Brevet FR2576976A1 — publié le 19860808

La presente invention concerne des perfectionnements aux carburateurs et plus précisément un dispositif d'atomisation de carburant par choc destiné à accroitre l'atomisation d'un carburant avant son entrée dans le collecteur d'un moteur à combustion interne. Compte tenu de la pénurie actuelle d'énergie, on a souvent tenté d'augmenter le rendement de combustion du carburant d'un moteur à combustion interne ou analogue. On sait que l'atomisation du carburant avant sa combustion accroît beaucoup l'utilisation efficace du carburant car un plus grand pourcentage de carburant est enflammé et brûlé dans la chambre de combustion. Ceci non seulement assure une utilisation très efficace du carburant mais réduit aussi beaucoup l'évacuation d'éléments nocifs à l'atmosphère par réduction de leur concentration dans les gaz d'échappement du moteur. De nombreuses tentatives de vaporisation de carburant ont déjà été effectuées comme représenté par exemple dans les brevets des Etats Unis d'Amérique nO 2 205 388, 3 952 716, 3 955 548, 4 011 850, 4 059 082, 4 153 028 et 4 153 653. Ces brevets décrivent divers dispositifs de vaporisation du carburant et concernent aussi de façon générale le chauffage du carburant afin queil se vaporise.Cependant, en pratique, aucun des dispositifs actuels ne permet une vaporisation du carburant à une valeur proche de 100 % et évidemment toute augmentation du pourcentage de vaporisation du carburant peut permettre une économie et une amélioration de l'environnement. La présente invention concerne un dispositif d'atomisation de carburant par choc, réalisé et construit plus précisément afin qu'il accroisse la vaporisation du carburant dans un moteur à combustion interne et assure une telle vaporisation d'une manière rentable et facilement réalisable. Ce dispositif comporte un élément rotatif, le carburant étant distribué pratiquement au centre de cet élément et en étant évacué à la périphérie lorsque le dispositif tourne dans un boîtier. Le carburant évacué vient frapper la périphérie du boîtier qui entoure l'élément rotatif et pénètre dans le courant d'air dans une région en dépression dans le courant d'air, Cette région en dépression est créée par une configuration profilée aérodynamique formée à la sortie du courant d'air.L'élément rotatif peut être considéré comme une roue d'accélération de carburant et il est préférable d'utiliser du carburant à basse pression. Le maintien de la pression à la sortie de la canalisation de carburant à une faible valeur afin qu'un courant de carburant pénètre de façon continue dans la roue, sans injection de gouttelettes dans la roue,améliore le guidage efficace du fluide des orifices périphériques formés au bord externe de la roue. En outre, une porte rappelée par un ressort ou une porte d'accélérateur est commandée lors du fonctionnement normal du moteur afin qu'elle dirige le courant d'air dans la région qui contient le carburant en fonction de la demande du moiteur. Le dispositif d'atomisation du carburant par choc selon l'invention est simple et efficace dans son fonctionnement, il est peu coûteux et sa construction est durable. D'autres caractérisques et avantages de 1 'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une coupe en élévation d'un dispositif d'atomisation de carburant par choc selon l'invention la figure 2 est une coupe avec des parties arrachées suivant la ligne 2-2 de la figure 1 la figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 1 la figure 4 est une coupe agrandie d'une partie de la périphérie externe de la chambre et de la roue d'accélération de carburant, dans un dispositif d'atomisation par choc selon l'invention la figure 5 est une coupe suivant la ligne 5-5 de la figure 4 ; et la figure 6 est une coupe agrandie de la partie centrale de la roue d'accélération de carburant d'un dispositif d'atomisation par choc selon l'invention. On se réfère maintenant plus en détail aux dessins sur lesquels la référence 10 désigne de façon générale un dispsoitif d'atomisation de carburant par choc comprenant une chambre 12 d'admission d'air et une chambre 14 de mélange d'air et de carburant qui communique avec la précédente. La chambre d'air comporte un boîtier externe 16 ayant une ouverture sensiblement centrale 18 qui est destinée à assurer la communication entre l'intérieur de la chambre d'air 12 et la chambre de mélange air-carburant 14. L'extrémité supérieure de la chambre 12, sur les dessins, est fermée par une plaque convenable 20 formant couvercle et un canal 22 d'entré d'air y est réalisé afin qu'il permette une admission sélective de l'air à l'intérieur de la chambre 12 comme décrit dans la suite.Une source convenable d'énergie telle qu'un moteur électrique 24 ou analogue est montée à l'intérieur de la chambre 12, de toute manière convenable, par exemple sur un support ou par un collier 26, et l'arbre menant 28.du moteur est raccordé à une poulie 30 qui est elle-meme reliée à une seconde poulie 32 par une courroie 34 d'entrainement ou analogue si bien que la rotation peut etre transmise à la poulie 32 lorsque le moteur 28 fonctionne. La poulie 32 est portée par un arbre rotatif 36 qui passe dans des paliers convenables 38 et dans la chambre 14 de mélange, dans un but décrit dans la suite du présent mémoire. Un organe 40 en forme de coupelle est disposé dans la chambre 12 dans laquelle il peut coulisser et a une première extrémité fermée 42 et une extrémité ouverte 44. Un ressort hélicoïdal 46 a une première extrémité convenablement fixée à la face interne de l'extrémité fermée 42 et dépasse vers l'extérieur par l'extrémité ouverte 44 si bien que l'autre extrémité du ressort 46 est convenablement fixée dans un élément 48 formant un coupelle ou une cavité, pouvant être fixé à la périphérie externe du dispositif 26 de fixation. Une ouverture ou un canal 50 est formé dans la paroi latérale de la coupelle 40 afin qu'elle soit alignée sélectivement sur le canal 22 d'entrée d'air et permette l'admission d'air à l'intérieur de la chambre 12 pendant le fonctionnement du dispositif 10. Le ressort 46 maintient l'organe 40 en forme de coupelle dans sa position normale à droite sur la figure 1 si bien que les canaux 50 et 22 restent désalignés et l'air ne peut pas pénétrer dans la chambre 12. Une tige coulissante 52 passe dans un canal 54 formé dans la paroi latérale de la chambre 12. Un épaulement 56 est formé à proximité de l'extrémité interne du canal 5e et un organe 58 formant une tête est placé à l'extrémité interne de la tige 52. Un ressort hélicoïdal convenable 60 est placé autour de la périphérie externe de la tige 52, entre l'épaulement 56 et la tête 58 afin que la tête 58 soit normalement maintenue au contact de l'extrémité interne de l'organe 40 comme représenté sur la figure 1. L'extrémité externe de la tige 52 passe par le canal 54 et en dépasse à l'extérieur, et un organe 62 de réglage est vissé ou maintenu d'une autre manière à l'extrémité externe, à ltextérieur de la chambre 12. Il peut être souhaitable de disposer un support 64 à la périphérie externe de la chambre 12 d'air afin que l'organe 62 de réglage soit supporté. Cet organe 62 peut être disposé sélectivement sur la tige 52 afin qu'il règle la distance de déplacement possible de l'organe 40 en forme de coupelle vers la gauche sur la figure 1 lors du fonctionnement du dispositif 10 tel que décrit dans la suite du présent mémoire. La partie inférieure de la chambre 12, sur la figure 1, a une partie courbe 66 de boîtier qui aboutit à un flasque circonférentiel 68 tourne vers ltextérieur et qui est destiné à coopérer avec un flasque circonférentiel 70 tourné vers l'extérieur, formé à la périphérie externe de la partie supérieure d'un organe 72 en forme de cuvette de la chambre 14 de mélange. Les flasques 68 et 70 peuvent être fixés l'un à l'autre de toute manière convenable (non représentée) et il est préférable qu'une garniture 74 soit placée entre eux afin qu'elle empêche les fuites du fluide à la connexion des deux chambres 12 et 14. Un élément annulaire rapporté 76 est placé à la connexion des bo2- tiers 72 et 66, à leur périphérie interne, afin qu'il forme une surface de choc du carburant pendant le fonction- nement du di.spositif 10. Il est préférable que l'anneau ou organe annulaire 76 soit formé d'un matériau convenable durci destiné à supporter la force ou la pression d'un fluide qui vient le frapper.Une roue 78 d'accélération de carburant est montée dans la chambre 14 de mélange, pratiquement dans l'alignement du plan de l'anneau 76 et son diamètre externe est inférieur au diamètre interne de l'anneau 76, si bien qu'un hiatus ou un passage 80 d'air est formé entre eux. La roue 78 d'accélération a deux organes 82 et 84 sous forme de disques sensiblement circulaires, placés à distance et parallèles l'un à l'autre, délimitant entre eux une chambre 86. Les bords périphériques externes des disques 82 et 84 sont connectés par une paroi cylindrique 88 (figure 4) et des canaux 90, espacés circonférentiellement, sont répartis à la circonférencé de la paroi 88.La surface externe du disque 82 a plusieurs organes espacés 92 formant des rampes qui ont chacune une configuration sensiblement triangulaire, en direction longitudinale et transversale comme représenté en particulier sur les figures 4 et 5. En outre, un canal 94 placé au centre est formé dans le disque 82 et comprend un manchon sensiblement cylindrique placé axialement et dépassant à l'extérieur de la surface externe du disque 82 comme représenté plus précisément sur les figures 1 et 2. Un arbre central droit 96 dépasse de la surface interne du disque 84, en direction axiale vers l'extérieur par la partie centrale du manchon 94 et il a un alésage central axial 98 destiné à loger l'extrémité externe d'un arbre rotatif 36. Les sections de l'alésage 98 et de l'arbre sont de préférable compatibles afin que la rotation de l'arbre 36 se transmette à l'arbre droit 96 et ainsi aux disques 84 et 82. Par exemple, la configuration en coupe de l'alésage 98 et de l'arbre 36 peut être carrée, si bien que la rotation peut etre facilement transmise entre 11 arbre 36 et l'arbre 96.Evidemment, l'extrémité externe ou inférieure de l'arbre 96 a de préférence une tige 100 de diamètre réduit placée dans un palier convenable 102 porté de toute manière convenable dans le boîtier ou la chambre 14. Un conduit 104 d'entrée de carburant passe par un trou 106 (figure 1) de la paroi latérale de la chambre 12, de préférence à proximité du flasque 68 tourné vers l'extérieur, mais cette disposition n'est pas indispensable. L'extrémité externe (non représentée) du conduit d'entrée de carburant communique avec une source de carburant, par exemple le réservoir du moteur à combustion interne (non représenté) ou analogue avec lequel le dispositif 10 doit être utilisé. L'extrémité interne du conduit 104 d'entrée de carburant est de préférence repliée ou inclinée vers l'intérieur du manchon 94 comme représenté en 108 sur les figures 1 et 6. L'extrémité externe de l'organe incliné 108 est de préférence filetée comme l'indique la référence 110 (figure 6) afin qu'un clapet de sortie de carburant 112 puisse y être monté.Ce clapet 112 peut avoir toute configuration voulue et, comme représenté, il comprend un obturateur 114 placé à distance de l'organe incliné 108 et pouvant coulisser par rapport à celui-ci, sous l'action d'un ressort hélicoïdal convenable permettant l'admission sélective du carburant du conduit 104-108 dans la chambre 86 formée entre les disques 82 et 84. On se réfère maintenant à la figure 5 ; la périphérie externe de la paroi cylindrique 88, placée autour de la périphérie externe des disques 82 et 84, a des organes profilés 118 qui sont fixés à proximité de chacun des trous ou canaux 90. L'organe profilé crée une dépression dans le courant d'air circulant dans le passage 80 pendant le fonctionnement du dispositif, comme décrit dans la suite du présent mémoire. Comme l'indique la figure 1, la cuvette ou chambre 14 de mélange d'air et de carburant est de préférence supportée dans un col ou manchon convenable 120 et communique librement avec celui-ci afin que le carburant y soit transmis. Le manchon 120 a un flasque circonférentiel 102 dirigé vers l'extérieur, à son extrémité supérieure, afin qu'il soit raccordé de façon convenable à proximité du collecteur habituel (non représenté) d'un moteur à combustion interne ou analogue, et il communique librement avec celui-ci afin qu'il reçoive les pressions de fonctionnement du moteur de manière bien connue. Un papillon des gaz 124 de type convenable peut tourilionner à l'intérieur du col 120 afin qu'il règle le débit de manière habituelle et bien connue, en fonction de la demande du moteur Lors du fonctionnement, lorsque la pression interne de la chambre 12 est suffisamment faible pour que la pression piégée entre l'extrémité fermée 42 et l'extrémité 126 du boîtier 12 dépasse la force exercée par le ressort 46, l'organe 140 en forme de coupelle est déplacé vers la gauche sur la figure 1 et déplace le canal 50 dans l'alignement du canal 22. Dans cette position, l'air est aspiré par l'entrée 22 et dans la chambre 12. L'air est aspiré autour de la périphérie externe de la roue d'accélération qui tourne et se déplace dans le passage 80 formé autour. Simultanément, du carburant admis dans la chambre 86 est projeté vers l'extérieur par les canaux 82 et frappe la périphérie interne de l'anneau 76 avec une grande force, juste en avant de l'organe profilé 118 porté à la périphérie externe de la roue 78, près de chacun des canaux. Cet organe profilé 118 interrompt le courant d'air circulant dans le passage 80 et crée une dépression à l'endroit où le carburant pénètre dans le courant d'air. Les molécules de carburant s'allongent en formant de très petites particules et pénètrent dans le courant d'air dans la zone en dépression, avec création d'une très grande condition de vaporisation du mélange air-carburant qui circule dans le col 120 afin qu'il soit transmis au moteur.Il est préférable de maintenir une basse pression pour le déplacement du carburant dans le passage 104, si bien que le carburant pénétrant dans la chambre 86 forme un courant constant et non pas une série de gouttelettes. Ceci assure une alimentation efficace en carburant de la- chambre 86 pendant le fonctionnement du dispositif 10. Lorsque les conditions internes de fonctionnement dans la chambre 12 sont telles que la pression suffit pour que, en coopération avec le ressort 46, l'organe 40 en forme de coupelle soit déplacé vers la droite, vers la position indiquée sur la figure 1, l'air ne peut plus circuler par l'entrée 22. A ce moment, il est souhaitable, d'interrompre la transmission de carburant vers la chambre 86 afin que le fonctionnement du dispositif 10 cesse. La description qui précède montre que l'invention concerne un dispositif perfectionné -d'atomisation de carburant par choc, destiné à transmettre un carburant pratiquement vaporisé, dans un mélange air-carburant, à un moteur à combustion interne ou analogue. Le dispositif comporte une roue accélératrice qui éjecte le carburant radialement vers l'extérieur afin qu'il vienne frapper un anneau qui rompt le carburant en petites particules, et la roue a des organes profilés qui interrompent le courant d'air si bien que le carburant est dirigé dans ce courant d'air dans une zone en dépression. Ceci assure un fonctionnement très rentable du moteur à combustion interne, grâce au rendement élevé de carburant. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'atomisation de carburant par choc, destiné à un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre à air (12), une chambre (14) de mélange air-carburant comuniquant librement avec la chambre à air du moteur à combustion interne, une soupape d'air (40) placée dans la chambre (12) à air et destinée à admettre sélectivement de l'air à l'intérieur, un accélérateur rotatif (78) de carburant tourillonnant entre la chambre à air et la chambre de mélange air-carburant, une chambre interne (86) de réception de carburant formée dans le dispositif d'accélération, un anneau de choc (76) placé autour de l'accélérateur de carburant et disposé concentriquement par rapport à celui-ci afin qu'un passage de circulation d'air soit formé entre eux, une entrée de carburant (104) disposée dans l'accélérateur et en communication intime avec la chambre de réception de carburant afin que le carburant lui soit transmis directement, un dispositif (90) d'évacuation de carburant formé à la périphérie externe de l'accélérateur afin que le carburant soit évacué radialement vers l'extérieur depuis la chambre de réception de carburant et que le carburant vienne frapper l'anneau de choc, des organes profilés (80) portés par l'accélérateur et pénétrant dans le passage d'air afin qu'ils créent une dépression dans l'air qui y circule à l'endroit où le carburant est évacué, la soupape d'air comprenant un boîtier pouvant coulisser dans la chambre à air (12) et ayant un canal définissant des positions d'ouverture et de fermeture de la soupape afin que la quantité d'air admise dans la chambre à air soit réglée lors du déplacement alternatif du boîtier dans la chambre à air, le boîtier ayant une première extrémité ouverte afin qu'elle loge un ressort hélicoïdal (46) et une extrémité fermée destinée à coopérer avec le ressort hélicoïdal qui repousse constamment le boîtier vers sa position de fermeture, le ressort hélicoïdal (46) étant commande par la demande en carburant du moteur à combustion interne et étant destiné à se déplacer dans le boîtier, à l'intérieur de la chambre à air afin que la quantité optimale d'air soit introduite dans la chambre à air en fonction de la demande du moteur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un dispositif moteur (26) est raccordé à l'accélérateur (78) afin qu'il lui transmette sélectivement un mouvement de rotation. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'accélérateur de carburant (78) comporte deux disques sensiblement parallèles (82, 84) délimitant entre eux la chambre de réception de carburant, leurs périphéries externes étant reliées par une paroi cylindrique (88), le dispositif d'évacuation de carburant comprenant plusieurs canaux espacés (90) formés dans la paroi cylindrique afin que le carburant soit évacué radialement vers l'extérieur à partir de la chambre de réception de carburant. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'entrée de carburant (104) comporte un passage communiquant intimement avec la chambre de réception de carburant (86) formée dans la roue. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le passage de carburant communique intimement avec la partie centrale de la chambre de réception de carburant (86). 6. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend des organes profilés dépassant radialement vers l'extérieur (80), fixés à la périphérie externe de la paroi cylindrique et dépassant dans le passage de circulation d'air afin qu'ils créent une dépression dans l'air se déplaçant dans le passage. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les organes profilés (80) dépassent radialement vers l'extérieur, à proximité de chacun des canaux formés dans la paroi cylindrique.