Brevet FR2481371A1 — publié le 19811030

La présente invention concerne un carburateur à mem- brane qui peut être débarrassé des vapeurs de carburant,de façon à faciliter le démarrage après une période dite de "va- por lock". Plus particulièrement, la présente invention con- cerne un carburateur à membrane coopérant avec un clapet ac- tionné pneumatiquement pour provoquer une évacuation rapide des vapeurs contenues par la chambre de carburant du carbura- teur, ce qui accélère le transfert de carburant liquide à la chambre, le dosage du carburant se dirigeant vers le canal îo d'introduction, puis la fourniture de carburant au moteur. Les carburateurs à membrane sont très utilisés dans les moteurs à explosion alimentés par un carburant liquide. Plus particulièrement, les carburateurs à membrane ont trou- vé des applications considérables dans les petits appareils entraînés par unnoteur à explosion, tels que tondeuses, couteaux de mauvaises herbes, machines de soufflage de la neige et scies à chaîne. Un des objectifs principaux d'un constructeur d'appareils de ce genre est de disposer d'un moteur compact, léger, de façon à minimiser le poids total de l'appareil. Pour recevoir ces équipements, les fabricants de moteurs ont mis au point des moteurs compacts, légers et efficaces. Un moteur à explosion fonctionne à des températures bien supérieures aux températures ambiantes. Il est générale- 2. ment compact, comme indiqué ci-dessus, et par conséquent la chaleur qu'il dégage a tendance à chauffer tous les éléments qu'il renferme ou qui se trouvent dans son voisinage, en par- ticulier le carburateur. Pendant le fonctionnement du moteur, la pompe à carburant et les canaux concernés fournissent du carburant à la chambre du carburateur. Les carburateurs à membrane utilisent généralement une membrane entraînant un clapet afin de réguler le débit du carburant introduit dans la chambre. Cette chambre comporte un agencement cons- titué d'un ajutage principal et d'un ajutage de marche au ra- lenti, et des canaux reliant la chambre de carburant à un ca- nal d'introduction dans le carburateur pour le mélange carbu- rant-air et son introduction dans le moteur. Le moteur s'échauffant, le carburateur fonctionne continuellement, le carburant étant transmis au carburateur et le traversant. Ce courant continu de carburant permet de maintenir la température du carburateur à une valeur inférieu- re à celle du moteur. Cependant, lors d'un arrêt, le moteur se trouve à une température élevée, température à laquelle le carburateur est exposé sans bénéficier d'un courant continu de fluide de refroidissement. Par conséquent la température du-carburateur s'élève également. Cet arrêt du moteur à une température élevée est à l'origine de ce qu'on appelle dans la technique un "vapor lock". A une température élevée, le carburant de la chambre ducarburateur se vaporise et est enfermé dans cette chambre; la vapeur s'évacue alors lentement par les ajutages de car- burant qui communiquent avec le canal d'introduction. Une telle vaporisation et la perte ultérieure de carburant par la chambre diminue le volume de carburant liquide disponible dans cette chambre pour le redémarrage du moteur. On a trouvé que ce manque de carburant empêchait le redémarrage d'un mo- teur à explosion équipé d'un carburateur à membrane. La cham- bre à carburant est relativement petite dans la plupart des applications, c'est-à-dire de l'ordre de quelques centimètres cubes. Il est bien connu qu'une température de seulement 650C suffit à vaporiser la fraction la plus volatile d'un mélange 3. normal d'essence. Par conséquent, après une période de vapor lock, la plus grande partie du carburant fourni à la chambre pour le redémarrage se vaporisera rapidement, ne laissant virtuellement aucun carburant pour le démarrage. De plus, la pression dans la chambre de carburant augmente, empêchant un fonctionnement correct de l'actionneur à membrane pour la four- niture de carburant et compromettant par conséquent le dosa- ge du carburant pour le redémarrage du moteur. La présente invention permet de résoudre ce problè- lO me en prévoyant un évent pour la libération de la pression de vapeur et l'évacuation des vapeurs de la chambre, ce qui per- met le transfert d'un volume nouveau de carburant liquide dans la chambre. Ce transfert peut ainsi être considéré com- me accomplissant la fonction d'un fluide réfrigérant. Un carburateur à membrane pour moteur à explosion selon la présente invention comprend un corps définissant un canal d'introduction dans lequel une plaque formant papillon est montée en pivotement. Associée au carburateur se trouve une chambre de carburant, un orifice pour signal destiné à surveiller le débit d'air dans le canal d'introduction, et un orifice d'échappement de vapeurs assurant une communication entre la chambre de carburant et une chambre de décharge de vapeurs d'un ensemble comportant un clapet d'évacuation pour redémarrage à chaude Cet ensemble à clapet comporte un corps définissant une cavité dans laquelle est placée une membrane, laquelle la divise en une chambre de commande et une chambre de décharge de vapeurs. Le corps de cet ensemble définit un orifice dans lequel est placé de manière amovible un clapet d'évacuation normalement ouvert, répondant à un ressort de - sollicitation et à la membrane. Le clapet est fixé à une des extrémités de la membrane de façon à se déplacer jusqu'à une position de fermeture en réponse au courant d'air passant dans le canal d'introduction. Le clapet permet aux vapeurs de sortir de la chambre lors de l'arrêt du moteur, mais évi- te l'entrée d'air dans cette chambre pendant le fonctionne- ment du moteur. La présente invention sera bien comprise lors de la 248137 I 4. description suivante faite en liaison avec les dessins ci- joints dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe d'un carburateur incorporant un clapet d'évacuation selon la présente invention, o un clapet et le carburateur sont combinés dans une même structure; et La figure 2 est une vue en coupe d'une variante de réalisation de la présenteinvention. Dans la figure 1, un carburateur 10 comporte plu- sieurs composants principaux, en particulier un corps 12 ayant une partie centrale qui définit un canal 14 d'intro- ductiond'air ayant une paroi latérale 16.Le corps 12 renfer- me une pompe de carburant 20 et définit une conduite princi- pale de carburant 18 comportant un moyen de raccord 22 qui relie la conduite 18 à une source de carburant (non représen- tée). Le corps 12 définit un canal 24 qui fait communiquer la pompe 20 avec une chambre de carburant 26, définie par le corps 12, et un ensemble 28-composé d'une plaque de ferme- ture 30 et d'un actionneur de membrane 32 fixé au corps 12 par une vis 34 et par des vis semblables (non représentées). L'actionneur 32 du diaphragme comporte un rivet 36 situé au centre. Un levier 38 est monté en pivotement sur un axe 40 et l'un des bras du levier bute contre la tête du rivet 36. Un ressort de sollicitation 42 s'étend entre le bras du le- -25 vier venant d'être décrit et le corps du carburateur, lors- que la membrane se trouve dans la position de référence re- présentée en figure 1. Fixé à l'autre bras du levier 38 se trouve un clapet à pointeau 44 assis dans une ouverture 46 du corps 12 à la jonction du canal 24 et de la chambre à carbu- En rant 26 pour la commande du courant de carburant entre le ca- nal 24 et la chambre 26. Le corps 12 et la paroi 16 définis- sent un ajutage principal de carburant 48 et des ajutages de carburant pour la marche au ralenti 50 et 52. Le corps 12 définit un puits de carburant 54 et un orifice 56 en tête de l'ajutage principal 48, et un orifice 56 fait communi- quer l'ajutage 48 avec la chambre 26. Les ajutages de mar- che à vide 50 et 52 communiquent avec une chambre de carbu- 5. rant de marche au ralenti 51 par des canaux 53 et 55, res- pectivement, ces trois éléments étant définis par le corps 12. La chambre 51 communique avec la chambre 26 par un canal 57 défini dans le corps 12. Un clapet à pointeau réglable 58 est positionné dans l'orifice 56 de façon à contrôler le débit de carburant sortant de la chambre 26; le clapet à poin- teau 58 est commandé par un arbre fileté 60. Une plaque 62 formant papillon est montée en pivotement dans le canal d'introduction 14 entre lJajutage principal 48 et unmiteur à îO explosion (non représenté). Le corps 12 du carburateur 10 définit également un ensemble comportant un clapet d'évacuation 64, ayant une chambre à vapeurs 66 et une chambre de contrôle de débit d'air 68. Un actionneur pneumatique 70 est monté entre les chambres 66 et 68.Une paroi 72 définit la surface supérieure de la chambre 66. La paroi 72 définit également un évidement 74 et un orifice 76 de clapet d'évacuation à l'intérieur de l'évidement 74 de façon à recevoir un élément de clapet 78 fixé à une tige 80. Fixé à l'actionneur pneumatique 70 dans la chambre 66 se trouve un élément de montage 82 auquel est fixée la tige 80. Sur la surface de llactionneur 70 opposée à celle sur laquelle la tige 80 est fixée se trouve une plaque de montage 84, qui est située dans la chambre 68. Une paroi 86 de la chambre 68.est définie par la paroi 16 du canal d'introduction 14, paroi qui comporte un bouton 88 en saillie vers l'intérieur de la chambre 68. Un ressort de sollicita- tion 90, fixé au bouton 88, s'étend dans la chambre 68 et est fixé à la plaque de montage 84. Un orifice pour signal pneumatique 92, un canal 93 et un orifice 94, tous définis dans le corps 12, font passer le courant traversant le canal 14 dans la chambre de contrôle du débit d'air 68. Un orifice d'échappement de vapeurs 95, un canal 96 et un orifice de la chambre à vapeurs 97, tous définis dans le corps 12,font communiquer la chambre 66 de l'ensemble à clapet 64 et la chambre de carburant 26. Un canal 98 de l'ensemble 64 et une ouverture 99 définie dans la paroi 16 du canal 14 font commu- niquer l'évidement 74 et le canal d'introduction 14 en aval 248137i 6. du papillon 62. Le carburateur 10 est un carburateur à membrane d'un type connu dansl'art antérieur. Le carburant provient d'une source (non représentée) par la conduite principale 18 et entre dans la pompe 20, et de là va au canal 24 communi- quant avec la chambre de carburant 26. Le carburant est pompé pour être introduit dans la chambre 26 en fonction de la de- mande, laquelle dépend d'une pression différentielle entre la chambre 26 et la pression atmosphérique, de façon à mettre en oeuvre l'actionneur 32 de la membrane. Celui-ci déplace à son tour le levier 38 malgré le ressort de sollicitation 42 et le levier 38 pivote autour de l'axe 40 pour ouvrir le cla- pet 44, ce qui permet le remplissage de la chambre 26 en car- burant. Le carburant passe alors dans l'orifice 56 à la hau- teur du clapet à pointeau 58, puis dans l'ajutage principal 48. Aux vitesses de marche au ralenti, le carburant est en- voyé en aval du papillon 62 effectivement fermé, par l'inter- médiaire des ajutages 50 et 52 après avoir quitté la chambre 51, en réponse à une demande réduite. La demande en carburant est la demande provoquée par l'introduction rapide d'air dans le canal 14 après l'ajutage 48. Le carburant est dosé à par- tir de l'ajutage 48, ce qui provoque la circulation d'un mélan- ge air-carburant dans le canal 14, au niveau du papillon 62, et par conséquent vers le moteur à explosion. Pendant le fonctionnement normal du moteur et du car-t burateur, la température du moteur s'élève bien au-dessus de la température ambiante. Cependant, en grande partie à cause de la continuité de la circulation du carburant liquide vers le carburateur 10 et à travers celui-ci, la température de la chambre de carburant 26 est maintenue à une température in- f érieure à celle du moteur. Lorsque le moteur est coupé, le car- burant cesse de circuler et le carburateur 10 est maintenant soumis à une augmentation de température à cause de la tempé- rature élevée du moteur. Cette période de non fonctionnement provoque une augmentation de la température du carburateur. On a trouvé que la fraction la plus volatile de la plupart des essences avait une température de distillation fraction- 7. naire de 650C. Dans le cas présent, on a trouvé que le car- burant situé dans la chambre 26 était totalement volatilisé après environ 10 minutes d'arrêt. Le volume de la chambre de carburant du carburateur d'essai, ainsi que de la plupart des carburateurs de petits moteurs, est d'environ quelques centi- mètres cubes. Le carburateur 10 peut se trouver ainsi à une température élevée pendant une durée considérable, ce qui a pour effet de vider la chambre. Le redémarrage du moteur né- cessite du carburant. Cependant, pendant son introduction par pompage dans la chambre chaude 26, le carburant est presque immédiatement transformé en vapeurs et ne peut être dosé dans l'ajutage 48, ce qui se-traduit par le problème du redémar- rage à chaud. Dans la présente-invention, l'ensemble à clapet 64 comprend l'élément de clapet 78 qui est normalement ouvert pendant l'arrêt du moteur. Par conséquent, pendant l'introduc- tion du carburant dans la chambre 26 alors que le moteur est redémarré, celui-ci se vaporise et peut s'échapper par l'in- termédiaire de l'ensemble 64. Cet ensemble constitue un cla- pet-normalement ouvert dont la chambre 66 communique avec la chambre de carburant 26 par le canal 96 et les orifices 95 et 97. La chambre 66 communique également avec le canal d'in- troduction 14 situé en aval du papillon 62 par l'orifice 76, l'évidement 744le canal 98 et l'orifice 99 lorsque l'élément de clapet 78 se trouve dans sa position d'ouverture. L'élé- ment de clapet 78 est sollicité dans cette position d'ouver-- ture ou d'évacuation par le ressort de sollicitation 90 qui agit sur lactionneur pneumatique 70 par l'intermédiaire de la plaque de montage 84. Pendant les périodes de fonctionnement du moteur, il y a une circulation rapide d'air dans le canal 14. Cette circulation crée un vide ou une pressionréduite dans la chambre 68 de l'ensemble à clapet 640 La chambre 68 communique avec le canal d'introduction 14 par le canal 93 et les orifices 92 et 94. Alors que l'air ou le mélange air- carburant se précipite à la hauteur de l'orifice 94 du canal 14, une pression inférieure à la pression atmosphérique est établie dans la chambre 68. Lorsque la pression dans la cham- 248137 i 8. bre 68 est d'environ 75 millimètres d'eau inférieure à la pression de la chambre 66, l'actionneur pneumatique 70 re- vient en arrière malgré la tension du ressort 90, ce qui a pour effet d'amener l'élément de clapet 78 à fermer l'orifi- ce 76 malgré l'évacuation des vapeurs de carburant et, d'une manière identique, à interdire l'entrée d'air dans la cham- bre de carburant 26 pendant le fonctionnement du moteur. Par conséquent, comme cela a été noté, l'élément de clapet 78 est fermé pendant la circulation d'air dans le ca- nal d'introduction 14 à un niveau suffisant pour créer une pression différentielle réduite d'au moins 75 millimètres d'eau entre les chambres 66 et 68. L'élément de clapet 78 est ouvert à tout moment. Après un "vapor lock", le carburateur et la chambre de carburant 26 se trouvent tous deux à une température supérieure à 650C. Alors que du carburant frais est introduit par pompage dans la chambre 26 de façon à redé- marrer le moteur, il est vaporisé presque immédiatement et cette vapeur doit être évacuée avant que davantage de carbu- rant ne soit introduit par pompage dans la chambre 26. La vapeur dans la chambre 26 empêche un fonctionnement correct de l'actionneur 32 et par conséquent l'introduction de davan- tage de carburant pour le redémarrage du moteur. Cette évapo- ration de carburant liquide dans la chambre 26 provoque une action de refroidissement. Malheureusement le volume de car- burant n'est pas adéquat pour refroidir complètement le car- burateur 10 ou plus particulièrement la chambre 26 et, par conséquent, il faut répéter l'introduction de carburant frais. Cela nécessite une évacuation rapide des vapeurs de carbu- rant hors de la chambre 26 par l'ensemble 64. Lorsque le mo- teur est redémarré, l'air circule à travers le canal d'in- troduction 14, ce qui provoque la fermeture par l'élément de clapet 78 de l'orifice 76 et le carburateur 10 fonctionne dans son mode normal. D'une façon analogue, l'évidement 74 pourrait être relié à l'atmosphère, mais par commodité et dans le but de conserver un système relativement propre et fermé, on préfère qu'il débouche dans le canal d'introduc- tion 14. 9. La figure 2 représente un autre mode de réalisation de la présente invention o le carburateur 10 et un ensemble à clapet d'évacuation 120 sont représentés comme des unités séparées. Dans la figure 2, l'ensemble 120 comprend un corps 122 qui renferme une chambre de vapeurs 66 et une chambre 68 de contrôle du débit d'air. Le corps 122 définit des canaux 124 et 125 dans lesquels des raccords 126 et 127, respective- ment, sont insérés pour agir en moyen de raccordement. De même, dans des canaux 93 et 96 du carburateur 10 sont insérés des raccords 128 et 130,respectivement. Une conduite 132 re- liant les raccords 126 et 128 fait communiquer la chambre 68 au canal d'introduction 14. Une conduite 134 reliant les rac- cords 127 et 130 fait communiquer la chambre 66 du clapet 120 avec la chambre à carburant 26 du carburateur 10. Dans le cas présent, la chambre 26 débouche dans l'atmosphère par l'inter- médiaire de l'orifice 76 et de 1 'évidement 74 de l'ensemble lorsque l'élément de clapet 78 se trouve dans sa position d'ouverture. L'ensemble 120 de la figure 2 fonctionne de façon à évacuer les vapeurs formées dans la chambre 16, puis à les évacuer par l'orifice 76 et l'évidement 74 de l'ensemble 120 lorsque l'élément de clapet 78 se trouve dans sa position d'ouverture. De la même façon que pour l'ensemble à clapet 64 de la figure 1. Dans le mode de réalisation de la figure 2, les vapeurs sont évacuées dans l'atmosphère au lieu de l'être dans le canal d'introduction 14, comme cela est représenté en figure 1. L'appréciation de certaines des valeurs de mesures indiquées ci-dessus doit tenir compte du fait qu'elles provien- nent de la conversion d'unités anglo-saxonnes en unités métri- ques. La présente invention n'est pas limitée aux exem- ples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. 10. REVENDICATIONS 1 - Carburateur à membrane (10) pour moteur à explo- sion comportant un corps (12) qui définit un canal d'introduc- tion (14) dans lequel estrmontée en pivotement une plaque for- mant papillon et ayant une chambre de carburant (26), en combinaison avec un ensemble à clapet d'évacuation (64) com- prenant un corps (12 ou 122) avec une cavité, caractérisé en ce que le corps définit un orifice (76) de clapet d'évacua- tion, un élément de clapet normalement ouvert (78) étant po- lo sitionné dans l'orifice d'évacuation et mobile entre des posi- tions d'ouverture et de fermeture, le corps définissant aus- si une chambre de vapeurs (66) communiquant avec la chambre de carburant (26) et une chambre de contrôle de débit d'air (68), un ressort de sollicitation (90) étant positionné de façon à maintenir l'élément de clapet dans la position norma- lement ouverte, un actionneur pneumatique (70) étant relié à l'élément de clapet, et en ce que le corps définit en outre un orifice de signal pneumatique (92) en communication avec le canal d'introduction, l'actionneur pneumatique étant arran- gé et disposé de façon à déplacer l'élément de clapet entre la position normalementouverte et la position fermée en ré- ponse à un courant circulant dans le canal d'introduction. 2 - Carburateur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'actionneur pneumatique peut fonctionner de façon à fermer l'élément de clapet normalement ouvert pour une pression différentielle prédéterminée entre les chambres de l'ensemble à clapet. 3 - Carburateur selon la revendication 2, caracté- risé en ce que la pression différentielle est sensiblement de 75 mm de vapeur d'eau ou moins. 4 - Carburateur (10) selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que l'orifice de signal (92) communique avec le canal d'introduction en aval de la plaque formant papil- lon (62). 5 - Combinaison d'un carburateur à membrane pour moteur à explosion, carburateur qui comprend un corps définis- sant un canal d'introduction, une plaque de papillon montée 2 481371 11. en pivotement dans ce canal d'introduction, une chambre de carburant, un orifice de signal fournissant un signal de commande en réponse au débit d'air dans le canal d'introduc- tion, et d'un orifice d'échappement (95) pour évacuer les vapeurs de carburant, caractérisée en ce qu'elle comprend un ensemble à clapet d'évacuation de redémarrage à chaud, ayant un corps avec une cavité,un actionneur pneumatique position- né dans la cavité de façon à définir une chambre de décharge de vapeurs et une chambre de contrôle de débit d'air, un ori- 10. fice de clapet d'évacuation défini dans le corps de l'ensem- ble en communication avec la chambre de décharge de vapeurs, un ressort de sollicitation positionné dans l'une des chambres de façon à appliquer une force de sollicitation permettant de maintenir un élément de clapet d'évacuation dans l'orifi- ce de clapet d'évacuation à l'état ouvert lorsque l'action- neur pneumatique se trouve dans uneposition de référence, un moyen (126, 127) couplant la chambre de décharge de va- peurs à l'orifice d'échappement du carburateur de façon à permettre l'évacuation des vapeurs de carburant par la cham- bre de décharge de vapeurs et l'orifice du clapet d'évacua- tion lorsque l'actionneur pneumatique-se trouve dans la po- sition de référenceet un moyen couplant la chambre de com- mande à luorifice de signal de carburateur, pour effectuer le déplacement de l'actionneur pneumatique hors de la posi- tion de référence dans une direction permettant de vaincre la force de sollicitation en réponse à la présence du signal de commande, ce qui a pour effet de fermer l'élément de clapet d'évacuation et d'éviter l'évacuation de toute vapeur de car- burant, lorsque l'air circule dans le canal d'introduction du carburateur. 6 - Combinaison selon la revendication 5, caractéri- sée en ce que l'ensemble à clapet de redémarrage à chaud éva- cue les vapeurs dans le canal d'introduction du carburateur.