Brevet FR2764944A1 — publié le 19981224

La présente invention concerne un dispositif de carburation permettant de commander le débit d'air admis dans un moteur thermique ainsi que la qualité du mélange airlcarburant. Actuellement les moteurs thermiques utilisent des carburateurs de différents types ou des injecteurs dont les paramètres sont de plus en plus contrôlés par électronique. Tous ces dispositifs sont complexes, difficiles à régler et d'un coût très important du fait des performances exigées. S'il est évident que les moteurs diesel ne peuvent utiliser autre chose que des systèmes à injection, les moteurs (auto, moto ou bateau) à essence ont le choix entre ces différents systèmes. Le dispositif selon l'invention est simple et efficace donc meilleur marché à fabriquer et surtout beaucoup plus facile à régler qu' une batterie de carburateurs parallèles. II profite en fait des particularités de l'architecture en étoile des moteurs 3 temps à 2, 4 ou 6 cylindres. Ces cylindres sont régulièrement répartis à égale distance d'un point central du carter ( I'arbre moteur) ce qui n'est pas le cas des moteurs classiques où les cylindres sont généralement en ligne ou en V. Pour qu'un moteur "tourne rond", chaque cylindre doit recevoir la même quantité d'air carburé suivant exactement le même pourcentage Air/Carburant. Ce mélange doit de surcroit être homogène pour éviter d'autres problèmes liés à la carburation. Le moteur 3 temps étant très compact il serait dommage que le dispositif de carburation soit encombrant. aussi, pour toutes ces raisons le dispositif selon l'invention est fixé sur le carter carré ou hexagonal du moteur, centré suivant son axe moteur. II est constitué d'un boitier en deux parties séparées par une cloison(19) intermédaire. La première partie renferme le filtre(o) à ar. le ou les pulvérisateurs(6), la cloche (3) de régulation du débit d'air donnant âcres à la deuxième partie renfermant elle-meme le brasseur/compresseur(1). les axes et les pignons(2). Ce boîtier est ouvert(5) à l'avant ou en périphérie pour permettre à l'air de rentrer dans le filtre à air(4) et est ouvert à l'arrière en face de chaque tubulure(12) d'admission des cylindres(20). Le fonctionnement est particulièrement simple. L'air pénètre dans le boîtier traverse le filtre à air(4) passe au travers des lumiêres(15) à ouverture réglable de la cloche(3) destinée à régler le débit d'air. Cette cloche optative(3) est actionnée tangentiellement par le cable (17) de l'accélérateur. Elle étrangle plus ou moins les lumières(15) de passage soit par rotation soit par coulissement suivant le modèle choisi. L'air est ensuite propulsé par les pales du brasseurlcompresseur(1) qui est une turbine entrainée par un pignon(2) solidaire. Ce Dignon est en prise avec le ou les pignons placés à l'extrémité extérieure des arbres de liaison(11 ) reliant entre eux les 2 disques supportant les extrémités du faux vilebrequin" spécifique du moteur 3 temps. Le rapport des diamètres de ces différents pignons fera que la turbine(1) tournera 3 à 5 fois plus vite que l'arbre moteur. II ne s'agit donc pas d'un "turbo" traditionnel qui tourne beaucoup plus vite. Les pales de cette turbine ont un état de surface légèrement rugueux et poreux afin d'eviter que le carburant projeté dessus ne ruisselle par centrifugation. Ceci, au contraire, facilitera la répartition du caburant dans l'air. Un simple pulvérisateur(6) pulvérise le carburant (essence) soit sur l'extrémité des pales de la turbine soit dans l'air en rotation, soit encore directement à l'entrée de la turbine. Le rôle de cette turbine est de permettre d'obtenir à l'entrée de chaque tubulure d'admission(12) des cylindres(20), un mélange carburé parfaitement homogène, sous légère pression, et réparti de manière identique à l'entrée de chaque cylindre (2, 4 ou 6). Le pulvérisateur(6) pulvérise le carburant en continu et son débit sera réglé finement par une commande électronique associée à une sonde lambda placée à l'échappement. Une seule sonde suffit du fart de l'identicité de la répartition. La régulation du débit de carburant du pulvérisateur se fait simplement par le déplacement en plus ou en moins de l'aiguille.pointeau(7) actionnée de préférence par électro-aimant(8) commandé directemment par la carte électronique gérant les différents paramètres de la meilleure carburation possible. La conicité de cette aiguiHe-pointeau fait que son déplacement dans le canal central du pulvérisateur laissera plus ou moins passer le carburant mis en pression stabilisée par une pompe indépendante. Les dessins annexés illustrent l'invention. La figure 1 représente une coupe du dispositif fixé sur le carter avec les tubulures d'admission(12) autour du cylindre(20). La figure 2 représente une coupe dans un plan perpendiculaire au premier, suivant l'axe de l'arbre moteur(14) donc de la tubulure. La figure 3 représente une vue face à l'axe de rotation de la turbine. La figure 4 représente une cloche(3) rotative de régulation du débit d'air avec ses lumières(15) à étranglement. La figure 5 représente la même clocloche en perspective. En référence à ces dessins. le dispositif selon l'invention est constitué d'un boîtier renfermant le filtre à air(4). la cloche(3) de contrôle de débit d'air, la turbine(1) et ses pignons, le ou les ulvérisateurs(6) et bien sûr, les conduits de la couronne(9) de distribution de l'air carburé sous pression. Le boîtier cylindrique est fixé sur le carter(10) carré ou hexagonal du moteur, il comporte les entrées d'air(5) sur la face avant ou en périphérie. Une cloison(19) interne enferme et maintient le filtre à air(4) en forme de couronne autour de l'axe central supportant la cloche(3) de régulation et à la suite, la turbine(1 ) avec son pignon(2) solidaire. L'air, une fois filtré, arrive au centre et passe au travers des lumieres(15) a ouverture réglable de la cloche centrale. Cette cloche est ajustée sur un cylindre de diamètre légèrement inférieur appartenant à la cloison interne(19) et possédant les mêmes lumières(1 5) que la cloche c'est-à-dire une alternance crénelée de secteurs ouverts et de secteurs fermés. La rotation de la cloche laissera passer un maximum d'air lorsque les secteurs ouverts de la cloche et du cylindre se chevaucheront. Inversement le croisement de ces secteurs obturera l'entrée d'air. La rotation peut être provoquée par un simple cabale(1 7) actionné par l'accélérateur. Le retour en position "presque fermé" est produit par un simple ressort(16) de rappel. L'angle de rotation est réduit et correspond à l'angle représentant la largeur des lumières (45 ou 30 environ). Le même résultat peut être obtenu avec des lumières longitudinales à guillotines réglées par le coulissement de la cloche. L'air filtré est ensuite aspiré puis brassé et propulsé par les ailettes de la turbine(1) qui le mettront en rotation sous légère pression dans l'anneau(9) distributeur desservant les 2, 4 ou 6 tubulures(12) d'admission des 2, 4 ou 6 cylindres du moteur. Le dispositif selon l'invention profite du brassage de cet air pour lui additionner le carburant nécessaire à une parfaite combustion. C'est donc un pulvérisateur(6) à débit réglable qui distribue en permanence le carburant. Suivant l'adaptation, le pulvérisateur sera placé de manière à distribuer son carburant, soit à l'entrée de la turbine, soit sur les pales de la turbine, soit à la sortie, directement dans l'anneau périphérique(9) de distribution. prés de l'entrée des tubulures d'admission des chambres(18) de transfert périphériques des cylindres(20). Le pulvérisateur(6) est alimenté en carburant Dar une pompe annexe qui le maintient en pression stabilisée quel que soit le deoit. Le déplacement de l'aiguille(7) a l'intérieur du corps du pulvérisateur sera mis en oeuvre de préférence par un électro-aimant(8) piloté par l'electonique de contrôle de la carburation, relieé à une sonde lambda placée à la sortie d'un des cylindres. Tout autre système assurant la même fonction pourra être installé de la même manière. La turbine tournant 3 à 5 fois plus vite que le moteur le mélange air/essence est parfaitement brassé donc homogénéisé et surtout régulièrement réparti à pression égale devant l'entrée des tubulures d'admission de tous les cylindres. Les déflecteurs(13) placés dans l'anneau périphérique(9) de distribution en face de chaque cylindre, ainsi que le profil des tubulures(12) et des canaux(18) de transfert exploiteront au mieux la dynamique de ce mélange carburé tournant sous pression dans l'anneau distributeur. La turbine ou plus exactement le brasseur-compresseur(1) est entrainée sur son axe par un pignon central(2) en prise avec le ou les pignons fixés sur l'extrémité des arbres de liaison(11 ) reliant les disques supportant les paliers d'extrémité du l'faux vilebrequin" spécifique du moteur 3 temps. Le rapport entre ses différents pignons déterminera le rapport de vitesse de rotation entre la turbine et le moteur. A titre d'exemple les schémas présentés correspondent à un dispositif de rapport 3,86 disque :10, pignon arbre de liaison : 3, == rapport 3,33 pignon extérieur 3,5; pignon turbine 3 = = rapport 1,16 Ce qui implique un rapport de 3,33 x 1,16 = 3.86. La turbine tournera 3,86 fois plus vite que le moteur. II est intéressant que ce rapport ne soit pas un chiffre rond afin qu'un défaut sur la turbine ne soit pas régulièrement cyclique. D'autre part il n'est pas utile que la vitesse de rotation soit très élevée et un rapport de 3 à 5 est tout à fait suffisant. Ce système global de carburation est donc beaucoup plus simple et plus souple que les systèmes actuels exploitant soit une rampe de plusieurs carburateurs aussi complexes qu'identiques, soit un dispositif encore plus complexe commandant chaque injecteur individuellement afin qu'il injecte en un temps très court une dose de carburant parfaitement ajustée. Le temps de réaction du dispositif selon l'invention est très rapide puisqu'en fait il n'y a pas d'inertie. Le volume de mélange en attente d'admission est très réduit. II correspond à ce qu'absorbe le moteur en 2 ou 3 tours seulement ce qui est insignifiant en rapport de la vitesse de rotation. Le dispositif selon l'invention. du fart de sa simplicité, de sa compacité, de son efficacité, est destiné à équiper les moteurs 3 temps en priorité et les autres moteurs termiques lorsque leur architecture le cermet. REVENDICATIONS 1) Dispositif de carburation pour moteurs thermiques 2 et 3 temps constitué d'un boitier unique, fixé sur le carter(10) moteur, et contenant le filtre a air(4), une cloche(3) de régulation du débit d'air, la turbine(1) avec ses pignons(2), le ou les pulvérisateurs(6) de carburant et l'anneau(9) desservant sous pression le mélange air-carburant à l'entrée des tubulures(12) d'admission des cylindres(20). 2 ) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le boitier généralement cylindrique comporte une cloison(19) centrale créant 2 compartiments dont le passage de l'un à l'autre est contrôlé par une cloche(3) rotative. 3 ) Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que la cloche(3) rotative contrôlant le passage de l'air entre les 2 compartiments comporte sur sa partie cylindrique une succession de secteurs ouverts(15) puis fermés correspondants aux mêmes secteurs appartenant au cylindre central solidaire de la partie centrale de la cloison. 4 ) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que la rotation de la cloche(3) est actionnée par un câble(17) tiré par l'accélérateur et par un ressort(16) de rappel fixé directement sur un point d'accroche latéral de la cloche de manière à ce que la tension soit tangentielle. 5 ) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la turbine(1) est en rotation sur un axe appartenant au boîtier et placé au centre de celui-ci suivant l'axe moteur(14) et que cette turbine est solidaire d'un pignon(2) suivant le même axe, entraîné par le ou les pignons fixés sur l'extrémité des arbres de liaisons(11 ) spécifiques du moteur 3 temps. 6 ) Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que les pales de la turbine(1 ) destinées à la compression et au oassage de l'air ont un état de surface légèrement rugueux voir poreux afin de permettre au carburant pulvérisé dessus de ne pas couler par centrifugation et de mieux se vaporiser dans l'air brassé. 7 ) Dispositif selon la revendicabon 1 caractérisé en ce que le ou les pulvérisateurs (6) sont constitués d'un corps principal creux comportant les électro-åimants(8) actionnant linéairement ou en rotation (vissage) le déplacement de l'aiguille(7) conique permettant de réguler très finement le débit continu du carburant en fonction de sa position dans le canal du carburant sous pression. 8 ) Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que le déplacement de l'aiguille conique(7) provoquant les variations du débit de carburant est commandé directement par une carte électronique gérant les différents paramètres spécifiques à la meilleure carburation possible. 9 ) Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que l'emplacement du ou des pulvérisateurs(6) est variable en fonction de l'adaptation du moteur à savoir que le carburant est pulvérisé soit à l'entrée de la turbine soit sur les pales de turbine soit à la périphérie de la turbine. c'est-à-dire dans l'anneau(9) de distribution. 10 ) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un anneau de distribution(9) desservant de manière identique les tubulures(12) d'admission des 2, 4 ou 6 cylindres, en face desquelles des déflecteurs(13) placés dans cet anneau facilitent l'entrée du mélange carburé en rotation.