Brevet FR2529621A1 — publié le 19840106

La présente invention concerne les ensembles de carburation et plus précisément, à titre non limitatif, un procédé et un dispositif de nébulisation de carburant destiné à être injecté dans un carburateur. Dans le moteur classique à combustion interne ou analogue, le carburant est normalement introduit dans le carburateur afin qu'il se mélange à un courant d'air, et le mélange air-carburant est transmis au collecteur d'admission et à la chambre de combustion afin qu'il y brûle Le carburateur fonctionne suivant un principe physique simple selon lequel l'air aspiré dans le moteur par l'aspiration due à la descente d'un piston pénètre à la partie supérieure:de l'alésage du carburateur et des- cend dans celui-ci et dans le venturi Un gicleur principal de carburant assure -la conmunication entre une cuve de carburant et 'intérieur du carburateur à proximité du venhuri et, lorsque l Vair circule dans le venturi, la vi- tesse du courant d'air augmente et la pression diminue légèrement dans le velituri La réduction d Le pression pro- voque une aspiration du carburant de la c-uj-e et son injec- tion dans l'alésage du carburateur, par le gicleur, le car- burant se mélangeant alors au courant d'air en formant une fine pulrérisat Jion de particules atomisées Le mélange air- carburan:: circule dans le carburateur et pénètre dans le collecteur d'admission puis le mélange est réparti dans les cylindres du moteur afin qu'il y soit comprimé et brûlés Il faut noter qu'un secret des économies de car- burant est directement relié au rapport air/carburant et à la vaporisation efficace du mélange air/carburant avant la combustion afin que la combustion du carburant soit plus complète et permette une utilisation efficace du carburant et une réduction des polluants libérés dans l'atmosphère. On a consacré et on continue à consacrer beaucoup d'effort à l'augmentation du rendement en carburant, notamment a cause de la pénurie actuelle des carburants tires du pétrole. Par exemple, on a mis au point un appareil sonique dans lequel le carburant est perturbé par de l'énergie à haute fréquence afin que le carburant se décompose et forme un "nuage" important de carburant Cette réduction des parti- cules de carburant à de plus petites dimensions, et leur mise à des dimensions relativement uniformes, augmentent le rendement de combustion Cependant, même avec ce procédé perfectionné, les imbralés posent encore des problèmes de perte de carburant et de pollution. L'invention concerne un procédé et un ensemble destinés à améliorer la carburation du carburant par rapport à la technique précédente et elle met en oeuvre un ensemble de nébulisation tel que décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 007 238, remplaçant le gicleur habituel de carburant monté dans le carburateur d'une automobile ou ana- logue Le gicleur normal est fermé ou supprimé, et le carbu- rant est dirigé de la cuve au nébulisateur afin qu'il soit atomisé avant l'injection dans le carburateur, en amont du venturi Le circuit d'échappement du mnoteur ou un compres- seur séparé peut Stre u t ilis comme source d'énergie pour le nébulisateur, et le rendement d'aatomisation du courant de carburant circuiant dans le nébui sateur augmente beaucoup la combustion du mêlange air-carburant si bien que le ren- dement ren carbuat est accru et la pollution atmosphérique est réduite En outre, la tamlprature du moteur reste plus faible pendant le fonctionnement, et les coat de l'ensemble i 5 sont bien inférieurs à ceux des appareils pneumatiques ac- tuellement disponibles, et notamnent à ceux des appareils soniques En outre, on peut obtenir une économie sur le carburant par addition d'alcool dans le carburant, con- trairement à la pratique actuelle de mélange de l'alcool à l'essence Le procédé et l'ensemble selon l'invention sont simples, de mise en oeuvre efficace, et de construc- tion peu conteuse et durable. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexes sur lesquels: la figure 1 est une coupe schématique d'un en- semble de carburation à nébulisateur selon l'invention; et la figure 2 est un graphique représentant des résultats obtenus par mise en oeuvre de l'invention. Sur la figure 1, la référence 10 désigne de façon générale un carburateur à colonne liquide comprenant une partie 12 formant carburateur et une partie 14 formant nébulisateur, communiquant librement Le carburateur 12 comprend le corps ou boîtier habituel 16 ayant un alésage central 18 disposé longitudinalement et ouvert aux deux extrémités 20 et 22, dans un but décrit dans la suite du présent mémoire Le diamètre du trou ou alésage 18 est ré- duit comme indiqué par la référence 24 afin qu'un venturi soit formé dans le boîtier 16, et il est de préférence placé au centre de la longueur du trou 18, sans que cette carac- téristique soit limitative Un papillon convenable 26 est placé dans le trou 18, entre le venturi 24 et l'extrémité ouverte 22 afin qu'il règle le débit de carburant dans le trou 18 Le papillon 26 est de préférence relié à la pé- dale classique d'accélérateur ou analogue (non représentée) du moteur avec lequel l'appareil 10 est utilisé, si bien que l'ouverture et la fermeture du papillon 26 règlent la quantité de fluide qui doit être transmis par le trou 18. Lorsque le papillon 26 s'ouvre, un plus grand volume de fluide circule dans le trou 18 alors que, lorsqu'il se ferme le volume qui circule est plus faible, selon la technique habituelle. Un second boîtier 28 est placé à la périphérie externe du boîtier 16 et peut être moulé en une seule pièce avec celui-ci ou fixé sur celui-ci, afin qu'il délimite une cuve de carburant du carburateur 12, de manière bien connue, et qu'elle contienne une réserve 30 de carburant Le car- burateur 16 comporte habituellement un conduit 32 dont l'extrémité externe est ouverte et qui pénètre dans la ré- serve 30 de carburant, l'extrémité interne étant ouverte afin que du carburant puisse être déversé dans le trou 18. Cependant, selon l'invention, l'extrémité interne du conduit 32 est fermée comme représenté par la référence 34 afin que la communication directe entre le réservoir 30 et le trou 18 soit fermée,comme indiqué dans la suite du présent mémoire. Evidemment, il faut noter que le conduit 32 peut être re- tiré ou totalement éliminé le cas échéant, afin que la communication entre le réservoir 30 et le trou 18 soit interrompue. Un conduit auxiliaire 36 est aussi placé dans le carburateur 16, son extrémité externe étant ouverte dans le réservoir 30 et son extrémité interne étant ouverte dans un passage sensiblement radial 38 formé dans la paroi du boîtier 16 et disposé légèrement en amont du venturi 24 Un passage longitudinal 40 est formé dans la paroi latérale du boîtier 16, entre le passage 38 et un alésage radial 42 traversant la paroi latérale du boîtier 16 et faisant communiquer l'exté- rieur et le trou 18 Il peut aussi être avantageux d'utili- ser plusieurs alésages distants 44 dans le boîtier 16 entre le trou 18 et le passage 40, de manière connue, dans un but décrit dans la suite du présent mémoire Un gicleur réglable 46 pénètre dans l'alésage 42 et est destiné à régler la dimension de l'orifice et ainsi le débit de fluide allant du passage 40 au trou 18 comme décrit dans la suite du pré- sent mémoire. Un passage 48 d'entrée est formé dans la partie supérieure du second boîtier 28 et communique avec la ré- serve principale habituelle de carburant telle que le ré- servoir de carburant du moteur ou de l'automobile (non re- présenté),afin que le carburant 30 puisse être transmis Une soupape convenable 50 de commande est placée à- l'extrémité interne ouverte du passage 48 afin qu'elle ouvre et ferme celui-ci et règle la quantité de carburant transmis au ré- servoir 30 Un flotteur 52 est placé dans le boîtier 28 afin qu'il flotte normalement à la surface du carburant 30, et il est raccordé à la soupape 50 de toute manière convenable ou connue afin qu'il ouvre et ferme la soupape en fonction du niveau du carburant 30, de manière connue. Un canal 54 d'évacuation est formé dans le boîtier 28, et est placé audessous du niveau normal ou voulu du carburant 30 Un conduit ou une tuyauterie 56 est placé dans le canal 54 ou est convenablement-relié à celui-ci et com- munique avec l'intérieur de la partie inférieure du nébuli- sateur 14 comme indiqué sur la figure 1 Comme on sait qu'une surface de liquide a tendance à être horizontale, le carburant est transmis par le conduit 56 à l'intérieur du nébulisateur à tout moment lorsque la quantité de carburant présente dans le réservoir 30 suffit pour que le niveau soit supérieur au canal 54 L'extrémité ouverte 20 du trou 18 communique aussi avec l'intérieur du nébulisateur 14, dans la partie supérieure de celui-ci, par un conduit ou une tuyauterie convenable 58, dans un but décrit dans la suite du présent mémoire. Comme indiqué précédemment, le nébulisateur 14 est analogue de fa-on générale à celui qui est décrit dans le brevet précité et il conlorte un bottier 60 qui est nor- malement placé de manière que son axe soit vertical Un tube 62 traverse la -aroi latérale du boitier 60 et coï-m-munique avec une source convenable 64 d'aire si bien q Zue de l'air peut être aspiré à l'interieur du boîtiers dans le sens indiqué par la flèche 66 Un capuchon 68 est vissé ou fixé d'une autre manière à letrxmt supérieure du bottier 60, corrane indiqué sur l es dessins, et ferme son bout Le conduit ou la tuyauterie 53 est raccordé de façon convenable au capuchon 68 et assure la cordunication entre l' Intérieur du capuchon 68 et le trou 18;corme indiquê clairement sur la figure. Une coupelle 70 est vissé ou fixé d'une autre manière à l'extrémité inférieure du bottier 60 et comporte un montant central axial 72 ayant un passage central 74 dans lequel est disposé une buse 76 Un tube capillaire 78 est placé dans la coupelle 70 et a une première extrémité immergée dans une réserve 80 de carburant transmise à la coupelle 70 par le conduit 56 L'autre extrémité du tube capillaire 78 aboutit à un embout 81 qui est placé pratiquement au centre, à l'intérieur de la coupelle 70, et qui est supporté par un bras convenable 82 fixé au m nontant 72. La buse 76 communique avec une source convenable d'air comprimé par un conduit 84 et le courant transmis par la buse 76, à grande vitesse, provoque l'aspiration de fluide de la réserve 80 dans le tube 78 puis dans l'extré- mité supérieure ouverte de l'embout 81, le fluide étant alors prélevé par le courant d'air à grande vitesse 86 et venant frapper à grande vitesse un organe cylindrique hori- zontal 88 formant une cible Cette cible 88 est portée par une cheminée 90 placée pratiquement concentriquement dans le boîtier 60 et elle est supportée à l'intérieur par une bride circonférentielle 92 formée à l'extrémité supérieure de la cheminée 90 et coopérant avec un épaulement annulaire interne 94 formé à la périphérie interne du boîtier 60 Lors- que le courant à grande vitesse de carburant vient frapper la cible 88, les gouttelettes du carburant se brisent en de nombreuses gouttelettes très fines ou en un brouillard 96 qui est alors entraîné par le courant d'air qui remonte, comme indiqué par les flèches 98, dans la cheminée 90 sui- vant un courant ascendant nomme iïcdiqué par -t flèche 100. Le courant d'air, au vc Sdsinage de lia flèche 100, entra-Ine de très fines goutteiettes et quelques gouttelettes plus grosses et lorsque le cou art tourne 'crisontalement conmme indique par la Flèche I O N, ls goutteletes plus grosses tombent et sp-arentainsi du cor-an et rev,-ennent à la péri- phérie interne d'un manchon 104 diosê axiaiement dans la cheminée 60 Les gouttelettes qui retombent reviennent à la réserve 80 Si certaines grosses gcuttelettes tombent en dehors du manchon 104, elles parviennent sur la bride 92 et sont diriguees 3 l'intérieur du manchon 104 par des ori- fices 106 espaces circonférei-ellement dans les parois du manchon, si bien qu'elles reviennent dans la réserve 80. Le courant d'air provenant de la source 64 est aspiré dans l'espace annulaire 108 ford entre la cheminée 90 et le boitier 60 et; l'intérieur de la cheminée par l'ex- trémité inférieure ouverte de celle-ci comme indiqué par la flèche 110 Lorsque le courant d'air remonte dans la che- minée 90 et dans le manchon 104, et compte tenu du diamètre interne de la cheminée 60, il existe un effet de venturi qui provoque la circulation d'un courant d'air à vitesse rela- tivement élevée dans le manchon 104 Ce courant à grande vitesse a tendance à entraîner les gouttelettes à dis- tance de la zone de la cible 88 Evidemment, comme indiqué précédemment, les gouttelettes les plus grosses retombent en se séparant du courant par gravité lorsque le courant tourne horizontalement à la partie supérieure du manchon 104, et le courant d'air contenant le fin brouillard de petites gouttelettes se déplaçant horizontalement dans la tuyauterie 58 et dans l'extrémité ouverte 20 du trou 18 De cette ma- nière, un mélange air-carburant de rapport convenable, dans lequel le carburant est divisé en un fin brouillard, circule dans le trou 18 et parvient au collecteur d'admission et à la chambre de combustion afin qu'il y soit brûlé, de manière connue. La source d'air comprimé alimentant le conduit 84 peut être en réalité les gaz d'échappement du moteur (non représenté) le cas échéant et dans ce cas il est souhaitable qu'un clapet convenable 112 empêche la circulation du courant des gaz d'échappement en sens inverse Dans une variante, la source d'air comprimé du conduit 84 peut être un compres- seur convenable 114 communiquant avec le conduit 84 par un clapet convenable de retenue 116 - Bien qu'on puisse éliminer le gicleur 46 qui est normalement formé dans le carburateur 16 pour le réglage du débit de carburant transmis au trou 18 lorsque le moteur tourne au ralenti, il peut être souhaitable que ce réglage soit gardé pour le fonctionnement normal Lorsque le mélange air-carburant est aspiré dans le trou 18 du fait de la dé- pression créée pendant la course d'aspiration des pistons du moteur, la pression créée au niveau du passage 38 provoque l'aspiration de carburant de la réserve 30, et le carburant s'écoule par gravité dans le passage 40 et peut être évacué dans le trou 18 par les canaux 42 et 44 de manière connue. Le fonctionnement du carburateur 16 est pratique- ment le fonctionnement habituel bien connu dans lequel le mélange aircarburant provenant du nébulisateur 14 est aspiré dans le trou 18 étant donné la dépression due à la course 2529621. d'aspiration du piston du moteur, et le mélange air-carbu- rant a le rapport air-carburant voulu; le carburant est presque totalement vaporisé ou est au moins sous forme d'un brouillard fin si bien que la combustion du carburant est nettement améliorée En fait, pendant des fonctionnements au cours d'essais, on a mesuré les dimensions de particules comprises entre 0,5 et 10,0 microns Le débit du carburateur à colonne de liquide, par unité de volume d'air, est bien supérieur à celui d'un appareil à ultrasons ou d'autres dispositifs de ce type, dans des conditions d'essais ana- logues Cependant, la consommation totale de carburant est bien inférieure lors de l'utilisation d'un carburant à colonne de liquide, par rapport à un carburateur à ultrasons. Par exemple, la figure 2 indique les résultats d'un essai exécuté par mise en oeuvre de l'invention Sur cette figure, les ordonnées représentent le débit d'air en mètres cubes et les abscisses la plage de dimensions des particules en microns. Les rectangles hachurés correspondent à une pression de 0,56 bar, pour une quantité totale d'air de 7,85 105 m 3 alors que les rectangles blancs correspondent à une pression de 2,8 bars et à une quantité totale d'air de 1,08 106 m 3 La description qui précède indique que l'invention concerne un nouvel ensemble de carburation à colonne de li- quide dans lequel le carburant est nébulisé avant son injec- tion dans le passage du carburateur Le mélange air-carburant résultant a un rapport optimal et le carburant est sous forme d'un brouillard fin donnant un excellent rendement de combus- tion et réduisant les émissions de polluants étant donné l'augmentation de la quantité de carburant qui est brûlée pendant la combustion. Il-est bien entendu que l'invention n'a été dé- crite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 Ensemble de carburation à colonne liquide, des- tiné à un moteur à combustion interne et caractérisé en ce qu'il comprend une partie de nébulisation ( 14), un car- burateur ( 12) ayant une réserve ( 30) de carburant destinée à recevoir un carburant et communiquant avec une première région de la partie de nébulisation ( 14) et un corps de carburateur ( 16) communiquant avec une autre région de la partie de nébulisation ( 14) de manière que le carburant soit aspiré de la réserve ( 30) de carburant du carburateur dans la partie de nébulisation ( 14), une buse ( 76) placée dans la partie de nébulisation ( 14) et destinée à projeter un courant d'air à haute pression de manière que le carbu- rant soit aspiré dans la partie de nébulisation, et un pas- sage ( 62) d'introduction d'un second courant d'air à haute pression dans la partie de nébulisation ( 14) afin que le carburant soit atomisé et que le carburant atomisé soit transmis au passage ( 18) du corps du carburateur et dans ce dernier afin qu'il soit distribué par le carburateur de manière classique. 2 Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de nébulisation ( 14) comprend un boîtier ( 60, 70) dont la partie inférieure communique avec la ré- serve ( 30) de carburant et recevant du carburant de celle-ci, la buse ( 6) étant placée dans le bottier et débouchant à l'intérieur de celui-ci dans une position distante au- dessus de la surface du carburant, un tube capillaire ( 78) placé dans la partie inférieure du boîtier et ayant une pre- miere extrémité ouverte immiergée dans le carburant contenu dans le boîtier et dont l'autre extrémité est ouverte àa l'intérieur du boîtier à proximité de l'extrémité ouverte de la buse, si bien que du carburant est aspiré par le tube capillaire lors de l'éjection d'un fluide par la buse, une cheminée ( 90) supportée dans le boîtier ( 60 e 70) et dont les extrémités opposées sont ouvertes si bien que le courant de carburant remonte dans la cheminée, et une cible ( 88) portée par la cheminée ( 90) sur le trajet du courant de carburant afin qu'elle brise celui-ci en particules relativement petites, la source du second courant d'air ( 64) communi- quant avec l'intérieur du bottier et de la cheminée et, en fonction des différences de pressions dans la cheminée, assurant le mélange avec le courant de carburant dans le bottier, la cheminée ( 90) communiquant avec le corps du carburateur afin que le courant de mélange air-carburant soit transmis au passage ( 18) du carburateur et évacué par celui-ci de manière classique. 3 Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une source de fluide comprimé ( 114) communiquant avec la buse ( 76). 4 Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que la source de fluide comprimé est un compresseur d'air. Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que la source de second fluide comprimé est constitué par le courant des gaz d'échappement du moteur à combustion interne. 6 Procédé de transmission de carburant à un moteur a comustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend la formation deune réserve de car urant, la mise en communica- Lion d'un passage ( 18) avec le moteur à combustion interne, la direction de carburant provenant de la réserve ( 30) à 1 'in- térieur d'un dispositif de nébulisation ( 14), l'introduction d'un premier courant d'air à haute pression dans le disposi- tif de nébulisation 14)k la création d'un effet de venturi par introduction du premier co;urant d'air à haute pression afin que celui-ci aspire le carburant à l'intérieur du dis- positif de nébulisation sous forme d'un courant à grande vi- tesse, la rupture du courant à grande vitesse en particules relativement petites, l'introduction d'un second courant d'air à grande vitesse à proximité du courant de carburant à grande vitesse afin que l'air se mélange au carburant et forme un courant de carburant atomisé, et l'utilisation du second courant d'air à grande vitesse afin que la transmis- sion du courant de caburant atomisé dans la passage ( 18) de carburation et vers le moteur dans lequel il doit braler soit facilitée. 7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend l'enlèvement des particules relativement grosses du courant à grande vitesse avant la circulation du courant de carburant atomisé dans le passage du carbura- teur. 8 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend l'utilisation des gaz d'échappement du moteur comme courant d'air d'injection du carburant à l'in- térieur du dispositif de nébulisation ( 14). 9 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend l'utilisation d'air comprimé comme courant d'air d'injection du carburant à l'intérieur du dispositif de nébulisation ( 14). Procédé de transmission de carburant à un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend la connexion de la réserve ( 30) de carburant d'un carburateur ( 12) à la partie inférieure d'un dispositif de nébulisation. ( 14), la connexion de l'extrémité d'admission du collecteur d'admission du carburateur à la partie supérieure du dispo- sitif de nébulisation ( 14), l'injection d'air dans le dis- positif de nébulisation à la demande du carburateur afin que du carburant soit transmis de la réserve de carburant au dispositif de nébulisation par siphonnage et que simulta- nément de l'air soit aspiré dans le dispositif de nébulisa- tion ( 14) afin qu'un mélange ayant un rapport prédéterminé air/carburant soit formé et que le carburant soit atomisé dans le dispositif de nébulisation ( 14), et la transmission du carburant atomisé à l'extrémité d'admission du collecteur d'admission afin qu'il soit transmis par le carburateur au- moteur de manière classique. 11 Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend la projection du carburant contre une surface immobile ( 88) afin que le carburant se brise en fines particules de liquide, et que l'air injecté ne puisse pas passer en dérivation par rapport au dispositif de nébulisa- tion ( 14).