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Carburateur automatique pour moteurs à explosion .
L'objet de la présente invention est une disposition d'alimentation automatique pour carburateurs de moteurs à explosion, apte à former une composition de mélange cons- tante pour toutes vitesses du moteur et à toute pression atmosphérique extérieure.
Le dit carburateur peut fonctionner avec tout carbu- rent et sous une évaporation préalable lorsqu'on fait em- ploi de carburants liquides lourds.
Le dessin annexé représente un schéma de ce qui carac- târise principalement cette invention.
La fig.l montre la condition schématique de fonction- nement au ralenti, aveo alimentation pour carburant liqui- de léger
La fig.2 montre la condition sohématique de fonction- nement au régime maximum, aveo une alimentation égale.
Soupape barométrique d'alimentation stabilisatrice du ti- tre de mélange :
La soupape barométrique (fig.1-2) se compose d'une boi- te S, contenant la capsule barométrique M, vissée étanchement sur le siège central correspondant prévu dans la chambre C.
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La dite capsule barométrique est élastique et établie dans un alliage à bas coefficient de dilatdtion thermique et analogue, dans se oonstruotion correspondant à celles de baromètres. Il est clair que les dites capsules peuvent être disposées en piles ou en série, de manière à addition- ner leurs effets d'élastioité.
Au centre, dans la partie intérieure de la capsule, est appuyée la tige de la petite soupape d'alimentation,V, laquelle, par la pression du ressort m1, établie par la vis rl, empêche l'accès à la chambre C au carburant parve- nant du réservoir au travers de la conduite 10.
De la ohambre 0, par les trous 4, sont branchée le canal oioulaire 5 et le oanal 6 lequel est en combinaison aveo le cylindre T.
La botte S, au moyen de son couvercle détermine la chambre C1.
Au centre du couvercle, se trouve le vis réglable r, laquelle, au moyen du ressort m oontraire au ressort ml, règle lteffort pour l'ouverture de la petite soupape, effort qui devra être dépassé par les dépressions du mo- teur agissent dans la chambre de la capsule élastique M.
Le trou f1, du couvercle h, place la ohambre C1 en oommunioation avec l'atmosphère.
Corps du carburateur.-
Il est formé par deux parties principales, carburateur proprement dit, et compensateur, formant dans leur oomple- xe un bloc unique de fusion et précisément:
1 ) le o&rburateur proprement dit, lequel donne loge- ment dans sa partie cylindrique interne au double diffuseur t et tl. Dans sa partie antérieure, se trouve la soupape à papillon F. Normalement à l'axe du carburateur, est pla- cé le siège du petit diffuseur t2 lequel est en communica- tion, soit.aveo le oanal annulaire 9, du double diffuseur, soit avec le oanal 8 du ralenti lequel débouche aa moyen du
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trou f2 au côté antérieur du papillon.
La vis la règle le trou f2. Le canal 8 comporte l'ob- turateur e commandé par le petit levier L1.
2 ) Le compensateur est constitué par un tuyau cylin- drique placé longitudinalement dans le corps du carburateur La partie.arrière du tuyau forme la conduite du combusti- ble 10, dans laquelle est logée la base de fixation de la soupape barométrique d'alimentation.
La partie avant du dit tuyau est partagée en deux par- ties T et T1. Dans la partie cylindrique T glisse le pis- ton P, ayant de petits trous 3. A l'arrière du dit oy- lindre débouche le canal 6, en communication avec le oanal annulaire 5 de la base de fixation de la soupape dalimen- tation. A l'avant de ce cylindre, se truava le canal d'a- menée 7, débouchant dans le oanal 8.
Dans le cylindre T1, glisse le régulateur R ayant une série de dents annulai- res dans lesquelles s'engage le secteur denté I,
Ce secteur 1 est calé sur l'axe a du papillon, et ses mouvements ainsi que ceux du régulateur, du piston et du papillon, seront transmis en même temps au petit levier L. Les vis 13-14, tout en réglant la position du secteur, règlent aussi les positions au papillon.
Diffuseur.-
Le double diffuseur t-t1 est le complexe de deux tuyaux normaux Venturi accouplés, avec oette particularité que dans leurs étranglements sont formés, au moyen d'an- neaux, deux canaux annulaires 9 et 11.
Dans les dits anneaux, autour des bords formant les étranglements des Venturi, sont formées, au moyen d'échan- orures appropriées, des cannelures inclinées, de sorte à former, par leur jonction bout à bout, les lignes circulai- res W et Wl, ayant de nombreux petits trous, lesquels res- teront toujours en communication avec les conduites annu-
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laires 9 et 11.
L'inclinaison des échancrures, et de ce fait oelle des petits trous qui en résultent, engendrent la palvéri- sation fine et complète da mélange riche, tout en subie- sant un mouvement tourbillonnant de manière à se mélanger plus intimement aveo l'air, tout en créant ainsi une parfai- te homogénéité du mélange.
Cotre le dit but, une telle disposition sert à produire une plus grande dépression sur l'amenée 7, c'est- à-dire dans la chambre C, à cause ae la grande surface d'éjeotion déterminée par la section méaunique pour le passage de l'air léonant les petits troue pendant le passage au travers des diffuseurs t et tl.
Le diffuseur t2 a pour fonction de déterminer le pre- mier mélange ; ilest vissé sur son siège dans le corps du carburateur et débouohe dans le oanal 9 da diffuseur t.
Les petits trous 2 communiquent aveo le canal 8. La vis 1 règle le passage d'air des trous f.
Fonotionnement et réglage du carburateur,-
En revenant aux fig.l et 2, et aux fonctions exposées, on pourra voir que, à moteur arrêté, la pression de la chambre C est égale a la pression atmosphérique extérieure agissant dans la ohambre C1; par cela, la soupape V ferme son sage au moyen de la pression du ressort ml.
Par le papillon F on découvre faiblement le trou fa en agissant sur la vis de réglage correspondante 13
Lors du démarrage du moteur, on engendrera dans le trou fil une forme dépression qui se transmettra, par le canal 8, à l'amenée 7, et par là dans le cylindre T, et au tra- vers des trous 3, du piston P, se transmettra par le oanal 6 et 5 par les trous 4 de la chambre C. de la capsule ba- romérique M.
,Au moyen du trou f, la ohamore C1 est Toujours Nous; pression atmosphérique; par conséquent, cette ohambre en
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relation avec la pression de la chambre 0 agira sur la surface extérieure de la capsula M en faisant fiechir à l'inférieur ses parois et en produisant ainsi l'ouver- ture de la petite soupape V.
Le carburant qui se prouve en dessous, placé lui Quasi sous une telle dépression, envanira la chambre 0, eu par le trou 4 et les canaux 5 et 6 remplira le cylindre 7 au travers des trous 3 du piston; donc la distribution aura lieu par le trou f2 aa travers des canaux 7 et 8.
En même temps que oette distribution, on aura le premier mélange dans le oanal 8, à cause de l'air rappelé par la dépression elle-même, au travers des trous 2, du petit diffuseur ta laquelle dépression passera soit par les trous f et soit par les petits trous W et W1 des dif- fuseurs t et t1.
Les dits trous a seront calaués convenablement, mais il='résulteront toujours alune section plus grande en relaè tion du dépit maximum qu'il faut prévoir eu carburateur.
Quand on augmente progressivement le régime, en déplaçant progressivement le papillon, la dépression du trou f2, tout en tendant à se maintenir à peu près oonstante pour tout le chemin de passage du grossissement du papillon, di- minuera progressivement.
Le dit grossissement est calculé de sorte que pour son passage oomplet dans le trou f2, le papillon ait une ouver- ture suffisante de manière que la vitesse du moteur, et de ce fait la quantité d'air rappelé par lui% engendre dans les diffuseurs t, tl et ta une dépression suffisante pour inver- tir le mouvement du carburant dans le canal 8 et commencer ainsi la distribution du carburant par les diffuseurs.
Le dit changement de direotion du liquide dans la con- duite 8 sera appelé point de passage. Le dit point de pas- sage sera favorisé; le) par la diminution progressive du passage de l'air
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dans les trous 2 à cause de l'augmentation progressive de la dépression sur les diffuseurs, donc il y aura an enrichis- sement progressif du mélange, correspondant à la diminu- tion progressive des dépressions sur le trou f2 pendant le passage da grossissement porté par le papillon, correspon- dant à la diminution progressive des dépressions sur le trou f2 lors du passage du grossissement du papillon.
2 ) Pendant le passage du rossessement de la soupape sur le trou f2, instantenément la dépression du moteur ne s'exercera plus sur oe trou;au contraire, l'air rencontrant en plein le dit trou engendrera une contre-pression dans le canal 8, et par conséquent le liquide sera plus favorisé dans la déviation naturelle déterminée par la dépression survenue dans les diffuseurs.
Pour les dites raisons, on pourra dire que le carbura- teur n'aura plus de pointa morts (ratés).
Ayant spécifié le fonotionnement du carburateur dais ses fonctions essentielles, on prooèdera à son réglage et étalonnage.
En premier lieu, on aura soin que les vis 1 et 12 main- tiennent ouverte les trocs f et fa .près le démarrage, on amènera le moteur au régime moyen et précisément la soupape à papillon à la moitié de son ouverture établie.
On agit sur le ressort m, au moyen de la vis de réglage r, en sorte que la dépression du moteur produise sur la capsule M et de ce fait sur la petite soupape V ane ampleur de mouvement d'ouverture telle à faire débiter une quantité de carburant nécessaire à un titre plus approprié de mélan- ge pour un bon fonotionnement du moteur au régime considéré.
Après un tel réglage, on verra que du régime le plus bas jusuq'au plus rélevé, le carbutateur resteraglé.
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Les différences éventuelles en excès ou en défaut qu'on trouvera dans le moteur sous oharge, se corrigeront par la vis 1 du petit diffuseur t.
L'obturateur e a pour but de déterminer soit le remplis- auge du carburant dans les chambres du carburateur, soit les démarrages à froid da moteur.
En effet, en déplaçant le petit levier L1 dans le sens: de la flèche, on parvient à fermer le passage de l'air au travers des trous 2; par cela, le rappel du carburant, à cause des dépressions du moteur, sera plus aooentdé, et le mélange sortant sera plus riohe.
Après le démarrage, l'obturateur devra retourner dans . la position primitive.
Diaprés les dites spécifications, on comprendra la rai- son pour laquelle le carburateur offre la possibilité de maintenir oonstant le rapport (air/carburant) pour tout régime du moteur.
Stabilisation du rapport (air/carburant) - Théorie de la soupape barométrique d'alimentation:
La soupape barométrique,d'aLimentation, outre qu'elle établit le rapport, doit le maintenir constant pour toutes vitesses du moteur, pour toutes pressions barométriques de l'atmosphère, et aussi pour toutes pressions on dépressions pratiques du réservoir du carburant.
, Au sujet de telle assertion on verra les motifs ci- après, et a ce point de vue, et en se référant aux fig.l et 2 on pourra établir que: p1 = pression atmosphérique en Kg.om agissant sur la surface extérieure de la capsule M p2 = pression en Kg. cm2 résultant dans le carburateur et ugissant dans la ohambre C de la sapaule M p3 = pression en Kg.om2 existant dans le conduit 10 en commu- nication avec le réservoir,
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R2 = résistance mécanique en Kg. nécessaire Pour l'ouver- tare de la soupape V ou du système capsule-soupape.
X = effort de sollicitation en Kg nécessaire poar l'ou- verture de la soupape ou du système capsule-soupape.
Pour une pression p2 dans la chambre 0, inférieure à celle de l'atmosphère, et en admettant que p3 soit égale à la pression atmosphérique p1, l'effort de sollicitation X pour l'ouverture de la soupape sera donné, par: p1 - (p2 + R2) = X
Par l'ouverture de la petite soupape V, au moyen ae la sollioitation X, la pression p3 remplit la ohambre C, amenant la pression p2 à la pression p3 c'est-à-dire à p1 d'après ce qui a été admis ci-dessus.
De ce fait, on déduit que les volumes par unité de temps soustraits de p2, dans la chambre 0, sont égaux aux volumes débités de v à la pression p3 de la conduite 10.
La via r aumoyen du ressort m, a la possibilité de varier la résistance R2, donc par une pression p2 et p3 constante, en raison de la formule suscitée, en variant la valeur R2, variera par conséquent X et de ce fait l'ouverture de la petite soupape V.
Par cela la distribution provoquée.par p3 dans la ohambre C variera dans les volumes respectifs par unité de temps.
Par cela, il est clair que les volume$ débités par p3 sont en fonction de R2 et p2, en considérant p1 comme étant toujours constant.
La valeur R2, u#e fois établie au moyen du réglage de la vis r de manière à déterminer une sollicitation X telle à établir une fois pour toutes, les volumes de carburant nécessaire nu rapport air/carburant pour une
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valeur donnée de p2, pn peut considérer comme fixe la di-
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te valeur ri aar les muuvements du système oapsule-soupa- pe sont petits eu d'environ une traction de millimètre.
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Au oontraire, lu valeur ue lu pression pa varie, oelle-oi étant fonction des vitesses (l'air, dans le dif- fuseur par suite dea vitesses du moteur.
De ce fait, les volumes par unité de temps res teront
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en fomtion de pa, 0e8t-a-dlr ues viteases d'air dans le diffuseur; pourtant les volumes déoilde par l'amenée 7 seront plus importants eu rui8ou uiraute u l'importance des valeurs de p2, Pratiquement, le ounduit 10 est relié au réservoir
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du o4roureut et la liquide peat être doumis suivant la Situation du réservoir,et se position par rapport au car-
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bur4teur, à une pression P3 égale, supérieure ou inférieure à la pression atmosphérique et réciproquement le liquide aesnulara par unié de seoiion des vitesaea correspondantes et par conséquent des volumes en proportion- des dites pres- sions p3.
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De ce qui a été oexposé, et en admettant P3, une pres- sion supérieure ou inférieure de l'atmosphère, la dite pres- sion agira dans la chambre C suivant sa valeur en s'opposant ou en s'additionnant à la valeur de la pression atmosphéri-
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que extérieure pi. Donc, on aura (pl 1 13)
Comme la résistance R2 s'oppose toujours à P1, on pourra remplacer oette formule par (r ¯ p3)
En supposant p3 supérieure à la pression atmosphérique suivant sa valeur, on additionnera à R2 ou on socs: traira à p1; dono, en ce oas, p3 produit la réduction de la gran- deur d'ouverture de V.
Le oontraire résultera lorsque p3 sera inférieur à la pression atmosphérique.
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Dono, pour une pression pZ, pi, une pression p3 étant
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constante et supérieure d'une atmosphère, on aura = effort de sollioitation X donné par : p1 - (Pa + R2 + p3)= X ou bien (p1 - p3) - (p2 + R2)=x
De cela on déduit que la grandeur de v est en fonction de P2 et p3.
De oe fait, et par ce qui a été dit oonoernant la rela- tion existant entre les valeurs p3 du réservoir en oomparai- son des vitesses et des volumes de carburant débité par uni- té de temps et de section, on aura:
1 ) pour chaque pression p3, respeotivement des vi- tesses correspondantes et de ce fait des volumes oorrespon- dants débités par la lumière d'ouverture V, dans la ohambre C.
2 ) pour chaque pression p3, on aura des sollicita- tions correspondantes X et par conséquent une admission d'air correspondante aux orifioes de la soupape V.
Dono, ces deux actions simultanées et opposées dé- terminées par les valeurs p3 et agissant l'une sur la quan- tité et l'autre sur les Sollicitations X, se complè teront en faisant en sorte que les grandeurs des orifices d'ouver- ture soient inversement proportionnelles à l'incrément des volumes du carburant déterminé par les valeurs p3.
La dite stabilisation automatique donne une garantie sûre que pour toutes valeurs de p2. les volumes débités par l'amenée 7 sont toujours égaux aux volumes débités par V dans la chambre C, et à toutes valeurs de p3.
La pression p3 en Kg. cm2, lorsqu'elle est supérieure à la pression atmosphérique p1, assume des valeurs oontras- tantes relativement petites, étant donné la petite surfa- ce sur laquelle elle agit.
Les pressions p2 en Kg.cm2, en agissant au contraire sur la grande surface interne de la capsule, M, donnent de grandes valeurs de sollicitation.
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Dono les pressions p3 ne peuvent pas empêcher le mou- vement d'ouverture de la petite soupape V ; pour que cela arrive la valeur p3 devrait égaler la valeur de sollicita- tion X, laquelle est produite par p2; en ce cas, la pres- sion p3 du réservoir devrait assumer des valeurs hyperboli- ues.
Lorsque la pression p3 est inférieure à la pression atmosphérique p1, elle peut facilement égaler la pression p2, étant donné que cette pression p2, en ce cas, doit vaincre- le niveau p3 en outre de produire la sollicitation X.
Comme la pression p2 agissant au travers de la grandeur de l'ouverture de V, est pratiquement basse, et dans les ces moyens d'environ 0,3 atmosphère, il sera clair que le réservoir ne pourra pas être en-dessous du carburateur au- delà de 2 ou 3 mètres.
De ce qui a été exposé, il résulte que la soupape baro- métrique d'alimentation fonctionne régulièrement soit par des pressions importantes dans le réservoir, soit par des dépressions pratiques, tout en uannant ainsi la possibilité pratique, et mathématiquement garantie, de la constance du titre de mélange pour chaque vitesse du moteur ou dépression p3 résultent dans le diffuseur, en éliminant ainsi l'inertie du liquide par rapport aux différentes sollicitations aux- quelles il est soumis, tout en maintenant le parallélisme des éléments en jeu, en tenant oompte des poids spécifiques en présence fair/carburant).
Fonction barométrique.-
Par cette dissertation démontrant les volumes du oarburant débité relativement aux pressions p2 de la chambre C, aussi pour toute valeur pratique des pressions p3 du ré- servoir, on a toujours considéré comme constante la pression atmosphérique p1.
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En effet, la pression atmosphérique p1 varie suivant la variation des pressions barométriques de l'air ambiant, et par conséquent,par suite de ce qui a été exposé pré- oédemment, les sollicitations X varieront également solvant les valeurs des pressions p1.
Il s'ensuit que les grandeurs d'ouverture de la soupa- pe V seront en relation des pressions p1.
Ayant été ainsi réglée, l'alimentation du carburateur, comme il a été exposé et pour toutes les pressions baromé- triques de l'atmosphère, on verra comment le titre (air/ carburant) se maintient constant pour toute autre condition barométrique.
Il s'ensuit que pour toutes variations barométriques, agissant sur la Surface externe de. la capsule, M, l'effort de sollicitation et d'ouverture ae la soupape causé pat la dépression du moteur, augmentera ou se réduira, suivant les variations ue dépression atmosphérique agissant sur elle, en apportant ainsi des variations correspondant aux quan- tités de carburant affluant à l'amenée,
Les dites variations d'amenée du liquide, dues aux variations Barométriques sont nécessaires, afin que les variations barométriques Apportent des variqtions de densi- té de l'air atmosphérique et par conséquent :
1 ) A une pression oarométrique plus élevée, oorres- pond une densité plus élevée d'air et en même temps une sol- licitation supérieure du carburant, de ce fait une vitesse d'air moindre dans le diffuseur et une dépression moindre dans l'amenée, et l'afflux de carburant sera constant.
2 ) A une pression barométrique moinure correspond une densité moindre et en même temps une sollioitation moindre, par conséquent, dans le diffuseur, une vitesse d'air plus élevée et à l'amenée une dépression supérieure et l'afflux restera également constant.
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Les dites actions contrastantes, déterminées par les variations barométriques, et agissant en même temps, l'une en variant l'afflux du carburant, et l'autre les dépres- sions, se compléteront mutuellement, et ainsi le titre du mélange restera constant pour toutes conditions baromé- triques de l'air ambiant.
Reprise et compensation.-
La nécessité la plus importante pour un carburateur est oelle de pouvoir donner au moteur la possiblité d'un passage rapide d'un régime à un autre rêgime plus élevé.
D'après ce qui u été dit sur les particularités dérivant ae la soupape- barométrique d'alimentation, le carburateur aurait les dites possibilités naturelles si le moteur avit la faculté de passages rapides sans aucun intervale de temps, de sorte que les dépressions dans la onamure 0 influencent instantanément lu soupape d'alimen- tation.
L'hypothèse comme quoi possibilités doivent être attribuées au moteur semole busards, uar le temps néoes- saire au moteur pour se porter d'un régime à un autre supérieur, sera an raison de sa nature constructive et des charges qu'il supporte.
Au contraire, les possibilités de l'accélérateur (papillon) de varier presque instantanément les volumea. nécessaires à l'alimentation du moteur donneront comme con- séquence presque toujours un déplacement da parallélisme nécessaire, par unité de temps, entre la marche des volu- mes et les dépressions du moteur,étant donné que les volu- mes sont tojours dérivés de ces dernières.
De ce fait, on comprend que le oarburateur aura la faculté naturelle de donner au moteur des possibilités de passages seulement lorsque l'accélérateur permet ,les va- riations des volumes en un temps qui pourra être égal on
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inférieur(,au temps nécessaire au moteur pour produire les dites augmentations de régime.
Dans tous les autres ces, lorsque les augmentations des volumes déterminées par l'aooélérateur anticipent le temps, par rapport aux progressions de régime du moteur et par conséquent sur les dépressions qui en résultent, il ne se- ra pas possible d'avoir au carburateur une progression na- turelle du régime.
Pour rendre plus olaire oette affirmation, on considè- re un régime moteur donné produit d'une stabilité d'ouver- ture du papillon.
Sous un tel régime, on doit ouvrir instantanément la soupape pour obtenir le régime maximum admis par le moteur; sa dépression (qui est celle encore oorrespondante au régi- me antécédent considéré) ne pourra par oonséquent augmen- ter instantanément en vue de pouvoir débiter immédiatement le surplus du carburant nécessaire pour le régime maximum imposé par l'ouverture instantanée du papillon.
De cela ressort clairement l'impossibilité naturelle du carburateur de faire établir au moteur une possibilité de progression naturelle de son régime, et on voit éga- lement et clairement la cause de la discordance dans le temps entre les variations des volumes produites par le carburateur et les dépressions produites par le moteur.
Pour éliminer oette discordance et pour maintenir le parallélisme des facteurs en cause, le carburateur devra s'autoalimenter pour chaque variation rapide du régime en faisant établir en même temps une compensation à la sou- pape d'alimentation de sorte qu'elle soit amenée automa- tiquement dans la condition de possibilité de terminer l'incrément du carburant nécessaire au régime maximum qui survient.
Le piston P sert à résoudre, oe qui a été dit; ce piston
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glissant dans le cylindre T, formant la chambre de compen- sation.
Le piston 2 est comme il a été dit, en synchronisme avec les mouvements de l'accélérateur ou de la soupape F à cuase du secteur denté I et du régulateur R.
Les trous 3 du piston sont calculés de section suffi- sante pour un débit maximum du carburant; mais par rapport à la section totale du piston, ils offrent une stabilité et une résistance au passage du liquide suivant des vites- ses de mouvement du piston le long du cylindre T. l'er conséquent, lors d'une ouverture déterminée du papillon et de ce fait lors d'un mouvement déterminé du piston P, on aura:
1 ) Une auto-alimentation, due à la poussée du pison sur le carburant, et par conséquent une sortie plus impor- tante du carburant dans le cylindre T par rapport au dé- bit correspondant à la dépression du moteur avant l'ouver- ture de l'accélérateur.
2 ) Bn opposition au piston P, c'est-à-dire le long du oanal 6 et 5, on engendrera instantanément une dépression plus importante laquelle,par sa valeur, compensera l'inoré- ment en carburant nécessaire au régime qui survient.
De oé fait, la soupape d'alimentation, réalisera auto- matiquement,aveo anticipation, ses conditions aptes à la pro- gression, voulue du régime' motuer.
Ces deux fonctions simultanées déterminées par le piston P et qui se complètent mutuellement, l'une d'elles donnant l'autoalimentation et l'autre compensant les défi- ciences de'dépression sur la soupape d'alimentation, pro- duiront que le carburateur, objet de la présente invention, aura toutes les conditions requises pour déterminer dans le moteur une possibilité sûre d'un passage rapide d'un régime à un autre supérieur.
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En fermant l'accélérateur, les fonctions du piston P résulteront réciproquement inverses, et par cela on par- viendra à éliminer les suralimentations dérivant de l'iner- tie du liquide lors des fermetures rapides du papillon.
Fonctionnement avec carburants limuides lourde.-
En observant le fonctionnement démontré par le carburateur apte à fonctionner avec des combustibles liquides légers, il est clair que par une adaptation spéciale de pré-évapo- ration, le carburant a des possibilités indiscutables de fonctionnement avec les carburants lourds.
Pour un tel but, il suffira de disposer d'un évapora- toire du carburant alimenté par les gaz de l'échappement, lequel doit amener les carburants lourds à une températu- re d'évaporât ion.
Le carburateur sera alimenté par le dit évaporatoire au travers de le prise 10.
Fonctionnement avec carburants gazeux.-
Le fonctionnement avec carburants gazeux est également possible ; il suffira d'appliquer à la prise 10 la conduite du gaz combustible.
Fonctionnement avec carburants liquiaes et gazeux (sys- tème mixte). -
Le carburateur peut égaiement servir pour système mixte, c'est-à-dire à gaz et à combustibles liquides.
A cet efiet., il suffira ue construire le carburateur avec deux soupapes barométriques d'alimentation, c'est-à- dire une pour le combustible liquiae et l'antre pour le gaz.
Par un réglage approprié des sou pes d'alimentation on peut obtenir des mélanges spéciaux à haut rendement pour moteurs tournant vite.
L'invention a été décrite et illustrée à titre pure- ment indicatif et nullement limitatif, et il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à ses détails, sans s'écarter de son esprit.
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Automatic carburettor for internal combustion engines.
The object of the present invention is an automatic feed arrangement for carburettors of internal combustion engines, capable of forming a constant mixture composition for all engine speeds and at any external atmospheric pressure.
Said carburetor can operate with any fuel and with prior evaporation when heavy liquid fuels are used.
The accompanying drawing is a schematic of what primarily characterizes this invention.
Fig. 1 shows the schematic condition of idling, with light liquid fuel supply.
Fig. 2 shows the basic operating condition at maximum speed, with equal power.
Mixing titer stabilizing supply barometric valve:
The barometric valve (fig. 1-2) consists of a box S, containing the barometric capsule M, screwed tightly to the corresponding central seat provided in chamber C.
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Said barometric capsule is elastic and made of a low coefficient of thermal expansion alloy and the like, in a construction corresponding to those of barometers. It is clear that said capsules can be arranged in stacks or in series, so as to add their elasticity effects.
In the center, in the inner part of the capsule, is pressed the rod of the small supply valve, V, which, by the pressure of the spring m1, established by the screw rl, prevents access to the chamber C to the fuel coming from the reservoir through line 10.
From chamber 0, through holes 4, are connected the oioulaire channel 5 and the oanal 6 which is in combination with the cylinder T.
The boot S, by means of its cover, determines the chamber C1.
In the center of the cover is the adjustable screw r, which, by means of the spring in contrast to the spring ml, regulates the force for opening the small valve, force which must be exceeded by the engine depressions acting in the valve. elastic capsule chamber M.
The hole f1, of the cover h, places the chamber C1 in communication with the atmosphere.
Carburetor body.
It is formed by two main parts, the carburettor proper, and the compensator, forming in their complex a single fusion block and precisely:
1) the o & rburetor proper, which provides accommodation in its internal cylindrical part to the double diffuser t and tl. In its anterior part is the butterfly valve F. Normally at the axis of the carburetor, is placed the seat of the small diffuser t2 which is in communica- tion, i.e. with the annular channel 9, of the double diffuser, either with the slow motion oanal 8 which opens out by means of
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hole f2 on the front side of the butterfly.
The screw adjusts the hole f2. Channel 8 comprises the shutter e controlled by the small lever L1.
2) The compensator consists of a cylindrical pipe placed longitudinally in the body of the carburetor. The rear part of the pipe forms the fuel line 10, in which the fixing base of the barometric supply valve is housed.
The front part of said pipe is divided into two parts T and T1. In the cylindrical part T slides the piston P, having small holes 3. At the rear of said cylinder opens the channel 6, in communication with the annular channel 5 of the fixing base of the supply valve. . At the front of this cylinder, the feed channel 7 is truava, opening into the oanal 8.
In the cylinder T1, slides the regulator R having a series of annular teeth in which the toothed sector I engages,
This sector 1 is wedged on the axis a of the throttle, and its movements as well as those of the regulator, the piston and the throttle, will be transmitted at the same time to the small lever L. The screws 13-14, while adjusting the position of the sector, also adjust the throttle positions.
Streamer.-
The double diffuser t-t1 is the complex of two coupled normal Venturi pipes, with the particularity that in their constrictions are formed, by means of rings, two annular channels 9 and 11.
In said rings, around the edges forming the constrictions of the Venturi, are formed, by means of appropriate notches, inclined grooves, so as to form, by their end-to-end junction, the circular lines W and Wl , having many small holes, which will always remain in communication with the annealed pipes.
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laires 9 and 11.
The inclination of the notches, and therefore of the small holes which result from them, generate the fine and complete palvization of the rich mixture, while undergoing a swirling movement so as to mix more intimately with the air, while thus creating a perfect homogeneity of the mixture.
Cotre said aim, such an arrangement serves to produce a greater depression on the supply 7, that is to say in the chamber C, because of the large ejection surface determined by the meaunique section for the passage. air leonant the small holes during the passage through the diffusers t and tl.
The function of diffuser t2 is to determine the first mixture; it is screwed on its seat in the body of the carburettor and emerges in the oanal 9 of the diffuser t.
Small holes 2 communicate with channel 8. Screw 1 adjusts the air passage of holes f.
Carburetor operation and adjustment, -
Returning to fig.l and 2, and the functions exposed, it will be seen that, with the engine stopped, the pressure in chamber C is equal to the external atmospheric pressure acting in ohambre C1; by this, the valve V closes its sage by means of the pressure of the spring ml.
Through the butterfly F, the hole fa is slightly uncovered by acting on the corresponding adjustment screw 13
When starting the engine, a vacuum form will be generated in the wire hole which will be transmitted, through channel 8, to inlet 7, and through there into cylinder T, and through holes 3, to piston P , will be transmitted through channels 6 and 5 through holes 4 of chamber C. of the barium capsule M.
, By means of the hole f, the ohamore C1 is Always Us; atmospheric pressure; therefore, this room in
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relation to the pressure of the chamber 0 will act on the outer surface of the capsula M, causing its walls to shrink downwards and thus producing the opening of the small valve V.
The fuel which proves itself below, placed almost under such a depression, will flow into the chamber 0, through the hole 4 and the channels 5 and 6 will fill the cylinder 7 through the holes 3 of the piston; therefore the distribution will take place through hole f2 aa through channels 7 and 8.
At the same time as this distribution, we will have the first mixture in the channel 8, because of the air recalled by the depression itself, through the holes 2, of the small diffuser ta which the depression will pass either through the holes f and or by the small holes W and W1 of the diffusers t and t1.
Said holes a will be properly calibrated, but there will always be a larger section in relation to the maximum spite that must be provided for the carburetor.
When the speed is gradually increased, by gradually moving the throttle, the depression of the hole f2, while tending to be kept roughly constant for the entire passage of the throttle magnification, will gradually decrease.
The said magnification is calculated so that for its complete passage in the hole f2, the throttle has a sufficient opening so that the speed of the engine, and therefore the quantity of air drawn back by it% generates in the diffusers t, tl and ta a sufficient vacuum to reverse the movement of fuel in channel 8 and thus begin the distribution of fuel through the diffusers.
Said change in the direction of the liquid in the pipe 8 will be called the passage point. The said point of passage will be favored; le) by the gradual decrease in the passage of air
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in holes 2 because of the progressive increase of the depression on the diffusers, therefore there will be a progressive enrichment of the mixture, corresponding to the progressive decrease of the depressions on the hole f2 during the passage of the magnification carried by the butterfly, corresponding to the gradual decrease in depressions on the hole f2 during the passage of the butterfly magnification.
2) During the passage of the thrusting of the valve on the hole f2, instantly the depression of the engine will no longer be exerted on this hole; on the contrary, the air meeting in full the said hole will generate a back pressure in the channel 8 , and consequently the liquid will be more favored in the natural deflection determined by the depression occurring in the diffusers.
For these reasons, we can say that the carburetor will no longer have dead points (misfires).
Having specified the function of the carburettor but its essential functions, we will proceed to its adjustment and calibration.
In the first place, care will be taken that screws 1 and 12 hold open the sections f and f. After starting, the engine will be brought to medium speed and precisely the butterfly valve to half of its established opening.
We act on the spring m, by means of the adjustment screw r, so that the vacuum of the engine produces on the capsule M and therefore on the small valve V ane opening movement amplitude such as to make a quantity of fuel required for a more suitable mixture for proper operation of the engine at the speed considered.
After such an adjustment, we will see that from the lowest speed to the highest, the carburetor remains sticky.
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Any excess or faulty differences found in the motor under load will be corrected by screw 1 of the small diffuser t.
The purpose of the shutter e is to determine either the filling of fuel in the chambers of the carburettor or the cold starts of the engine.
Indeed, by moving the small lever L1 in the direction: of the arrow, it is possible to close the passage of air through the holes 2; by this, the return of fuel, because of the depressions of the engine, will be more aooentd, and the outgoing mixture will be more riohe.
After startup, the shutter will need to go back in. the primitive position.
From the said specifications, it will be understood the reason why the carburetor offers the possibility of maintaining the ratio (air / fuel) for any engine speed constant.
Stabilization of the ratio (air / fuel) - Theory of the barometric supply valve:
The barometric, supply valve, in addition to establishing the ratio, must keep it constant for all engine speeds, for all barometric pressures of the atmosphere, and also for all pressures or practical depressions of the fuel tank.
On the subject of such an assertion we will see the reasons below, and from this point of view, and by referring to fig. 1 and 2 it will be possible to establish that: p1 = atmospheric pressure in Kg.om acting on the outer surface of the capsule M p2 = pressure in Kg. cm2 resulting in the carburetor and operating in chamber C of the shoulder M p3 = pressure in Kg.om2 existing in pipe 10 in communication with the reservoir,
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R2 = mechanical resistance in Kg. Required To open the V valve or the capsule-valve system.
X = stress force in Kg necessary for opening the valve or the capsule-valve system.
For a pressure p2 in chamber 0, lower than that of the atmosphere, and assuming that p3 is equal to atmospheric pressure p1, the stress X for opening the valve will be given, by: p1 - (p2 + R2) = X
By opening the small valve V, by means of the solicitation X, the pressure p3 fills the chamber C, bringing the pressure p2 to the pressure p3 that is to say to p1 according to what has been admitted above.
Therefore, it is deduced that the volumes per unit of time subtracted from p2, in chamber 0, are equal to the volumes discharged from v at the pressure p3 of pipe 10.
The via r by means of the spring m, has the possibility of varying the resistance R2, therefore by a constant pressure p2 and p3, due to the above formula, by varying the value R2, will therefore vary X and therefore the opening of the small valve V.
Hence the distribution caused by p3 in room C will vary in the respective volumes per unit time.
By this, it is clear that the volumes $ debited by p3 are a function of R2 and p2, considering p1 to be always constant.
The value R2, u # e times established by means of the adjustment of the screw r so as to determine a stress X such as to establish once and for all, the volumes of fuel necessary in the air / fuel ratio for a
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given value of p2, pn can consider as fixed the di-
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The value ri aar the movements of the oapsule-valve system are small at about a pull of a millimeter.
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On the other hand, the value of the pressure pa varies, where it is a function of the speeds (the air in the diffuser as a result of the speeds of the engine.
As a result, the volumes per unit of time will remain
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in form of pa, 0e8t-a-dlr ues viteases of air in the diffuser; however the volumes deoilde by the inlet 7 will be greater due to the rui8 or uiraute u the importance of the values of p2, Practically, the ounduit 10 is connected to the
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o4roureut and the liquid can be reduced according to the situation of the tank, and is positioned in relation to the
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bur4teur, at a pressure P3 equal to, greater than or less than atmospheric pressure and reciprocally the liquid aesnulara by unit of seoiion of the corresponding speeds and consequently of the volumes in proportion to the said pressures p3.
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From what has been explained, and admitting P3, a higher or lower pressure of the atmosphere, the said pressure will act in the chamber C according to its value, opposing or adding to the value of atmospheric pressure
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than outdoor ft. So, we will have (pl 1 13)
As resistance R2 is always opposed to P1, we can replace this formula by (r ¯ p3)
Assuming p3 greater than atmospheric pressure according to its value, we will add to R2 or we coulters: milk at p1; therefore, in this case, p3 produces the reduction in the opening size of V.
The opposite will result when p3 is lower than atmospheric pressure.
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Dono, for a pressure pZ, pi, a pressure p3 being
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constant and greater than one atmosphere, we will have = stress stress X given by: p1 - (Pa + R2 + p3) = X or else (p1 - p3) - (p2 + R2) = x
From this we deduce that the magnitude of v is a function of P2 and p3.
In fact, and by what has been said regarding the relationship existing between the values p3 of the tank in comparison of the speeds and the volumes of fuel delivered per unit of time and section, we will have:
1) for each pressure p3, respeotively of the corresponding speeds and therefore of the corresponding volumes delivered by the opening lumen V, in room C.
2) for each pressure p3, there will be corresponding stresses X and consequently an air intake corresponding to the orifioes of valve V.
Dono, these two simultaneous and opposite actions determined by the values p3 and acting one on the quantity and the other on the Stresses X, will complement each other by ensuring that the sizes of the openings ture are inversely proportional to the increment of the fuel volumes determined by the p3 values.
Said automatic stabilization gives a sure guarantee that for all values of p2. the volumes delivered by the feed 7 are always equal to the volumes delivered by V in the chamber C, and to all values of p3.
The pressure p3 in Kg. Cm2, when it is greater than the atmospheric pressure p1, assumes relatively small constraining values, given the small surface on which it acts.
The pressures p2 in Kg.cm2, acting on the contrary on the large internal surface of the capsule, M, give large stress values.
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Therefore, the pressures p3 cannot prevent the opening movement of the small valve V; for this to happen the value p3 should equal the stress value X, which is produced by p2; in this case, the pressure p3 of the reservoir should assume hyperbolic values.
When the pressure p3 is lower than the atmospheric pressure p1, it can easily equal the pressure p2, since this pressure p2, in this case, must overcome the level p3 further to produce the stress X.
As the pressure p2 acting across the size of the opening of V, is practically low, and in these means about 0.3 atmospheres, it will be clear that the reservoir cannot be below the carburetor at - beyond 2 or 3 meters.
From what has been explained, it follows that the barometric supply valve operates regularly either by high pressures in the tank or by practical depressions, while thus eliminating the practical, and mathematically guaranteed, possibility of constancy. of the mixture titer for each engine speed or depression p3 result in the diffuser, thus eliminating the inertia of the liquid with respect to the different stresses to which it is subjected, while maintaining the parallelism of the elements in play, taking into account specific weights in the presence of fair / fuel).
Barometric function.
By this dissertation demonstrating the volumes of the fuel delivered relative to the pressures p2 of the chamber C, also for any practical value of the pressures p3 of the tank, the atmospheric pressure p1 has always been considered constant.
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In fact, the atmospheric pressure p1 varies according to the variation of the barometric pressures of the ambient air, and consequently, as a result of what has been explained previously, the stresses X will also vary depending on the values of the pressures p1.
It follows that the opening magnitudes of the valve V will be related to the pressures p1.
Having thus been regulated, the feed to the carburetor, as has been stated and for all barometric pressures in the atmosphere, it will be seen how the titer (air / fuel) is kept constant for all other barometric conditions.
It follows that for all barometric variations, acting on the external surface of. the capsule, M, the force of solicitation and opening of the valve caused by the depression of the engine, will increase or decrease, according to the variations of atmospheric depression acting on it, thus bringing variations corresponding to the quantities of fuel flowing to the inlet,
The so-called liquid supply variations, due to barometric variations are necessary, so that the barometric variations bring about variations in the density of the atmospheric air and consequently:
1) At a higher oarometric pressure, a higher air density and at the same time a higher fuel solicitation corresponds, therefore a lower air speed in the diffuser and a lower vacuum in the brought, and the flow of fuel will be constant.
2) A lower barometric pressure corresponds to a lower density and at the same time a lower stress, consequently, in the diffuser, a higher air speed and at the supply a higher depression and the inflow will also remain constant.
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The said contrasting actions, determined by the barometric variations, and acting at the same time, one by varying the inflow of fuel, and the other the depressions, will complement each other, and thus the titer of the mixture will remain constant for all barometric conditions of the ambient air.
Recovery and compensation.
The most important need for a carburetor is that it be able to give the engine the ability to change quickly from one speed to another higher speed.
From what has been said about the peculiarities deriving from the barometric supply valve, the carburetor would have the said natural possibilities if the engine had the faculty of rapid passages without any time interval, so that the depressions in the onamure 0 instantly influence the supply valve.
The hypothesis that the possibilities must be attributed to the engine semole busards, uar the time required for the engine to go from one speed to another higher, will be due to its constructive nature and the loads it supports.
On the contrary, the possibilities of the accelerator (butterfly) to vary the volume almost instantly. necessary to supply the motor will almost always result in a necessary parallelism displacement, per unit of time, between the running of the volumes and the depressions of the motor, since the volumes are always derived from these last.
As a result, we understand that the oarburetor will have the natural faculty of giving the engine the possibility of passages only when the accelerator allows, the variations of the volumes in a time which can be equal to
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less (, than the time required for the engine to produce the said increases in speed.
In all other these, when the increases in volumes determined by the aooelator anticipate the time, in relation to the increases in engine speed and consequently on the resulting depressions, it will not be possible to have the carburettor a natural progression of the regime.
To make this statement more transparent, we consider a given engine speed product of a stable throttle opening.
Under such a speed, the valve must be opened instantly to obtain the maximum speed allowed by the engine; its depression (which is that still corresponding to the antecedent speed considered) cannot therefore increase instantaneously in order to be able to immediately discharge the excess fuel necessary for the maximum speed imposed by the instantaneous opening of the throttle.
From this emerges clearly the natural impossibility of the carburettor of making the engine establish a possibility of natural progression of its speed, and we also clearly see the cause of the discrepancy in time between the variations of the volumes produced by the carburettor and the depressions produced by the engine.
To eliminate this discrepancy and to maintain the parallelism of the factors in question, the carburettor will have to self-feed for each rapid variation of the speed while at the same time causing a compensation to be established at the feed valve so that it is brought automatically. - only under the condition of being able to complete the fuel increment required at the maximum speed which occurs.
The piston P is used to solve, oe which has been said; this piston
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sliding in cylinder T, forming the compensation chamber.
The piston 2 is, as it has been said, in synchronism with the movements of the accelerator or of the valve F with the base of the toothed sector I and of the regulator R.
The holes 3 in the piston are designed with a cross section sufficient for maximum fuel flow; but compared to the total section of the piston, they offer stability and resistance to the passage of the liquid following the speeds of movement of the piston along the cylinder T. The consequent st, during a determined opening of the throttle and therefore during a determined movement of the piston P, we will have:
1) A self-supply, due to the thrust of the pison on the fuel, and consequently a greater output of the fuel in the cylinder T compared to the flow corresponding to the vacuum of the engine before opening. of the accelerator.
2) In opposition to the piston P, that is to say along the channel 6 and 5, a greater depression will instantly be generated which, by its value, will compensate for the lack of fuel necessary for the speed which occurs.
As a result, the feed valve will automatically achieve, with anticipation, its conditions suitable for the desired progression of the engine speed.
These two simultaneous functions determined by the piston P and which complement each other, one of them providing self-supply and the other compensating for the deficiencies of depression on the supply valve, will produce that the carburettor , object of the present invention, will have all the conditions required to determine in the engine a sure possibility of a rapid change from one speed to another higher.
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By closing the accelerator, the functions of the piston P will be reciprocally inverse, and by this it will be possible to eliminate the supercharging deriving from the inertia of the liquid during the rapid closing of the throttle.
Operation with heavy limuid fuels.
By observing the operation demonstrated by the carburettor able to operate with light liquid fuels, it is clear that by a special adaptation of pre-evaporation, the fuel has indisputable possibilities of operation with heavy fuels.
For such an aim, it will suffice to have an evaporator of the fuel supplied by the exhaust gases, which must bring the heavy fuels to an evaporating temperature.
The carburetor will be supplied by the said evaporator through the outlet 10.
Operation with gaseous fuels.
Operation with gaseous fuels is also possible; it will suffice to apply the fuel gas line to the outlet 10.
Operation with liquid and gaseous fuels (mixed system). -
The carburetor can also be used for a mixed system, that is to say for gas and liquid fuels.
For this purpose, it will suffice to construct the carburetor with two barometric supply valves, that is to say one for the liquid fuel and the other for the gas.
Special high efficiency mixtures for fast running motors can be obtained by suitable adjustment of the feed forces.
The invention has been described and illustrated purely as an indication and in no way limiting, and it goes without saying that numerous modifications can be made to its details, without departing from its spirit.