Brevet FR2414633A1 — publié le 19790810

La présente invention concerne les carburateurs de moteurs à combustion interne et à allumage commandé, par oppo position aux moteurs à inJection, et aux moteurs diesel. Le carburateur d'un tel moteur peut ette défini d'une manière générale comme comportant une conduite d'entrée d'air (comburant) munie d'un papillon, au moins une conduite d'entrée de carburant, et une enceinte de mélange carburant-comburant munie d'une ou plusieurs conduites de sortie destinées à alimenter le ou les cylindres du moteur à combustion interne. Le carburant peut être liquide (essence ou super carburant par exemple) ; il peut également être gazeux : gaz naturel ou gaz de pétrole liquéfié notamment. Dans les carburateurs classiques, le débit de carbu au au ralenti est défini une fois pour toutes par un orifice de ralenti Pendant la décélération, le papillon d'air est fermé ; il en résulte une dépression au niveau de 11 enceinte de mélange carburant-air, et le débit de carburant qui passe à travers l'orifice de ralenti est alors d'autant plus important que régime du moteur était plus élevé avant la décélération. Ce carburant est admis inutilement dans les cylindres, sans apport proportionnel d'air, Il provoque tout d'abord une aux "aise combustion, nuit à la décélération, et se traduit à la longue par.une usure inutile du moteur. On a déjà essayé de remédier à cette dif-ficulté en interposant une électrovanne sur 1'entrée-du carburant au ralenti : par exemple, on remplace ltorifice dexralenti par un gicleur électromagnétique. Ce gicleur peut alors être com zaindépardes circuits électroniques, en fonctión des conditions d'accélération et du régime moteur, de la même manière que dans les moteurs à inJection électronique. les dispositifs de ce genres qui donnent d'assez bons résultats, restent complexes ils souffrent surtout du fait que les composants électroniques s'accommodent mal des conditions de température très variables régnant au voisinage des moteurs de véhicule. La présente invention offre un dispositif régulateur de débit de carburant au ralenti qui soit à la fois très simple et efficace. Le dispositif de l'invention comporte lui aussi une vanne normalement ouverte placée sur la conduite d'entrée de carburant qui sert pour le ralenti. Selon l'invention, il comporte un détecteur de pression relié à l'enceinte du mélange carburant-comburant et capable d'y détecter une pression absolue inférieure à une limite prédéterminée, ainsi qu'unie liaison de commande entre le détecteur de pression et la vanne, liaison qui est capable de fermer la vanne lorsqu'il est détecté que la pression absolue dans l'enceinte de mélange devient inférieure à la limite prédéterminée. Très avantageusement, la vanne est une électrovanne, et le détecteur de pression est un manocontact, tandis que la liaison de commande comporte un circuit électrique passant par le contact du manocontact et par l'enroulement de commande de il électrovanne. Dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, le dispositif régulateur de débit comporte en outre un contact qui est solidaire du papillon, et se ferme lorsque celui-ci vient en butée pour le ralenti. Le circuit électrique passe alors également par ce contact. De la sorte, l'arrivée de carburant n'est supprimée que lorsque le papillon est en butée pour le ralenti, et lorsque-le manocontact détecte que la pression absolue est inférieure à la limite dans l'enceinte de mélange du carburateur. A bord d'un véhicule, le circuit électrique de caiman- de passe avantageusement par l'interrupteur d'allumage du véhicule. Dans la pratique, les carburateurs pour carburants li quides comportent souvent un arifice principal de distrbuiion de oerhzmnb pour la marché normaIeet un orifice secondaire de distribution de carburant pour le ralenti; la vanne de l'invention est alors montée sur l'entrée de carburant au ralenti. Les carburateurs pour carburants gazeux comportent généralement un orifice unique assurant la distribution de carburant pour la marche normale et pour le ralenti; la vanne de l'invention est alors montée sur la conduite dEhmentation engaz du carburateur et le plus pès posssie ~i~t. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description détaillée, qui se réfère aux dessins annexés, et est donnée à tire non limitatif. Sur les dessins: - la figure 1 illustre le schéma de principe du régulateur de débit selon l'invention - la figure 2 illustre schématiquement sous forme de soupe un mode de réalisation du manocontact du dispositif de la figure 1 ; et - les figures 3 à 5 sont des graphiques illustrant l'efficacité du dispositif régulateur selon l'invention, dans un exemple d'application particulier. Sur la figure 1 sont représentées très schématiquement les parties principales d'un carburateur pour carburant gazeux (gaz de pétrole liquéfiés). La référence numérique 1 désigne la conduite d'entrée d'air. La référence numérique 2 désigne la conduite d'entrée de gaz. En 3 se trouve l'enceinte de mélange de l'air et du gaz, qui est munie d'une conduite de sortie 4 se répartissant ultérieurement en plusieurs conduites pour l'ali- tentation des différents cylindres d'un moteur. Sur la conduite d'entrée dEr1,eten a > t du déboxidde Z condnite de gaz 2, est dis- posé un papillon 5 qui est solidaire d'un axe 6 relié à une commande de papillon 7. Par ailleurs, le carburateur est monte sur un véhicule dont le moteur n'est pas représenté, mais qui comporte un interrupteur d'allumage 8, commandé par une clé 9. L'une des bornes du contact 8 est reliée au p8le + de la batterie. Son autre borne est reliée au circuit d'allumage du moteur (non représenté), ainsi qu'à une portion de ligne électrique 13. La partie 4 du carburateur est reliée par une tubulure Il à un manocontact 10, dont le contact 12 est capable de connecter la portion de ligne 13 à une autre portion de ligne électrique 14, qui va vers l'enroulement de commande 15 d'une électrovanne 16. Cette électrovanne 16, qui est du type normalement ouvert hors tension, est branchée sur la conduite d'admission de gaz 2. L'autre borne de l'enroulement de commande 15 de 1'é- lectrovanne est reliée à une ligne électrique 17, qui aboutit à tn contact 18 dont l'autre plot est relié à la masse par une ligne 19. Le contact 18 coopère avec la commande de papillon 7, de manière telle que ce contact ne soit actionné que lorsque le papillon est dans la position pratiquement fermée qui correspond au ralenti. On va maintenant, en référence à la figure 2, décrire un mode de réalisation particulier du manocontact. Désigné par la référence générale 10, le manocontact comporte deux cuvettes 20 et 21, séparées par une membrane 23. Les cuvettes 20 et 21 se font face et sont rendues solidaires l'une de l'autre par des vis 22. Au-dessous de la membrane 23 est ainsi définie une première chambre 41, qui communique avec enceinte de mélange du carburateur par la tubulure Il déjà mentionnée. Au-dessus de la membrane 23 est définie une seconde chambre 42, qui communique avec l'ambiance par un évent 24. Par ailleurs, sur la membrane 23 est monté un équipage constitué d'un c8té d'une coupelle 26, et de l'autre d'un écrou 30 coopérant avec une vis 31 qui s'appuie sur la coupelle 26. La tige de la vis 31 se prolonge en 32. Dans la première chambre, la coupelle 26 sert de point d'appui à un ressort 25, qui vient se loger d'autre part dans l'alésage 29 d'une pièce filetée 27 venant en prise sur la pre mière coupelle 20 du manocontact Cette pièce filetée 27 peut etre bloquée en position par un contre-écrou 28. A l'aide de la pièce 27 et du contre-écrou 28, il est possible selon l'invention de régler la force d'appui du ressort 25 sur la coupelle 26 et la membrane 23. Il apparatt donc que le déplacementr de la membrane sera fonction d'une part de la dépression existant dans la tubulure 11, et d'autre part de la force d'appui du ressort 25. Lorsque ltexcursion de la membrane devient suffisante, la tige 32 vient appuyer sur une tige de commande 33 d'un contacteur 34, qui reçoit d'une part la liaison électrique 13 venant de l'interrupteur d'allumage, et d'autre part la liaison électrique 14 allant vers l'enroulement de commande 15 de l'électrovanne. Matériellement, le contacteur 34 est solidaire d'un = ptoudnsrnt tdUnébier 35, par deux paires d'écrou 37 et 38 sur des tiges filetées 36 venant en prise sur la partie supérieure 21 du corps de manocontact. En réglant la hauteur du contacteur à l'aide de ces écrous 37 et 38, il apparaît immédiatement que l'on peut régler les conditions de déclenchement de la tige 33 du contacteur 34. Ainsi, globalement, dans le manocontact de la figure 2, l'excursion de la membrane 23 est définie tout d'abord par l'ef- tort taré appliqué au ressort 25, et d'autre part par le réglage de sensibilité du contacteur 34 à l'aide des écrous 37 et 38. Le contacteur 34 est choisi du type normalement fermé (contacteur Crouzet 5 ampères, par exemple). La pression régnant dans la tubulure 11 --et par suite. dans la première chambre 41 du manocontact- est inférieure à la pression atmosphérique, comme le sait bien l'homme de l'art des carburateurs. Lorsque cette pression est supérieure à une valeur seuil, cette pression se combine à l'effort appliqué par le ressort 25 pour agir sur le manocontact 34, qui est alors ouvert. On voit donc que le ianocontact 34 sera ouvert dans toutes les conditions de fonctionnement où le moteur fournit un travail substantiel, et notamment à plein régime. Par contre, en décélération, la pression en Il tombe à une valeur assez basse, et la membrane va donc -redescendre vers le bas. Dès qu'elle relâche suffisamment la tige 33 du contacteur 34, le contact de ogui-ci se ferme. Pour des pressions encore plus basses, la tige 32 solidaire de la membrane 23 va ême se séparer de la tige 33 du contacteur 34. Du fait de l'inertie de l'équipage monté sur la membrane, et des frottements, on obtient dans la pratique un certain hystérésis : en décélération, le contact va se fermer pour une pression absolue de 0,4 bar par exemple, alors que au cours d'une accélération ultérieure, il ne se rouvrira qu'à 0,5 bar absolu. Cet hystérésis est un autre aspect important de l'inven- tion. Il peut être réglé en agissant d'une part sur le tarage du ressort 25 et d'autre part sur le montage définissant la sensibilité du contacteur 34. Dans la pratique, le manocontact peut être raccordé à la meme prise de dépression que le dispositif d'assistance de freinage, ou toute autre prise existante ou à créer, en aval du carburateur sur la conduite de sortie destinée à alimenter le ou les cylindres, ou encore que le manocontact commandant l'électrovanne de sécurité gaz (dans les moteurs alimentés par gaz). On va maintenant donner un exemple particulier d'ap ration du dispositif de l'invention. EXEMPLE Des essais ont été effectués avec le dispositif de la figure 1, muni du manocontact de la figure 2. L'électrovanne 16 était de diamètre 6 mm, et le contact en butée de papillon était un contacteur du type Crouzet 5A 250 V. Le dispositif a été monté sur un carburateur Century, équipé d'un yaporiseur-détendeur pour carburant gazeux. L'ensemble était associé à un moteur Peugeot 1700 cm3 (type XC7), et monté sur un chariot élévateur Fenwick 1500 kg, du type JGAPL. Le chariot portait une charge de 1000 kg. il a été établi un circuit de 565 m comportant, matérialisées au sol, des séquences de décélération, arrêts, accélérations et paliers. Ce circuit est défini par la figure 3. il a été parcouru en 2mn24s (+ 2s) à vitesses successives imposées (contrôle par compte-tours), et emprunté 25 fois, assurant 60mn de fonctionnement continu (14km125). Ce plan d'essais a été réalisé pour simuler les conditions réelles d'utilisation d'un chariot élévateur. il a été utilisé d'une part avec le chariot muni du dispositif selon l'invention (A) et d'autre part sans le dispositif de l'invention (B). Au cours de cet essai, on a mesuré la consommation de carburant, et cherché également à évaluer l'évolution des températures de surface des soupapes d'échappement. Par ailleurs, la qualité de l'effet frein moteur a été mesurée. La consommation de carburant gazeux, mesurée par pesée, est de 2,875 kg/h sans le dispositif de régulation, et de 2,500 kg avec le dispositif de régulation de l'invention. L'économie réalisée est donc de 13 %. En ce qui concerne l'évolution de la-température de surface des supapes d'échappement, il n'est pas possible de mesurer simplement et directement cette température. On a donc relevé l'évolution de la température par introduction d'un couple thermoélectrique dans la veine des gaz d'échappement de l'un des cylindres du moteur, à l'aplomb de la sortie de la culasse. L'indication donnée par le couple thermoélectrique est évidemment inférieure à la température réelle de surface des soupapes d'échappement, mais les variations de température relevées apparaissent représentatives de celles qui pourraient être effectivement repérées sur la soupape elle-même. Sur l'effet de frein moteur, on a effectué des mesures au décélérométre avec le meme chariot chargé à 1 tonne, avec et sans le dispositif régulateur de l'invention, mais en dehors Uu parcours d'essai. Les résultats apparaissent en figures 4 et 5. La lettre A désigne la courbe correspondant au chariot muni d'un dispositif régulateur de débit, et la courbe B en trait tireté le chariot qui n'en avait pas. Sur la figure 4, on voit que la baisse de température au niveau de 1'échappement obtenu à l'aide du dispositif de l1lirvention est assez importante, puisqu'elle devient rapidement de l'ordre de 70 à 900C. Cette baisse de température est estimée suffisante pour espérer une longévité accrue des soupapes, tout en restant assez faible pour éviter un risque d'usure prématurée des guides de soupapes par variations de températures entrarnant dilatations et rétractions du métal. De son cttéo la. figure 5 montre clairement que la décélération obtenue est nettement meilleure avec le dispositif régulateur de l'invention que sans ce dispositif. Toutefois, compte tenu de l'appareil utilisé, les comparaisons sont ici valables en valeur relative et non en valeur absolue de décélération Il est clair que le dispositif de la présente invention est à la fois simple et très efficace ; il apporte des avantages nets tant au niveau de l'économie de carburant qu'à celui de la longévité du moteur, ainsi que de l'effet frein moteur. Un autre avantage n'est pas moins important : du fait de la suppression de l1alimentation en carburant pendant la décélération, on réduit évidemment les émissions polluantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif régulateur de débit de carburant destiné à être adjoint à un carburateur qui comporte une conduite d'entrée de comburant munie d'un papillon, au moins une conduite d'entrée de carburant, et une enceinte de mélange carburantcomburant munie d'une ou plusieurs conduites de sortie destinées à alimenter un moteur à combustion interne à allumage commandé, dispositif du type comportant une vanne normalement ouverte placée sur la conduite d'entrée de carburant au carburateur, caractérisé par le fait qu'il comporte un détecteur de pression relié à l'enceinte de mélange et capable d'y détecter une pression absolue inférieure à une limite prédéterminée, ainsi qu'unie liaison de commande entre le détecteur de pression et la vanne, capable de fermer celle-ci lorsqu'il est détecté que la pression absolue devient inférieure à la limite prédéterminée. 2. Dispositif régulateur de débit selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la vanne est une électrovanne, que le détecteur de pression est un manocontact, ét que la liaison de commande comporte un circuit électrique passant par le contact du manocontact et par l'enroulement de commande de l'élec- trovanne. 3. Dispositif régulateur de débit selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un contact solidaire du papillon, et se fermant lorsque celui-ci vient en butée pour le ralenti, et par le fait que le circuit électrique qui passe par le contact du manocontact et l'enroulement de commande de l'électrovanne passe également par ce contact de papillon. 4. Dispositif régulateur de débit selon l'une des revendications 2 et 3, dans lequel le manocontact comporte une enceinte délimitée en deux chambres par une membrane reliée mécaniquement à un contact électrique, caractérisé par le fait que la première chambre du manocontact communique avec l'enceinte de mélange du carburateur, que la deuxième chambre du manocontact communique avec l'ambiance, et que la première chambre du manocontact loge un ressort sollicitant la membrane sous effort réglable. 5. 'ispositif régulateur de débit selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la liaison mécanique entre la membrane et le contact électrique comporte une sensibilité tglable. 6; dispositif régulateur de débit selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait qu1il est monté sur un carburateur coopérant avec le moteur à combustion in verne d'un véhicule. 7. Dispositif régulateur de débit selon la revendica- tion 6, caractérisé par le fait que le circuit électrique de commande passe par l'interrupteur d'allumage du vehicule. Ba Dispositif régulateur de débit selon l'une des rev ndications 7 à 7. caractérisé par le fait que le comburant est l'air et le carburant est gazeux on uide. 9. Dispositif régulateur de débit selon l'une des revendications 1 à B, destiné à tre associé à un carburateur aluni d'un orifice principal de distribution de carburant, et d'un orifice secondaire de distribution de carburant au ralenti, caractérisé par le fait que la vanne est montée sur l'entré de carburant au ralenti. 10. Dispositif régulateur de débit selon ltume des revendications 7 à 8 destiné à autre associé à un carburateur muni d'un orifice unique assurant la distribution de carburant pour la marche normale et pour le ralenti1 caractérisé par le fait que la vanne est montée sur la conduite d'alimentation en carburant du carburateur.