Brevet FR2589952A1 — publié le 19870515

Mélangeur d'air d'admission à commande à dénression à pilotage automatique La présente invention concerne un mélangeur d'air d'admission à commande à dépression à pilotage automatIque. On sait que l'air admis au carburateur d'un moteur à explosion provient en général d'un mélangeur d'air froid et d'air chaud Au démarrage à froid d'un moteur, le mélangeur permet de n'admettre au carburateur que de l'air chaud prélevé au voisinage du collecteur d'échappement de la voiture. Après un temps de fonctionne ment égal au temps de réchauffage du moteur (et à une première tempéra- ture de seuil du moteur), le mélangeur reçoit un mélange d'air froid (air à la température extérieure à l'automobile) et d'air chaud. La proportion de l'un et l'autre air est obtenu au moyen d'un volet obturant plus ou moins la canalisation d'air chaud, et dont la position est réglée par un organe à dépression agissant en fonction de la dépression existant dans la tubulure d'admission. Cette dépression dépend de la charge demandée au moteur, donc de la position de l'aceé- lérateur. Lorsque le moteur a atteint une température de fonctionnement déterminée (seconde valeur de seuil) et dont la valeur est fixée par avance, le mélangeur doit obturer le conduit d'air chaud pour ne transmettre au carburateur que de l'air à la température ambiante. On a déjà réalisé un tel mélangeur, dans lequel les températures de consigne qui commandent les divers modes de fonctionnement du mélangeur, sont mesurées au moyen de sondes à bilame. Un premier inconvénient de l'emploi de bilames est qu'aucun réglage des valeurs de seuil des températures n'est possible facilement. Si on veut donc fabriquer des mélangeurs pour divers types d'automobile dont les températures de fonctionnement sont différents, il faudra disposer de plusieurs jeux de bilames, ce qui nécessite un approvisionnement onéreux. D'autre part, l'emploi de bilames nécessite l'utilisation de deux tubes de liaison pneumatique, d'une part de la tubulure d'admission vers les bilames et d'autre part, des bilames vers le mélangeur. Un but de l'invention est de réaliser un mélangeur monobloc avec l'ensemble des clapets ne nécessitant plus qu'une seule liaison pneumatique, (avec la tubulure d'admission), et dans lequel les seuils de température sont aisément règlables par le constructeur. Les dispositions de l'art antérieur ne permettent pas de placer les bilames aux endroits où la température est la plus représentative de celle du moteur, comme l'huile du carter moteur ou l'eau de refroidissement de la culasse. Un autre but de la présente invention est de réaliser un mélangeur dans lequel les sondes de températures peuvent être placées à tout endroit judicieusement choisi, assurant aussi une meilleure précision dans la commande du mélangeur et ainsi une meilleure combustion du carburant. L'invention a pour objet un mélangeur d'air d'admission à commande à dépression à pilotage automatique pour un moteur à combustion interne à carburateur comprenant un boitier muni de'une tubulure d'entrée d'air frais, d'une tubulure d'entrée d'air chaud, d'une tubulure de sortie d'air mélangé et d'un volet susceptible de fermer l'arrivée d'air chaud ou l'arrivée d'air frais et d'occuper toutes les positions intermédiaires, ledit volet étant actionné par une tige faisant partie d'un organe à dépression constituée d'une capsule délimitant un volume fermé par une membrane souple et poussée par un ressort, ladite tige étant solidaire de la membrane, l'intérieur dudit volume étant mis en communication avec la tubulure d'admission d'air au moteur à travers une première vanne commandable,caractérisé en ce qu'il comprend des premiers moyens pour maintenir ouverte ladite vanne lorsque la température de l'air d'admission d'air au carburateur atteint à une première valeur de seuil et des seconds moyens pour mettre le volume à la pression atmosphérique lorsque une température représentative de la température du moteur atteint une seconde valeur de seuil. Les particularités et avantages de l'invention apparattront à la description donnée ci-après d'un mode préféré de réalisation en référence au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue schématique en coupe du mélangeur selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1 - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 1 - la figure 4 est un schéma électrique d'un des circuits équipant le mélangeur de l'invention. - la figure 5 est une vue très schématique d'un ensemble moteur à explosion comportant un mélangeur selon l'invention. Dans la figure 1, la référence 1 désigne le corps du mélangeur constitué d'un bottier moulé en matière plastique. Le bottier comprend une portion cylindrique 1A, constituant une arrivée d'air frais, une portion cylindrique 1B d'arrivée d'air chaud (en provenance par exemple d'un échangeur situé près du collecteur d'échappement de l'automobile) et une sortie 1C d'air mélangé, reliée au carburateur. Le bottier comporte également une couronne 2 sur laquelle est fixé, par soudage, un organe à dépression 3. Cet organe comprend une capsule 4 fermée par une membrane 5. La référence 6 désigne le volume délimité par la capsule et la membrane. Un ressort 8, placé dans le volume 6, tend à s'opposer au mouvement de la membrane qui se déplace, en réduisant le volume 6, lorsque la pression décroit dans ce volume. A la membrane est fixée une pièce moulée 9 portant une tige 10 qui traverse le corps du mélangeur par un orifice 11. Une extrémité de cette tige est fixée à un clapet 12 pivotant autour d'un axe 13. Lorsque la même pression existe dans le volume 6 et dans le corps du mélangeur, la membrane 5 est poussée par le ressort (volume 6 maximum). La tige 10 pousse alors le clapet dans la position en traits pleins de la figure 1, fermant aussi l'arrivée d'air chaud. Si au contraire la dépression est élevée dans le volume 6, la membrane se déplace contre l'action du ressort et entratne la tige de manière à obturer l'arrivée d'air froid (position en tiretés de la figure 1). Enfin, il existe des valeurs de la dépression dans la capsule, correspondant à diverses charges du moteur, pour lequel le clapet occupe une posiiton intermédiaire en dosant judicieusement les proportions d'air chaud et d'air froid. Pour cela, on a défini par le calcul et l'expérImentation les caractéristiques du ressort 8, selon les différents moteurs à équiper. Selon l'invention, le mélangeur comprend des moyens pour mettre le volume 6 à la dépression de la tubulure d'admission du moteur lorsque la température de l'air d'admission au carburateur atteint une première valeur de seuil donnée T1 ainsi que des moyens pour mettre le volume 6 à la pression atmosphérique lorsque la température du moteur atteint une valeur T2 (supérieure à T1). Ces moyens sont constitués de la manière décrite ci-après. Un volume 20 est réalisé au moyen d'une pièce en forme de cylindre ou de coupole soudée à la capsule. La coupole comprend une cheminée centrale 21 remplie d'un produit 22 filtrant (mousse par exemple), et deux orifices 33 et 43 (voir figures 2 et 3 respectivement). L'orifice 33 est prolongé par une portion tubulaire 34 permettant sa liaison avec la tubulure d'admission au carburateur. L'orifice 33 est obturé au moyen d'un clapet anti-retour 35 dont l'ouverture est commandée par la palette 36 d'un électro-aimant 37. L'électro-aimant est alimenté, à travers un circuit décrit plus loin, par des bornes telle que 38 et des cosses telle que 39. De même l'orifice 43 est obturé par un clapet anti-retour 45 dont l'ouverture est commandée par la palette 46 d'un électro-aimant 47 relié, par des prises 48 et des cosses 49 à un circuit électrique décrit plus loin. En revenant à la figure 1 on voit que la cheminée porte des orifices 23 et 24 et que la capsule porte, au-dessous de la cheminée 21, un orifice 25. De la sorte, si le clapet 35 est ouvert, la communication peut s'établir entre l'intérieur du tube 34 et le volume 6, à travers l'orifice 23, le filtre 22 et l'orifice 25. De même, si le clapet 45 est ouvert, la pression atmosphérique s'établit dans le volume 6 par l'orifice 24, le filtre 22 et l'orifice 25. Chacun des électro-aimants 37 et 47 est actionné chacun par un circuit tel qui celui représenté dans la figure 4. Ce circuit comprend un pont constitué d'une résistance R1, d'une thermistance CTN et d'un potentiomètre P. Une diagonale du pont est alimentée par une source de tension continue S (fournie par la batte rie de l'automobile de 10 à 14 volts par exemple). Les autres diagonales du pont sont reliées par ses résistan ces R2, et R'2 aux entrées d'un amplificateur opérationnel A monté en comparateur et qui attaque en sortie, par une résistance R4 la base d'un transistor T dont l'émetteur est relié à une extrémité de la bobine B de ltélectro-aimant. Une résistance R3 règle l'inertie du système. L'autre extrémité de la bobine est reliée au pole positif de la source de tension S. Une diode de protection D est placée en parallèle sur la bobi ne B. Le noyau N de l'électro-aimant attire une palette PL dont le pivotement provoque l'ouverture du clapet C. Le fonctionnement du circuit est le suivant, en désignant par U2 la tension à l'entrée positive de l'amplificateur et par U1 la tension à l'entrée négative. Si U2 est supérieure ou égale à U1, la tension de sortie de l'amplificateur appliquée à la base du transistor T bloque ce dernier. Si U2 devient inférieur à U1, le transistor T se débloque et la bobine B est mise sous tension, attirant la palette PL et ouvrant le clapet C. La différence U2, U1 est une fonction de la valeur de la résistance de la thermistance Th, elle-même fonction de la température du milieu dans laquelle elle est placée. On voit que par le simple déplacement du curseur du potentiomè tre P, on peut ajuster l'équilibre du pont pour une valeur donnée de la température de la thermistance CTN. Les circuits de commande des deux électro-aimants 37 et 47 dont est muni le mélangeur de l'invention sont disposés sur des cartes à circuit imprimé placées par exemple dans le tableau de bord de l'automobile. La thermistance Th1 du circuit du clapet 37 est placée à l'entrée du carburateur. Elle est choisie et le pont est réglé pour obtenir un fonctionnement du relais lorsque la température environnant cette thermistance Th1 atteint une température T1 égale par exemple à 200C. La thermistance Th2 du circuit du clapet 47 est placée soit dans la tubulure d'admission d'air au carburateur, soit dans le carter à huile à moteur, soit dans l'eau de refroidissement de la culasse, où en tout autre lieu où règne une température représentative de celle du moteur. La thermistance Th2 du circuit du clapet 47 est choisie et le circuit est réglé pour que l'équilibre du pont soit atteint à une température T2 égale par exemple à 300 si la thermistance est dans la tubulure d'admission d'air au carburateur, à 700 si elle est dans l'eau de refroidissement et à 800 si elle est dans l'huile du carter. Ces valeurs de température sont bien entendu données à titre indicatif et non limitatif. La figure 5 représente très schématiquement un ensemble moteur équipé d'un mélangeur d'air selon l'invention. Le mélangeur à reçu les mêmes numéros de référence que dans les figures 1 à 3. Le carburateur 51 est relié au bloc 50 par une tubulure d'admission au moteur 52. La sortie 1C du mélangeur est relié à un filtre à air 54 dont la sortie alimente le carburateur par une tubulure 53. Le collecteur d'échappement est désigné par la référence 55 et son extrémité par 56. Une prise d'air extérieur 57 passe autour du collecteur d'échappement ; l'air réchauffé est amené par une tubulure 58 à l'entrée 1B du mélangeur. La référence 59 désigne une prise d'air extérieur reliée à l'entrée 1A du mélangeur. La tubulure 34A relie la sortie 34 du mélangeur à la tubulure d'admission 52 du moteur. La thermistance Th1 est placée à l'entrée du carburateur : la thermistance Th2 est placée dans le bloc moteur, par exemple dans l'huile du carter. Le fonctionnement du mélangeur est le suivant. Au démarrage, par exemple avec une température extérieur égale à 100 (inférieure à T1 supposé égal à 200), la dépression de la tubulure d'admission 34A est transmise dans le volume 6 de la capsule par le clapet 35 qui s'ouvre automatiquement. Le membrane comprime le ressort 8 et la tige 10 entraine le clapet, obturant complètement l'arrivée d'air froid (position en tiretés du clapet de la figure 1). A ce moment, même si la dépression de la tubulure d'admission du moteur diminue fortement, le clapet anti-retour 35 obture la chambre et empêche toute diminution de la dépression d'atteindre le volume 6. Dès lors, la position du volet, obturant l'arrivée d'air froid, est inchangée. Ces dispositions permettent une rapide montée en température de l'air admis au carburateur par les tubulures 1C et 53. Lorsque la température de l'air d'admission au carburateur atteint la valeur T1, la variation de résistance de la première thermistance entraine le déséquilibre du pont et commande le fonctionnement de l'électro-aimant 37 dont la palette bascule en maintenant le clapet 35 ouvert. Le passage de la dépression entre la tubulure 52 d'admission d'air au moteur et le volume 6 est alors libre quelle que soit la valeur de la dépression. Il en résulte que la position du volet sera directement fonction de l'importance de la dépression (dans les limites calculées pour la fabrication du ressort 8) ctest-à-dire de la position de l'accélérateur. Lorsque la température de l'huile du carter atteint la température T2 (800 dans l'exemple choisi), la variation de valeur de la thermistance T2 entraîne le déséquilibre du pont et commande le fonctionnement de l'électro-aimant 47, qui ouvre le clapet 45. La mise à l'atmosphère du volume 6, résultant de l'ouverture du clapet 45, provoque le déplacement de la tige et le basculement du volet 10 qui obture le conduit d'air chaud 1C. L'avantage du pilotage électronique, outre la précision des températures données, est de permettre un choix dans l'emplacement des thermistances et de pouvoir régler les deux températures à n'importe quelles valeurs, en rapport direct avec chaque- type de moteur suivant le meilleur rendement (cela sans changer les composants électroniques). Un autre avantage est de permettre également de rendre monobloc avec le régulateur, l'ensemble des clapets de commande, et de ne nécessiter qu'un seul tube de liaison à la prise de dépression du carburateur. REVENDICATIONS 1/ Mélangeur d'air d'admission à commande à dépression à pilotage automatique pour un moteur à combustion interne à carburateur comprenant un boitier (1) muni d'une tubulure d'entrée d'air frais (1A) d'une tubulure d'entrée d'air chaud (1B), d'une tubulure de sortie (1C) d'air mélangé et d'un volet (12) susceptible de fermer l'arrivée d'air chaud ou l'arrivée d'air frais et d'occuper toutes les positions intermédiaires, ledit volet étant actionné par une tige (10) faisant partie d'un organe à dépression constituée d'une capsule (3) délimitant un volume (6) fermé par une membrane souple (9) et poussée par un ressort (8), ladite tige étant solidaire de la membrane, l'intérieur dudit volume étant mis en communication avec la tubulure d'admission d'air au moteur à travers une première vanne commandable, caractérisé en ce qu'il comprend des premiers moyens (37) pour maintenir ouverte ladite vanne lorsque la température de l'air d'admission d'air au carburateur atteint une première valeur de seuil et des seconds moyens (47) pour mettre le volume (6) à la pression atmosphérique lorsque une température représentative de la température du moteur atteint une seconde valeur de seuil. 2/ Mélangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens (37) comprennent un premier circuit électronique comportant une première thermistance disposée dans la tubulure d'admission d'air du carburateur au voisinage de celui-ci, ledit premier circuit électronique actionnant un premier électro-aimant (37) commandant l'ouverture de la première vanne (311) lorsque la température de la première thermistance atteint la première valeur de seuil. 3/ Mélangeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier circuit électronique comprend un pont comprenant ladite première thermistance, une diagonale du pont étant alimentée par une source de tension continue, l'autre diagonale étant reliée à un amplificateur opérationnel monté en comparateur, dont la sortie polarise un transistor en série dans le circuit de la bobine dudit premier électro-aimant (37). 4/ Mélangeur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le pont comporte un potentiomètre dont le curseur constitue un sommet du pont, permettant l'ajustement de la première valeur de seuil. 5/ Mélangeur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits seconds moyens comprennent une seconde vanne commandable (45) pouvant mettre ledit volume à la pression atmosphérique, ladite seconde vanne étant actionnée par un second électro-aimant (47) commandé par un second circuit électronique comprenant une seconde thermistance, ledit second circuit électronique commandant le fonctionnement de l'électro-aimant lorsque ladite seconde thermistance atteint une température égale à une seconde valeur de seuil, ladite seconde thermistance étant placée en un lieu où règne une température représentative de la température du moteur. 6/ Mélangeur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit second circuit électronique comprend un pont comprenant ladite seconde thermistance, une diagonale du pont étant alimentée par une source de tension continue, l'autre diagonale étant reliée à un amplificateur opérationnel monté en comparateur, dont la sortie polarise un transistor en série dans la bobine dudit second électro-aimant (47). 7/ Mélangeur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le pont comporte un potentiomètre dont le curseur constitue un sommet du pont, permettant l'ajustement de la seconde valeur de seuil. 8/ Mélangeur selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que ledit lieu où est placé la seconde thermistance est choisi entre la tubulure d'admission au carburateur (53), l'huile du carter du moteur et l'eau de refroidissement du moteur. 9/ Mélangeur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les vannes et les électro-aimants sont disposés dans une coupole (20) fixée de manière étanche à ladite capsule (3), l'intérieur de la coupole communiquant avec l'intérieur de la capsule par un orifice (25) de celle-ci. 10/ Mélangeur selon la revendication 9, caractérisé en ce que la coupole (20) comprend une cheminée (23) au droit dudit orifice (25), rempli de matière filtrante (22) agencé pour filtrer l'air pénétrant dans la capsule (3). 11/ Mélangeur selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les circuits électroniques sont disposés sur au moins une carte placée dans le tableau de bord de l'automobile.