FR2764944A1 - Carburation device giving control of mixture and flow into cylinders of IC engines - Google Patents

Carburation device giving control of mixture and flow into cylinders of IC engines Download PDF

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Abstract

The device is contained within a single case, which is generally cylindrical in shape and contains a central partition (19), which creates two compartments, with the passage between the two controlled by the rotating bell housing (3). Rotation of the bell cover is controlled by a cable (17), which is controlled by the accelerator and a return spring (16). The device is fitted to the engine case (10), and contains the air filter (4), a bell cover (3) for regulating the flow of air. It also contains a fan (1) fitted with pinions (2), the atomisers (6) for the fuel supply and a ring (9), which guides the pressurised air/fuel mixture towards the inlet tubes (12) for admission to the cylinders (20).

Description

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.  The present invention relates to a carburetion device making it possible to control the flow of air admitted into a heat engine as well as the quality of the air-fuel mixture.

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. Currently thermal engines use carburetors of different types or injectors whose parameters are increasingly controlled by electronics. All these devices are complex, difficult to adjust and very expensive due to the performance required. While it is obvious that diesel engines cannot use anything other than injection systems, petrol (car, motorcycle or boat) engines have the choice between these different systems.

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. The device according to the invention is simple and effective therefore cheaper to manufacture and above all much easier to adjust than a battery of parallel carburetors. It takes advantage in fact of the peculiarities of the star architecture of 3-stroke engines with 2, 4 or 6 cylinders. These cylinders are regularly distributed at equal distance from a central point of the casing (the engine shaft) which is not the case with conventional engines where the cylinders are generally in line or in V.

Pour qu'un moteur "tourne rond", chaque cylindre doit recevoir la même quantité d'air carburé suivant exactement le même pourcentage Air/Carburant.In order for an engine to "run smoothly", each cylinder must receive the same amount of fuel air following exactly the same Air / Fuel percentage.

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.This mixture must also be homogeneous to avoid other problems related to carburetion. The 3-stroke engine being very compact it would be a shame if the carburetion device is bulky. also, for all these reasons, the device according to the invention is fixed to the square or hexagonal casing of the engine, centered along its engine axis.

II est constitué d'un boitier en deux parties séparées par une cloison(19) intermédaire. It consists of a housing in two parts separated by an intermediate partition (19).

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).The first part contains the filter (o) at ar. the sprayer (s) (6), the bell (3) regulating the air flow giving acridness to the second part itself enclosing the brewer / compressor (1). axes and pinions (2). This box is open (5) at the front or at the periphery to allow air to enter the air filter (4) and is open at the rear opposite each cylinder intake manifold (12) (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.The operation is particularly simple. The air enters the housing through the air filter (4) passes through the lights (15) with adjustable opening of the bell (3) intended to regulate the air flow. This optional bell (3) is actuated tangentially by the accelerator cable (17). It more or less throttles the passage lights (15) either by rotation or by sliding depending on the model chosen. The air is then propelled by the blades of the brewer / compressor (1) which is a turbine driven by a fixed pinion (2). This Dignon is engaged with the pinion (s)
placed at the outer end of the connecting shafts (11) connecting together the 2 discs supporting the ends of the false crankshaft "specific to the 3-stroke engine.

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.The ratio of the diameters of these different pinions will cause the turbine (1) to rotate 3 to 5 times faster than the motor shaft. It is therefore not a traditional "turbo" which runs much faster. The blades of this turbine have a slightly rough and porous surface state in order to prevent the fuel sprayed on it from running down by centrifugation. This, on the contrary, will facilitate the distribution of the caburant in the 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.A simple sprayer (6) sprays the fuel (petrol) either on the end of the turbine blades or in the rotating air, or even directly at the inlet of the 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.The role of this turbine is to make it possible to obtain, at the inlet of each intake manifold (12) of the cylinders (20), a perfectly homogeneous fuel mixture, under slight pressure, and distributed in an identical manner at the inlet of each cylinder (2, 4 or 6). The sprayer (6) sprays the fuel continuously and its flow will be finely regulated by an electronic control associated with a lambda probe placed at the exhaust. A single probe is enough to wax the identity of the distribution.

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.The sprayer fuel flow is regulated simply by moving the needle up or down. Needle (7) preferably actuated by electromagnet (8) directly controlled by the electronic card managing the various parameters of the best possible carburetion.

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.The conicity of this needle needle means that its movement in the central channel of the sprayer will more or less allow the fuel put under pressure stabilized by an independent pump.

Les dessins annexés illustrent l'invention. The accompanying drawings illustrate the invention.

La figure 1 représente une coupe du dispositif fixé sur le carter avec les tubulures d'admission(12) autour du cylindre(20).Figure 1 shows a section of the device fixed on the casing with the intake pipes (12) around the cylinder (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.Figure 2 shows a section in a plane perpendicular to the first, along the axis of the drive shaft (14) therefore of the pipe.

La figure 3 représente une vue face à l'axe de rotation de la turbine.FIG. 3 represents a view facing the axis of rotation of the turbine.

La figure 4 représente une cloche(3) rotative de régulation du débit d'air avec ses lumières(15) à étranglement.FIG. 4 represents a rotary bell (3) for regulating the air flow with its throttle lights (15).

La figure 5 représente la même clocloche en perspective.Figure 5 shows the same bell in 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.  With reference to these drawings. the device according to the invention consists of a housing containing the air filter (4). the air flow control bell (3), the turbine (1) and its pinions, the sprayer (s) (6) and of course, the conduits of the crown (9) for distributing the pressurized fuel air .

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.The cylindrical housing is fixed on the square or hexagonal casing (10) of the engine, it comprises the air inlets (5) on the front face or on the periphery. An internal partition (19) encloses and maintains the air filter (4) in the form of a crown around the central axis supporting the regulating bell (3) and then the turbine (1) with its pinion (2). united.

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).The air, once filtered, arrives at the center and passes through lights (15) with adjustable opening of the central bell. This bell is adjusted on a cylinder of slightly smaller diameter belonging to the internal partition (19) and having the same openings (1 5) as the bell, that is to say a crenellated alternation of open sectors and closed sectors. The rotation of the bell will allow a maximum of air to pass when the open sectors of the bell and the cylinder overlap. Conversely, the crossing of these sectors will block the air intake. The rotation can be caused by a simple cabal (1 7) actuated by the accelerator. The return to the "almost closed" position is produced by a simple return spring (16). The angle of rotation is reduced and corresponds to the angle representing the width of the lights (45 or 30 approximately).

Le même résultat peut être obtenu avec des lumières longitudinales à guillotines réglées par le coulissement de la cloche.The same result can be obtained with longitudinal guillotine lights adjusted by sliding the bell.

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.The filtered air is then sucked in then stirred and propelled by the turbine fins (1) which will rotate it under slight pressure in the distributor ring (9) serving the 2, 4 or 6 intake pipes (12) 2, 4 or 6 cylinders of the engine.

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).The device according to the invention takes advantage of the mixing of this air to add the fuel necessary for perfect combustion. It is therefore a sprayer (6) with adjustable flow which continuously distributes the fuel. According to the adaptation, the sprayer will be placed so as to distribute its fuel, either at the inlet of the turbine, or on the blades of the turbine, or at the outlet, directly in the peripheral distribution ring (9). near the inlet of the intake pipes of the peripheral transfer chambers (18) of the cylinders (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.The sprayer (6) is supplied with fuel by an auxiliary pump which maintains it in stabilized pressure whatever the must. The displacement of the needle (7) inside the body of the sprayer will be implemented preferably by an electromagnet (8) controlled by the electronic carburetion control, connected to a lambda probe placed at the exit from one of the cylinders. Any other system providing the same function can be installed in the same way.

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.The turbine turning 3 to 5 times faster than the engine, the air / petrol mixture is perfectly stirred, therefore homogenized and above all regularly distributed at equal pressure in front of the inlet of the intake pipes of all the cylinders. The deflectors (13) placed in the peripheral ring (9) of distribution opposite each cylinder, as well as the profile of the pipes (12) and the transfer channels (18) will make the best use of the dynamics of this fuel mixture rotating under pressure in the distributor ring.

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.The turbine or more precisely the brewer-compressor (1) is driven on its axis by a central pinion (2) engaged with the pinion or pinions fixed on the end of the connecting shafts (11) connecting the discs supporting the bearings d 'end of the false crankshaft "specific to the 3-stroke engine.

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.The ratio between its different pinions will determine the rotational speed ratio between the turbine and the motor. By way of example, the diagrams presented correspond to a device with a 3.86 disc ratio: 10, pinion connecting shaft: 3, == ratio 3.33 external pinion 3.5; turbine gear 3 = = ratio 1.16
This implies a ratio of 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.The turbine will spin 3.86 times faster than the engine. It is interesting that this ratio is not a round figure so that a fault on the turbine is not regularly cyclical. On the other hand it is not useful that the rotation speed is very high and a ratio of 3 to 5 is quite sufficient.

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.This global carburetion system is therefore much simpler and more flexible than current systems exploiting either a ramp of several carburetors as complex as identical, or an even more complex device controlling each injector individually so that it injects in a very short time a perfectly adjusted fuel dose.

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.The reaction time of the device according to the invention is very rapid since in fact there is no inertia. The volume of mixture awaiting admission is very small. It corresponds to what the motor absorbs in only 2 or 3 turns, which is insignificant in relation to the speed of 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.  The device according to the invention. the wax of its simplicity, its compactness, its efficiency, is intended to equip 3-stroke engines as a priority and other thermal engines when their architecture allows it.

Claims (10)

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). 1) Fueling device for 2 and 3-stroke thermal engines consisting of a single box, fixed to the engine casing (10), and containing the air filter (4), a bell (3) for regulating the air flow , the turbine (1) with its pinions (2), the fuel sprayer or sprayers (6) and the ring (9) serving under pressure the air-fuel mixture at the inlet of the intake pipes (12) cylinders (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. 2) Device according to claim 1 characterized in that the generally cylindrical housing comprises a partition (19) central creating 2 compartments whose passage from one to the other is controlled by a bell (3) rotating. 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. 3) Device according to claim 2 characterized in that the rotary bell (3) controlling the passage of air between the 2 compartments comprises on its cylindrical part a succession of open (15) then closed sectors corresponding to the same sectors belonging to the cylinder central integral with the central part of the partition. 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. 4) Device according to claim 3 characterized in that the rotation of the bell (3) is actuated by a cable (17) pulled by the accelerator and by a return spring (16) fixed directly on a lateral attachment point of the bell so that the tension is tangential. 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. 5) Device according to claim 1 characterized in that the turbine (1) is rotated on an axis belonging to the housing and placed in the center thereof along the motor axis (14) and that this turbine is integral with a pinion (2) along the same axis, driven by the pinion or pinions fixed on the end of the specific connecting shafts (11) of the 3-stroke engine. 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. 6) Device according to claim 5 characterized in that the blades of the turbine (1) intended for the compression and the oassage of the air have a slightly rough surface see porous in order to allow the fuel sprayed above not to flow by centrifugation and better vaporize in the stirred air. 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. 7) Device according to claim 1 characterized in that the sprayer (s) (6) consist of a hollow main body comprising the electromagnets (8) actuating linearly or in rotation (screwing) the movement of the needle (7 ) conical allowing very fine regulation of the continuous flow of fuel as a function of its position in the pressurized fuel channel. 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.  8) Device according to claim 7 characterized in that the movement of the conical needle (7) causing the variations in the fuel flow is controlled directly by an electronic card managing the various parameters specific to the best possible carburetion. 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. 9) Device according to claim 7 characterized in that the location of the sprayer (s) (6) is variable depending on the adaptation of the engine namely that the fuel is sprayed either at the inlet of the turbine or on the blades turbine is at the periphery of the turbine. that is to say in the distribution ring (9). 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.  10) Device according to claim 1 characterized in that it comprises a distribution ring (9) serving identically the pipes (12) for admission of 2, 4 or 6 cylinders, in front of which deflectors (13) placed in this ring facilitate the entry of the rotating fuel mixture.
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