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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.