Brevet FR2441731A1 — publié le 19800613

L'invention se rapporte d'une manière générale aux carburateurs pour l'alimentation des moteurs à combustion interne et allumage commandé assurant la propulsion des véhicules automobiles, st concerne plus particulièrement un dispositif régulateur de la richesse du mélange combustible fourni par un tel carburateur lors de la transition entre le régime de ralenti et la marche normale, c'est dire lorsque le papillon du carburateur initialement fermé est progressivement ouvert et découvre au début de sa course l'orifice ou les cri fices de progressivité ou "by-pass" reliant le puits de ralenti à la chambre de carburation. On sait que lorsque le moteur tourne à une vitesse inférieure à une cer- taine limite, la dépression régnant dans la buse est insuffisante pour amorcer le gicleur principal du carburateur, même si le papillon est entrouvert ou lar- gement ouvert. On sait par ailleurs qu'aux faibles dépressions, le mélange tend à être trop riche, en raison des masses spécifiques très différentes de l'air et de l'essence. Pour pallier le premier inconvénient, tous les carburateurs modernes sont pourvus d'un dispositif auxiliaire assurant l'alimentation du moteur aux faibles régimes de rotation, et notamment au ralenti lorsque le papillon est fermé. Ce dispositif de ralenti comprend un puits ménagé dans le corps du carbu- rateur, au sommet duquel débouchent un ajutage d'air dit calibreur st un gicleur de ralenti, généralement alimenté en dérivation du gicleur principal; le fond du puits de ralenti communique avec la chambre de carburation par un orifice dé- bouchant audessous du papillon fermé et dont la section de passage est contr61ó par une vis-pointeau de réglage du débit de mélange, et de manière corollaire de sa richesse. Cette vis est réglée de manière que le moteur reçoie au ralenti un mélange de richesse moyenne. Au début de l'ouverture du papillon en partent du ralenti, la dépurez sion d'une part est relativement faible puisque le moteur tourne lentement, et d'autre part est essentiellement localisée au niveau du papillon. Le gicleur principal du carburateur ne peut donc pas entrer en jeu, et l'alimentation du moteur doit rester assurée par le dispositif de ralenti. Camme le débit de me- lange permis par la vis de réglage est insuffisant dans ces conditions, il est prévu entre le puits de ralenti et la chambre de carburation une libre coIT"uni- cation établie par un ou plusieurs orifices dits de prosressivits ou de by-pass entrant en Jeu dès que le papillon les découvre, pour ainsi fournir au moteur un débit de mélange supplémentaire. L'ouverture du papillon se poursuivant et le moteur accélèrent en w- séquence, la dépression d'une part s'accroît en valeur absolue et d'autre part se reporte progressivement au niveau de la buse et du gicleur principel qui peut dès lors prendre le relais de l'alimentation du moteur, Lors de cette transition entre le régime de ralenti et la marche norma le, le dispositif auxiliaire est donc soumis à une dépression qui s'accroît dans un premier temps jusqu'à une valeur maximale, puis décroît Jusqu'à une valeur négligeable lorsque le papillon est largement ouvert et que la perte de charge dans la veine gazeuse se produit essentiellement au niveau de la buse.Comme cette dépression reste en tous cas faible en valeur absolue, le mélange tend à être trop riche pour la raison précédemment indiquée, ce qui entraîne une con sommation superflue de carburant et les risques corollaires de pollution. Pour pallier cet inconvénient, il est connu de corriger la richesse du mélange par adjonction d'air additionnel. A cet effet, on peut associer au car burateur et plus précisément à son système auxiliaire de ralenti un dispositif régulateur du type décrit dans la demande de brevet français N EN 77/07.454 du 14.03.77 et dans Sa première demande de certificat d'addition N EN 78too.0i30 du 03.01.78, dont le Demandeur a acquis la propriété. Un tel dispositif comprend un organe manomètrique tel qu'un piston ou une membrane actionné par la déprss sion règnent dans le puits de ralenti et faisant office d'organe obturateur pour contrer l'adission d'air additionnel dans ce même puits. La présente invention a pour objet d'apporter aux dispositifs régula teurs de ce type des perfectionnements qui non seulement en simplifient considé rabîcient la construction, mais en outre en garantissent le parfait fonctionne- ment en toutes conditions, notamment en supprimant tout risque de blocage ou de pompage" c'est à dire d'entrée en oscillation aute-entretenue. A cet effet, un dispositif du type indiqué réalisé conformément à la présente invention est essentiellement caractérisé en ce que son organe manomè- trique est normalement maintenu dans une position de repos - pour laquelle il obture un siège d'étanchéité interposé entre le puits de ralenti et une entrée d'air additionnel - par des moyens de rappel dont la force décroît loraqu'il est écarté dudit siège par la dépression appliquée sur sa face opposée à travers un tranglement capillaire. Il s'ensuit que l'ouverture et la fermeture du dispositif se produisent pour des valeurs différentes de la dépression appliquée, en conformité avec ses variations pendant la transition concernée, et ce avec un retard qui évite tout risque de pompage. Dans un mode de réalisation préféré du dispositif conforme à 1' inven- tion, l'organe manomètrique est une membrane souple portant en son centre un aimant permanent qui coopère avec le siège d'étanchéité pour constituer les moyens de rappel précités, agissant contre la dépression appliquée sur la face de la membrane opposée audit siège, dans une chambre close reliée au puits de ralenti par l'étranglement précité, avantageusement constitué par un passage ijtreiversant la membrane et l'aiment dans l'axe du siège. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation nullement limitatif illustré par le dessin annexé, sur lequel s La Figure 1 montre en coupe partielle schématique un carburateur équipé d'un dispositif régulateur selon l'invention; et La Figure 2 oomprend deux croquis illustrant le fonctionnement d'un tel régulateur en positions respectivement de- fermeture et d'ouverture Le carburateur inversé à simple corps montré schématiquement sur la Figure 1 ten particulier, les proportions relatives de ses organes ne sont pas respectées pour une meilleure lisibilité) comprend essentiellement un corps tubulaire en alliage léger délimitant une chambre de carburation verticale 10, dans laquelle sont disposés d'amont an aval (soit de haut en bas sur le dessin) une buse il forment un venturi autour d'un ensemble axial 12 d'aspiration et pulvérisation du carburant provenant par un conduit 13 du gicleur principal et de la cuve & niveau constant (non représentés) puis un papillon 14 porté par un axe transversal 15 couplé à la pédale d'accélérateur. Dans une dépendance latérale du corps du carburateur est agencé un puits de ralenti 20 comportant de haut sn bas un ajutage d'air ou calibreur 2 i, un gicleur de ralenti 22 alimenté par un canal 23 branché en dérivation sur le conduit 13, un orifice de progressivité 24 et un orifice de réglage 25 qui débou- chent dans la chambre de carburation 10 de part et d'autre du papillon 14 an position de fermeture, comme représenté. La section de passage effective de 1' orifice de réglage est contrôlée par une vis-pointeau dont il sera question plus loin, car faisant partie intégrante du dispositif de l'invention. L'agencement du carburateur décrit et illustré est classique, et son fonctionnement bien connu s la rotation du moteur crée une dépression dans Sa tubulure d'admission 16, en bout de laquelle est monté le carburateur. Lorsque le papillon 14 est largement ouvert, cette dépression induit un fort débit d'air aspiré dans l'atmosphère - et donc à pression normale - à travers un filtre (non représenté conçu pour introduire la moindre perte de charge possible, et par exemple monté directement sur l'embout supérieur 18 du carburateur, A sa traversée de la buse 11, la vitesse de l'air s'accroît notablement en créant une dé- pression locale qui assure l'aspiration et la pulvérisation par l'enssrble 12 d'un débit de carburant sensiblement proportionnel au débit dJair. Le moteur reçoit en conséquence un mélange combustible de richesse sensiblement constante, sauf durant les régimes transitoires pouH lesquels entrent an jeu des dispositifs au41iaires, par exemple la pompe de reprise an cas de forte accélération. Ces dispositifs connus ne seront pas plus décrits, d'autant qu'ils n'interfèrent nullement avec le fonctionnement du dispositif de l'invention. Comme déjà indiqué, le dispositif régulateur objet de l'invention con- prend une vis de règlage spéciale 30 substituée à la vis d'origine mais en conservant néanmoins la fonction. A cet effet, l'extrémité de la vis 30 traversant le fond du puits de ralenti 20 se termine par un pointeau destiné à obturer partiellement l'orifice 25 et ainsi bigler le débit et la richesse du mélange four- ni au moteur fonctionnant au ralenti, Derrière ce pointeau, la vis 30 est traversée par un passage transver- sal 31 dans lequel débouche un passage axial 32 s'étendant jusqu'à l'extrémité opposée de la vis, conformée en embout ou canule 33 pour raccordement étanche d'un conduit 34 aboutissant au dispositif régulateur 40 proprement dit. Ce conduit 34 pourrait éventuellement ccjinporter une dérivation symbolisée en 35 pour l'alimentation d'un carburateur auxiliaire de ralenti 36 gazéifiant le mélange avant de le renvoyer dans la tubulure d'admission 16 par un conduit 37 par exemple agencé dans une bride interposée entre les collerettes de la tubulure et du carburateur. Un tel dispositif auxiliaire est décrit dans la demande de brevet français NO EN 76/33.619 du oye.11.76 dont le Demandeur est co-titulaire. Le dispositif réulstsur Q comprend essentiellement un couvercle 41 en tôle emboutie et un fond 42 en alliage léger moulé entre lesquels est enserrée de manière étanche la périphérie d'une membrane souple 43 en matériau élas- tomère ou tissu imprégné, qui sépare une chambre supérieure close dite "de commande" et une chambre inférieure annulaire dite "de travail" qu'un conduit 44 aboutissant par exemple au filtre à air maintient en permanence à la pression atmosphérique ambiante. Ce conduit constitue l'entrée d'air additionnel. Dans l'axe du fond 42 du dispositif est emprisonné, de moulage une pièce tubulaire 45 en matériau magnétique doux tel qu'un acier à faible teneur en car bone, dont l'extrémité extérieure forme embout ou canule 46 de raccordement du conduit 34, et dont l'extrémité intérieure forme un siège d'étanchéité annulaire 47 entouré par la chambre de travail et engagé par la membrane 43 faisant office de clapet de fermeture lorsqu'elle se trouve dans la position de repos représentés.Sur la portion centrale de la face opposée de la membrane 43, donc dans la chambre de commande, est rapporté un aimant permanent 48 de forme cylindrique, par exemple fait de ferrite ou d'un alliage cobalt/terres rares, capable d'engendrer une induction magnétique élévée pour un faible poids et présentant un champ coercitif important an dépit de se forme.L'aimant et la membrane sont solidarisés - avec interposition de rondelles et coupelles si besoin est et comme représenté - au moyen d'un rivet axial tubulaire 49, qui constitue un étranglement de très faible section de passage mettant en relation la chambre supe- rieurs de commande avec le siège d'étanchbité et donc le puits de ralenti, que ce dernier soit isolé - pour la position de repos représentée de la membrane ou qu'il soit en relation avec l'atmosphère Pour sa position levée. Le fonctionnement du dispositif régulateur 40 qui vient d'être décrit sera mieux compris en se reportant aux croquis de la Figure 2, qui montrent très schématiquement et respectivement en positions de fermeture et d'ouverture un dispositif équivalent, dans lequel la membrane 43 est remplacée par un piston 143 coulissant dans un cylindre 141 dont le fond 142 est traversé par un conduit axial 145 formant en bout un siège d'étanchéité annulaire 147, et par un conduit radial 144 débouchant sous le piston; Ce dernier est traversé par un passage axial 149 et rappelé dans la position de repos montrée à gauche par l'ac- tion de moyens de rappel figurés par un ressort 148 pour commodité, mais dont il est entendu que le force de rappel dÉcrolt rapidement lorsque le piston s'écarte du siège d'étanchéité. Le conduit 144 est en relation avec l'atmosphère et donc maintenu & la pression ambiante Po, tandis que le conduit 145 relié au puits de ralenti du carburateur est soumis à la pression règnant dans ce dernier, soit Po - dp, où Qg représente la dépression relative existant dans ce puits. Pour la position de fermeture ou de repos représentée sur le croquis ds gauche, cette dépression relative s'établit dans la chambre de commands du dispositif, avec un retard conditionné notamment par ses variations de volume et par la section du passage 149, ce retard étant décompté à partir du moment où le siège d'étanchéité 147 est engagé par le piston 143, qui subit alors une force de rappel R. Le piston reste dans cette position aussi longtemps que la somme des forces ascendantes qu'il subit, soit s Po (s - s)+ s(Po - & ) est inférieure à la somme des forces descendantes, soit X R+ S(Po -dp), 6 et s représentent respectivement la surface active du piston et l'aire enclose par le siège d' étanchéité La simplification de cette inégalité permet de constater que le pis ton reste en position de repos pour : tp (s - s) Dès que le papillon s'entrouvre, cette valeur limite de la dépression est dépassée, et la pression dans la chambre de commande du dispositif s'abaisse en correspondance avec quelque retard. Dès que l'inégalité dp (8 - s) Le piston se trouvant dans cette position d'ouverture, d'une part la force de rappel est ramenée à une valeur r R, et d'autre part la dépression relative dans la chambre de commande s'annule progressivement, puisque le passage 149 est alors en relation avec l'atmosphère. il s'ensuit que le piston reste dans cette position aussi longtemps que la force ascendante Po.S est supérieure à la somme des forces descendantes r + S(Po -dp), et donc, après simplification, aussi longtemps que l'inégalité ssp.S > r est satisfaite. En fait lorsque le piston retourne vers sa position de fermeture et s'approche du siège d'étanchéité, un état d'équilibre peut s'établir, pour peu que la dépression relative subsiste dans le puits de ralenti et soit compensée par la perte de charge subie par l'air additionnel entre siège et piston Toute foi s, la croissance rapide de la force de rappel au voisinage de la position de fermeture exclut qu'un tel équilibre soit durable, et le piston retourne quasiinstantanément à sa position de repos, dès que la pression dans la chambre de commande dépasse une certaine valeur limite. Entretemps, pendant que le piston est soulevé, le flux d'air additionnel est bien entendu modulé par la dépression règnant dans le puits de ralenti, de sorte que la richesse du mélange fourni au moteur reste sensiblement constante pendant la transition entre le régime de ralenti et la marche normale, A cet égard et dans le cas d'un carburateur dit "monojet", on remarquera que cette dépression et donc le flux d'air additionnel s'annulent dès que le gicleur principal entre an fonction. Au total, l'alimentation du moteur pendant la transition considérée est assurée sans "trou" ni excès de consommation.Lors d'autre transitions, et par exemple lors d'une vive accélération ou d'une décélération brutale, l'intervention superflue du dispositif est évitée par la constante de temps inhérente à son fonctionnement. Le dispositif représenté sur la Figure 1 pourrait faire l'objet de multiples variantes de réalisation et de nombreux perfectionnements de détail. Ainsi et par exemple, l'aimant pourrait être incorporé au siège d'étanchéité, la membrane portant une simple rondelle de matériau magnétique doux faisant office de flasque de raidissement et de culasse de fermeture du circuit magnétique. L'aimant lui-mêmew dans le montage représenté, pourrait être enveloppé d'une telle culasse. Des rondelles intercalaires en matériau amagnétique pourraient être interposées de l'un ou l'autre côté de l'entrefer pour en modifier la valeur, et par suite celle de la force d'attraction initiale au repos. L'aimant pourrait encore être autrement disposé en formant un cicuit magnétique avec des pièces polaires séparables respectivement solidaires de la membrane et du siège d'étanchéité. Dans tous ces modes de réalisation concevables, il resterait que la force de rappel de 1' organe manomètrique diminuerait rapidement avec son déplacement depuis Sa position de fermeture. La loi de variation de la force de rappel de l'organe manomètrique pourrait être ajustée selon les besoins en adjoignant au dispositif - comme montré sur la Figure 1 - au moins un ressort ou mieux deux ressorts antagonistes 51,52 agissant respectivesent pour réduire la force de rappel au repos et pour augmenter cette force de rappel en position d'ouverture, laquelle peut par ailleurs être déterminée par butée directe ou indirecte ds l'organe manomètrique 43 sur le couvercle 41, afin d'en limiter la levés, et par suite la variation de volume de la chambre de commande et donc la constante de temps du dispositif. Cette constante de temps peut par ailleurs être ajustée an agissant sur la section de passage et la conformation de l'étranglement par exemple et cOmMe montré sur la Figure 1, en prolongeant le rivet creux 49 par un êlé,nsnt tubulaire 53 qui peut être soit ouvert en bout et calibré, soit fermé an bout et perce de trous calibrés. Dans c dernier cas, l'écoulement de l'air additionnel ne peut pas perturber la prise de dépression, et donc ie fonctionnement du dispositif. Dans le même ordre d'idées et afin de permettre un dosage adéquat du débit d'air additionn@@@ injecté, il importe d'une part d'éviter toute perte de charge entre le dis@@@tif 40 et le puits de ralenti 20, ce qui peut être obtenu par un dimensionneme@@ convenable de l'embout 46, du conduit 34 et surtout des passages internes 31 et 32 de la vis de réglage creuse 30. il importe d'autre part que cet air additionnel soit injecté dans le puits "', an anont de 1' orifice de réglage i ce qui est obtenu par la disposition du passage transversal 31 de la vis.Cette disposition a en outre pour avantage de permettre la prise en compte @@ la dépression effective dans le puits. Ule solution équivalente à ce dernier @egard serait d'établir une connexion directe entre le puits et la chambre de commande du dispositif, auquel cas la membrane serait rendue étanche, l'étranglement requis étant reporte dans ladite connexion. Enfin, comme il est bien connu et comme suggéré sur le dessin, la sur- face active de la -' brane pourrait être rendue variable en fonction de son de placement, par c ration judicieuse du couvercle 41. C'est dix d'une manière plus générale que l'invention n'est nullement limite à l'ex 4 de réalisation décrit et illustré, non plus qu'à celui sug- géré par les c cro@@@s de la Figure 2 et & ceux correspondant aux variantes indiquées, mais au e contraire ire comprend tous les moyens techniquement équivalents, considérés séparément ou an combinaison et mis en oeuvre dans le cadre des reven- dications qui REVENDICATIONS 1. Dispositif régulateur de la richesse du mélange combustible fourni par le carburateur d'alimentation d'un moteur à combustion interne et allumage commandé lors de le transition entre le régime de ralenti et la marche normale, du type comprenant un organe manomètrique actionné par la dépression régnant dans le puits de ralenti et faisant office d'organe obturateur pour contrôler l'admission sélective dans ce puits d'air additionnel, caractérisé en ce que ledit organe manomètrique est normalement maintenu dans une position de repos, pour laquelle il obture un siège d'étanchéité interposé entre le puits de ralenti et une entrée d'air additionnel, par des moyens de rappel dont la force décroît lorsqu'il est écarté dudit siège par la dépression appliquée sur sa face opposée à travers un étranglement capillaire. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe menomètrique sépare deux chambres dont l'une entourant le siège d'étanchéité communique librement avec l'atmosphère, de préférence à travers un filtre à air, et dont l'autre est close et reliée eu puits de ralenti par l'étranglement. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe manomètrique est traversé au droit du siège d'étanchéité par un passage incluant l'étranglement. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le passage précité est prolongé dans l'axe du siège d'étanchéité par un tube comportant des ouvertures latérales calibrées de prise de dépression statique. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 å 4, caracté- risé en ce que l'organe manomètrique est une membrane annulaire souple étanche, dont la périphérie est enserrée entre deux flasques délimitant les chambres précitées, et dont la portion centrale raidie constitue le clapet de fermeture du siège d'étanchéité 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de rappel précités comprennent deux équipages magnétiques séparables dont l'un au moins inclut un aimant permanent assurant leur attraction mutuelle, respectivement solidaires du siège d'étanchéité et de l'organe manomètrique et dont l'entrefer s'accroît lorque ledit organe est écarté té dudit siège. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de rappel précités comprennent en outre des pièces en matériau amagnétique intercalées et/ou des pièces en matériau magnétique doux rapportées dé manière à permettre le règlage de la force d'attraction exercée sur l'orXqans manomètrique en position de repos et/ou écarté de cette dernière en fin de course. 8. Dispositif selon la revendication 6 ou la revendication 7, caracte- risé en ce que les moyens de rappel précités comprennent en outre au moins un ressort dont la force élastique se retranche de ou s'ajoute à l'attraction megnétique selon que l'organe manomètrique est respectivement en position de repos ou écarté de cette dernière. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le siège d'étanchéité et l'étranglement précités sont reliés au puits de ralenti par l'intermédiaire d'une vis creuse substituée å la vis de réglage de richesse d'origine, agencée pour en conserver la fonction mais en outre permettre l'injection dans le puits d'air additionnel en amont de l'orifice de réglage débouchant dans la chambre de carburation. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le siège d'étanchéité, la vis creuse et le conduit les reliant présentent une section de passage minimale très supérieure a celle de l'orifice de réglage.