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BREVET D'INVENTION CARBURATEUR POUR MOTEURS A COMBUSTION 'INTERNE
Cette invention concerne les carburateurs et elle a plus particulièrement pour objet un-carburateur à papillon anté- rieur.
L'invention vise d'une façon générale à établir un car- burateur à papillon antérieur et un système perfectionné, de dis- tribution de combustible et de réglage du rapport de mélange, qui distribuent, mesurent et mélangent le combustible et l'air, dans la région du côté des cylindres du papillon d'une manière appro- priée à satisfaire aux nécessités du moteur quand elles se présen- tent et varient sur une grande marge de conditions de vitesse et de puissance diverses et changeant rapidement qui se rencontrent dans le fonctionnement d'appareils automoteurs, comme dans un mo- teur d'automobile, par exemple., D'autres buts, subordonnés à ce but général, ressortent de la description détaillée qui suit et, en visant ces buts, l'invention consiste dans les éléments,
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perfectionnements,
procédés et combinaisons décrits dans ce qui suit.
Dans les dessins annexés :
La fig. 1 est une coupe-élévation schématique d'un car- burateur de moteur d'automobile comportant et illustrant l'inven- tion.
La fig. la est une coupe du pointeau de mesure de com- bustible.
La fig. 2 est une élévation latérale schématique mon- trant le développement de la surface périphérique de la came ser- vant à actionner le pointeau de mesure de combustible.
La fig. 3 est un diagramme des variations de section de l'orifice de mesure, La courbe représente la modulation de l'ouver- ture de l'orifice de mesure, les changements de section de iiorifi- ce de mesure étant indiqués par la graduation x et les degrés de variation de l'angle du papillon par la graduation y.
Les figs 4,5 et 6 sont des diagrammes montrant la re- lation du rapport de mélange au courant d'air qui passe par le car- burateur. Dans ces graphiques, x désigne la. graduation illustrant le rapport de mélange (en unités de 450 grs. de combustible par unité de 450 grs, d'air) et y désigne la graduation illustrant le courant d'air (en unités de 450 grs. par minute): La fig. 4 illus- tre la mesure par le carburateur, la courbe en traits pleins repré- sentant le couple de route et la courbe pointillée la pleine charge,, La fig. 5 iliustre la mesure à dépression constante avec distribu- tion d'air variable. La fig. 6 montre la mesure avec papillon fixé, la dépression à l'admission étant indiquée par 2,5 H20 ( 2çm5 d'eau) et 2 Hg, 3,3, 7,5 15, 30 (cm. de mercure).
La construction de carburateur représentée dans les figs-.
1 à 3 va être décrite relativement à son aptitude à satisfaire aux diverses conditions de fonctionnement du moteur depuis sa marche au ralenti jusqu'à la pleine charge.
Marche au ralenti : Le combustible pour la marche au ra-
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un by-pass ou gicleur à combustible de ralenti séparé. La mesure d'ouverture de l'orifice principal 10 de distribution de combusti- ble, fourni par la cuve à flotteur à niveau constant 11, est ré- glée par le pointeau modulateur ou régulateur de combustible 12.' Ce pointeau 12 est tiré en arrière par le ressort 14 et actionné en direction contraire par la came 16, tournant avec le papillon ou obturateur à air principal 18 et attaquant une barre ooulissan- te 19, qui porte le pointeau 12; Au ralenti, la came 16 est atta- quée à sa partie C1, en assurant une ouverture de l'orifice à combustible 10, comme indiqué en dans la fig.3, qui est prédé- terminée pour distribuer le combustible nécessaire à la marche au ralenti du moteur.
Le méplat latéral du pointeau modulateur 12, indiqué en 20 (figs. 1 et la), par lequel le courant de combusti- ble est concentré dans un canal à section en forme de secteur, épargne au courant de combustible de ralenti passant par l'orifi- ce de mesure le ralentissement exagéré produit, par friction tel que celui qui lui serait imposé par son passage à travers un ca- nal annulaire, par exemple, Avec une disposition de ce genre, en- semble avec l'état différentiel de pression, réduit produisant son effet à l'orifice à combustible 10, comme décrit ci-dessous, et par lequel une restriction excessive de l'orifice est évitée.;, on obtient un courant uniforme constant de combustible de ralenti, ne subissant pas de fluctuation nuisible.
La proportion de combustible à l'air pour le ralenti peut être réglée dans des limites désirables, comme par exemple d'environ 40 à 50 grso de combustible par unité de 450 grs. d'air (43 grs. étant indiqués pour un moteur particulier en F1 dans la fig. 4) en faisant varier le constituant air. Une façon de ce fai- re consiste à faire varier la grandeur des petits orifices à air 22 percés dans le papillon 18. Une autre façon d'opérer consiste à utiliser la réglabilité de la position de fermeture du papillon
Le combustible est distribué de l'orifice de mesure 10 dans le canal à combustible 24.
Le clapet d'admission 26 au ca-
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nal 24 est largement ouvert au ralenti, l'obturateur à air princi- pal ou papillon 18 étant sensiblement fermé et la dépression sta- tique régnant dans le canal ou admission d'air principal en 28 étant communiquée par le canal 30 à la chambre d'aspiration 32, en comprimant ainsi le ressort 33 et en reculant et ouvrant le clapet à air primaire 26, qui affecte de préférence la forme d'un pointeau conique.
Le combustible est pulvérisé par l'introduction à partir de l'orifice de mesure 10 dans le courant d'air à grande vitesse passant par le canal à combustible 24, puis ce mélange de combustible et d'air est de nouveau homogénéisé et le combustible est vaporisé du fait qu'il est distribué au centre à travers le gicleur principal 34 dans la région de haute dépression au goulot de venturi 35, puis lâ il est mélangé avec l'air admis par ou der- rière le papillon 18, en fournissant un mélange de ralenti bien approprié pour la distribution uniforme aux cylindres du moteur.
Avec le clapet d'admission d'air primaire 26 largement ouvert, l'état de pression différentiel s'exerçant sur l'orifice à combustible voisin 10 est sensiblement réduit et cet état de pression différentiel abaissé est un facteur important du fait qu' il permet d'utiliser pour le ralenti un canal à combustible qui est de grosseur suffisante et qui exerce un ralentissement par friction suffisamment faible sur le courant de combustible, pour assurer pendant la marche au ralenti le passage d'un courant de combustible constant qui est exempt de fluctuation nuisible.
Fonctionnement de moteurs d'automobiles sur routes en palier ou à charge partielle, Dans cette partie du fonctionnement du moteur, au cours de laquelle des charges variables et relative- ment faibles sont imposées, les vitesses du moteurvont du mini- mum jusque sensiblement au maximum, avec des nécessités de puissan ce allant du minimum â des valeurs considérablement au-dessous du maximum dont il est possible de disposer. Ce fonctionnement du mo- teur est assuré avec des ouvertures partielles du papillon produi- tes par un mouvement tournant de la came 16 en prise avec la bar-
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fig. 2. Dans ce fonctionnement, il se produit une variation consi- dérable de l'efficacité obtenue sous les conditions différentes rencontrées.
Le balayage est incomplet et une partie considérable du contenu des cylindres est constituée par du gaz d'échappement résiduel. Aux vitesses supérieures du moteur dans cet ordre de con- ditions de fonctionnement, le rapport de combustible à air peut approcher de ses valeurs les plus faibles et les plus économiques. la pression à l'admission est relativement élevée dans cet ordre de conditions et avec toute ouverture donnée du papillon, la dé- pression à l'admission augmente avec la vitesse du moteur.
Dans cette partie de la marge de conditions de fonctionnement du moteur, le courant de combustible uniforme est favorisé en ayant à la fois une modulation du canal à combustible 10 et une influence de réglage de pression sur l'orifice à combustible qui fait passer le'Combustible uniformément pour toute vitesse donnée à chaque position du pointeau de mesure.
Bans cet ordre de conditions de fonctionnement, le cla- pet à air primaire 26 qui se trouve sous le contrôle de la dépres- sion à l'admission agissant par le canal 30 sert; à certaine mo- ments, à faire varier la mesure d'ouverture du canal d'admission d'air, l'ouverture pour l'admission d'air primaire étant diminuée lorsque la vitesse du moteur diminue au-dessous d'un certain nom- bre de tours à la minute.
A d'autres moments, le volume d'air pri- maire varie avec la vitesse du moteur même en supposant que le clapet 26 reste largement ouvert, l'effet ainsi produit étant de coordonner avec la modulation de l'orifice à combustible les pres- sions différentielles nécessaires contribuant à assurer les valeurs de courant de combustible convenables pour le fonctionnement le plus efficace et le plus économique du moteurs.'
La conformation du pointeau modulateur 12 et celle de la partie d'aotionnement 02 de la came 16, assurant les changements de section d'orifice de mesure M2, sont calibrées ensemble par essais aux bancsusuels ou autres et par les procédés de calibrage, de façon qu'on obtienne, avec la modulation du combustible en 10,
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l'ouverture et la fermeture partielles qui l'accompagnent du papillon à air principal 18 et les variations de l'ouverture du canal d'admission primaire produites par le clapet 26 en réaction directe à certains changements de dépression, une courbe de courant telle qu'indiquée pour certains moteurs en F2 (fig.4) allant de la proportion de combustible de ralenti de 43 grs, envi- ron de combustible pour 450 grs.' d'air à un minimum de 28 gr'.
Comme exemple de conformation convenable du pointeau de mesure et de son mouvement, on peut indiquer que pour un moteur normale- ment mis en fonctionnement sur un carburateur de grosseur nomina- le de 32 nm., un diamètre d'orifice à combustible modulé convena- ble destiné à être utilisé avec le nouveau carburateur à papil- ion antérieur serait de 2,36 avec un angle de méplat sur le pointeau de mesure de 27 par rapport à l'axe longitudinal, ensem- ble avec une conformation de la came d'actionnement sensiblement comme représenté en C2 (fig.2).
Passage au fonctionnement en pleine charge. En exécutant le passage du fonctionnement avec le couple de route en palier au lorsque fonctionnement en pleine charge, on atteint un point où e papil- lon est ouvert, la diminution résultante de la dépression d' admission ferme partiellement le clapet 26 et réduit dans une mesu- re importante l'ouverture d'admission d'air primaire.
Alors que la dépression d'admission générale à ce moment est abaissée, la réduc- tion considérable de la mesure d'ouverture du clapet 26 d'admission d'air primaire a pour effet de rendre une plus grande proportion dé la dépression d'admission générale efficace à l'intérieur du ca- nal à combustible 24 et de ce fait d'augmenter relativement l'état différentiel de pression à l'orifice de mesure de combustible 10.
Sans réduction de la mesure de l'ouverture de l'orifice à combus- tible 10, il se produirait à ces'périodes une augmentation du cou- rant de combustible et'un surenrichissement du mélange. Pour évi- ter ceci et assurer un courant convenablement calibré à ces inter- valles, on inverse, dans ce voisinage, la conformation de la came
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quarts du papillon, comme indiqué en 03 (fig.2), de sorte qu'à cet- te ouverture du papillon, le pointeau modulateur de combustible 16 est déplacé quelque peu vers la position de fermeture indiquée en M3 (fige'3), en réduisant ainsi le courant de combustible et en évi- tant -le surenrichissement du mélange.
De cette façon, il n'y a pas d'occasion, dans cette période de transition, de recourir à l'in- terférence avec le mouvement du clapet à air primaire 26 en réac- tion aux changements se produisant dans la dépression à l'admission, comme elle serait causée si, par exemple, le surenrichissement était évité en prévoyant un dispositif pour régler mécaniquement le mouvement de fermeture du clapet 26. Par ce renversement de la conformation de la came, on réalise d'une manière simple et approprie facile l'enrichissement/@urantla période de transition et le cou- rant de combustible est commandé avec le rapport combustible à air réglé comme indiqué en F3 (fig.4) pour satisfaire aux nécessités de la pleine charge.
Mesure à pleine charge Les parties en pointillé F4, F5 le la courbe tracée sur le graphique de mesure du oarburateur (fig.4) montrent le rapport de mélange pour le fonctionnement à pa- pillon largement ouvert de certains moteurs. Pendant la pleine charge, on fait varier la distribution de combustible directement avec le courant d'air en plaçant le gicleur principal 34 dans le goulot du grand canal de venturi 35 du carburateur, où. il est sou- mis à la dépression maximum disponible.
Fendant le fonctionnement à pleine charge, la dépression à l'aspiration est relativement fai- ble, morne pour de grandes vitesses, et le ressort 33 agissant con- tre le clapet au pointeau à air primaire d'aspiration 26 maintient ce clapet 26 commandé par aspiration contre son siège pendant tout le fonctionnement à pleine charge. Pendant certains ordres de con- ditions de fonctionnement à pleine charge, sensiblement toute la dépression disponible doit exercer son effet sur l'orifice à com- bustible 10 afin de produire un courant de combustible assurant la force de mélange nécessaire.
Le petit orifice d'admission d'air 36 percé dans la paroi du conduit 24, près du siège du clapet 26,
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permet à une quantité limitée d'air de passer par le conduit 24 pendant la partie du fonctionnement à pleine charge durant laquel- le la vitesse du moteur et la dépression à l'admission sont suffi- santes pour empêcher le niveau du combustible de remplir le creux 24w du canal 24, ce qu'onexpliquera plus loin.
Le petit orifice 36 est de préférence percé dans un manchon remplaçable et est ca- libré de façon à ne pas abaisser considérablement la dépression à l'intérieur du conduit 24 et en même temps à permettre une admis- sion d'air suffisante lorsque le clapet 26 est fermé pour aérer le canal 24 et maintenir le combustible en mouvement à une vitesse voulue pour empêcher le creux 24w de se remplir pendant le fonc- tionnement à pleine charge, sauf à faible vitesse, La partie F4 de la courbe tracée sur le graphique de mesure (fig.4) représente l'ordre de conditions dans lequel l'air entre par l'orifice 36.
En faisant varier la section du petit orifice 36, on peut augmen- ter ou diminuer le courant de combustible et le rapport combusti- ble à air (avec élévation ou abaissement conséquent de la partie F4 de la courbe de la fig. 4). Un gicleur à combustible 38, monté en tandem en avant de l'orifice 10 et de plus petit alésage que ce dernier, est utilisé entièrement pour la mesure du combustible sans la modulation du pointeau de mesure, pendant les phases de fonction nement à large ouverture, le pointeau modulateur 16 étant élevé par la partie de came de mesure C4 pour produire en 10 un orifice d' une section en excès de la section du gicleur 38.
L'alésage cylin- drique uniforme 38 de grosseur prédéterminée, qui mesure le combus- tible pendante fonctionnement à pleine charge, comme indiqué en M4,5 (fig.3) est un organe de mesure plus précis que l'orifice modulé utilisé pendant les autres phases de fonctionnement'. En uti- lisant un gicleur à combustible pour pleine charge 38 de ce genre de plud petit diamètre que l'orifice de mesure 10 pour mesurer le combustible à pleine charge, on simplifie les fonctions et la conception du pointeau de mesure 12, on facilite les changements de calibrage et on donne un moyen simple pour faire varier les
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un fonctionnement à pleine charge uniformément bon, ces changements étant facilement réalisés en rempleçant un gicleur 38 par un autre de grossenr d'orifice légèrement différente, un trou 40,
fermé par un bouchon, étant prévu à cet effet. Le gicleur 38 est de préféren- ce emboité à force et comporte un alésage taraudé pour faciliter son enlèvement.
Fonctionnement à :pleine charge à faible vitesse
Pendant le fonctionnement du moteur à faible vitesse, à pleine charge, il faut renforcer le rapport du mélange en raison du fort couple ou des nécessités de pointe du moteur et de la nécessité d'éviter un calage prématuré. Pendant cette partie du fonctionnement, la dépression est extrêmement faible.
L'enrichisse- ment du mélange est effectué par l'action hydrostatique du combus- tible qui s'élève dans le creux 24w, à la fois dans sa branche des- cendante 24d et dans sa branché montante 24u, par gravité, lorsque ainsi extrêmement faible, en fermant ou bouchant la dépression à l'admission devient/ainsi le conduit 24 avec du combustible liquide, en mettant l'orifice à air 36 hors d'action et en enrichissant le mélange par réduction de la hauteur de laquel- le le combustible est élevé et en produisant le courant de combus- tible liquide dense seulement par le eanal 24 en réaction à l'état différentiel de pression.
La profondeur à-laquelle l'orifice à combustible est submergé sous le niveau du liquide dans la cuve à flotteur il, que l'on peut faire varier ou régler, comme par exem- ple en changeant le niveau du flotteur, ainsi que la hauteur du conduit de sortie 24f faisant suite au canal 24, au-dessus du ni- veau de combustible, détermine la mesure d'enrichissement du rap- port du mélange pendant cette période de fonctionnement lorsque le combustible s'élève dans le canal 24 quand de l'air n'est plus admis en 36.
Ainsi, les rapports de combustible à air sont obtenus comme indiqué dans la partie F5 du graphique de mesure (fig.4). Le niveau du liquide dans la cuve 11, qui est réglé par le flotteur 21, n'est pas critique, sauf à pleine charge à fai- ble vitesse, lorsque le carburateur fonctionne à une dépression extrêmement faible.
Le point qui représente le volume minimum de
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courant d'air qui peut être accompagné par le combustible est dé- signé, pour certains moteurs, sur le graphique de'mesure du carbu- rateur (fig.4) en 6, Avec les pièces disposées à peu près comme représenté dans la fige 1 et la partie 24f du canal 24 environ à la hauteur représentée au-dessus de la ligne 44 du niveau du liqui- de, le carburateur fonctionne pour distribuer du combustible mesu- ré à une dépression d'admission d'environ 25 mm. d'eau.
Lorsque la dépression va pratiquement à zéro, comme lors de l'ouverture subite du papillon (accompagné par le pompage de combustible d'accélération ou combustible empêchant de caler, décrit ci-dessous), le conduit 24 et son creux 24w sont momentané- ment remplis de liquide et il en résulte un abaissement momentané du niveau 44 du liquide; il faut tenir compte de cela dans le ré- glage du niveau normal du liquide et également en fixant les dimen- sions du conduit 24.
On peut, si on le désire, avoir recours au réglage par siphonage du niveau du combustible, comme à son régla- ge jusque près du fond du canal 24f, pour fournir du combustible pour la vitesse minimum du moteur à pleine charge, mais les pertes de combustible par siphonage n'ont pas lieu lôrsque le moteur est à l'arrêta avec le papillon (et le pointeau de mesuré 12) fermés par le ressort usuel du papillon, parce que l'orifice en 10 est trop petit pour permettre au combustible de couler à la pression atmosphérique.
Accélération du moteur: Le piston 50 de la pompe, ac- tionné avec le papillon principal, comme par la manivelle 52, et travaillant dans le cylindre à combustible 54, muni de la soupape de retenue 56, peut distribuer du combustible pour le démarrage et fournir des charges de combustible d'accélération lors du mouve- ment d'ouverture du papillon. Le gicleur à combustible d'accéléra- tion 58 dirige la distribution de combustible d'accélération de haut en bas et de façon qu'il frappe contre le gicleur principal 34, place au goulot de venturi 35 du canal à air principal / . Un tube 62, comportant à son sommez, un orifice de grosseur No.80 environ, distribue le combustible au gicleur 58.
Lorsque le
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l'ajutage 58 avec l'atmosphère fonctionnent pour contribuer à four- nir l'air par le gicleur 58, puis court-circuitent et réduisent la dépression exerçant son effet sur le tube de distribution de oombua- tible 62, de façon que du combustible ne coule pas du cylindre 54 de la pompe sous l'action de la dépression. La position relative de l'orifice de sortie du tube 62 par rapport aux fentes 64 est prédéterminée pour élever le niveau du liquide à l'intérieur du ca- nal 66 menant au tube 62 suffisamment pour que lors des mouvements de pompage d'accélération la distribution de combustible par le gicleur 58 soit sensiblement instantanée, même à partir de légers changements d'ouverture dans la position du papillon.
Avec cette disposition, du combustible est instantanément distribué au mote , pour supplémenter de façon importante la distribution principale de combustible aux périodes où la dépression d'admission tombe à zéro et la quantité de combustible d'accélération distribuée cor- respond à la course imprimée au piston 50 lors de l'avancement du papillon pour accélérer le moteur.
Autres caractéristiques de mesure,, La fig, 5 représente une courbe montrant la mesure à dépression constante avec distri- bution à air variable. On remarque qu'au courant d'air minimum, le rapport de mélange est à sa force maximum et que lorsque le courant d'air augmente la courbe se redresse, en maintenant un rap- port uniforme sur une grande marge de courant d'air accru. Cette caractéristique de mesure est idéale et lorsque le carburateur est parcouru à dépression variable d'air constante, les caractéris- tiques de la courbe sont analogues.
La fig. 6 montre une courbe de retour de courant 70 de la mesure du carburateur avec papillon fixe. La position du papil- lon était fixée pour laisser passer 2 KgSo250 d'air à la minute et bloquée dans cette position; la dépression fut alors réduite de sa valeur initiale de 30 cm. de mercure à 2 cm.5 d'eau, le rapport de mélange réagissant aux valeurs renforcées quand la valeur de la dépression à l'admission diminuait. Cette courbe 70 représente l'aptitude du carburateur à passer du rapport de mélange relative-
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ment faible pour charge partielle aux rapports plus riches nécessi- tés pour le fonctionnement à pleine charge sans ouvrir le papillon à la position de large ouverture.
À titre d'exemple illustrant la valeur de cette caractéristique, un moteur d'automobile peut tour- ner pour la marche de la voiture à 50 kms. à l'heure en palier en approchant d'une côte avec le papillon restant dans une position constante. La vitesse du moteur diminue lorsque la cote est rencon- trée et avec la diminution de vitesse la dépression à l'admission diminue, mais le couple du moteur augmente sensiblement quand la vi- tesse diminue en raison de l'augmentation de force du mélange qui est produite automatiquement.
Il est évident que les illustrations et explications données ne sont que des exemples destinés à faciliter la compré- hension des principes de l'invention et qu'elles ne limitent aucune- ment l'invention.
REVENDICATIONS
1.- Carburateur pour moteur à combustion interne, dans lequel un canal à combustible débouche dans un canal d'admission du coté du moteur qui comporte un papillon et dans lequel des éléments sont prévus pour admettre du combustible à ce canal à combustible par un orifice variable dont la-section est déterminée par le degré d'ou- verture du papillon.
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CARBURETOR PATENT FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
This invention relates to carburetors and more particularly relates to a prior butterfly carburetor.
The object of the invention is generally to provide a prior butterfly carburetor and an improved fuel distribution and mixture ratio control system which distribute, measure and mix fuel and air, in the region of the cylinder side of the throttle in a manner suitable to meet the needs of the engine as they occur and vary over a wide range of various and rapidly changing speed and power conditions which meet in the operation of self-propelled devices, as in an automobile engine, for example. Other objects, subordinate to this general object, emerge from the detailed description which follows and, by aiming at these objects, the invention consists in the elements,
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improvements,
methods and combinations described in the following.
In the accompanying drawings:
Fig. 1 is a schematic sectional elevation of an automobile engine carburetor incorporating and illustrating the invention.
Fig. 1a is a cross section of the fuel measuring needle.
Fig. 2 is a schematic side elevation showing the development of the peripheral surface of the cam used to actuate the fuel measuring needle.
Fig. 3 is a diagram of the cross-sectional variations of the measuring orifice, The curve represents the modulation of the opening of the measuring orifice, the changes in section of the measuring iiorifi- cation being indicated by the graduation x and the degrees of variation of the angle of the butterfly by the graduation y.
Figures 4, 5 and 6 are diagrams showing the relationship of the mixture ratio to the air stream passing through the carburetor. In these graphics, x denotes the. graduation illustrating the mixing ratio (in units of 450 grams of fuel per unit of 450 grams of air) and denotes the graduation illustrating the current of air (in units of 450 grams per minute): Fig. 4 illustrates the measurement by the carburettor, the solid line representing the driving torque and the dotted curve for full load, FIG. 5 iliustre measurement at constant vacuum with variable air distribution. Fig. 6 shows the measurement with the butterfly attached, the depression at the inlet being indicated by 2.5 H20 (2cm5 of water) and 2 Hg, 3.3, 7.515, 30 (cm. Of mercury).
The carburetor construction shown in figs-.
1 to 3 will be described with respect to its ability to meet various engine operating conditions from idle to full load.
Idling: Fuel for idling
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a separate idle fuel bypass or nozzle. The opening measurement of the main fuel distribution orifice 10, supplied by the constant level float vessel 11, is set by the fuel modulator or regulator needle 12. ' This needle 12 is pulled back by the spring 14 and actuated in the opposite direction by the cam 16, rotating with the throttle or main air shutter 18 and attacking an ooulissant bar 19, which carries the needle 12; At idle speed, the cam 16 is attached to its part C1, ensuring an opening of the fuel port 10, as indicated in in fig. 3, which is predetermined to distribute the fuel necessary for operation at the engine idling.
The lateral flat of the modulator needle 12, indicated at 20 (figs. 1 and la), by which the fuel stream is concentrated in a channel with a sector-shaped section, spares the idling fuel stream passing through the orifice of measurement the exaggerated slowing down produced by friction such as that which would be imposed on it by its passage through an annular channel, for example, With an arrangement of this kind, together with the differential state of pressure , reduced producing its effect at the fuel port 10, as described below, and whereby excessive restriction of the orifice is avoided.;, a constant uniform flow of idle fuel is obtained, not undergoing fluctuation harmful.
The ratio of fuel to air for idling can be set within desirable limits, such as about 40 to 50 grams of fuel per unit of 450 grams. air (43 grs. being indicated for a particular engine at F1 in fig. 4) by varying the air component. One way to do this is to vary the size of the small air holes 22 drilled in the throttle 18. Another way to do this is to use the adjustability of the throttle closed position.
Fuel is dispensed from measuring port 10 into fuel channel 24.
The inlet valve 26 to the
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nal 24 is wide open at idle speed, the main air shutter or butterfly valve 18 being substantially closed and the static vacuum prevailing in the main air duct or intake at 28 being communicated by the channel 30 to the chamber d. suction 32, thereby compressing the spring 33 and receding and opening the primary air valve 26, which preferably takes the shape of a conical needle.
The fuel is pulverized by the introduction from the measuring port 10 into the high-speed air stream passing through the fuel channel 24, then this mixture of fuel and air is homogenized again and the fuel is vaporized as it is distributed centrally through the main jet 34 in the region of high vacuum at the venturi neck 35, and then it is mixed with the air admitted by or behind the butterfly 18, providing a well-suited idle mixture for uniform distribution to the engine cylinders.
With the primary air intake valve 26 wide open, the differential pressure state exerted on the neighboring fuel port 10 is substantially reduced and this lowered differential pressure state is an important factor in its effect. permits the use for idling of a fuel channel which is of sufficient size and which exerts a sufficiently low frictional retardation on the fuel stream, to ensure during idling the passage of a constant fuel stream which is free harmful fluctuation.
Operation of automobile engines on level or part-load roads, In that part of engine operation, in which variable and relatively low loads are imposed, engine speeds range from minimum to substantially maximum , with power requirements ranging from the minimum to values considerably below the maximum available. This engine operation is ensured with partial throttle openings produced by a rotating movement of the cam 16 in engagement with the bar.
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fig. 2. In this operation, there is a considerable variation in the efficiency obtained under the different conditions encountered.
Scavenging is incomplete and a considerable part of the contents of the cylinders consists of residual exhaust gas. At higher engine speeds in this order of operating conditions, the fuel-to-air ratio may approach its lowest and most economical values. intake pressure is relatively high in this order of conditions, and with any given throttle opening, intake pressure increases with engine speed.
Within this part of the engine operating condition range, uniform fuel flow is promoted by having both modulation of the fuel channel 10 and a pressure setting influence on the fuel port which passes the fuel through. Combustible uniformly for any given speed at each position of the measuring needle.
In this order of operating conditions, the primary air valve 26 which is under the control of the inlet vacuum acting through channel 30 is used; at certain times, varying the opening measure of the air intake channel, the opening for the primary air intake being reduced when the engine speed decreases below a certain name - short revolutions per minute.
At other times, the volume of primary air varies with engine speed even assuming valve 26 to remain wide open, the effect thus produced being to coordinate with the modulation of the fuel orifice at them. - necessary differential sions helping to ensure proper fuel flow values for the most efficient and economical operation of the engines.
The conformation of the modulator needle 12 and that of the actuating part 02 of the cam 16, ensuring the changes of measurement orifice section M2, are calibrated together by bench tests or other tests and by the calibration methods, so that we obtain, with the modulation of the fuel in 10,
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the accompanying partial opening and closing of the main air throttle 18 and the variations in the opening of the primary intake duct produced by the valve 26 in direct reaction to certain changes in vacuum, a current curve such as 'indicated for certain F2 engines (fig. 4) ranging from the proportion of idle fuel of 43 grs, approximately fuel for 450 grs.' of air to a minimum of 28 gr '.
As an example of a suitable conformation of the measuring needle and its movement, it may be stated that for an engine normally operated on a nominal size 32 nm carburetor, a modulated fuel orifice diameter is suitable. ble for use with the new prior butterfly carburetor would be 2.36 with a land angle on the measuring needle of 27 to the longitudinal axis, together with a conformation of the cam of actuation substantially as shown in C2 (fig.2).
Switch to full load operation. By making the change from operation with level driving torque to when operation at full load, a point is reached where the throttle is open, the resulting decrease in intake vacuum partially closes the valve 26 and reduces in a short time. important measure the opening of the primary air intake.
As the general intake vacuum at this time is lowered, drastically reducing the opening extent of the primary air intake valve 26 has the effect of making a greater proportion of the intake vacuum. generally effective within the fuel channel 24 and thereby relatively increasing the pressure differential state at the fuel metering port 10.
Without reducing the extent of the opening of the fuel port 10, there would be an increase in fuel flow and over-enrichment of the mixture at these times. To avoid this and ensure a current suitably calibrated at these intervals, the conformation of the cam is reversed in this vicinity.
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quarters of the throttle valve, as indicated in 03 (fig. 2), so that when the throttle opens, the fuel modulator needle 16 is moved somewhat to the closed position indicated in M3 (fig'3), thereby reducing the fuel flow and avoiding over-enrichment of the mixture.
In this way, there is no occasion in this transitional period to resort to interference with the movement of the primary air valve 26 in reaction to changes occurring in the vacuum at the 'admission, as it would be caused if, for example, over-enrichment were avoided by providing a device for mechanically adjusting the closing movement of the valve 26. By this reversal of the conformation of the cam, one achieves in a simple and appropriate manner Easy enrichment / @ urant the transition period and the fuel flow is controlled with the fuel-to-air ratio set as shown in F3 (fig.4) to meet full load requirements.
Full load measurement The dotted parts F4, F5 on the curve drawn on the carburettor measurement graph (fig.4) show the mixture ratio for wide open throttle operation of certain engines. During full charge, the fuel delivery is varied directly with the air stream by placing the main nozzle 34 in the neck of the large venturi channel 35 of the carburetor, where. it is subjected to the maximum available depression.
During operation at full load, the suction depression is relatively low, dreary at high speeds, and the spring 33 acting against the valve at the primary suction air needle 26 maintains this valve 26 controlled by the suction valve. suction against its seat during operation at full load. During certain orders of full load operating conditions, substantially all of the available vacuum must exert its effect on fuel port 10 in order to produce a flow of fuel providing the necessary mixing force.
The small air intake hole 36 drilled in the wall of the duct 24, near the seat of the valve 26,
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allows a limited amount of air to pass through duct 24 during the part of full load operation during which engine speed and intake vacuum are sufficient to prevent the fuel level from filling the 24w hollow of channel 24, which will be explained later.
The small orifice 36 is preferably drilled in a replaceable sleeve and is calibrated so as not to significantly lower the vacuum within the duct 24 and at the same time to allow sufficient air intake when the valve is closed. 26 is closed to aerate channel 24 and keep the fuel moving at a desired speed to prevent the 24w trough from filling up during full load operation, except at low speed, Part F4 of the curve plotted on the graph measurement (fig. 4) represents the order of conditions in which the air enters through port 36.
By varying the section of the small orifice 36, it is possible to increase or decrease the fuel flow and the fuel-to-air ratio (with consequent raising or lowering of part F4 of the curve of FIG. 4). A fuel nozzle 38, mounted in tandem in front of the orifice 10 and of smaller bore than the latter, is used entirely for the measurement of the fuel without the modulation of the measuring needle, during the phases of operation with wide opening , the modulator needle 16 being raised by the measuring cam portion C4 to produce at 10 an orifice of a section in excess of the section of the nozzle 38.
The uniform cylindrical bore 38 of predetermined size, which measures the fuel during full load operation, as shown in M4.5 (fig. 3) is a more precise measuring device than the modulated orifice used during other operating phases'. By using a full-load fuel nozzle 38 of this type of smaller diameter than measuring port 10 to measure full-load fuel, the functions and design of the measuring needle 12 are simplified. calibration changes and we give a simple way to vary the
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uniformly good full load operation, these changes being easily made by replacing a nozzle 38 with another of slightly different orifice size, a hole 40,
closed by a stopper, being provided for this purpose. The nozzle 38 is preferably force-fitted and has a threaded bore to facilitate its removal.
Operation at: full load at low speed
While running the engine at low speed, at full load, the mixture ratio must be increased due to the high torque or peak demands of the engine and the need to avoid premature stalling. During this part of the operation, the vacuum is extremely low.
The enrichment of the mixture is effected by the hydrostatic action of the fuel which rises in the trough 24w, both in its downward branch 24d and in its rising branch 24u, by gravity, when so extremely low, by closing or blocking the vacuum at the inlet becomes / thus the duct 24 with liquid fuel, putting the air orifice 36 out of action and enriching the mixture by reducing the height of which it The fuel is high and producing the dense liquid fuel stream only through the air 24 in reaction to the pressure differential.
The depth at which the fuel orifice is submerged below the liquid level in the float tank II, which can be varied or adjusted, such as for example by changing the level of the float, as well as the height of the outlet duct 24f following the channel 24, above the fuel level, determines the extent of enrichment of the mixture ratio during this period of operation when the fuel rises in the channel 24 when air is no longer admitted in 36.
Thus, the fuel to air ratios are obtained as indicated in part F5 of the measurement graph (fig. 4). The level of the liquid in the vessel 11, which is regulated by the float 21, is not critical except at full load at low speed, when the carburetor is operating at extremely low vacuum.
The point which represents the minimum volume of
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air current which may be accompanied by the fuel is designated, for some engines, on the carburettor measurement chart (fig. 4) at 6, With the parts arranged roughly as shown in the figure 1 and portion 24f of channel 24 at about the height shown above liquid level line 44, the carburetor operates to deliver fuel measured at an intake vacuum of about 25mm. of water.
When the vacuum goes to practically zero, as during the sudden opening of the throttle (accompanied by the pumping of acceleration fuel or fuel preventing stalling, described below), duct 24 and its trough 24w are momentarily filled with liquid and this results in a momentary lowering of the level 44 of the liquid; this must be taken into account when setting the normal liquid level and also when fixing the dimensions of duct 24.
Siphoning of the fuel level, such as adjusting it to near the bottom of channel 24f, can be used if desired to provide fuel for minimum engine speed at full load, but losses of fuel by siphoning do not take place when the engine is stopped with the throttle (and the measured needle 12) closed by the usual throttle spring, because the orifice at 10 is too small to allow fuel to sink at atmospheric pressure.
Engine acceleration: The pump piston 50, actuated with the main throttle, as by the crank 52, and working in the fuel cylinder 54, provided with the check valve 56, can dispense fuel for starting and provide acceleration fuel charges during the throttle opening movement. The accelerator fuel nozzle 58 directs the delivery of accelerator fuel up and down and so that it strikes against the main jet 34, up to the venturi neck 35 of the main air channel /. A tube 62, comprising at its sum, an orifice of size No.80 approximately, distributes the fuel to the nozzle 58.
When the
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nozzle 58 with atmosphere work to help supply air through nozzle 58, then bypass and reduce the negative pressure exerting its effect on fuel delivery tube 62, so that fuel does not flow from the cylinder 54 of the pump under the action of the vacuum. The relative position of the outlet of the tube 62 with respect to the slots 64 is predetermined to raise the level of the liquid inside the channel 66 leading to the tube 62 sufficiently so that during acceleration pumping movements distribution of fuel by nozzle 58 is substantially instantaneous, even from slight changes in opening in the position of the throttle.
With this arrangement, fuel is instantly delivered to the motor, to significantly supplement the main fuel delivery at times when the intake vacuum drops to zero and the amount of accelerator fuel delivered corresponds to the stroke printed on the motor. piston 50 when advancing the throttle to accelerate the engine.
Other measurement characteristics Fig. 5 is a curve showing the measurement at constant vacuum with variable air distribution. Note that at minimum air flow, the mixing ratio is at its maximum force and that as the air flow increases the curve straightens, maintaining a uniform ratio over a large air flow margin. increased. This measurement characteristic is ideal and when the carburetor is traversed at constant variable air vacuum, the characteristics of the curve are similar.
Fig. 6 shows a current feedback curve 70 of the carburetor measurement with a fixed throttle. The position of the butterfly was fixed to allow 2 KgSo250 of air to pass per minute and blocked in this position; the depression was then reduced from its initial value of 30 cm. of mercury to 2 cm.5 of water, the mixing ratio reacting to the increased values when the value of the vacuum at the inlet decreased. This curve 70 represents the ability of the carburetor to change from the relative mixture ratio-
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low for part load at the richer ratios required for full load operation without opening the throttle to the wide open position.
As an example illustrating the value of this characteristic, an automobile engine can turn to run the car at 50 kms. per hour in level when approaching a hill with the throttle remaining in a constant position. The engine speed decreases when the dimension is met and with the decrease in speed the suction depression decreases, but the engine torque increases appreciably when the speed decreases due to the increase in the force of the mixture which is produced automatically.
It is obvious that the illustrations and explanations given are only examples intended to facilitate the understanding of the principles of the invention and that they in no way limit the invention.
CLAIMS
1.- Carburetor for internal combustion engine, in which a fuel channel opens into an intake channel on the side of the engine which comprises a butterfly valve and in which elements are provided to admit fuel to this fuel channel through an orifice variable whose section is determined by the degree of opening of the butterfly.