Brevet FR2585073A1 — publié le 19870123

i Pulvérisateur de carburant de moteur à essence. Le système d'admission des moteurs à combustion interne exerce une influence considérable sur la cylindrée du moteur par le biais du rendement volumétrique, et l'uniformité de la distribution d'air frais a été aussi l'objet d'examens attentifs. Le carburant aspiré dans un moteur à essence est projeté hors du gicleur principal et vaporisé par la pres- sion de l'air mélangé aux particules de combustible. Comme la plage de rendement maximum de combustion des particules de carburant est étroite, et que la combustion n'est ja- mais absolument parfaite en raison des variations de la vitesse du moteur, non seulement il y a une production de fumées fuligineuses, mais également une consommation ex- cessive de carburant. Pour remédier à cet inconvénient, comme il est indiqué dans le modèle d'utilité coréen n 1982-450 et dans les demandes de modèles d'utilité nos 1983-5614 et 4328, des dispositifs ont ôté mis au point pour pulvériser de façon plus efficace le mélange gazeux en interposant une chambre de brassage avec préchauffage entre le carbu- rateur et la tubulure d'admission. Cependant, les utilisateurs n'emploient pas volon- tiers ce dispositif, car il ne peut pas être réglé de fa- çon à obtenir sensiblement le rendement maximum du systè- me d'admission et parce que la température du mélange ga- zeux qui traverse le dispositif de préchauffage ne peut pas être maintenue constante en fonction de la vitesse d'écoulement du mélange qui le traverse et, malgré la complication relative de la structure, le rendement est relativement faible. Par exemple, étant donné que les soupapes d'admis- sion d'air et de carburant sont réglées sur la base de la chaleur correspondant à la vitesse maximale du moteur, lorsque la vitesse du moteur passe à une vitesse plus basse, la température du préchauffage sera modifiée en conséquence, mais le mélange gazeux, à basse vitesse du moteur, traversera le dispositif de préchauffage avec un rapport d'air/carburant correspondant au réglage initial et, par conséquent, le rendement de la combustion sera diminué. Il en résulte un défaut essentiel qui consiste en une surcharge considérable du moteur quand la durée de fonctionnement est longue, c'est-à-dire que l'effet de re- froidissement du moteur se trouvera réduit par suite d'un retour de la chaleur du moteur vers la tubulure d'admis- sion. Comme on l'a décrit ci-dessus, du fait que le pul- vérisateur courant est du type qui pulvérise le mélange gazeux projeté hors du carburateur avec préchauffage, pour cette raison le dispositif électrique de préchauffage est alimenté séparément par une autre ligne, ou bien la cha- leur d'échappement prélevée sur le moteur lui-même est appliquée et, par conséquent, la structure du dispositif est compliquée et est également sujette à des pannes nom- breuses. Un objet de la présente invention est de perfec- tionner le pulvérisateur de carburant de moteur à essence en supprimant les divers défauts énumérés ci-dessus. La présente invention accroît considérablement le rendement de la combustion du moteur à essence en plaçant sur le moteur même la chambre de brassage et la tubulure d'admission d'air, en faisant séjourner pendant un certain temps dans la chambre de brassage le mélange gazeux aspiré par l'intermédiaire du papillon, en mélangeant une seconde fois le mélange gazeux avec un apport secondaire d'air frais venant de l'atmosphère extérieure, et en pulvérisant davantage le mélange de gaz, en augmentant la proportion d'oxygène dans le mélange de gaz et en diminuant la pres- sion différentielle du mélange de gaz qui est aspiré dans la tubulure d'admission. La présente invention sera bien comprise à la lec- ture de la description suivante faite en relation avec les dessins ci-joints, dans lesquels: - la figure i représente une vue en coupe longitu- dinale de la présente invention; - la figure 2 représente une vue en coupe trans- versale de la figure 1; - la figure 2-1 représente des chambres de brassa- ge de types A, B, C et D; - la figure 3 représente une vue en coupe détail- lée d'une soupape de tubulure d'admission; et - les figures 4 à 10 représentent les divers résul- tats d'essais et la méthode d'essai concernant l'exemple fondamental de réalisation, avec éléments de comparaison relatifs à la présente invention. Comme le représentent les figures i à 3, une cham- bre de brassage est placée entre chacune des brides 3 de liaison de la tubulure 1 d'admission et du carburateur 2. Le tuyau 5 d'admission des gaz est fixé vers le bas au cen- tre de la chambre de brassage, une distance convenable étant maintenue, l'autre extrémité 6 du tuyau d'admission des gaz se prolonge à l'extérieur du carburateur, et une bille 7 d'acier est pousséevers l'extérieur par un ressort hélicoïdal 8 pour fermer l'ouverture du clapet à l'inté- rieur de l'autre extrémi'té 6 du tube 5 d'admission des gaz. La référence numérique 10 désigne un filtre à air. Suivant la description donnée précédemment, le mo- de de fixation d'un tuyau 5 d'admission des gaz est com- biné pour encastrer ce tuyau 5 d'admission des gaz dans le panneau 9 de support qui est constitué d'un plat métalli- que d'épaisseur appropriée et que l'on introduit entre les brides 3 de la tubulure 1 d'admission et du carburateur 2. La chambre de brassage a une forme concave comme la forme d'une cuiller conformément au résultat d'essai. La fonction et l'effet du dispositif construit conformément à la présente invention sont décrits ci- dessous. Une chamire 4 de brassage étant fixée entre la tubulure 1 d'admission et le carburateur 2, l'écoulement du mélange gazeux projeté hors du tuyau d'admission des gaz est accéléré par la force d'aspiration provenant de la tubulure d'admission et, de ce fait, le mélange vient heurter la chambre de brassage, ce qui provoque le phéno- mène de brassage des gaz dans la chambre de brassage par la force d'aspiration du cylindre à travers la tubulure d'admission. La chambre de brassage est faite de cuivre dont la conductivité thermique est excellente, et elle est fixée près de l'entrée de la tubulure d'admission; en conséquen- ce, elle peut se maintenir à l'état chaud grâce à la cha- leur du moteur transmise par l'intermédiaire de la tubu- lure d'admission, et chaque particule de mélange gazeux qui vient heurter la paroi de la chambre de brassage est vaporisée de façon simultanée, de telle façon que l'on obtient l'effet de pulvérisation du carburant. D'autre part, l'autre extrémité du tuyau d'admis- sion des gaz fixé sur la chambre de brassage se prolonge à' l'extérieur du carburateur, et l'air venant de l'atmosphè- re extérieure est aspiré par la force d'aspiration du cy- lindre par l'intermédiaire de la tubulure d'admission. Cette autre extrémité du tuyau d'admission des gaz est munie d'un clapet à bille dont la bille est poussée par un ressort hélico7dal, et l'ouverture du clapet est commandée automatiquement en fonction de la vitesse d'écou- lement du mélange gazeux qui est aspiré dans la tubulure d'admission, de sorte que la quantité d'air s'écoulant dans le carburateur est-automatiquement réglée. Et, par conséquent, la vitesse d'écoulement des gaz aspirés dans la tubulure d'admission en passant par le papillon, est modifiée de façon proportionnelle en fonction du degré d'ouverture du papillon. Par exemple lorsque le moteur tourne au ralenti, le papillon étant à peu près complètement fermé, non seulement la vitesse d'écoulement du mélange gazeux est diminuée, mais encore la quantité de mélange gazeux est abaissée, et le phé- nomène de brassage est proportionnellement réduit, du fait qu'une quantité plus faible de mélange gazeux vient heur- ter les parois de la chambre de brassage, et la force d'aspiration ainsi que la quantité d'air aspirée par le tuyau d'admission des gaz sont diminuées proportionnelle- ment. Au contraire, quand le papillon est ouvert à fond, non seulement la quantité de mélange gazeux augmente, mais en outre la vitesse d'écoulement est rendue plus rapide. Par conséquent, non seulement la quantité de mé- lange gazeux qui vient heurter la chambre de brassage est augmentée, mais également la force d'aspiration et la for- ce de collision sont rendues plus grandes et les particu- les de carburant sont pulvérisées et vaporisées en élé- ments plus petits, et la quantité d'air aspirée devient également plus importante. Finalement, le pulvérisateur construit suivant la présente invention présente l'avantage de permettre un rendement de combustion maximal du moteur à essence par la pulvérisation des particules de carburant vaporisé et par l'alimentation en mélange gazeux proportionnellement au réglage de la vitesse du moteur. L'appareil expérimental suivant a été utilisé pour éprouver le fonctionnement et l'effet du pulvérisateur construit conformément à 1l présente invention. 1. Compteur de puissance du moteur (du type analo- gique) Type... Refroidissement électrique par eau sur type à frein courant Maximum d'absorption CV...... 100 Nombre de tours d'absorpti-on- maximale (tr/mn)..7 000 Longueur du levier de frein (m)..... 0,3581 Fabricant: Tokyo meter 2. Compteur de vitesse du moteur (type numérique pour moteur à essence.) Détecteur d'accord........... détecteur d'allumage IP - 295 Gamme d'essai:... 400 à 9 999 tours/minute. Nombre de places théorique ---- 4 places + surcharge Indicateur: Grand indicateur à diodes électroluminescentes Durée de l'essai:.... 0,5 sec. 7 sigmant Précision:... + 1 tour/min. 3. Compteur de débit (à utiliser avec mesure de la quantité de carburant consommé) (A) Partie de détection Gamme de l'essai ---- 0,3 - 128 1/h Précision ----------- + 0,0035 1/h maxi Chute de pression ------ 300 mm H20/60 1/h Nombre d'impulsions détecté/volume----- 120/10,8 ml Limite d'épreuve de pression---- corps 70 kg/cm2 filtre 100 kg/cm2 Détecteur de oression 3 kg/cm2 Filtre ------- 5 microns Température appliquée ---- 0 à + 65 C Poids ---- approx. 5 kg (B) Partie indicative Type d'affichage -------- Diodes électroluminescentes Quantité écoulée à tout moment -------0 à 999, 1/h Temps cumulé --------- 0 à 9'999 sec. ou 0 à 999,9 sec. Quantité débitée cumulée ------- apte à toute échelle Tension électrique de sortie -O- 0 à 10 V/O à 100 1/h Impédance 10 K ohms mini. Sortie d'impulsion ------- 0,1 ml/1P 5TTL Température d'application -----0 à 40 C Tension électrique à l'entrée ------ Altern. 100 V, ou Continu 12 V 4. Moteur utilisé pour les expériences Forme ------- 4 Temps, 4 cylindres, de série Dimensions des cylindres (mm) ---- 73 x 86 - 4 Cylindrée totale (cc) -- 1 439 Taux de compression ----------- 9 Puissance maxi. (CV/tr/min) --- 92/6 300 Couple maxi. (kgm:tr/min).. 12, 5/4 000 Type de soupape ---------- Soupape en tête Mode de refroidissement ---refroidissement par eau La méthode d'essai suivante a été appliquée pour éprouver le fonctionnement et l'effet du dispositif cons- truit suivant la présente invention. (1) Essai correspondant à la modification linéaire de la vitesse du moteur. La figure 4 représente le schéma de l'appareil ex- périmental. La consommation de carburant est mesurée en fonction de la variation linéaire de la vitesse du moteur, de 1 200 tr/min à 3 400 tr/min pour une ouverture complète du papillon et en réglant la charge du compteur de puis- sance du moteur. Apres un réchauffement initial suffisant du moteur,on mesure les données de base sans chambre de brassage, puis on place tour à tour les diverses chambres de brassage dans la tubulure d'admission et on répète les mêmes essais. Ensuite, pour ajuster la distribution du mé- lange gazeux à chaque lumière d'admission, on mesure avec un manomètre la différence de pression statique entre la lumière individuelle d'admission du cylindre numéro 1 et chacune des lumières d'admission des autres cylindres du moteur, comme on le voit à la figure 1. (2) Essai correspondant au mode d"essai cyclique avec variation de la vitesse du moteur. Le mode d'essai de la figure 5 est appliqué pour mesurer la consommation de carburant lorsque les conditions d'augmentation ou de diminution de la vitesse du moteur se combinent de façon irrégulière. La consommation moyenne pour un cycle de mo- de d'essai et les données de base sont établies avec deux temps de mesure, pour une ouverture à fond du papillon, avec fonctionnement du régulateur automatique de vitesse du moteur et générateur de mode, simultanément. Un essai semblable est répété avec la chambre de brassage mise en place. Les résultats d'essais suivant la méthode d'essai décrite ci-dessus sont donnés dans les figures, comme suit. La figure 6 illustre la consommation spécifique de carburant au frein en fonction de la vitesse du moteur pour une ouverture à fond du papillon, les essais étant effectués avec des chambres de brassage des types B, C et D semblables à la présente invention. Dans le cas des cham- bres de brassage des types C et D, la consommation du car- burant au freinage est généralement plus faible que les données de base, mais dans le cas de la chambre de brassa- ge du type B (A), la consommation de carburant au freina- ge est plutôt plus élevée que celle du type de base (e). La figure 7 illustre la puissance au frein en fonction de la vitesse du moteur pour une ouverture à fond du papillon avec les types B, C et D. De façon générale, tous les types de chambres de brassage se révèlent sembla- bles aux données de base, sauf le type D de chambre de brassage, qui est de plus grandes dimensions et qui pré- sente une tendance à une diminution de la puissance dans la gamme de 3 000 tours/minute et au delà. La figure 8 illustre la consommation spécifique de carburant au frein en fonction de la vitesse du moteur pour une ouverture à fond du papillon, la comparaison étant faite entre le type A (C) de chambre de brassage suivant la présente invention, et le type de base (t) dans lequel aucune chambre de brassage n'est prévue. De façon générale, on voit que la consommation de carburant du type A ([M) suivant la présente invention est infé- rieure à celle du type de base, ce qui signifie que la consommation de carburant au frein est diminuée d'environ 10 % en moyenne dans la gamme 1 200 à 3 400 tr/min par rapport au type de base, en particulier la consommation de carburant au frein suivant la présente invention se monte à environ 270 G/PS-H pour une vitesse du moteur de 1 800 tr/min. Cela signifie que pour une vitesse de 50 à 60 km/h, qui est habituelle sur route, on réalise une éco- nomie de consommation de carburant de plus de 20 %. La figure 9 illustre la puissance au frein, pour une ouverture à fond du papi'llon, la comparaison étant faite entre le type A de chambre de brassage suivant la présente invention et le type de base dans lequel aucune chambre de brassage n'est prévue. Elle est généralement semblable dans l'ensemble, mais le type A suivant la pré- sente invention est quelque peu supérieur au type de base dans la plage de 1 800 tr/min à 2 400 tr/min de vitesse du moteur. En conséquence, la présente invention est la plus efficace à la vitesse de 50 à 100 km/h, considérée comme vitesse économique du moteur. La figure 10 illustre la différence de pression entre les lumières d'admission formées sur le cylindre n 1, la comparaison étant faite entre le type A de chambre de brassage suivant la présente invention, et le type de base qui ne comporte aucune chambre de brassage. Sensiblement, dans le cas o les différences de pression du mélange gazeux aspiré dans chacune des lumières d'admission (4 lumières pour 4 cylindres) de la tubulure d'admission, sont semblables entre elles, non seulement la consommation de carburant diminue,mais également la puissance du moteur augmente. A la figure 10, les lignes en traits pleins représentent la différence de pression de la tubulure d'admission du type de base tandis que les lignes en traits interrompus représentent la différence de pression de la tubulure d'admission du type A suivant la présente invention. Le graphique montre que la ligne en traits pleins (typede base) s'élargit depuis la valeur nulle et que l'écart entre les différentes lignes en traits pleins est plus grand, tandis que la ligne en traits interrompus (type A) est proche de la valeur nulle et l'écart entre les lignes en traits interrompus est plus faible. Cela signifie que la différence de pression entre les lumières d'admission formées sur le cylindre n0 1 de la ligne en traits pleins (type de base) est grande et que la différence de pression de la ligne en traits inter- rompus (type A suivant la présente invention) est à peu près uniforme. En conséquence, la présente invention est précisé- ment efficace pour rendre uniforme la distribution du car- burant gazeux aspiré dans chaque cylindre. En conclusion, le meilleur mode de mise en oeuvre de la présente invention consiste à mettre en place la chambre 4 de brassage du type A de la figure 2. La consom- mation spécifique au frein, conformément à la présente in- vention, dans la gamme de 1 200 à 3 400 tours/minute de vitesse du moteur, diminue en moyenne de 10 % par rapport au type de base qui est dépourvu de chambre de brassage. La consommation spécifique de carburant au frein suivant la présente invention diminue en moyenne de 10 % par rap- port au type de base pour un cycle du mode d'essai (durée minutes). R E V E N D I C A T r 0 N S 1. Pulvérisateur de carburant de moteur à essence, caractérisé en ce qu'une chambre (4) de brassage est mise en place entre les brides (3) de liaison de la tubulure (1) d'admission et du carburateur (2); et en ce que le tuyau (5) d'admission des gaz est fixé à la chambre (4) de brassage et se prolonge à l'extérieur du carburateur. 2. Pulvérisateur de carburant de moteur à essence suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le tuyau (5) d'admission des gaz est encastré dans un panneau (9) de support constitué de métal. 3. Pulvérisateur de carburant de moteur à essence suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la cham- bre (4) de brassage du mélange gazeux est en forme de cuillère à courbure concave en son centre. 4. Pulvérisateur de carburant de moteur à essence suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une bille (7) d'acier est poussée par un ressort hélicoîdal (8) dans l'autre extrémité (6) du tuyau (5) d'admission des gaz. 5. Pulvérisateur de carburant de moteur à essence suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la cham- bre (4) de brassage est mise en place près de la tubulure d'admission.