Brevet FR2501293A1 — publié le 19820910

25012S93 -1- Procédé d'alimentation en mélange air-essence d'un moteur à combustion interne et carburateur pour sa mise en oeuvre. La présente invention concerne un procédé d'alimentation en mélange airessence d'un moteur à combustion interne lors du démarrage et du fonctionnement à froid, ainsi qu'un carburateur à volet de départ pour la mise en oeuvre de ce procédé. Dans un grand nombre de carburateurs utilisés actuellement, le "starter" permettant le départ à froid du moteur est constitué par un mécanisme comprenant un volet de départ monté rotatif dans le corps du carbura- teur en amont du dispositif de giclage d'essence. Lorsqu'on tire à fond le starter, le volet d'air se ferme complètement et obture le corps du carburateur. Dès le démarrage du moteur, une capsule à membrane reliée au collecteur d'admission entrebâille le volet d'air grâce à la dépression régnant alors au collecteur d'admission en raison du très faible degré d'ouverture du papillon des gaz. Après cette phase de démarrage, on repousse partiellement le starter en sue du fonctionnement à froid. Ceci a pour effet de placer le volet d'air dans une position entrouverte intermédiaire entre sa position de fer- meture et sa position d'ouverture totale. Bien entendu, la fermeture totale ou partielle du volet d'air a pour effet d'enrichir le mélange air-essence fourni au moteur, cet enrichis- sement étant d'autant plus important que le volet d'air est plus fermé. Il en résulte donc pour les véhicules automobiles équipés de tels carburateurs une surconsommation en fonctionnement à froid. Cette surconsommation est d'autant plus importante que le moteur est plus froid comme le montre la Figure 9 des dessins annexés sur laquelle la courbe A représente, en fonction du kilométrage parcouru, la consommation (litres/100 km) d'un moteur après démarrage à froid par une température ambiante de -50C tandis que la courbe C illustre la consommation du même moteur après démarrage à chaud. Or, des études statistiques ont montré qu'un très grand nombre de -2 véhicules, notamment en milieu urbain, étaient utilisés pour effectuer quotidiennement des trajets de quelques kilomètres, c'est-à-dire dans la zone la plus défavorable de la courbe A. Des économies substantielles de carburant pourraient donc être réalisées si l'on réduisait, lors du fonctionnement à froid, la surconsommation des nombreux véhicules automobiles équipés de carburateurs à volets de départ. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'alimentation en mélange air-essence d'un moteur à combustion interne lors du démarrage et du fonctionnement à froid, au moyen d'un carburateur muni d'un volet de départ monté oscillant dans le corps du carburateur en amont du dispositif de giclage d'essence, dans lequel on ferme manuellement totalement le volet d'air lors du démarrage à froid et on ouvre au moins partiellement ledit volet d'air lors du fonctionnement à froid, caractérisé en ce que, lors du fonctionnement à froid, on commande le basculement du volet d'air en fonction dé la charge du moteur entre une position d'ouverture minimale correspondant au régime de pleine charge du moteur et une position d'ouverture maximale correspondant à un régime de faible charge du moteur. Suivant un mode de mise en oeuvre plus spécifique, l'invention a pour objet un procédé dans lequel, consécutivement audit démarrage à froid, on entrebaflle ledit volet d'air dans une position intermédiaire entre ladite position de fermeture totale et la position d'ouverture mini- male par l'intermédiaire de moyens sensibles à la dépression régnant au collecteur d'admission du moteur, puis on commande ensuite manuelle- ment le basculement du volet d'air dans sa position d'ouverture mini- male pour le fonctionnement à froid, caractérisé en ce qu'on commande le basculement dudit volet d'air en fonction de la charge du moteur entre ladite position d'ouverture minimale et ladite position d'ouver- ture maximale à l'aide desdits moyens sensibles à la dépression régnant au collecteur d'admission. L'invention a également pour objet un carburateur pour la mise en oeuvre du procédé défini ci-dessus, comprenant au moins un corps pourvu d'un dispositif de giclage d'essence, un volet d'air monté 250 1293 - 3 - rotatif dans le corps en amont du dispositif de giclage, un papillon de commande de la charge du moteur monté rotatif dans le corps en aval du dispositif de giclage, des moyens élastiques sollicitant le volet d'air vers sa position de fermeture totale, un dispositif d'actionnement du volet sensible à la dépression régnant au collecteur d'admission, une tringlerie de liaison entre le dispositif sensible à la dépression et le volet d'air et un dispositif de commande à actionnement manuel coopérant avec la tringlerie de liaison pour commander le basculement du volet d'air entre sa position de fermeture totale et sa position d'ouverture totale à l'encontre desdits moyens élastiques, caractérisé en ce que ledit dispositif d'actionnement sensible à la dépression et ladite tringlerie sont agencés pour permettre le basculement dudit volet entre sa position de fermeture totale et sa position d'ouverture totale à l'encontre desdits moyens élastiques et en ce que ledit dispositif de connande à actionnement manuel comprend une butée mobile entre une position active o, dans une première posi- tion du dispositif de commande correspondant en démarrage à froid, elle coopère avec ladite tringlerie pour limiter la course A l'ouver- ture du volet et définir ladite position d'entrebaillement, et une position escamotée o, dans une seconde position du dispositif de commande correspondant au fonctionnement à froid, elle autorise le basculement du volet entre ses positions d'ouverture minimale et d'ouverture maximale. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'un mode de sa réalisation donné uniquement à titre d'exemple et illustré par les dessins annexés sur lesquels - La figure 1 est une vue schématique du mécanisme à volet de départ à froid d'un carburateur conventionnel, représentant ledit mécanisme dans la position "repoussée" du starter - La figure 2 est une vue analogue à la figure 1 représentant le mécanisme dans la position qui précède le démarrage à froid, le starter étant tiré à fond.; 250 1293 - 4 - - La figure 3 représente le mécanisme dans la même position du starter qu'à la figure 2, mais immédiatement après le démarrage du moteur - La figure 4 représente le mécanisme des figuresl à 3 dans la position partiellement repoussée du starter - La figure 5 est une vue schématique d'un mécanisme à volet de départ suivant l'invention représenté dans une position équivalente à celle de la figure 1 - La figure 6 est une vue du mécanisme de la figure 5 représenté dans une position équivalente à celle de la figure 2; - La figure 7 est une vue du mécanisme des figures 5 et 6 représenté dans une position équivalente à celle de la figure 3 - La figure 8 est une vue du mécanisme des figures 5 à 7 représenté dans une position équivalente à celle de la figure 4; et un - La figure 9 est/graphique montrant la courbe A de consommation d'un moteur fonctionnant à froid avec un carburateur conventionnel, la courbe B de consommation du même moteur équipé d'un carburateur à mécanisme de départ à froid suivant l'invention et la courbe C du même moteur après démarrage à chaud. La figure 1 illustre schématiquement le mécanisme à volet de départ classique d'un carburateur dont on a représenté en traits fins le contour du corps 1, supposé transparent pour la clarté du dessin. Le corps i comporte un venutri 2 dans lequel est monté un dispositif de giclage de carburant 3. En aval du venturi 2, un papillon des gaz 4 est monté rotatif autour d'un axe excentré 5 entre une position de fermeture complète délimitée par une butée 6 et une position d'ouver- ture totale. La rotation du papillon 4 est commandée par un levier 7 auquel est accroché un ressort 8 sollicitant le papillon 4 vers sa position de fermeture. 250 1293 -5 - Un volet d'air 9 pour le départ à froid est également monté rotatif autour d'un axe excentré 10 dans le corps 1, en amont du venturi 2. Ce volet peut basculer entre une position de fermeture complète déli- mitée par une butée 11 et une position d'ouverture totale qui est celle représentée à la Figure 1. L'axe 10 est solidaire d'une extrémité d'un levier 12 qui commande les mouvements du volet d'air 9 entre ses positions ouverte et fermée. Un ressort 13 accroché au levier 12 sollicite le volet 9 vers sa position de fermeture. L'autre extrémité du levier 12 est reliée par une tringlerie 14 à la membrane 15 d'une capsule 16 dont le volume intérieur est mis en communication par une canalisation 17 avec celui du collecteur d'admis- sion (non représenté) du moteur (également non représenté) sur lequel est monté le carburateur. Lorsqu'une dépression règne au collecteur d'admission, la membrane 15 est attirée vers l'intérieur de la capsule à l'encontre d'un ressort 18. La tringlerie 14 comprend une première biellette 19 articulée à une extrémité sur le levier 12 et dont l'autre extrémité 20 est reçue a coulissement dans une boutonnière 21 d'une seconde biellette 22 solidaire en translation de la membrane 15. L'axe d'articulation 23 du levier 12 avec la bielette 19 est guidé dans une lumière 24 d'une came 25 articulée autour d'un axe 26 parallèle aux axes 5, 10 et 22. Les mouvements de rotation de la came 25 autour de son axe 26 sont commandés par un levier 27 solidaire de l'axe 26 et une tringle 28 à actionnement manuel. Une partie du contour exté- rieur de la came 25 constitue une première surface de came D avec laquelle coopère l'extrémité libre du levier 7, tandis que les bords opposés de la lumière 29 définissent deux autres surfaces de came E et F avec lesquelles coopère l'extrémité du levier 12. Dans la description qui va suivre du fonctionnement du dispositif décrit ci-dessus, on supposera que celui-ci équipe un moteur de véhicule automobile, étant entendu que l'invention n'est pas limitée à une telle application. Avant le démarrage à froid du moteur, le 6 - véhicule étant à l'arrêt, le starter se trouve normalement repoussé à fond, ce qui correspond à la position représentée à la figure 1: le papillon des gaz 4 est alors complètement fermé et le volet de départ 9 complètement ouvert. Préalablement au démarrage, on tire le starter à fond, déplaçant ainsi la tringle 28 de la position de la figure 1 à celle de la figure 2. Il en résulte une rotation du levier 27 dans le sens de la flèche F et une rotation consécutive du même angle de la came 25 qui vient dans la position de la figure 2. Au cours de cette rotation, l'extré- mité 23 du levier 12 suit la surface de came E sous l'effet de la traction exercée par le ressort 13, jusqu'à ce que le volet 9 arrive dans la position de fermeture délimitée par la butée Il. La venue en appui du volet 9 contre la butée 11 peut intervenir avant que la came ait achévé son mouvement de rotation de sorte que, comme représenté à la figure 2, l'extrémité 23 du levier 12 peut se trouver légèrement décollée de la surface dé came E. Les longueurs des biellettes 19 et 22 et de la boutonnière 21 sont telles que, dans cette position, la membrane 15 étant complètement repoussée par le ressort 18, l'extré- mité 20 de la biellette se trouve en appui contre le fond de la bouton- nière 21, du côté de l'extrémité libre de la biellette 22. Simulta- nément, au cours de la rotation de la came 25, la surface de came D repousse progressivement le levier 7 pour entrouvir le papillon des gaz 4 jusque dans la position de la figure 2. Une fois que le moteur a démarré, une dépression se crée dans le collec- teur d'admission, en aval du papillon des gaz 4, du fait que celui-ci n'est que faiblement entrouvert. Cette dépression est également appli- quée à la capsule 16 par la conduite 17 et attire la membrane 15 à l'encontre du ressort 18. Le déplacement de la membrane 15 entraîne celui de l'articulation 23 de la biellette 19 avec le levier 12, jusqu'à ce que cette articulation vienne en butée contre la surface de came F de la lumière 26, comme représenté à la figure 3. Ceci définit une position d'entrebaillement du volet de départ 9 qui assure un léger appauvrissement du mélange air/essence dès le démarrage du moteur et permet d'éviter son étouffement immédiat. Bien entendu, 2SO01293 -7 - dans cette position qui correspond au ralenti accéléré, la position de la came 25 n'a pas varié, le starter étant toujours tiré à fond. Dès que le moteur a suffisamment tourné après le démarrage, on effectue une première "repoussée" du starter qui amène la came 25 dans la position représentée à la figure 4. Au cours de la rotation de la came , la surface de came E repousse l'articulation 23 et fait tourner le levier 12 et le volet d'air 9 jusque dans la position d'ouverture partielle de la figure 4. Le mélange air/essence fourni par le carbura- teur est alors plus pauvre que dans le cas du ralenti accéléré de la figure 3, tout en étant encore sensiblement plus riche qu'en position complètement ouverte du volet d'air. La rotation de la came 25 a par ailleurs en pour effet de permettre la fermeture du papillon 4 grâce au profil adapté de la surface de came D. On constate que, dans cette position de la figure 4, la membrane est attirée à fond dans la capsule 16 sous l'effet de la dépression due à la fermeture du papillon des gaz. Cependant, le déplacement de la membrane n'a alors plus d'influence sur celui de l'articulation 23 et du volet 9 car c'est la boutonnière 21 qui se déplace par rapport à l'extrémité 20 de la biellette 19. En d'autres termes, à partir de cet instant, le carburateur fournit au moteur un mélange de richesse relativement élevée, quelque soit le régime du moteur (ralenti, accé- lération, décélération ou vitesse stabilisée). Cette richesse ne pourra être diminuée qu'en repoussant manuellement le starter au fur et à mesure que le moteur s'échauffe. Quand le moteur aura atteint une température normale de fonctionnement, le starter devra en principe être repoussé à fond et le volet 9 sera grand ouvert, comme représenté à la figure 1. On se reportera maintenant aux figures 5 à 8 qui représentent le - mécanisme à volet de départ suivant l'invention dans différentes positions correspondant respectivement à celles des figures 1 à 4 et sur lesquelles les mêmes références numériques augmentées du nombre 100 ont été utilisées pour désigner des éléments analogues. tSO Â3g3 Ce mécanisme diffère du mécanisme classique décrit précèdemment essentiellement par la forme de la came et la réalisation-de l'ensemble tringlerie-capsule. Plus précisément, la came 125 présente un contour extérieur dont une première partie constitue une surface de came D' coopérant avec l'extrémité du levier 107 et jouant le même rôle que la surface de came D, à savoir-entrouvrir le papillon 104 lorsque le starter est tiré à fond. Par contre, contrairement à la came 25, la came 125 ne comporte pas de lumière mais un appendice 130 en forme de crochet dont le contour intérieur constitue une surface de came Pl prolongeant une autre surface de came E'. Cette surface de came Et' joue le même rôle que la surface de came E et est définie par une seconde partie du contour extérieur de la came 125. D'autre part, la tringlerie 114 est une simple biellette.. articulée sur le levier en 123 et sur la membrane 115 de la capsule 116. Comme cela ressortira de la suite de la description, la longueur de la biellette et la course de la membrane 115 -sont adaptées pour permettre le basculement du volet 109 entre sa position de fermeture totale et sa position d' ouver- ture totale. La figure 5 montre le mécanisme dans la position o le starter est repoussé à fond. Dans cette position, le mécanisme suivant l'invention joue exactement le même rôle que celui de la figure 1, la surface de came E' maintenant le volet 109 en position d'ouverture totale. Lorsque le starter est tire à fond, préalablement au démarrage du moteur, le mécanisme prend la position de la figure 60 Le volet 109 est alors complètement fermé par la traction exercée par le ressort 113 tandis que le papillon 104 est entrouvert par l'interaction entre la surface de came De et le levier 107. Dès le démarrage du moteur, la dépression du collecteur d'admission est appliquée à la capsule 116 et la membrane 115 applique l'articulation 123 contre la surface de came Ft. Le volet 109 prend alors une position entrebaillée comme le montre la figure 7. Jusqu'à ce stade, le fonction- nement du mécanisme suivant l'invention est donc identique à celui du mécanisme classique. 9 - A la première "repoussée" du starter, l'appendice 130, qui joue le rôle de butée, est escamoté par la rotation de la came 125, comme le montre la figure 8: en effet, dans cette position de la came 125, le levier 112 est libre de basculer entre la position d'ouverture totale du volet de la figure 8 et une position d'ouverture minimale délimitée par la venue en appui de l'articulation 123 contre la surface de came E'. Par conséquent, la position du volet de départ 109, et donc l'enrichis- sement du mélange, ne dépendent plus uniquement de la position du starter, mais également des coniditionasde fonctionnement du moteur. C'est ainsi que, au ralenti, en décélération ou en vitesse stabilisée la dépression dans le collecteur d'admission est forte car l'ouver- ture du papillon des gaz est faible. Comme représenté à la figure 8, la membrane 115 présente alors un débattement maximal et ouvre complètement le volet d'air 109. Le moteur.bien que froid, fonc- tionne avec un mélange non enrichi identique à celui qui lui est fourni à chaud. Par contre,dès que, lors d'une accélération ou en côte, le papillon des gaz est largement ouvert, la dépression au collecteur d'admission diminue rapidement et les ressorts 113 et 118, conve- nablement dimensionnés, rappellent immédiatement le volet 109 dans sa position d'ouverture imposée par la rampe E' qui correspond sensiblementà celle de la-figure E. On retrouve alors les conditions d'enrichissement d'un carburateur classique permettant au moteur encore froid de répondre à une forte charge. Contrairement au mécanisme classique dans lequel la membrane n'a plus aucun effet dès la première "repoussée"du starter, la membrane 115 du mécanisme suivant l'invention continue à adapter la richesse du mélange à la charge du moteur jusqu'à ce que le starter ait été repoussé à fond. Le mécanisme suivant l'invention permet donc de réaliser des économies de carburant importantes en appauvrissant le mélange dans toutes les conditions o le moteur froid fonctionne sous faible charge. La figure 9, qui représente des courbes de consom- nation en litres/100 km en fonction du kilométrage parcouru après le démarrage, illustre l'économie ainsi réalisée: en effet, la courbe B - 10 - de consommation d'un moteur équipé d'un carburateur perfectionné suivant l'invention après démarrage à froid indique une consommation considérablement inférieure à celle du même moteur fonctionnant dans les mêmes conditions, mais avec un carburateur classique. (A) Or, des études statistiques ont montré qu'un grand nombre de véhicules effectuaient chaque jour uniquement un ou plusieurs trajets de quelques kilomètres. Dans ces conditions d'utilisation, l'économie de carburant apportée par le carburateur suivant l'invention par rapport à un car- burateur classique est évaluée à environ 40.6 Bien entendu, on comprendra que l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit. Plus particulièrement, l'invention pourrait être mise en oeuvre avec n'importe quel type de mécanisme assurant, lors du fonctionnement à froid, le basculement du volet-d'air en fonction de la charge du moteur entre sa position d'ouverture minimale, correspondant à la pleine charge du moteur, et une position d'ouverture maximale, qui est de préférence la position d'ouverture totale et correspond à un régime de charge minimale du moteur. 250 1293 - il _ REVENDICATIONS 1. Procédé d'alimentation en mélange air-essence d'un moteur à combus- tion interne lors du démarrage et du fonctionnement a froid, au moyen d'un carburateur muni d'un volet de départ monté oscillant dans le corps du carburateur en amont du dispositif de giclage d'essence, dans lequel on ferme manuellement totalement le volet d'air lors du démar- rage à froid et on ouvre au moins partiellement ledit volet d'air lors du fonctionnement à froid, caractérisé en ce que,-lors du fonction- nement à froid, on commande le basculement du volet d'air en fonction de la charge du moteur entre une position d'ouverture maximale corres- pondant au régime de pleine charge du moteur et une position d'ouver- ture maximale correspondant à un régime de faible charge du moteur. 2. Procédé suivant la revendication 1, dans lequel, consécutivement audit démarrage à froid, on entrebâille ledit volet d'air dans une position intermédiaire entre ladite position de fermeture totale et la position d'ouverture minimale par l'intermédiaire de moyen. sen- sibles à la dépression régnant au collecteur d'admission du moteur, puis on commande ensuite manuellement le basculement du volet d'air dans sa position d'ouverture minimale pour le fonctionnement à froid, caractérisé en ce qu'on commande le basculement dudit volet d'air en fonction de la charge du moteur entre ladite position d'ouverture minimale et ladite position d'ouverture maximale à l'aide desdits moyens sensibles à la dépression régnant au collecteur d'admission. 3* Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, carac- térisé en ce que ladite position d'ouverture maximale est la position d'ouverture totale du volet. 4 Carburateur pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quel- conque des revendications 1 à 3, comprenant au moins un corps pourvu d'un dispositif de giclage d'essence, un volet d'air monté rotatif dans le corps en amont du dispositif de giclage, un papillon de com- mande de la charge du moteur monté rotatif dans-le corps en aval du dispositif de giclage, des moyens élastiques sollicitant le volet d'air vers sa position de fermeture totale, un dispositif d'action- nement du volet sensible à la dépression régnant au collecteur - 12 - d'admission, une tringlerie de liaison entre le dispositif sensible à la dépression et le volet d'air et un dispositif de commande à actionnement manuel coopérant avec la tringlerie de liaison pour com- mander le basculement du volet d'air entre sa position de fermeture totale et sa position d'ouverture totale à l'encontre desdits moyens élastiques, caractérisé en ce que ledit dispositif d'actionnement sensible à la dépression (116) et ladite tringlerie (114) sont agencés pour permettre le basculement dudit volet (109) entre sa position de fermeture totale et sa position d'ouverture maximale à l'encontre des dits moyens élastiques (118), et en ce que ledit dispositif de com- mande à actionnement manuel (125) comprend une butée (130) mobile entre une position active o, dans une première position du disposi- tif de commande (125) correspondant au démarrage à froid, ellecoopère avec ladite tringlerie (114) pour limiter la course à l'ouverture du volet (109) et définit ladite position d'entrebaillement, et uneposi- tion escamotée o, dans une seconde position du dispositif de com- mande (125) correspondant au fonctionnement à froid, elle autorise le basculement du volet (109) entre ses positions d'ouverture minimale et d'ouverture maximale. 5. Carburateur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la dite tringlerie est constituée par une biellette (114) reliée respec- tivement à un levier (112) de commande du volet (109) et à une mem- brane mobile (115) du dispositif sensible à la dépression (116) et en ce que ledit dispositif de commanda à actionnement manuel est consti- tué par une came rotative (125) coopérant avec l'articulation (123) de la biellette (114) avec le levier (112). 6. Carburateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite butée (130) est constituée par un appendice de la came (125) qui, dans ladite première position de cette dernière, est interposé dans le trajet de déplacement de ladite articulation (123) et qui, dans ladite seconde position de la came (125), se trouve hors du trajet de déplacement de ladite articulation (123).