Brevet FR2467991A1 — publié le 19810430

Dispositif d'enrichissement en carburant d'un mélange carburant-air pour l'alimentation d'un moteur. L'invention est relative à un dispositif d'enrichissement en carburant d'un mélange carburant-air, pour l'alimentation d'un moteur, dispositif du genre de ceux dans lesquels le mélange carburant-air est fourni par un carburateur ayant une cuve à niveau constant qui alimente un gicleur situé dans une tubulure d'admission d'air au moteur, tubulure dans laquelle est monté un papillon d'accélération, les susdits dispositifs d'enrichissement étant propres à intervenir lors de l'ouverture du papillon d'accélération. L'invention a pour but, surtout, de rendre les dispositifs d'enrichissement du genre en question tels qu'ils répondent mieux que jusqu'à présent aux diverses exigences de la pratique et notamment tels qu'ils permettent de réaliser, d'une manière simple, un enrichissement correct du mélange carburant-air lors d'une ouverture du papillon d'accélération, notamment lors d'une reprise pleine charge. Selon l'invention, un dispositif d'enrichissement du genre défini précédemment est caractérisé par le fait qu'il comprend - des moyens de commande sensibles à l'ouverture du papillon - des moyens pour capter une pression totale d'air indépendante des conditions d'écoulement de l'air dans la tubulure - et des moyens d'admission de la pression totale dans la cuve du carburateur, ces moyens d'admission étant commandés par les moyens de commande de manière telle que lors de l'ouverture du papillon la pression totale soit admise dans la cuve. Le moteur est généralement équipé d'un ventilateur de refroidissement propre à mettre de l'air en circulation dans un circuit ; avantageusement, les moyens pour capter une pression totale d'air sont branchés sur le circuit dans lequel circule l'air déplacé par le ventilateur Les moyens d'admission de la pression totale dans la cuve du carburateur comprennent, de préférence, une valve pneumatique, notamment à membrane, montée en série sur une canalisation de raccordement entre le circuit d'air du ventilateur et la cuve du carburateur. Les moyens de commande sont, de préférence, sensibles à la dépression dans la tubulure en aval du papillon et comprennent un élément à membrane raccordé à la tubulure en aval du papillon de manière à être soumis à la dépression, cet élément à membrane étant relié, par une canalisation, à une chambre de la valve pneumatique de manière à commander l'ouverture de cette valve par mise sous pression d'une colonne de fluide, notamment d'air dans cette canalisation. Des moyens de temporisation, permettant de faire cesser l'admission de la pression totale d'air dans la cuve, après un temps déterminé, notamment de l'ordre de 4 à 7 secondes, sont prévus , ces moyens comprennent, de préférence, une valve de temporisation comprenant, branchés en parallèle entre la canalisation reliant l'élément à membrane à la valve, et l'atmosphère, un clapet propre à se fermer dans le cas d'une surpression dans la canalisation par rapport à l'atmosphère, et une paroi poreuse, notamment en matériau fritté. Les moyens sensibles à l'ouverture du papillon d'accélération peuvent entre constitués par une commande électrique mise en action par l'ouverture du papillon. Le circuit électrique de commande de ces moyens sensibles est, alors, avantageusement asservi à une sonde de mesure de la richesse en hydrocarbures des gaz d'échappement, de manière à réaliser un système bouclé. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en certaines autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'un mode de réalisation particulier décrit avec référence au dessin ci-annexé, mais qui n'est nullement limitatif. La figure unique de ce dessin représente, schématiquement, un dispositif d'enrichissement conforme à l'invention. En se reportant au dessin, on peut voir un dispositif d'enrichissement en carburant d'un mélange carburant-air pour l'alimentation d'un moteur, fourni par un carburateur 1. Ce carburateur comporte une cuve à niveau constant la qui alimente un gicleur lb situé dans une tubulure T d'admission d'air au moteur ; la circulation de l'air dans la tubulure T s'effectue dans le sens indiqué par les flèches. Le gicleur lb débouche d'une manière classique au col d'un venturi. un papillon d'accélération 2 du carburateur est monté rotatif autour d'un axe 2a dans la tubulure T en aval du gicleur. Ce papillon est commandé par une pédale d'accélération (non représentée). Le carburateur est équipé d'un filtre à air 3 situé en amont du gicleur ; une canalisation 4 relie une zone de la tubulure T située en amont du gicleur à la zone de la cuve la située au-dessus du niveau le du carburant. L'orifice 4a par lequel la canalisation 4 débouche dans la cuve la, peut etre muni d'un étranglement comme représenté sur le dessin. La tubulure T se prolonge, en aval du papillon 2, par une buse 5 d'admission du mélange carburant-air au moteur. Ce moteur est équipé d'un ventilateur 6 de refroidissement propre à mettre en circulation de l'air de refroidissement dans un circuit 7 schématiquement représenté. Ce circuit 7 englobe une zone 8 située à l'intérieur d'une volute 9 (partiellement représentée) entourant le ventilateur. La pression totale de l'air mis en mouvement par le ventilateur, dans la zone 8, est supérieure à la pression atmosphérique. Par pression totale Pt , on désigne une pression égale à la somme de la pression statiques et de la pression dynamiquePd . Une telle pression peut etre captée par un ajutage dont l'orifice s ouvre perpendiculairemant au sens d'écoulement de l'air, et à l'encontre du courant d'air. Des moyens C pour capter une pression totale d'air indépendante des conditions d'écoulement de l'air dans la tubulure T sont prévus. Ces moyens sont avantageusement formés par une prise de pression 10 formée par un ajutage débouchant dans la volute 9 par un orifice 10a dont le plan est orthogonal à la direction d'écoulement de l'air dans la zone de cet orifice ; en outre, cet orifice est orienté à l'encontre dé l'écoulement d'air de manière à capter la pression totale. La,prise de pression 10-est reliée, par une canalisation 11 à un élément de filtrage 12, notamment en papier. La sortie de cet élément 12 est reliée à l'entrée de moyens A d'admission de la pression totale dans la cuve la du carburateur. Il est à noter que les moyens C pour capter une pression totale peuvent etre différents du mode particulier de réalisation décrit précédemment ; par exemple, dans le cas d'un moteur à combustion interne équipant un véhicule automobile, la prise de pression totale pourrait sus'ouvrir vers l'extérieur de la carrosserie dans un plan orthogonal à l'axe longitudinal du véhicule, et vers l'avant. Le déplacement du véhicule par rapport à l'air serait à l'origine de la pression totale captée par la prise de pression. Les moyens d'admission A peuvent etre constitués par une valve pneumatique 13 comprenant une chambre d'activation 13a fermée par une membrane élastique 13b cette chambre étant reliée par une canalisation 14 à des moyens S de commande, sensibles à l'ouverture du papillon 2 ; la valve 13 comprend, également, une chambre intermédiaire 13c comportant un guidage étanche pour une soupape 13e qui est fixée mécaniquement à la membrane élastique 13b disposée entre les deux chambres 13a et 13c. Le rappel dans la position de fermeture de la soupape 13e (position représentée sur le dessin) est assuré par un ressort de compression 13f situé dans la chambre intermédiaire 13c et en appui, d'une part, sur la membrane 13b, et d'autre part, sur le fond de la chambre 13c servant de guide de soupape : la chambre 13c est mise à l'atmosphère, par exemple par un orifice o. La valve 13 comprend, enfin, une troisième chambre 13d, dans laquelle est prévu le siège de la soupape 13e. Cette chambre 13d est séparée en deux compartiments lorsque la soupape est fermée, ces compartiments étant mis en communication lors de l'ouverture de la soupape 13e. Le compartiment situé à la partie inférieure (dans la représentation du dessin) de cette chambre 13d comporte un raccord pour la liaison, par une canalisation 12a, à la sortie du filtre 12. L'autre compartiment (compartiment supérieur dans l'exemple représenté) de la chambre 13d comporte un raccord branché sur une canalisation 15 qui est elle-meme reliée à la canalisation 4 de sorte que le compartiment supérieur de la chambre 13d communique avec la cuve la. L'assemblage des trois chambres composant la valve pneumatique 13 est réalisé par des moyens connus en eux-memes, tels que sertissage, vissage ou analogue avec interposition de joints nécessaires à l'étanchéité de l'ensemble. Les moyens de commande S sensibles à l'ouverture du papillon 2 sont, avantageusement, formés par des moyens sensibles à la dépression dans la tubulure T, en aval du papillon 2. Ces moyens S comprennent, alors, un élément à membrane 16 composé d'une première chambre 16a reliée, par la canalisation 14, à la chambre 13a de la valve 13 et d'une deuxième chambre 16b séparée de la première par une membrane élastique 16c qui sert d'appui à un ressort 16d , l'autre extrémité de ce ressort est en contact avec le fond de la chambre 16d. Cette deuxième chambre 16b est reliée à la tubulure d'admission T du moteur par une canalisation 17 qui se raccorde à un orifice 17a, situé dans la tubulure T en aval du papillon 2. Des moyens de temporisation D sont prévus de manière que la pression totale ne soit admise que momentanément dans la cuve la après une ouverture du papillon 2. Ces moyens de temporisation D peuvent etre formés par une valve de temporisation 18 branchée en dérivation sur la canalisation 14, par un raccordement 18a. La valve de temporisation 18 comporte une chambre 18b dans laquelle débouche la canalisation 18a, et une chambre 18c qui est mise à l'atmosphère par un ajutage 18d. Les deux chambres 18b, 18c, sont séparées par une cloison rigide 18e qui porte, en son centre, un siège de clapet : ce clapet est représenté sous la forme d'une bille 18f, mais d'autres types de clapet pourraient etre utilisés.Ce clapet est propre à se fermer et à couper la communication entre les deux chambres lorsque la pression dans la chambre 18b devient supérieure à celle de la chambre 18e ; l'ouverture du clapet est obtenue lorsque la pression dans la chambre 18b devient égale ou inférieure à celle de la chambre 18c. La cloison 18e comporte des ouvertures dans lesquelles sont disposés des éléments 18g à paroi poreuse réalisée notamment en matériau fritté ; le choix de la perméabilité permet de faire varier la vitesse de passage de l'air à travers cette paroi poreuse et, ainsi de faire varier la durée de la temporisation. Il est à noter que les moyens S de commande de la valve 13, sensibles à l'ouverture du papillon 2 peuvent être réalisés d'une manière différente de celle représentée sur le dessin. L'élément à membrane 16 au lieu d'etre activé par la dépression dans la tubulure T pourrait etre activé par une commande électrique (bobine à noyau mobile déplaçant la membrane 16) mise en action lors de l'ouverture du papillon 2. Selon une variante, l'élément à membrane 16 pourrait etre supprimé et les moyens de commande S pourraient etre constitués par une bobine de commande électromagnétique commandant les déplacements d'un noyau lié directement à la tige de la soupape 13e ; la mise sous tension de cette bobine de commande serait également assurée par un circuit électrique dont la fermeture temporisée serait commandée par des moyens de contact sensibles à 11 ouverture du papillon 2. Ceci étant, le fonctionnement du dispositif d'enrichissement conforme à l'invention est le suivant. Lorsque le moteur fonctionne en régime constant, le papillon 2 occupe une position déterminée ; la dépression qui règne dans la tubulure T du moteur, au niveau de l'orifice 17a, est suffisante pour maintenir comprimé le ressort 16d de l'élément à membrane 16 ; la différence de pression s'exerce sur la surface de la membrane 16c puisque la chambre 16a se trouve à la pression atmosphérique du fait de l'ouverture du clapet 18f, tandis que la chambre 16b est soumise à la dépression. Le ressort de rappel 13f de la valve 13 a une force telle que, dans les conditions évoquées précédemment, la soupape 13e est maintenue en position de fermeture contre son siège, comme représenté sur le dessin. La pression totale prélevée à la prise de pression 10 n'est donc pas admise dans la cuve la du carburateur ; cette cuve est alimentée en air uniquement par la canalisation 4. Lorsque l'on ouvre le papillon 2, notamment lors d'une reprise pleine charge, la dépression au niveau de l'orifice 17a diminue. Cette ouverture du papillon 2 provoque, également, une diminution de la pression d'air appliquée dans la cuve la au-dessus du carburant liquide de telle sorte que la richesse du mélange carburant-air destiné au moteur diminuerait, en l'absence du dispositif d'enrichissement de- l'invention. Du fait que la dépression au niveau de l'orifice 17a est moins forte, l'action de la membrane 16c, antagoniste à celle du ressort 16d, diminue. La membrane 16c est alors déplacée par le ressort 16d, vers la gauche selon la représentation du dessin. Ce déplacement de la membrane 16c provoque la compression de l'air contenu dans la canalisation 14 et dans la chambre 13a ; cette mise en pression provoque la fermeture du clapet 18f qui vient s'appliquer contre son siège, dans la valve de temporisation 18. Cette mise en pression de l'air de la canalisation 14 et de la chambre 13a engendre, en outre, sur la membrane 13b une force antagoniste supérieure à celle du ressort 13f de telle sorte que la soupape 13e s'écarte de son siège et s'ouvre. La pression totale, provenant de la prise 10, est alors admise, par la canalisation 15, dans la cuve la du carburateur. Cette admission de la pression totale permet de rétablir une pression optimale dans la cuve la pour éviter l'appauvrissement du mélange carburant-air destiné au moteur. Au bout d'un certain temps, qui dépend de la perméabilité de la paroi poreuse formée par les éléments frittés 18g, la pression de la chambre 18k (égale à celle de la canalisation 14 et de la chambre 13a) devient sensiblement égale à celle de la chambre 18c ; la soupape 13e se ferme à nouveau. Le temps au bout duquel la fermeture de la soupape 13e se produit à nouveau est, avantageusement, de l'ordre de 4 à 7 secondes. Le dispositif n'intervient donc que pour des régimes transitoires du moteur, lors d'un accroissement de l'ouverture du papillon 2. Le dispositif d'enrichissement de l'invention notamment lorsqu'il comprend des moyens de commande électrique de la valve 13, peut permettre un réglage asservi du carburateur en l'associant à une programmation de la pression. Il permet également de réaliser des systèmes bouclés associés, par exemple, à une sonde pour mesurer la richesse en hydrocarbures des gaz de la tubulure d'échappement du moteur. Un tel dispositif d'enrichissement s'applique particulièrement aux véhicules automobiles. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'enrichissement en carburant d'un mélange carburant-air, pour l'alimentation d'un moteur, ce mélange carburant-air étant fourni par un carburateur ayant une cuve à niveau constant qui alimente un gicleur situé dans une tubulure d'admission d'air au moteur, tubulure dans laquelle est monté un papillon d'accélération, caractérisé par le fait qu'il comprend - des moyens de commande, sensibles à l'ouverture du papillon - des moyens pour capter une pression totale d'air indépendante des conditions d'écoulement de l'air dans la tubulure, - et des moyens d'admission de la pression totale dans la cuve du carburateur, ces moyens d'admission étant commandés par les moyens de commande de manière telle que lors de l'ouverture du papillon la pression totale soit admise dans la cuve. 2. Dispositif selon la revendication 1 pour un moteur équipé d'un ventilateur de refroidissement, propre à mettre de l'air en circulation dans un circuit, caractérise par le fait que les moyens pour capter une pression totale d'air sont branchés sur le circuit dans lequel circule l'air déplacé par le ventilateur. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les moyens d'admission de la pression totale dans la cuve du carburateur comprennent une valve pneumatique, notamment à membrane, montée en série sur une canalisation de raccordement entre le circuit d'air du ventilateur et la cuve du carburateur. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les moyens de commande sont sensibles à la dépression dans la tubulure, en aval du papillon. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les moyens de commande sensibles à la dépression comprennent un élément à membrane raccordé à la tubulure en aval du papillon de manière à être soumis à la dépression, cet élément à membrane étant relié, par une canalisation à une chambre de la valve pneumatique de manière à commander l'ouverture de cette valve par mise sous pression d'une colonne de fluide, notamment d'air, dans cette canalisation. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de temporisation agencés de manière que la pression dynamique ne soit admise que momentanément dans la cuve du carburateur, après une ouverture du papillon. 7. Dispositif selon l'ensemble des revendications 5 et 6, caractérisé par le fait que les moyens de temporisation comprennent une valve de temporisation branchée en dérivation sur la canalisation reliant l'ëlé- ment à membrane à une chambre de la valve pneumatique, cette valve de temporisation comportant deux chambres dont l'une est reliée à la susdite canalisation et dont l'autre est mise à l'atmosphère, ces deux chambres étant séparées par une cloison comportant une paroi poreuse, notamment en matériau fritté, et un clapet propre à se fermer lorsque la pression dans la canalisation est supérieure à celle de la chambre reliée à l'atmosphère, et à s'ouvrir lorsque cette pression devient égale ou inférieure à celle de ladite chambre mise à l'atmosphère. 8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé par le fait que les moyens de temporisation sont agencés pour assurer une temporisation de l'ordre de 4 à 7 secondes. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 , caractérisé par le fait que les moyens de commande, sensibles à l'ouverture du papillon sont électriques et sont associés.à des moyens de contact sensibles à l'ouverture du papillon. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les moyens de commande sont asservis à une sonde pour mesurer la richesse en hydrocarburesdes gaz d'échappement du moteur, de manière à réaliser un système bouclé.