gaz 37 actionné de façon classique par une tringlerie schématisée 38, 39, 40 commandée par la pédale d'accélérateur 41. Sur la commande dwaccélérateur est interposé un système amortisseur tel qutun dash pot 42 dont l'objet apparaitra plus loin. Ce dash pot plus visible à la figure 6 est, dans l'exemple illustré,un dash pot à air comprenant un cylindre 44 dans lequel se déplace un piston 45 normalement maintenu centré par deux ressorts antagonistes 46, 47. Deux orifices d'air 48, 49 amortissent le mouvement de transmission des poussées dans un sens ou dans l'autre de la tige 40 à la tige 43 liée au piston 45. En parallèle sur le papillon des gaz 37 est formé un by pass constitué par un conduit 50 dont la résistance de passage peut autre réglée par une vis pointeau 51. En amont du. papillon des gaz, sur le collecteur 5 est également monté un volet doseur 52. Ce volet est monté excentré, d'une distance e par rapport à-l'axe x'x de la tubulure 5, et il est normalement rappelé en fermeture par un ressort spiral souple 53 fixé au volet 52 par son extrémité 53a. Par son autre extrémité 53b le ressort 53 est fixé à la membrane 54 d'une capsule manométrique 55 mise à l'aspiration du collecteur 5 par un conduit 56. Un ressort 57 contre-balance l'effet de la dépression suscitée par la conduite 56. Une mise à l'air libre 58 réglable par une vis pointeau 59 est également prévue dont l'objet apparaîtra plus loin. En 60 on a schématise un moyen de réglage de la tension du ressort 53. En revenant au dispositif de modulage du premier flux d'air et de carburant plus particulièrement illustré à la figure 4, on voit que l'aiguille 46 du dispositif est pilotée par la membrane 61 d'une capsule manométrique 62.-La membrane 61 est soumise à la pression d'un ressort 63 et d'autre part à l'effort en sens inverse de la dépression régnant au collecteur d'admission prise par un conduit 64 en aval du papillon des gaz 37. L'autre c8té de la membrane 61 est soumise à la pression extérieure de l'air, grâce à un conduit 65 reliant la chambre 66 à l'entrée du collecteur d'air 5.Par ce moyen sont également recyclées dans le collecteur 5 les éventuelles fuites d'air et de carburant pouvant passer entre l'aiguille 16 et l'orifice 68-formé dans le fond 69 de la capsule 62 On remarquera que l'usinage de cette capsule est très simple car il suffit d'un seul perçage pour réaliser l'orifice 68 et le siège 17, de préférence conique. de l'aiguille 16. On décrira maintenant les divers moyens de réglage du dispositif et le fonctionnement qui s'en suit 1) réglage de température L'élément à cire 30 modifie le calage du ressort 24 du dispositif réguXåteur de pression 20 de la pompe 8 Il sgen suit qu'à froid la pression de refoulement de la pompe 8 est plus importante qu'à chaud De la sorte, un plus grand débit du premier flux carburé sera admis à froid qu'à chaud.Le tarage peut autre ainsi prévu qu'à froid la pression de sortie de la pompe sera de 1 bar , tandis qu'elle ne sera plus à chaud que de Q5 bar, par exemple On obtient ainsi en quelque sorte un stader automatique. 2) réglage pleine charge On opère pue réglage pleine charge du moteur en réglant pour ce régime - l'ouverture de l'aiguille 16, par exemple par-vissage d'une extrémité filetée 70 de l'aiguille 16 dans une portée correspondante 71 Ce réglage peut se faire d'autre façon, par exemple par réglage du tarage du ressort 63. 3) réglage faible puissance. La richesse étant largement fonction du clapet à bille 11 on joue sur la vis de réglage 14 pour obtenir la richesse souhaitée pour ces faibles puissances 4) réglage à ralenti On règle le ralenti- en jouant sur la vis 51 de réglage du by-pass 50 5) réglage d.célération Le volet 52 du-doseur assure au ralenti une dépression suffisamment importante pour permettre le contr8le avec précision de l'aiguille 16 aux faibles régimes. Le ressort spiral 53 très souple permet cependant au volet doseur de s'ouvrir largement pour les régimes plus importants, n'entraînant par exemple à pleine puissance pas une perte de charge supérieure à 3,5 5'. A son extrémité 53b le ressort 53 est solidaire de la membrane 54 de la capsule manométrique 55. Pour les fortes décélérations qui s'accompagnent de fortes dépressions au collecteur 5, il s'en suit un surtarage du ressort 53 qui tend à fermer d'avantage le volet doseur 52 (le papillon des gaz 37 étant fermé du fait du rel chement de la pédale d'accélérateur). Ceci entrasse un enrichissement du mélange carburé admis au moteur, ce quoi est très favorable au fonctionnement. L'effet est ajusté par la vis pointeau 59 qui permet de régler la valeur de la dépression~régnant dans la capsule 55 et donc la valeur du surtarage du ressort 53. En 52' à la figure 5 on voit la position du volet doseur pour un régime de fonctionnement donné sans décélération, et en 52 la position de ce même volet pour le même régime moteur mais avec décélération. En 60 est prévu un dispositif de réglage à vis pour le calage initial du volet. 6) réglage des reprises de façon à éviter les "trous" risquant d'apparattre dans la carburation par suite d'une ouverture ou d'une fermeture trop brutale du papillon des gaz, est interposé le système amortisseur par dash pot 42. Par exemple en accélération le dash pot empêche le volet doseur de s'ouvrir trop vite. Le volet doseur étant maintenu artificiellement et momentanément dans une position de faible ouverture, cela augmente la dépression au collecteur et provoque une ouverture supplémentaire des aiguilles 16 des injecteurs. On obtient ainsi un enrichissement à l'accélération évitant le trou mentionné. Inversement on obtient un appauvrissement du mélange quand on relève le pied, ce qui est souhaitable. Le dash pot peut être réglé par exemple par réglage des orifices d'air 48, 49, par tous moyens appropriés. Le calcul et l'expérience montrent que par les moyens simples mis en oeuvre selon l'invention on obtient, à partir d'orifice 17 auxgicleurs de diamètre supérieur à 1 mm, c1est--à-dire relativement gros et facile à fabriquer en série une injection fluidique de carburant de fonctionnement très souple avec correction altimétrique et de température automatique, le système n'étant pas sensible à la pression et à la température extérieur66.de l'air. Bien entendu diverses variantes peuvent être apportées au mode de réalisation décrit. C'est ainsi par exemple que l'élément à cire dilatable peut également commander un volet d'air qui admettra dans le collecteur 5 un débit- supplémentaire d'air extérieur lorsque le moteur sera chaud, ce débit étant supprimé à froid. L'invention comprend donc tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurscombinaisonssi celles-ci sont réalisées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications-qui suivent. REVENDICATIONS 1. Procédé dtalimentation d'un moteur à combustion interne caractérisé en ce qu'on prépare à partir d'une pompe basse pression un premier mélange d'air et de carburant, lequel mélange forme un premier flux gazeux d'air dans lequel le carburant est mis en suspension et en partie au moins vaporiséaprès quoi on amène au niveau du collecteur d'admission du moteur ce flux gazeux, en quantité que l'on module selon les conditions de fonctionnement du moteur, et on le mélange à un flux principal d'air de combustion délivré au moteur. 2.Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on délivre ledit premier flux au collecteur d'admission du moteur par ladite pompe basse pression sous une pression sensiblement indépendante du régime de fonctionnement du moteur. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce qu'on - règle la pression de ladite pompe basse pression en fonction de la température de fonctionnement du moteur, la pression étant supérieure à froid qu'à chaud. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'on règle la pression de la pompe basse pression entre0,3et 4 bars environ et de préférence 0,5 et 1 bar. 5.Procédé selonlkoe rexndications précédentes caractérisé en ce qu'on module le débit du premier flux d'air et de carburant en fonction de la pression régnant au collecteur d'admission du moteur. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'on commande les variations de régime du moteur en agissant sur un papillon des gaz monté sur la tubulure d'admission du flux dtair principal au moteur. 7. Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'on règle le ralenti du moteur en prévoyant un by pass d'air réglable en parallèle avec ledit papillon des gaz. 8. Procédé selon la revendication 6 ou la revendication 7 caractérisé en ce qu'on prévoit sur la tubulure d'admission du flux d'air principal au moteur un volet doseur excentré qui s'ouvre sous l'effet de la dépression régnant au collecteur d'admission et qui est rappelé normalement en position de fermeture, et on modifie le calage de fermeture du volet doseur en fonction de la pression régnant au collecteur en tendant à fermer davantage le volet, au moins pour des valeurs donnée-s de la dépression au collecteur en deX d'un certain seuil. 9. Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que ledit volet- doseur est monté en amont du papillon des gaz. 10. Procédé selonl\Es des revendications 7 à 9 caractérisé en ce qu'on prévoit un second by-pass d'air en parallèle sur le papillon des gaz réglable automatiquement en fonction de la température de fonctionnement du moteur, se fermant quand le moteur est froid et s-'aan;srmt quand il est chaud. 11. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé décrit dans l'une quelconque des revendications précédentes carac térisé en-ce qu'il comprend une pompe à flux gazeux basse pression susceptible de délivrer un débit variable sous pression sensiblement constante, ladite pompe aspirant de 1Pair par un gicleur à air et du carburant par un clapet d'admission réglable par exemple bille, et délivrant à la sortie, à travers un injecteur à débit variable ledit premier flux gazeux d'air et de carburant qui sera mélangé audit flux d'air principal admis au collecteur du moteur. 12.Dispositif selon la revendication11 caractérisé en ce que ledit injecteur à débit variable comprend une aiguille pilotée par une capsule manométrique soumise à la pression du collecteur d'admission, la pointe de l'aiguille se déplaçant en dégageant plus ou moins un siège formé en regard et débouchant dans un conduit d'admission dudit premier flux au collecteur d'admission du moteur 13. Dispositif selon la revendication 11 ou la revendica tion.12 caractérisé en ce que ladite pompe comprend un circuit de recyclage monté en parallèle avec elle, la résistance dudit circuit étant variable avec la température de fonctionnement du moteur, et plus forte à froid qu'à chaud. 14 Dispositif selon la revendication 13 caractérisé en ce que ledit circuit derecyclage comprend un cylindre dans lequel se déplace un piston sollicité par un ressort à obturer une lumière de communication du circuit avec le cylindre, et un élément sensible à la température du moteur, tel par exemple qu'un élément à cire dilatable, qui fait varier le tarage du ressort en fonction de cette température. 15. Dispositif selon la revendication 14 caractérisé en ce que ledit élément sensible à la température commande le second by-pass mentionné en revendication 10. 16. Dispositif selon l'une des revendications Il à 15 caractérisé en ce qu'un moyen de réglage, tel par exemple qu'une vis pointeau, permet de régler la résistance du by-pass précité sous revendication 7. 17. Dispositif selon l'une des revendications 11 à 16 caractérisé en ce que ledit volet doseur mentionné sous revendication 8 comprend en taret que moyen de rappel à la fermeture un ressort, par exemple du type spiral dont une extrémité est montée sur une capsule manométrique soumise à la dépression régnant au collecteur d'admission du moteur, modifiant le tarage du ressort et la position de rappel en fermeture du volet selon la pression régnant au collecteur. 18. Dispositif selon la revendication 17 caractérisé en ce qu'on prévoit un débit de fuite réglable, par exemple par vis pointeau, sur,ladite capsule manométrique. 19. Dispositif selon l'une des revendications Il à 18 caractérisé en ce qu'on interpose sur la commande par l'accélérateur du papillon des gaz un système amortisseur de temporisation tel par exemple qu'un dash-pot à air.