Brevet FR2631657A1 — publié le 19891124

Pompe d'alimentation à membrane pour un moteur à combustion interne d'une tronçonneuse à chaîne, équipé d'un carburateur à membrane. La présente invention concerne une pompe d'alimentation à membrane pour un moteur à combustion interne d'un outil, équipé d'un carburateur à membrane, d'un outil commandé à la main notamment, tel que tronçonneuse à chaîne ou autres, la pompe à membrane présentant un compartiment moteur, soumis à la pression interne du carter-moteur du moteur à combustion interne, et un compartiment pompe, séparé du compartiment moteur par une membrane et relié à un réservoir de carbu- rant, par l'intermédiaire d'une première soupape de retenue, côté admission, à un régulateur de pression du carburateur à membrane, par l'intermédiaire d'une deuxième soupape de retenue, côté refoulement. Une telle pompe d'alimentation à membrane est entraînée, sous forme de pompe à impulsion, par la pression interne alternative du carter-moteur, et réalisée, par exemple, sur des moteurs à combustion interne de tronçonneuses à chaîne. Avec une dépression dans le carter-moteur, la membrane de la pompe d'alimentation s'incurve dans le sens d'une réduction de volume du compartiment moteur et d'une augmentation de volume correspondante du compartiment pompe, dans lequel du carburant est alors admis, par l'intermédiaire de la pre- mière soupape de retenue. Avec une surpression consécutive, la membrane est déviée dans le sens d'une augmentation de volume du compartiment moteur et d'une réduction de volume correspondante du compartiment pompe, du carburant étant alors refoulé en direction du carburateur à membrane, par l'intermédiaire de la deuxième soupape de retenue, prévue sur le côté refoulement de la pompe. La pression interne du carter-moteur présentant de fortes variations, de 0,2 à 0,6 bars, en fonction de la vitesse de rotation, la pression, côté refoulement de la pompe d'ali- mentation à membrane (pompe à impulsion), fluctue également: un régulateur, qui doit compenser de fortes fluctuations de pression, est donc prévu avant l'admission dans le carbura- teur. Un circuit principal, qui part du compartiment régula- tion du régulateur de pression, débouche, par l'intermé- diaire d'un gicleur principal et d'une soupape de retenue, dans la tubulure d'admission du moteur; à partir du compar- timent régulation, un circuit de ralenti envoie par ailleurs du carburant dans la tubulure d'admission, par l'intermé- diaire d'un gicleur de ralenti. Au ralenti, une légère dépression doit pouvoir s'établir dans le compartiment régulation, afin de maintenir la sou- pape de retenue du gicleur principal en position de ferme- ture, et d'obtenir ainsi une alimentation en carburant dans la section Venturi de la tubulure d'admission par le seul circuit de ralenti. Il s'est avéré dans la pratique que, avec des accélérations externes agissant sur le système de régulation, le régula- teur de pression, au ralenti, n'était pas en mesure de compenser les fortes fluctuations de pression de la pompe d'alimentation, de manière que la dépression, requise pour la fermeture de la soupape de retenue du gicleur principal, s'établisse dans le compartiment régulation. Des pressions positives régnant dans ce dernier, au ralenti également, du carburant s'échappe sur le gicleur principal (débit de fuite sur le gicleur principal), et le mélange aspiré est soumis à un enrichissement excessif. Le moteur cale. L'invention vise à juguler les fortes fluctuations de pression dans le compartiment régulation, sur un carburateur à membrane alimenté par une pompe à membrane, afin d'éviter le débit de fuite sur le gicleur principal, au ralenti. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le côté refoulement de la pompe à membrane est relié au côté admission, par l'intermédiaire d'un bipasse, dans lequel est disposé un étranglement. Aux faibles vitesses de rotation (marche à vide), le débit volumique de carburant, renvoyé côté admission par l'intermédiaire du bipasse (directement dans le réservoir, par exemple), est si élevé, que la pression de carburant à l'entrée du régulateur est nettement abaissée et régularisée. Par rapport à un montage sans bipasse, la pression de refoulement obtenue est inférieure d'un facteur 10 environ. Les crêtes de pression, produites aux faibles vitesses de rotation, sont par ailleurs maîtri- sées par l'intermédiaire du bipasse. Au ralenti et aux faibles vitesses de rotation, proches du ralenti, le régula- teur de pression présente en conséquence une meilleure qua- lité de régulation, par suite du signal d'entrée amorti; la dépression requise, qui garantit la fermeture de la soupape de retenue du gicleur principal, s'établit dans le comparti- ment régulation. Le débit de fuite sur le gicleur principal au ralenti, et l'enrichissement excessif du mélange, qui en résulte, sont parfaitement évités. L'effet de l'étranglement s'intensifie avec une vitesse de rotation croissante, et le débit volumique au travers du bipasse est réduit. Mais le bipasse permettant toujours de supprimer les crêtes de pression, une pression de carburant, largement constante, est obtenue à l'entrée du régulateur avec une vitesse de rotation croissante, jusqu'à la vitesse maximale. La pression de refoulement obtenue, largement constante sur une plage de vitesse étendue, garantit qu'un réglage optimal du carburateur, réalisé à 8000 t/min par exemple, soit largement maintenu sur l'ensemble de la gamme de vitesse. Le réglage optimal peut être assuré en aval de l'ajutage de Venturi et des papillons de réglage; une pression de carburant, très variable, n'influe plus sur ce réglage. En dehors d'une consommation de carburant plus avantageuse, déterminée par les mesures de construction, il en résulte également un mélange, réglé d'une manière opti- mate sur le régime de vitesse, ce qui garantit une bonne combustion. L'émission des gaz d'échappement est donc amé- liorée. Dans un perfectionnement de l'invention, l'étranglement est réalisé avec une possibilité de réglage telle qu'il présen- te, de préférence, des valeurs de laminage supérieures avec une vitesse d'écoulement croissante. Cette mesure permet d'abaisser nettement la pression élevée de refoulement d'une pompe, au ralenti et/ou dans une plage de vitesse proche du ralenti, cette baisse étant permise par un bipasse dimen- sionné en conséquence; une large utilisation de la totalité du volume refoulé est toutefois possible à pleine charge et/ou avec une pression de refoulement éLevée, par suite des valeurs de laminage supérieures, proportionnelles au débit volumique. Un étranglement variable permet par ailleurs, indépendamment d'une variation continue ou discontinue des valeurs de laminage, d'adapter facilement la pression de refoulement de la pompe et/ou le volume refoulé à une courbe prédéfinie, sur le régime de vitesse. Un étranglement variable est réalisé simplement sous forme de languette, qui pénètre entre une alimentation et une évacuation, et qui fait partie, de préférence, d'un tissu de membrane, dans lequel sont également réalisées les soupapes de retenue et la membrane de la pompe. Dans une forme de construction préférentielle, le bipasse lui-même est réalisé sous forme d'étranglement. Une mesure avantageuse est que L'étranglement se compose d'un étranglement fixe et d'un étranglement variable, tra- versés en parallèle par le flux de carburant. Il est judicieux de réaliser l'étranglement variable sous forme de languette flexible, contournée par le flux de carburant et pénétrant dans un compartiment de laminage, entre une alimentation et une évacuation. L'étranglement fixe est alors représenté par un diaphragme, prévu dans la languette. L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples de construction décrits ci-dessous et représentés sur les dessins annexés. Ces derniers correspondent à: Figure 1: une représentation schématique d'une pompe d'ali- mentation à membrane raccordée à un carburateur à membrane, à pleine charge, suivant un état de l'art non publié antérieurement, Figure 2: une représentation schématique d'un carburateur à membrane suivant la figure 1, au ralenti, Figure 3: une représentation schématique de la pompe d'ali- mentation à membrane conforme à l'invention, raccordée au carburateur à membrane et munie d'un bipasse, à pleine charge, Figure 4: une représentation schématique de la pompe d'alimentation à membrane conforme à l'invention, avec un étranglement variable disposé dans le bipasse, Figure 4a: une vue du dessus de l'étranglement variable, Figure 5: une vue du dessus d'un tissu de membrane connu, pour une pompe d'alimentation suivant la figure 1, Figure 6: une vue du dessus d'un tissu de membrane suivant la figure 5, avec un étranglement variable intégré suivant la figure 4a. Le carburateur à membrane connu 29, représenté sur les figures 1 et 2, est prévu, notamment, pour des moteurs à combustion interne d'outils commandés à La main, tels que tronçonneuses à chaîne ou autres. Il est alimenté, p.ar l'intermédiaire d'un régulateur de pression 15, par une pompe d'alimentation à membrane 5, qui aspire le carburant d'un réservoir, non représenté, et le refoule vers le régu- lateur 15. A partir de la conduite d'alimentation 2 du réservoir, le carburant s'écoule d'abord dans un comparti- ment d'équilibrage 3, puis dans le compartiment pompe 7 de La pompe d'alimentation 5, par l'intermédiaire d'une soupape de retenue 4 réalisée sous forme de clapet. Le compartiment pompe 7 est séparé du compartiment moteur 8 de la pompe d'alimentation 5 par une membrane 6. Le compartiment moteur 8, relié au carter-moteur 9 d'un moteur à combustion interne 1, d'un moteur à deux temps notamment, est de ce fait soumis à la pression interne alternative du carter-moteur. En cas de dépression dans le compartiment moteur 8, la membrane 6 s'incurve comme représenté sur la figure, le volume du compartiment moteur 8 étant alors réduit, et le volume du compartiment pompe 7 étant augmenté; du carburant est admis dans le compartiment pompe 7, par le clapet 4 ouvert. Si La pression interne du carter-moteur varie dans le sens de valeurs positives, la membrane 6 est déviée dans le sens d'une réduction de volume du compartiment pompe 7, et le carburant, contenu dans ce dernier, est mis sous pression. Le clapet 4 se ferme et une soupape de retenue 10, également représentée par un clapet et prévue sur le côté refoulement de la pompe 5, s'ouvre. Le carburant est refoulé dans la conduite sous pression 12en direction du régulateur 15, au travers d'un filtre fin 11. Le régulateur de pression 15 se compose essentiellement d'un compartiment régulation 18, qu'une membrane 16 sépare d'un compartiment 17, soumis à la pression atmosphérique. Une extrémité du levier de régulateur 14, dont l'autre extrémité pilote une soupape d'admission 13, s'applique au centre de la membrane de régulation 16. Le levier 14 étant chargé par ressort, dans le sens d'une fermeture de la soupape d'ad- mission 13, l'entrée du compartiment régulation 18 est d'abord fermée. Un circuit principal 20, qui part du compartiment régulation 18, débouche dans la tubulure d'admission 25 du moteur à combustion interne 1, par l'intermédiaire d'un gicleur prin- cipal 22. Une vis Z1 permet de régler la section d'ouverture du gicleur principal 22. Une soupape de retenue 23, qui s'ouvre dans la tubulure d'admission 25, est prévue au débouché du circuit principal dans la tubulure précitée. Dans cette dernière, l'ouverture du circuit principal se situe entre un volet de départ 24 et un paoillon 26. oui influent sur la section de passage de la tubulure d'ad- mission 25. Un circuit de ralenti 32, qui part du compartiment régu- lation 18, débouche par ailleurs dans la tubulure d'ad- mission 25, par l'intermédiaire d'un gicleur de ralenti 31. Une vis 30 permet également de régler la section d'ouverture du gicleur de ralenti. Par un conduit de sortie 27, le circuit de ralenti débouche dans la tubulure d'admission 25, en aval du papillon 26 dans le sens d'écoulement; un conduit de bipasse 28, pris en dérivation sur le circuit de ralenti, débouche par ailleurs dans la tubulure d'admission, en amont du papillon 26 dans le sens d'écoulement. A pleine charge, c'est-à-dire lorsque la tubulure d'ad- mission 25 est entièrement ouverte, du carburant est admis dans la section Venturi de cette dernière, aussi bien par le circuit principal 20 (flèche 19), que par le circuit de ralenti 32. La dépression, alors engendrée dans le comparti- ment régulation 18, provoque un déplacement de la membrane 16: le levier de régulateur 14 est alors actionné, la sou- pape d'admission 13 s'ouvre et du carburant sous pression est admis. Dans la position de ralenti du carburateur à membrane, représentée sur la figure 2, le papillon 26 est fermé. Du carburant devrait alors pénétrer dans la tubulure d'ad- mission 25, par les seuls circuit de ralenti 32 et conduit de sortie 27, en aval du papillon 26 dans le sens d'écoule- ment (flèche 33). Par suite des fluctuations de pression, engendrées dans le compartiment régulation 18 et imputables à la pression de carburant très variable sur la soupape d'admission 13, la soupape de retenue 23 du circuit princi- pal 20 ne se ferme pas entièrement; une fuite se produit sur le gicleur principal, avec un enrichissement excessif du mélange de ralenti. Le mélange n'étant plus inflammable, le moteur cale. La forme de construction conforme à l'invention, représentée sur la figure 3, présente un bipasse 35, dans lequel est prévu un étranglement 36. Le bipasse relie le côté refoule- ment de la pompe 5, en aval du clapet 10, et du filtre fin 11 de préférence, au côté aspiration, en amont du clapet 4. Le bipasse est prévu sous forme de court-circuit de pompe; une partie du débit refoulé, prélevé de la conduite sous pression 12, est recyclé par pompage, réinjecté côté ad- mission dans le réservoir de carburant, par exemple. Avec un dimensionnement adéquat de l'étranglement 36, une part im- portante du volume refoulé est recyclée par le bipasse 35, aux faibles vitesses de rotation (ralenti), si bien qu'une faible part du volume refoulé parvient, à basse pression, sur la soupape d'admission 13. Le débit est nettement ré- duit. Des crêtes de pression étant également maîtrisées, conformément à l'invention, par l'intermédiaire du bipasse, la part réduite de volume refoulé est largement exempte de pics de pression. Au ralenti (figure 2), le régulateur 15 peut donc créer une dépression dans le compartiment régula- tion 18, largement exempte de fluctuations et garantissant ajnsi la fermeture de la soupape de retenue 23 du circuit principal. Un débit de fuite sur le gicleur principal, c'est-à-dire un enrichissement excessif du mélange de ralen- ti, sont donc évités. L'effet de l'étranglement 36 commence avec une vitesse de rotation croissante et maximale. Aucune part notable du volume refoulé n'étant recyclée par pompage, la totalité du volume est largement disponible sur la soupape d'admission 13, pour couvrir les besoins de carburant à pleine charge (figure 3). Mais le bipasse continuant à supprimer les crêtes de pression sur le côté refoulement de la pompe, la pression établie dans le compartiment régulation 18 est largement exempte de fluctuations. Par suite du dimensionnement du bipasse, une pression de refoulement, pratiquement constante sur la plage de vitesse, est par ailleurs obtenue, avec une répercussion positive sur le dosage de carburant, sur toute la gamme des vitesses de rotation. Un réglage optimal du carburateur, réalisé à 8000 t/min par exemple, est largement maintenu aux faibles vi- tesses de rotation, puisque la pression de refoulement ne varie pas. Un enrichissement ou un appauvrissement du mélan- ge dans différents domaines de rotation, lié à la pompe et qu'il faut tolérer sur les carburateurs connus, ne se pro- duit plus. Dans un perfectionnement de l'invention, suivant la figure 4, le bipasse est réalisé avec un étranglement 36 variable. La structure de la pompe d'alimentation, représentée sur la Z631657 figure 4, correspond à peu près à celle de la figure 3; la seule différence est que l'étranglement 36 se situe dans le plan d'un tissu de membrane 45, dans lequel sont également réalisés les clapets 4, 10, la membrane du compartiment d'équilibrage 3 et la membrane 6 de la pompe. Le bipasse présente un compartiment de laminage 37, relié par la sec- tion de conduit 35b au côté refoulement, et par la section de conduit 35a au côté admission de la pompe 5. Une lan- guette d'étranglement flexible 40, dans laquelle est prévue un diaphragme 41, pénètre dans le compartiment de laminage 37. Dans le sens d'écoulement, le diaphragme 41 se situe à peu près au centre de la section transversale du bipasse a, 35b. L'extrémité libre 42 de la languette 40, qui pénètre librement dans le. compartiment de laminage 37, est contournée par le flux de carburant dans le sens de la flèche 39. Au ralenti et dans la gamme de vitesse proche du ralenti, un volume notable de carburant est exclusivement recyclé par le bipasse 35a, 35b, si bien que le débit, refoulé par la pompe dans la conduite 12, est minime et à basse pression. Dans le compartiment de laminage, le volume de carburant recyclé s'écoule, dans le sens de la fLèche 39, au travers de la fente d'étranglement, autour de l'extrémité libre 42 de la languette 40, et au travers du diaphragme 41. Avec une augmentation de la vitesse de rotation du moteur 1, c'est-à-dire une hausse de la vitesse d'écoulement du carbu- rant refoulé, ce dernier entraîne la languette 40, lors de son passage dans la fente d'étranglement, et l'applique hermétiquement sur Le fond 38 du compartiment de laminage 37. Seul le diaphragme 41 détermine alors le comportement du bipasse; le volume de carburant, recyclé par le bipasse, étant nettement inférieur, le volume refoulé dans la con- duite sous pression augmente essentiellement. Aux vitesses élevées et maximales, le diaphragme s'oppose au flux de carburant au travers du bipasse, de manière que le volume 1 1 maximal possible, refouLé par la pompe, soit entièrement utilisé pour l'alimentation de la conduite sous pression. Etant donné que le bipasse permet toujours de supprimer les crêtes de pression, indépendamment de la vitesse de rota- tion, la pression de carburant est régularisée dans la conduite d'arrivée à la soupape d'admission 13 du régulateur 15. Une pression de carburant largement constante s'établit aux vitesses de rotation élevées et maximales. Dans une forme de construction relativement simple de l'in- vention, la languette 40, formant l'étranglement 36, est prévue dans un tissu de membrane 45 (figure 6), dans lequel sont déjà réalisés les clapets 4, 10, la membrane du compar- timent d'équilibrage et la membrane 6 de la pompe d'alimen- tation. Comme le montrent les figures 1, 3, et la figure 4 notamment, le tissu de membrane 45 se situe dans un plan de partage de la pompe d'alimentation 5. Z631657 Revendications. 1. Pompe d'alimentation à membrane pour un moteur à combus- tion interne (1) d'un outil, équipé d'un carburateur à membrane (29), d'un outil commandé à la main notamment, tel que tronçonneuse à chaine ou autres, la pompe à membrane (5) présentant un compartiment moteur (8), soumis à la pression interne du carter-moteur du moteur à combustion interne (1), et un compartiment pompe (7), séparé du compartiment moteur (8) par une membrane (6) et relié-à un réservoir de carbu- rant, par l'intermédiaire d'une première soupape de retenue (4), côté admission, à un régulateur de pression (15) du carburateur à membrane (29), par l'intermédiaire d'une deu- xième soupape de retenue (10), côté refoulement, caractéri- sée en ce que le côté refoulement de la pompe à membrane (5) est relié au côté admission par l'intermédiaire d'un bipasse (35), dans lequel est disposé un étranglement (36). 2. Pompe d'alimentation suivant la revendication 1, caracté- risée en ce que le bipasse lui-même est réalisé sous forme d'étranglement. 3. Pompe d'alimentation suivant la revendication 1, caracté- risée en ce que l'étranglement (36) est réglable. 4. Pompe d'alimentation suivant la revendication 3, caracté- risée en ce que l'étranglement (36) présente des valeurs de laminage supérieures avec une vitesse d'écoulement croissan- te. 5. Pompe d'alimentation suivant la revendication 4, caracté- risée en ce que l'étranglement (36) se compose d'un étran- glement fixe (41) et d'un étranglement variable (37, 40), traversés en parallèle par le flux de carburant. 6. Pompe d'alimentation suivant l'une des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que l'étranglement variable est représenté par une languette flexibLe (40), contournée par le flux de carburant et pénétrant dans un compartiment de laminage (37), entre une alimentation (35b) et une évacua- tion (35a). 7. Pompe d'alimentation suivant la revendication 6, caracté- risée en ce que l'étranglement fixe est représenté par un diaphragme (41), prévu dans la languette (40). 8. Pompe d'alimentation suivant l'une des revendications 6 et 7, caractérisée en ce que la languette (40) fait partie d'un tissu de membrane (45), dans lequel sont également réalisées les soupapes de retenue (4, 10) et la membrane (6) de la pompe.