Brevet FR2463289A1 — publié le 19810220

La présente invention se rapporte à un carburateur à ro+tr avec formation du mélange de ralenti pour les moteurs à combust on interne, comprenant une roue i aubes disposée dans le canal d'aspiration et entraînée len rotation par le courant d'air aspire, qui entraîne un rotor à la périphérie duquel est prévu au moins un gicleur de sortie de carburant qui communique avec une réserve de carburant prévue dans -e rotor et alimentée en carburant par intermédiaire d'une conduite d'amenée fixe et délivre dans 1'air aspiré, une quantité de carburant qui présente 7n rarport sensiblement linéaire avec la vitesse de rotation de la roue à aubes précitée, ce dispositif comprenant égaiemen.± lun papillon disposé dans le canal d'aspiration en aval de la roue à aubes et servant à réguler la quantité du mélange d'air et de carburant. Un tel carburateur à rotor est par exemple décrit dans le breve- su:isse no 606 784. Le óarburant délivré par le gicleur lorsque le rotor tourne,est reçu dans un pulvérisa- teur annulaire fixé au rotor et pulvérisé en gouttelettes extrêmement aines sous l'action des forces centrifuges par sor, aret.? e npulrérisaton..'arête de pulvérisation est oiituée au-dessus des aubes de la roue à aubes et l'air d'aspiration chargé du carburant à l'état pulvérisé par- vient entre les aubes de ladite roue au travers du papillon. La roue à aubes tourne relativement vite, notamment à quelques 10000 T/mn en charge maximale. Le dosage précis du carburant qui s'étend à tout le domaine de rotation de - la roue à aubes, du ralenti à la charge maximale, la pulvérisation en gouttelettes très fines par l'intermédiaire de l'arête de pulvérisation rotative et la préparation du mélange de carburant e+, d'air entraînent la formation de gaz d'4chappement pauvres en sbilstances nocives dans lesquels les pronortions de 00, H et également NOx sont largement inférieures aux valeurs habituellement rencontrées. Les autres avantages d'un tel carburateur sont sa structure simple et l'absence d'un quelconque organe de réglage. 24632.9 Lorsque dans un tel carburateur,l 'alésage de buse est dimensionnéE pour une teneur minimale en CO à l'état de charge, le ralenti n'est pas satisfaisant et le mélange de ralenti obtenu, dont la teneur en CO est de 0Oetau moins, est trop pauvre. Il s'est avéré que pour obtenir un ralenti satisfaisant, il fallait disposer d'un mélange de ralenti plus gras et enrichi en carburant, qui fournit dans les gaz d'échappement, 0,5-0,8 % de C0etdans les carburateurs inversés, environ 2 % de CO. Le ralenti d'un moteur à combustion.interne est insatisfaisant en général avec les carburateurs à rotor dans lesquels le carburant est dosé par le rotor et non pas par un dispositif de dosage séparé telle qu'une soupape à aiguille commandée, et par conséquent, de nombreux efforts ont été menés afin de réaliser des carburateurs à rotor délivrant un mélange de ralenti enrichi en carburant. Par le brevet américain 2 268 698 déposé au nom de ROLLINS, on connait un carburateur à rotor équipé d'un système séparé.de buse de ralenti analogue à celui d'un carburateur inversé du type conventionnel. Lorsque le papillon se trouve en position de ralenti, le mélange de carburant et d'air n'est produit que par le système de buse de ralenti et ce n'est qu'après déplacement du papillon que la répartition du carburant s'effectue par les alésages de buse du rotor. Dans un autre carburateur à rotor connu par le brevet américain 2 823 906 déposé au nom de GIDEON, la vitesse du rotor est réglée en fonction de la position du papillon. La roue à aubes tourne dans un cylindre d'aspiration qui est entouré d'un volume d'aspiration annulaire. En dessous de la roue a aubes, le cylindre extérieur présente des - orifices périphériques grâce auxquels son volume intérieur est relié au volume extérieur. Les orifices de passage dans le cylindre d'aspiration sont réglables dans leur diamètre par la commande du panpillon et ils sont 246'3289 fermés lorsque le papillon se trouve en position de ralenti, si bien aue tout l'air aspiré ne s'écoule cui'?. travers du cylindre d'aspiration et que par la -otation co"responda-te de la roue à Pibes, on obtient C un mélange de ralenti gras et enricbhi en carburant présentant un rapport air/carburan+de par exemple 10:1. orsrlie le vapillon est ouvert, une partie de l'air aspiré q' coulle dans le volume anrfl..ire e+t le long de la roue aRues s4 bien que le rotor tourne plus lentement et qule l'on obtient lun mélange carburant/air plus pauvre dont le rapport ani-r'/carburant peut atteindre 17:1. UIn système,'i buse de ralenti séparé comprenant plusieurs vis de réglage de même que le réglage de la rotation di,,o-:'or par l'intermédiaire d'un diaphragme perforé coi.1] par exemple mécaniquement au papillon, constituent en soi des constructions compliquées et relativement peu fiables. D'autre part, dans certaines phases de fonctionnement, le système de buse de ralenti, au ralenti, et le réglage de la rotation du rotor lorsque les:ori'f'ces de passage sont ouverts, essentiellement en charga moyenna, donnentun mélange d'air et de carburant moins bien préparé. Par la présente invention, on doit créer un carburateur du type précité dans lequel on produit un mélange d'air et de carburant pour le ralenti, suffisamment enrichi en carburant, ' l'aide de moyens simples, fiables dans leur fonctionnemgt et moins coûteux comparativement aUx carburateurs à rotor déjà connus un mélange d'air et de carburant préparé correctement et régulièrement étant ---.n d'autre part assuré dans tous les états de fonctionnement du motri-r combustion interne. Conformément à l'invention, cebut oet obtenu par le faisqutau nivau du canal d'aspiration, on a prévu au moins un canal de ralenti faisant pont au-dessus du papillon :dans la position de fermeture, qui débouche dans le canal d'aspiration en aval du papillon qui présente en amont de ce dernier,uneadmission tubulaire orientée vers la roue à aubes avec un orifice d'admission disposé à proximité du bord du canal d'aspiration juste en dessous de la surface de rotation délimitée par l'arête inférieure des aubes, pour assurer l'enrichissement du mélange de ralenti en carburant par l'augmentation de la vitesse de rotation de la roue à aubes pour le débit d'air au ralenti. Par l'aspiration d'air par le canal de ralenti lorsque le papillon est fermé, à l'aide de l'admission spécialement prévue, la roue à aubes est entraînée plus rapidement en rotation que ce n'est le cas avec.un même débit d'air, par aspiration d'air au travers d'un orifice quelconque, par exemple lorsque le papillon est légèrement ouvert, si bien que par suite de la rotation plus rapide du rotor, une quantité supérieure de carburant est délivrée par le gicleur dans la quantité d'air aspiré et que l'on obtient un mélange de ralenti plus gras avec des gaz d'échappement présentant une teneur plus élevée en CO, comme ceci est désiré. Lorsque le papillon est ouvert, l'air aspiré s'écoule au travers du canal d'aspiration et l'effet d'augmentation de la vitesse de rotation dudit canal disparaît presque totalement et l'on produit le mélange d'air et de carburant plus pauvre,qui correspondant à une charge du moteur et qui fournit des gaz d'échansement avec une teneur moins forte en substanoesrocives Le canal de ralenti ne véhicule qu'un mélange prépara d'air et de carburant et puisque sa présence dans le tube d'aspiration ne gêne en aucune facon la préparation du mélange par le rotor, le moteur à combustion interne est alimenté à tous les états de fonctionnement,y compris au ralenti, avec uin mélange ujours correctement préparé. La sécurité de fonctionnement ainsi que la réalisation avantageuse économiquement d'un canal de ralenti du type précité sont donc évidentes. Suivant l'invention, on peut prévoir dans le canal d'aspiration un seul ou plusieurs canaux-de ralenti, notamment dmxcanaux diamétralement opposés ou trois canaux régulièrement répartis sur la toute périphérie dudit canal d'aspiration. Le ou les orifices d'admission du canalde ralenti sont disposés dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation de la roue à aubes précitée. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'admission tubulaire prévue dans lesdits canaux, est apliquée contre la paroi du canal d'asDiratîon et orientée parallèlement à l'axe de rotation de la roue à aubes précitée. Pour faire varier la section de passage, on a prévu dans un canal de ralenti, une vis de réglage accessible de l'extérieur du canal d'aspiration. Suivant une autre caractéristique de l'invention, chaque canal de ralenti contient au niveau de son débouché dans le canal d'aspiration, une soupape à billes réglée pour fermer le canal de ralenti correspondant lorsque la dépression dans le canal d'aspiration est plus faible que la dépression de ralenti. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci appara tront plus clairement au ours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation del!invention, et dans lesquels: - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un carburateur à rotor conforme à l'invention - la figure 2 est une coupe transversale dudit carburateur suivant la ligne II-II de la figure 1 - la figure 3 représente la zone de débouché d'un canal de ralenti comprenant une soupape à billes. L'installation de carburation représentée sur les dessins comprend d'une part un papillon 2 de type conventionnel disposé dans le canal d'aspiration 1 d'un moteur à combustion interne, qui est couplé pour être actionné,mécaniquement à la pédale d'accélération, d'autre part un carburateur à rotor 3mainteinoezpsition fixe dans le canal d'aspiration-1 par rapport au papillon 2 ainsi qu'un canal de ralenti 20 réglable et monté fixe dans le canal d'aspiration 1. Le papillon 2 et son mécanisme de commande sont de tyne courant, aucune modification ne devant nécessairement être apportée. Grâce à la pédale d'accélération, le papillon 2 neut être réglé dans une position quelconque entre la portion de repos illustrée à la figure 1 dans laquelle le canal d'aspiration 1 est pratiquement fermé, et une position d'extrémité correspondant à l'ouverture maximale dudit canal 1. La position de repos correspond à la position de ralenti du papillon. Pour obtenir lorsque le moteur à combustion interne est au ralenti, en dessous du papillon 2, la dépression nécessaire dans le canal d'aspiration 1, le papillon 2 est réglable de l'extérieur pour assurer le réglage correct du ralenti. - Le carburateur à rotor 3 utilisé suivant la présente invention est décrit en détail notamment dans le brevet suisse 606 784. Un manchon 4 sensiblement cylindrique adapté dans le canal d'aspiration 1 comprend, à ses deux extrémités, respectivement plusieurs barrettes orientées radialement 5,6 qui sont maintenues dans deux roulements à billes 7 disposés coaxialement à l'axe dudit manchon. Dans les roulements à-billes 7, on a monté un rotor 8 sur lequel est fixée une roue à aubes 9 comprenant une pluralité d'aubes 10. Les arêtes extérieures 1Oa des aubes 10 présentent un écartement réduit de la paroi interne 4a du manchon 4, de l'ordre d'un di.xlème- de m'illimètre. Les arêtes inférieures 10b des ailettes 10 sont disposées dans un plan qui est perpendiculaire à l'axe de rotation-11. Le rotor 8 comprend un alésage cylindrique 12 coaxial à l'axe de rotation 11 dans lequel dépasse un tube d'amenée de carburant 13 fixé dans le manchon 4 par l'intermédiaire des barrettes supérieures 6. L'une des barrettes radiales supérieures 6 est creuse et assure la jonction de l'extrémité supérieure du tube d'amenée de carburant 13 avec une pièce de connextion 14 (figure 2) qui est reliée à lyalimentation en carburant, notamment un flotteur. Juste en dessous du tube d'amenée de carburant 13, le rotor 8 comprend un volume cylindrique de réception de carburant 15 qui est relié Dar un canal de jonction 16 dans le rotor à un alésage de sortie de carburant ou gicleur 17 prévu à la périphérie du rotor au- dessus des ailettes 10. L'extrémité supérieure de la roue à aubes 9 est annulaire et présente une paroi intérieure 18 qui est disPosée en vis-à- vis de l'alésage 17, à un certain écartement et qui aboutit, au-dessus de l'alésage ou du gicleur 17, à une arête de pulvérisation 19 de telle manière que le carburant délivré par le gicleur 17 soit reçu par la paroi intérieure 18 et pulvérisé par l'inter- médiaire de ladite arête 19, en gouttelettes extrêmement fines dès que le rotor tourne. A l'état de fonctLonnement stationnaire, dans un tel carburateur à rotor, la vitesse de rotation de la roue à aubes est directement proportionnelle à la quantité d'air aspiré et la quantité de carburant délivrée par l'alésage 17 est directement proportionnelle à la vitesse de rotation de la roue à aubes, si bien que le carburateur à rotor délivre un mélange d'air et de carburant dans lequel pour toutes les vitesses de rotation possibles de la roue à aubes, à partir d'une vitesse minimale, la quantité de carburant présente avec la cuantité d'air, un rapport linéaire constant. Le carburateur à rotor est dimensionné de telle façon qu'il produit un mélange d'air et de carburant dans lequel les trnyeurs en substances nocives des gaz d'échappement, notamment en ou et CE. sont les plus faibles possible donc un mélange c-'air et carburant qui est pauvre. Ce mélange pauvre est désigné dans la suite de la présente description sous l'expression mélange de charge. Le mélange de ralenti plus gras et plus enrichi en carburant que le précédent, est obtenu à l'aide du canal de ralenti 20. A la figure 1, on a représenté un canal de ralenti 20 formé d'un tube à trois coudes qui imt etreas-Emblé à partir de plusieurs tronçons de tube pour faciliter sa fixation dans le canal d'aspiration 1. Le canal de ralenti 20 passe au-dessus du papillon à la manière d'un pont dans la position de ralenti ou de fermeture et comprend dans l'exemple de réalisation représenté, une partie médiane rectiligne 21 parallèle à l'axe de rotation du rotor 11 qui est disposée i2463289 contre la paroi extérieure du canal d'aspiration 1. Sur la partie médiane 21 du canal de ralenti)on a prévu une vis- de réglage 25 accessible de l'extérieur grâce à laquelle on peut faire varier la section de passage du canal de ralenti. En aval du papillon 2, le canal de ralenti 20 mène par un coude, à un orifice de sortie 22 qui est prévu par la paroi intérieure la du canal d'aspiration 1 à un écartement du papillon 2 fermé qui est comparable au rayon dudit papillon. En amont du papillon 2, le canal de ralenti 20 aboutit par deux coudes, à une portion d'admission rectiligne 23 qui vient s'appliquer contre la paroi intérieure la du canal d'aspiration 1 ou la paroi interne 4a du manchon 4 du rotor et qui est orientée parallèlement à l'axe de rotation 11 dudit rotor. L'orifice d'admission 24 du canal de ralenti 20 est situé juste en dessous des aubes 10 de la roue à aubes 9, avantageusement dans un plan qui est perpendiculaire à l'axe derotation 11. Lé canal de ralenti 20 assure que dans la position du ralenti du papillon 2, la roue à aubes 9 tournera plus rapidement, pour un même débit d'air, et qu'ainsi une quantité plus importante de carburant sera délivrée par le gicleur 17 dans l'air aspiré. Pour obtenir cet effet d'augmentation de la vitesse de rotation de la roue à aubes par le canal de ralenti 20, la configuration tubulaire de l'admission ainsi que la position de l'orifice d'admission 24 jouent un rôle important, cet orifice d'admission permettant d'obtenir pour la roue précitée, un écoulement d'air plus rapide et dirigé. Il importe que l'orifice d'admission 24 soit le plus près possible de la paroi interne du canal d'aspiration 1'ou disposé à proximité de 1' arête extérieure l0a des aubes 10 et non loin de l'arête l0b desdites aubes, et que d'autre part l'admission 23 tubulaire soit orientée sur ladite roue à aubes. Dans la position illustrée à la figure 1 de l'orifice d'admission 24, la partie d'admission tubulaire 23 pourrait être inclinée vers le haut par rapport à l'axe de rotation 11 au lieu d'être orientée parallèlement à ce dernier. Le diamètre du canal de ralenti 20,. la longueur de la portion d'admission 23, son orientation par rapport à la roue à aubes ainsi que la position et l'orientation de l'o- rifice d'admission 24 par rapport à ladite roue, dépendent plus ou moins de la configuration respective de la roue à aubes 10 et de celle du manchon 4 ainsi que des conditions de ralenti respectives du moteur à combustion interne cor- respondant. Pour une installation de carburation donnée, la configuration la plus avantageuse du canal de ralenti notam- ment de la portion d'admission de ce dernier sera de préfé- rence déterminée par expérimentation. Il s'est toutefois avéré qu'un canal de ralenti donnant totalement satisfaction était suffisamment modifiable pour que, pour un carburateur à rotor donné, notamment pour un manchon prédéterminé 4 et un canal d'aspiration 1 défini, on puisse choisir une confi- guration du canal de ralenti qui permettra une fabrication et un montage économiquement avantageux. Les frais d'un tel canal de ralenti ne sont que minimes en comparaison de ceux du carburateur à rotor et quoiqu'il en soit, ils sont beau- coup moins importants que les co&ts de réalisation des dis- positifs de ralenti déjà connus dans les carburateurs à rotor. Dans un modèle expérimental testé, lecanal de ralenti réalisé sensiblement comme ceci est illustré sur la figure 1 présente un diamètre interne d'environ 3 mm et l'écartement de l'orifice d'admission 24 de l'arête inférieure 1lb des ailettes était d'environ 1 mm. Grâce à la vis de réglage 25, on a pu régler un mélange de ralenti dans lequel la teneur en Co dans les gaz d'échappement variait entre 0,3 et 1,5 % La vitesse de rotation du moteur au ralenti a pu être réglée à une valeur quelconque comprise entre 800 et 1 100 T/mn, le moteur tournant "rond" et sans caler, à toutes les vitesses comprises entre les valeurs indiquées. Dans un carburateur à rotor du type précité, on ne ren- contre individuellement dans un type de carburateur donné aucune différence notoire au point de vue du dosage du car- burant et de la préparation du mélange. Le canal de ralenti S20 peut ainsi être conçu, sans aucune difficulté de telle manière que les tolérances impliquées par la fabrication n'ont aucune influence sur la formation du mélange de ralenti. Lorsque pour un ralenti optimal les différentes unités d'un type de moteus à combustion interne donné,demandent approxi- mativement le même mélange de ralenti, il est par conséquent possible de prévoir pour ce type de moteur un canal de ralenti unitaire sans vis de règlage. Les installations de carburationrne coprenitalors aucun organe de réglage. La vis de réglage 25 du canal de ralenti 20 n'St pas absolu- ment nécessaire mais -elle peut-avantageusement être prévue pour obtenir un ralenti optimal étant donné la disperson d'un moteur à l'autre dans un type donné. Si l'on désire alimenter la roue 9 au ralenti de manière régulière avecun écoulement d'air plus rapide, au lieu d'un seul canal au ralenti, on pourra en prévoir plu- sieurs. On pourra notamment prévoirdex Onauxde ralenti dia- métralement opposés ou comme ceci est indiqué par d.es lignes en tiretsà la figure 2,tmLscanaux de ralenti 20, 20a., 20b régulièrement répartis sur la périphérie du canal d'aspiration 1. Il est avantageux de prévoir plusieurs canaux de ralenti uniquement lorsque les différents moteurs d'un type de moteur donné demandEntpour un réglage optimal du ralenti, le même mélange ou sensiblement le même mélange étant donné qu'alors un seul desdit canaux est équipé de la vis de réglage associée. Dans l'exemple de réalisation illustré à la figure 3, dans le canal de ralenti 20, à proximité du débouché dans le canal d'aspiration, on a prévu une soupape à bille 26 par laquelle le canal 20 est fermé lorsque le papillon 2 est déplacé de sa position de ralenti et qu'en aval dudit papil- lon, il règne une dépression plus faible que lorsque le papillon est fermé, si bien que l'on est assuré que la roue à aubes ne tournera plus rapidementqu'au ralenti. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. REVENDI CATI 0 NS 1. Système de carburateur à rotor avec formation de mélange de ralenti pour les moteurs à combustion interne, comprenant d'une part une roue à aubes disposée dans le canal d'aspiration, entrain ien rotation par le courant d'air aspiré, qui entraîne un rotor à la périphérie duquel est prévu du moins un alésage de sortie de carburant qui est relié à une réserve de carburant prévue dans le rotor ali- mentée en carburant par uneconduite d'amenée fixe et qui délivre une quantité de carburant dans l'air aspiré, qui pré- sente avec la vitesse de rotation de ladite roue à aubes, un rapport sensiblement linéaire et comprenant d'autre part un papillon disposé dans le canal d'aspiration en aval de la roue à autmprécitée servantpour réglage de la quantité du mélange de carburant, caractérisée oedaqe le canal d'aspi- ration(l)on a prévu au moins un canal de ralenti(20)surmon- tant le papillon(2)à la manière d'un pont dans la position de fermeture, qui débouche en aval du papillon(2)dans le canal d'aspiration(1)et présente en amont de ce dernier, une admission(23)tubulaire orientée vers la roue àau s(9) avec un orifice d'admission (24) diposé à proximité du bord du canal d'aspiration(1), juste en dessous des surfaces de rotation définiesles arêtes inférieures (10b)des aubes(10), pour enri- chir le mélange de ralentieh carburant en augmentant la vitesse de rotation de ladite roue pour le débit d'air au ralenti. 2. S5-te selon la revendication 1 caractérisé en ce que sur le canal d'aspiration (1), il nst prévu qu'un seul canal de ralenti. 3. SystèWe selon la revendicationl2caractérisé en ce que sur le canal d'aspiration 1, on a prévu plusieurs canaux t463289 1 3 de ralenti (20, 20 a, 20 b) notamment deux canaux diamétra- lement opposés ou trois canaux régulièrement répartis sur la périphérie dudit canal d'aspiration 1. 4. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'orifice d'admission ou les orifices d'admission (24) du ou des canaux de ralenti sont disposés sur un plan qui est perpendiculaire à l'axe de rotation (11) de la roue à aubes (9). 5. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans le ou les canaux de ralenti (20) a, 20b), la portion d'admission tubulaire (23) est appli- quée contre la paroi intérieure (la) du canal d'aspiration (1) et orientée parallèlement à l'axe de rotation (11) de la roue (9). 6. Système selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le canal de ralenti (20) ou au moins l'un des canaux de ralenti (20, 20 a, 20 b) présente une vis de réglage (25) accessible de l'extérieur du canal d'as- piration (1) pour faire varier la section de passage. 7. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le canal unique de ralenti ou chacun desdits canaux de ralenti présente au niveau de son débou- ché dans le canal d'aspiration (1), une soupape à bille (26) qui est réglée pour fermer le canal correspondant lorsqu'il règne dans le canal d'aspiration (1) une dépression plus faible que la dépression de ralenti.