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BREVET D'INVENTION' PERFECTIONNEMENTS AUX CARBURATEURS POUR MOTEURS A
COMBUSTION INTERNE.
Cette invention est relative à un carburateur destiné aux moteurs à combustion interne, et plus spécialement à un carburateur à obturateur d'étranglement antérieur muni de moyens permettant de vaporiser le carburant ou combustible d'une façon parfaite par un apport de chaleur appliqué à ce carburant pendant qu'il n'est mélangé qu'avec de l'air primaire et de moyens pour fournir le composant d'air principal à l'état froid ou non chauffé, de telle sorte que la charge résultante ou mé= lange du carburant avec la totalité de l'air admis aux cylindree du moteur est relativement froid et dense et qu'on obtient un rendement volumétrique élevé.
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Suivant la présente invention, le carburant, mesuré où dosé pour satisfaire aux conditions de travail qui interviennent, est mélangé avec l'air primaire et chauffé efficacement en vue d'une vaporisation excellente dudit carburant, la chaleur étant de préférence obtenue en dirigeant le carburant à l'état finement divisé contre des surfaces portées à une témpérature si élevée qu'il s'effectue une vaporisation sphéroidale. Pendant les régi= mes courants de fonctionnement du moteur, de l'air froid ou atmos- phérique supplémentaire est admis pour se joindre au mélange d'air primaire et de carburant en un point d'étranglement du conduit d'admission situé en aval de la zone d'application de chaleur, dans la direction des cylindres du moteur.
De cette façon, l'air principal admis n'est pas chauffé avant d'être mélangé avec le mélange de carburant extrêmement vaporisé et d'air primaire, et la chaleur dont on dispose, qui est de préférence celle des gaz d'échappement, n'est pas perdue à chauffer inutilement l'admissi- on d'air principal de la charge et est au contraire employée effectivement en vue d'une vaporisation parfaite du carburant. On évite ainsi la raréfaction du mélange entier, qui diminue le ren- dement volumétrique, comme il en résulterait si l'on chauffait le mélange entier comprenant l'air principal.
Avec ce chauffage sé= lectif du carburant et de l'air primaire, suivi d'une admission de l'air principal à l'état froid, est combiné un étranglement antérieur ou, en d'autres termes, la fourniture du carburant dans la zone de dépression d'admission, et l'on obtient ainsi, en même temps que des charges froides et denses contenant le carburant à l'état extrêmement vaporisé, les nombreuses caractéristiques avan- tageuses du carburateur à obturateur d'étranglement antérieur.
Les principes de dosage et les moyens prévus dans la demande de brevet déposée en Belgique le 26 juillet sous le N 320.345, au nom de la Société demanderesse, pour "Carburateur pour moteurs à combustion interne" sont particulièrement propres à permettre la séparation du mélange d'air primaire et de carbu- rant d'avec l'admission d'air principal, le chauffage dudit mé.
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lange et le mélange, avec ce mélange, de l'air principal préala- blement froid ou non chauffé, et c'est ce mode-de réalisation de l'invention qui a été choisi à titre d'exemple.
Dans le dessin annexé :
Fig.1 est une coupe schématique d'un carburateur de mo= teur d'automobiles établi suivant l'invention.
Fig.2 est une coupe schématique représentant le développe- ment de la surface périphérique active de la came servant à actionner le pointeau de dosage du carburant.
Fig.S est un diagramme des variations de la section de l'orifice de dosage. Dans cette figure, les variations de la section de l'orifice de dosage sont portées en ordonnées et les variations, en degrés, de la position angulaire du fourneau d'admission d'air principal sont portées en abcisses. La courbe représente la modulation de l'ouverture de l'orifice de mesure.
Le carburateur est de préférence du type à courant descen- dant comprenant une structure allongée avec l'admission d'air primaire et de carburant dans sa partie la plus haute, le dis- positif de chauffage au-dessous de cette partie et l'obturateur d'étranglement, tel que le papillon ordinaire ou un organe équivalent par lequel s'effectue l'entrée de l'air principal, au-dessous du dispositif de chauffage. Le carburant est admis par le gicleur principal. Le degré d'ouverture de l'orifice d'admission de carburant principal 10, alimenté par le niveau constant 11, est réglé par le pointeau de modulation de carbu- rant 12. Le pointeau 12 est rappelé par un ressort 14 et action- né en sens inverse par une came 16 tournant avec le fourneau obturateur d'air principal 18, cette came agissant sur un cou- lisseau 19 qui porte le pointeau 12.
Au ralenti, la came 16 agit par sa partie de came C1, qui donne à l'orifice à, carbu- rant 10 l'ouverture indiquée en Ml dans la fig.3, prédéterminée de façon à fournir le carburant nécessaire à la marche au ra- lenti du moteur et qui évite la nécessité d'avoir recours à un conduit à carburant de ralenti ou bypass distinct, Le méplat latéral 20 du pointeau de modulation 12, par lequel le courant
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de carburant est concentré dans un conduit en forme de secteur en section transversale, évite au courant de carburant passant par l'orifice de dosage ou de mesure d'être retardé ou ralenti exagérément par une action de frottement comme il le serait s'il passait à l'intérieur d'un conduit de section annulaire, par exem- ple.
Grâce à cette disposition, conjointement avec la différence de pression réduite qui agit pendant la marche au ralenti et d'autres périodes de dépression d'admission élevées à l'orifice à carburant 10, comme on le verra plus loin, et par laquelle on évite une restriction excessive de l'orifice, on obtient un cou- rant constant, uniforme et exempt de fluctuations nuisibles de carburant de ralenti.
Dans la disposition représentée, l'organe d'étranglement ou obturateur 18 jouant le rôle du papillon ordinaire possède la forme d'un fourreau et reçoit un mouvement angulaire relativement faible pour amener ses lumières 18a en et hors de coïncidence avec des lumières 18b communiquant avec l'admission du moteur, de façoi à régler le degré de l'ouverture d'admission d'air principal, en 18, en conformité avec le degré d'ouverture du conduit à car- burant, en 10. Une manivelle 18c portée par l'arbre à came 16a est reliée par une biellette 18d à un bras 18f de la manivelle 18e actionnant le fourreau 18, l'autre bras 18f de cette manivel= le étant reçu entre deux oreilles 18g dudit fourreau 18 pour actionner celui-ci.
La tringlerie de liaison manuelle pour la commande et le rappel du fourreau (non représentée) peut être assujettie en tout point commode, par exemple au bras de manivel- le 18f.
On peut régler le rapport du carburant à l'air du mélange destiné au ralenti en faisant varier le constituant air. Une façon de réaliser ce réglage consiste à modifier la dimension des petits trous à, air 22 prévus dans le fourreau 18 ou ailleurs.
Une autre façon consiste à régler la position de fermeture de ce fourreau. Le carburant est transféré de l'orifice de dosage 10 au conduit à air primaire 24 et est pulvérisé comme résultat
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de son introduction dans le courant d'air à grande vitesse pas- dant dans ce conduit. La soupape 26 par laquelle l'air est admis au conduit 24 est largement ouverte au ralenti, le fourreau ou obturateur d'admission d'air principal 18 étant sensiblement fermé, et la dépression statique qui règne dans le conduit à air principal ou conduit d'admission tel que 28 étant communiquée par le conduit 20 à la chambre d'aspiration 32, ce qui comprime le ressort 133 et fait reculer et ouvre la soupape à air primaire 26, qui affecte de préférence la forme d'un pointeau conique.
Lorsque la soupape d'admission d'air primaire 26 est grand ouver- te, la différence de pression agissant sur l'orifice à carburant voisin 10 est sensiblement diminuée, et cette diminution de la différence de pression est un facteur important en ce sens qu'el- le permet d'utiliser pour le ralenti le conduit à carburant prin- cipal qui possède des dimensions suffisantes et dont la résistan- ce de frottement offerte à l'écoulement du carburant est suffisam ment faible pour assurer un courant constant de carburant pen= dant la marche au ralenti et l'absence d'une fluctuation nuisi- ble.
Le carburant est vaporisé par la chaleur fournie au mé- lange de carburant et d'air primaire avant l'admission d'air prin cipal par le fourreau 18. A cet effet, le conduit à air primaire 24 distribue les mélanges de carburant et d'air primaire par un ajutage 24a à une chambre de chauffage 33 dont la paroi interne est disposée de façon à recevoir efficacement la chaleur de tout ou partie des gaz d'échappement du moteur.
Comme repréeBnté, cette paroi interne est constituée par un raccord ou virole en cuivre 33a intercalé entre les parties 33b, 33c du tuyau d'échap- pement et reliant les dites parties de façon à constituer en réalité une section du tuyau d'échappement, et des nervures ou ailettes 33d peuvent être prévues dans ce raccord ou section 33a pour transférer la chaleur à la partie de paroi léchée extérieu- rement par le mélange de carburant et d'air sortant de l'ajutage de préférence évasé 24a, qui constitue le prolongement du con= duit à carburant et air primaire 24. Comme représenté, l'ajutage
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24a débouche près et au-dessus de la paroi supérieure de la viro= le ou section de chauffage 33a,
qui est maintenue par les gaz d'échappement à une température propre à effectuer une vaporisa= tion sphéroïdale du carburant, et les gouttelettes ou sphères de carburant qui viennent frapper cette paroi se vaporisent instan= tanément, la chaleur fournie étant en grande partie transformée en chaleur latente de vaporisation. La chambre de chauffage 33 entourant la section 33a du conduit d'échappement est de préfé- rence annulaire et, par la division et la rencontre du courant descendant de gaz et de vapeurs, les composants air primaire et carburant sont de nouveau mélangés entre eux et homogénisés.
Le mélange résultant et convenablement préparé de carburant et d'air primaire est distribué centralement par le gicleur à carburant principal 34 dans la zone de haute dépression de la gorge de venturi ou diffuseur 35 et est mélangé à cet endroit avec de l'air froid admis par le fourreau 18 à l'intérieur de cette gorge, autour du gicleur 34, de telle sorte qu'on obtient un mélange homogène et dense qui convient parfaitement pour être distribué uniformément aux cylindres du moteur.
Le régime aux charges intermédiaires est réalisé avec des ouvertures partielles du fourreau par un mouvement de rota- tion de la came 16 en contact avec le coulisseau 19 sensiblement sur la partie marquée C2 dans la fig.2. Aux vitesses élevées du moteur, dans cette zone, le rapport du carburant à l'air peut se rapprocher de ses valeurs les plus pauvres et les plus écono- miques, La dépression d'admission est relativement élevée en tous les points de cette zone et, pour toute ouverture donnée du fourreau 18, la dépression à l'admission augmente avec la vites- se du moteur.
Dans cette partie de l'échelle de fonctionnement du moteur, on favorise un courant uniforme du carburant en prévo- yant à la fois une modulation du conduit à carburant 10 et une influence régulatrice de pression par l'air primaire sur l'orifi- ce à carburant ayant pour effet de faire passer le carburant correctement et uniformément.pour toute vitesse donnée à chaque
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position du pointeau de dosage.
Pendant le régime des charges intermédiaires, la soupape à air primaire 26 influencée par la dépression à l'admission a- gissant par l'intermédiaire du conduit 30 a pour effet, à certains moments, de faire varier le degré d'ouverture du conduit d'admis- sion d'air, la section de passage de l'air primaire diminuant lorsque la vitesse du moteur diminue au-dessous d'un certain nombre de tours par minute. A d'autres moments, le volume d'air primaire varie avec la vitesse du moteur, même si la soupape 26 reste grand ouverte, l'effet de cette variation étant de coor- donner avec la modulation de l'orifice à carburant les pressions différentielles nécessaires contribuant à assurer les valeurs convenables du courant de carburant en vue du fonctionnement le plus efficace et le plus économique du moteur.
Dans la transition du régime des charges intermédiaires au régime de la pleine charge, on atteint, au cours de l'ouvertu- re dubfourreau, un point auquel la diminution qui en résulte de la dépression à l'admission ferme partiellement la soupape 26 et diminue notablement la section d'admission d'air primaire.
Quoique la dépression d'admission générale soit diminuée à ce moment, la diminution considérable de la section de passage du conduit d'admission d'air primaire 24 a pour effet de rendre effective une plus grande proportion de la dépression d'admis= sion générale à l'intérieur du conduit à air primaire 24 et, de cette façon, d'augmenter relativement la différence de pression qui agit à l'orifice de dosage 10 du carburant . Sans une dimi= nution du degré d'ouverture de l'orifice à carburant 10 à des périodes de ce genre, il se produirait une augmentation du courant de carburant et un enrichissement exagéré du mélange.
Pour éviter cet inconvénient et assurer un courant convenable= ment réglé à ces intervalles, on peut inverser la forme de la came de dosage du carburant dans ce voisinage, par exemple au moment où le fourreau est ouvert aux trois quarts, comme indiqué en C3, fig. 2, de façon que, à cette ouverture du fourreau, le
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pointeau de modulation 12 du carburant se rapproche quelque peu de la position fermée, ce qui diminue le courant de carburant et évite un enrichissement exagéré, comme indiqué en M (fig.3). Par cette inversion du profil de la came, un enrichissement convenable est réalisé d'une manière simple et commode dans la période de transition et, dans cette période,
il n'y a pas d'occasion d'avoir recours à une interférence avec le mouvement de la soupape à air primaire 26 sous l'influence de variations de la dépression à l'ad- mission comme ce serait le cas si, par exemple, on évitait l'enri chissement exagéré par un dispositif déterminant mécaniquement le mouvement de fermeture de la soupape 26.
Pendant le régime de la pleine charge, on fait varier l'ad=- mission de carburant directement avec le courant d'air en plaçant le gicleur principal 34 dans la gorge du grand conduit à diffuseur 35 du carburateur, endroit où il est soumis au maximum de dépression utilisable. pendant le régime de la pleine charge, la dépression à l'admission est relativement faible, même aux vitesses élevées, et le ressort 133 agissant contre la soupape à air primaire d'induction 26 maintient cette soupape sur son siège pendant toute la durée de ce régime. Pendant certaines parties du régime de la pleine charge, il faut que toute (ou sensiblement toute) la dépression utilisable exerce son effet sur l'orifice à carburant 10 si l'on veut obtenir un courant de carburant produisant la richesse voulue du mélange.
Le petit orifice d'admission d'air 26 prévu dans la paroi du con= duit à air 24 près du siège de la soupape 26 permet le passage d'une quantité limitée d'air par le conduit 24 pendant la partie du régime de pleine charge dans laquelle la vitesse du moteur et la dépression à l'admission suffisent pour empêcher le niveau de car= burant de remplir le puits ou creux 24w du conduit 24, dont il sera question plus loin.
Le petit orifice 36 est de préférence pratiqué dans une douille remplaçable et est calibré de façon qu'il n'abais- se pas notablement la dépression régnant dans le conduit 24, tout en permettant une admission d'air suffisante, lorsque la souspape 26 est fermée, pour faire régner la pression atmosphérique dans le
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conduit 24 et assurer un débit de carburant propre à empêcher le creux ou puits 24w de se remplir pendant le régime de la pleine charge, excepté aux faibles vitesses. En faisant varier la sec- tion du petit orifice 36, on peut augmenter ou diminuer suivant qu'on le désire le débit du carburant et le rapport du carburant à l'air.
Un gicleur à carburant 38 disposé en tandem en avant de l'orifice 10 et dont la section est plus petite que celle de cet orifice est utilisé entièrement pour mesurer le carburant sans modulation du pointeau de dosage pendant les régimes de marche aux grandes ouvertures, le pointeau de modulation 12 étant soule- vé par un ressort 133 pour reposer contre la partie de came de dosage C4 de façon à produire en 10 un orifice dont la section est supérieure à celle du gicleur 38. L'alésage cylindrique cons- tant et de section prédéterminée 38 qui mesure le carburant pen- dant le régime de la pleine charge, comme indiqué en M4 dans la fig.3, est un dispositif de dosage ou mesureur plus exact que l'orifice modulé utilisé pendant les autres régimes.
L'emploi de ce gicleur de pleine charge 38 de plus petit diamètre que l'orifi- ce de dosage 10 pour la mesure du carburant de pleine charge simplifie les rôles et la construction du pointeau de dosage 12, facilite les changements de calibrage et constitue un moyen simple de changer les rapports du mélange de pleine charge pour obtenir un régime de pleine charge uniformément satisfaisant, ces change- ments étant faciles à réaliser par le remplacement d'un gicleur démontable 38 par un autre présentant un orifice de section lé- gèrement afférente, Pendant le fonctionnement du moteur à fai- ble vitesse, à pleine charge, il faut renforcer le rapport du mé- lange en raison du couple élevé 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'enrichissement du mélange est effectué par l'action hydrostatique du carburant qui s'élève dans le creux ou puits 24w, à la fois dans sa branche descendante 24d et dans sa branche
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montante 24u, par gravité, lorsque la dépression à l'admission devient ainsi extrêmement faible, en fermant ou bouchant ainsi le conduit 24 avec du carburant liquide, en mettant l'orifice à air 31 hors d'action ce qui enrichit le mélange par la réduc- tion de la hauteur d'élévation du carburant et par la production d'un jet dense composé uniquement de carburant liquide dans le canal 24 sous l'influence de la différence de pression.
La pro= fondeur à laquelle l'orifice à carburant est submergé sous le niveau du liquide da--s la cuve à flotteur 11, que l'on peut faire varier ou régler, comme par exemple en changeant le niveau du flotteur, ainsi que la hauteur du conduit de sortie 24f faisant suite au canal 24, au-dessus du niveau de carburant, détermine le degré d'enrichissement du rapport du mélange pendant cette période de fonctionnement où le carburant s'élève dans le canal 24 quand de l'air n'est plus admis en 36. Le niveau du liquide dans la cuve 11, lequel niveau est réglé par le flotteur, n'est pas critique, sauf à pleine charge à faible vitesse, lorsque le carburateur fonctionne sous une telle dépression extrêmement faible.
Avec les pièces disposées à peu près comme représenté dans la fig. 1 et la partie 24f du canal 24 environ à la hauteur repré'- sentée au-dessus de la ligne lla du niveau du liquide, le carbu- ra-teur fonctionne pour distribuer du carburant mesuré sous une dépression d'admission d'environ 25 mm d'eau.
Lorsque la dépression atteint pratiquement zéro, comme lors de l'ouverture subite de l'obturateur d'étranglement (accom- pagné par le pompage de carburant d'accélération ou de protection contre le calage, comme décrit ci-dessous), le conduit 24 et son creux 24w sont momentanément remplis de liquide.
On peut, si on le désire, avoir recours au réglage par siphonage du niveau du carburant, par exemple jusque près du fond du canal 24f, pour fournir du carburant pour la vitesse minimum du moteur à pleine charge, mais les pertes de carburant par siphonage n'ont pas lieu lorsque le moteur est à l'arrêt, avec l'obturateur d'étranglement et le pointeau de mesure 12 fermé par le ressort usuel de l'ob- turateur d'étranglement, parce que l'orifice en 10 est trop
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petit pour permettre au carburant de couler à la pression atmos- phérique.
Le piston 50 de la pompe, actionné avec l'obturateur d'étranglement principal, par exemple à l'aide de la manivelle 52 et de la biellette 53, et travaillant dans le cylindre à car- burant 54 qui communique avec la chambre à carburant 11 par le conduit 55 muni de la soupape de retenue 56, peut distribuer du carburant pour le démarrage et fournir des charges de carburant d'accélération lors du mouvement d'ouverture de l'obturateur d'é- tranglement. Le gicleur à carburant d'accélération 58 dirige ce carburant d'accélération vers le bas contre le dispositif de chauffage 33a disposé dans la chambre 33, le long de la tuyère à air primaire et à carburant 24a. Un tube 62, comportant à son sommet un orifice de grosseur N 80 environ, distribue le carbu- rant au gicleur 58.
Lorsque le moteur fonctionne normalement, des fentes 64 faisant communiquer l'ajutage 58 avec l'atmosphère fonctionnent pour contribuer à fournir l'air de ralenti par le gicleur 58, puis court=ci;cuitent et réduisent la dépression exer- çant son effet sur le tube de distribution de carburant 62, de façon que du carburant 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 canal 66 menant au tube 62 d'une hauteur suffisante pour que, lors des mouvements de pompage d'accélération, la distribution de carburant par le gicleur 58 soit sensiblement instantanée, même à partir de légers changements d'ouverture dans la position de l'obturateur d'étran- glement.
Avec cette disposition, du carburant est instantanément distribué au moteur, pour supplémenter de façon importante la distribution principale de carburant aux périodes où la dépres- sion d'admission tombe à zéro et la quantité de carburant d'acé- lération distribuée correspond à la course imprimée au piston 50 lors de l'avancement de l'obturateur d'étranglement pour accélé- rer le moteur.
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Le collecteur d'admission 70 comprend de préférence deux branchements 72, 74 s'étendant vers le haut à partir d'une zone médiane inférieure 76 qui reçoit le mélange du carburateur et le distribue aux branchements. Ainsi, il est prévu en 76 une dépres- sion formant puits qui communique avec l'extérieur par un conduit d'évent inférieur 78, de préférence constitué dans un bouchon 80, Le conduit d'évent 78 est de préférence muni d'une partie montan- te 82 et d'une partie descendante 84 se terminant en 86 au-des- sous de la surface des petites quantités de carburant liquide susceptibles de s'accumuler dans le puits, comme dans le cas où du carburant en excès serait introduit par pompage aux périodes d'accélération, ou dans le cas où du carburant s'accumulerait lors de l'arrêt du moteur, etc...
De cette façon, on évite le dégouttage nuisible du carburant tout en permettant d'utiliser le carburant accumulé, par exemple au démarrage du moteur.
Il ressort de ce qui précède que des moyens sont prévus pour doser ou mesurer les composants carburant et air primaire pour toutes les conditions de marche du moteur, qu'un apport de chaleur est appliqué à un tel mélange contenant tout le carburant mais ne contenant qu'une faible partie de l'air, d'une manière propre à assurer une vaporisation extrêmement efficace du car- burant, de telle sorte que la chaleur est en grande partie emma= gasinée sous forme de chaleur latente de vaporisation et que ce mélange et l'air principal précédemment froid ou non chauffé sont conduits ensemble pour fournir finalement un mélange dense aux basses températures nécessaires pour assurer un rendement volumétrique maximum, ce qui réunit les avantages du carburateur à obturateur d'étranglement antérieur et du dosage exact du carburant et de l'air.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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PATENT OF INVENTION 'IMPROVEMENTS IN CARBURETORS FOR A ENGINES
INTERNAL COMBUSTION.
This invention relates to a carburetor intended for internal combustion engines, and more especially to a carburetor with a front throttle valve provided with means making it possible to vaporize the fuel or fuel in a perfect manner by a supply of heat applied to this fuel. while it is mixed only with primary air and means for supplying the main air component in a cold or unheated state, such that the resulting charge or mixes fuel with all of the air admitted to the cylinders of the engine is relatively cold and dense and that a high volumetric efficiency is obtained.
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According to the present invention, the fuel, measured or metered to meet the working conditions involved, is mixed with the primary air and heated efficiently with a view to excellent vaporization of said fuel, the heat preferably being obtained by directing the fuel. in a finely divided state against surfaces brought to such a high temperature that spheroidal vaporization takes place. During normal engine running conditions, additional cold or atmospheric air is admitted to join the primary air and fuel mixture at a throttle point in the intake duct located downstream of the engine. the area of heat application, in the direction of the engine cylinders.
In this way, the main intake air is not heated before being mixed with the mixture of highly vaporized fuel and primary air, and the heat available, which is preferably that of the exhaust gases, is not wasted in unnecessarily heating the main air intake of the charge and, on the contrary, is effectively used with a view to perfect vaporization of the fuel. This prevents the rarefaction of the entire mixture, which reduces the volumetric efficiency, as would result if the entire mixture including the main air was heated.
With this selective heating of the fuel and the primary air, followed by an admission of the main air in the cold state, is combined a previous throttling or, in other words, the supply of fuel in the intake vacuum zone, and together with cold and dense charges containing the fuel in an extremely vaporized state, the many advantageous features of the front throttle valve carburetor are obtained.
The dosing principles and the means provided for in the patent application filed in Belgium on July 26 under N 320.345, in the name of the applicant company, for “Carburetor for internal combustion engines” are particularly suitable for allowing the separation of the mixture of primary air and fuel from the main air intake, heating said gas.
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mixture and the mixture, with this mixture, of the main air previously cold or unheated, and it is this embodiment of the invention which has been chosen by way of example.
In the attached drawing:
Fig.1 is a schematic sectional view of an automobile engine carburetor established according to the invention.
Fig. 2 is a schematic section showing the development of the active peripheral surface of the cam serving to actuate the fuel metering needle.
Fig.S is a diagram of the variations in the section of the metering orifice. In this figure, the variations in the section of the metering orifice are plotted on the ordinate and the variations, in degrees, of the angular position of the main air intake furnace are plotted on the abscissa. The curve represents the modulation of the opening of the measuring orifice.
The carburetor is preferably of the downdraft type comprising an elongated structure with the primary air and fuel inlet in its uppermost part, the heater below this part and the shutter. throttle, such as the ordinary throttle or an equivalent member through which the main air enters, below the heater. Fuel is admitted through the main jet. The degree of opening of the main fuel inlet 10, supplied by the constant level 11, is regulated by the fuel modulation needle 12. The needle 12 is returned by a spring 14 and actuated. in the opposite direction by a cam 16 rotating with the main air shutter furnace 18, this cam acting on a slide 19 which carries the needle 12.
At idle speed, the cam 16 acts through its cam part C1, which gives the fuel port 10 the opening indicated at M1 in fig. 3, predetermined so as to supply the fuel necessary for operation. idle speed of the engine and which avoids the need to have recourse to a separate idling fuel line or bypass, The side flat 20 of the modulation needle 12, through which the current
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of fuel is concentrated in a duct in the form of a sector in cross section, prevents the flow of fuel passing through the metering or measuring port from being delayed or excessively slowed down by a frictional action as it would be if it were to pass inside a duct of annular section, for example.
Thanks to this arrangement, together with the reduced pressure difference which acts during idling and other periods of high intake vacuum at the fuel port 10, as will be seen later, and by which one avoids excessive orifice restriction results in a constant, uniform current free from deleterious idle fuel fluctuations.
In the arrangement shown, the throttle or shutter member 18 playing the role of the ordinary butterfly has the shape of a sheath and receives a relatively small angular movement to bring its slots 18a in and out of coincidence with slots 18b communicating with it. the engine intake, so as to adjust the degree of the main air intake opening, at 18, in accordance with the degree of opening of the fuel duct, at 10. A crank 18c carried by the cam shaft 16a is connected by a link 18d to an arm 18f of the crank 18e actuating the sleeve 18, the other arm 18f of this crank = the being received between two ears 18g of said sleeve 18 to actuate the latter.
The manual linkage linkage for controlling and returning the sleeve (not shown) can be secured at any convenient point, for example to the crank arm 18f.
The fuel-to-air ratio of the idle mixture can be adjusted by varying the air component. One way to achieve this is to change the size of the small air holes 22 provided in the sheath 18 or elsewhere.
Another way is to adjust the closed position of this sheath. Fuel is transferred from metering port 10 to primary air line 24 and is sprayed as a result.
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of its introduction into the high velocity air stream passing through this duct. The valve 26 through which the air is admitted to the duct 24 is widely open at idle speed, the main air intake sheath or shutter 18 being substantially closed, and the static depression which prevails in the main air duct or duct. The inlet as 28 being communicated through the conduit 20 to the suction chamber 32 which compresses the spring 133 and recoils and opens the primary air valve 26, which preferably takes the shape of a conical needle.
When the primary air intake valve 26 is wide open, the pressure difference acting on the neighboring fuel port 10 is substantially reduced, and this decrease in the pressure difference is an important factor in that This allows the main fuel line to be used for idling, which is of sufficient size and whose frictional resistance to the flow of fuel is low enough to ensure a constant flow of fuel throughout. = during idling and the absence of harmful fluctuation.
The fuel is vaporized by the heat supplied to the mixture of fuel and primary air before the main air is admitted through the sleeve 18. For this purpose, the primary air duct 24 distributes the mixtures of fuel and air. 'primary air through a nozzle 24a to a heating chamber 33, the inner wall of which is arranged so as to efficiently receive the heat of all or part of the exhaust gases from the engine.
As shown, this internal wall is constituted by a copper fitting or ferrule 33a interposed between the parts 33b, 33c of the exhaust pipe and connecting the said parts so as in reality to constitute a section of the exhaust pipe, and ribs or fins 33d may be provided in this fitting or section 33a to transfer heat to the wall portion leached externally by the mixture of fuel and air exiting the preferably flared nozzle 24a, which constitutes the extension of the fuel and primary air pipe 24. As shown, the nozzle
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24a opens near and above the upper wall of the viro = the or heating section 33a,
which is maintained by the exhaust gases at a temperature suitable for effecting a spheroidal vaporization of the fuel, and the droplets or spheres of fuel which strike this wall vaporize instantaneously, the heat supplied being largely transformed into latent heat of vaporization. The heating chamber 33 surrounding the section 33a of the exhaust duct is preferably annular and, by the division and meeting of the downward flow of gases and vapors, the primary air and fuel components are again mixed together and homogenized.
The resulting and suitably prepared mixture of fuel and primary air is distributed centrally by the main fuel nozzle 34 in the high vacuum zone of the venturi throat or diffuser 35 and is mixed there with cold intake air. by the sleeve 18 inside this groove, around the nozzle 34, so that a homogeneous and dense mixture is obtained which is perfectly suited to be distributed uniformly to the cylinders of the engine.
The regime at intermediate loads is achieved with partial openings of the sleeve by a rotational movement of the cam 16 in contact with the slide 19 substantially on the part marked C2 in fig.2. At high engine speeds, in this zone, the fuel-to-air ratio can approach its poorest and most economical values. The intake depression is relatively high at all points in this zone and , for any given opening of the sleeve 18, the intake depression increases with the engine speed.
In this part of the engine operating scale, a uniform flow of the fuel is promoted by providing both a modulation of the fuel line 10 and a pressure regulating influence by the primary air at the port. with the effect of passing the fuel correctly and evenly. for any given speed at each
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position of the dosing needle.
During the regime of intermediate loads, the primary air valve 26 influenced by the vacuum at the inlet acting through the duct 30 has the effect, at certain times, of varying the degree of opening of the duct d. 'air intake, the passage section of the primary air decreasing when the engine speed decreases below a certain number of revolutions per minute. At other times, the volume of primary air varies with the speed of the engine, even if the valve 26 remains wide open, the effect of this variation being to coordinate with the modulation of the fuel port the pressures. necessary differentials to help ensure proper fuel flow values for the most efficient and economical operation of the engine.
In the transition from the speed of intermediate loads to the speed of full load, a point is reached, during the opening of the sleeve, at which the resulting decrease in the vacuum at the inlet partially closes the valve 26 and decreases. notably the primary air intake section.
Although the general intake depression is reduced at this time, the considerable reduction in the passage section of the primary air intake duct 24 has the effect of making a greater proportion of the general intake depression effective. inside the primary air duct 24 and thereby relatively increase the pressure difference acting at the fuel metering port 10. Without a decrease in the degree of opening of the fuel port 10 at such times, there would be an increase in fuel flow and undue enrichment of the mixture.
To avoid this drawback and ensure a suitable current = ment adjusted at these intervals, it is possible to reverse the shape of the fuel metering cam in this vicinity, for example when the sleeve is open three quarters, as indicated in C3, fig. 2, so that, at this opening of the sheath, the
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The fuel modulation needle 12 approaches the closed position somewhat, which decreases the fuel flow and avoids excessive enrichment, as indicated at M (fig. 3). By this reversal of the cam profile, a suitable enrichment is achieved in a simple and convenient way in the transition period and, in this period,
there is no occasion to resort to interference with the movement of the primary air valve 26 under the influence of variations in the inlet vacuum as would be the case if, for example , the exaggerated enrichment was avoided by a device mechanically determining the closing movement of the valve 26.
During full load speed, the fuel supply is varied directly with the air stream by placing the main jet 34 in the groove of the large diffuser duct 35 of the carburetor, where it is subjected to the pressure. maximum usable depression. during full load speed, the intake vacuum is relatively low, even at high speeds, and the spring 133 acting against the primary induction air valve 26 maintains this valve in its seat for the duration of this diet. During parts of the full load speed, all (or substantially all) of the usable negative pressure must be exerted on the fuel port 10 if a fuel flow is to be obtained which produces the desired richness of the mixture.
The small air inlet 26 provided in the wall of the air duct 24 near the seat of the valve 26 allows a limited amount of air to pass through the duct 24 during the full speed portion. load in which the speed of the engine and the vacuum at the intake are sufficient to prevent the level of fuel from filling the well or trough 24w of the duct 24, which will be discussed later.
The small orifice 36 is preferably made in a replaceable bushing and is sized so that it does not significantly lower the vacuum in the duct 24, while still allowing sufficient air intake, when the sub-valve 26 is. closed, to maintain atmospheric pressure in the
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duct 24 and provide a flow of fuel that is suitable for preventing the pit or pit 24w from filling up during full load speed, except at low speeds. By varying the cross-section of the small orifice 36, the fuel flow rate and the fuel-to-air ratio can be increased or decreased as desired.
A fuel nozzle 38 arranged in tandem in front of the orifice 10 and the cross section of which is smaller than that of this orifice is used entirely for measuring the fuel without modulation of the metering needle during operating speeds at large openings, the modulating needle 12 being lifted by a spring 133 to rest against the metering cam portion C4 so as to produce at 10 an orifice the cross section of which is greater than that of the nozzle 38. The constant cylindrical bore and predetermined section 38 which measures fuel during full load speed, as shown at M4 in fig. 3, is a more accurate metering or measuring device than the modulated orifice used during other speeds.
The use of this full load nozzle 38 of smaller diameter than the metering port 10 for measuring the full load fuel simplifies the roles and construction of the metering needle 12, facilitates calibration changes and provides a simple means of changing the ratios of the full load mixture to obtain a uniformly satisfactory full load speed, these changes being easily made by the replacement of a removable nozzle 38 with one having a slightly sectioned orifice. Related, While operating the engine at low speed, at full load, the mixing ratio must be increased due to the high torque or peak requirements 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 or well 24w, both in its downward branch 24d and in its branch
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rising 24u, by gravity, when the depression at the intake thus becomes extremely low, thus closing or blocking the duct 24 with liquid fuel, putting the air orifice 31 out of action which enriches the mixture by the reducing the lift height of the fuel and producing a dense jet composed only of liquid fuel in channel 24 under the influence of the pressure difference.
The depth at which the fuel orifice is submerged below the level of the liquid in the float tank 11, 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 degree of enrichment of the mixture ratio during that period of operation when the fuel rises in the channel 24 when air is no longer admitted at 36. The level of the liquid in the tank 11, which level is regulated by the float, is not critical, except at full load at low speed, when the carburetor is operating under such an extremely low vacuum. .
With the parts arranged roughly as shown in fig. 1 and part 24f of channel 24 at about the height shown above liquid level line 11a, the carburetor operates to deliver fuel measured at an intake vacuum of about 25 mm of water.
When the vacuum reaches nearly zero, as when the throttle valve is suddenly opened (accompanied by the pumping of acceleration or stall protection fuel, as described below), duct 24 and its 24w trough are momentarily filled with liquid.
Siphoning of the fuel level can be used, if desired, for example to near the bottom of channel 24f, to provide fuel for minimum engine speed at full load, but fuel losses by siphoning do not take place when the engine is stopped, with the throttle shutter and the measuring needle 12 closed by the usual spring of the throttle shutter, because the orifice at 10 is too much
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small to allow fuel to flow at atmospheric pressure.
The pump piston 50, actuated with the main throttle shutter, for example by means of the crank 52 and the rod 53, and working in the fuel cylinder 54 which communicates with the fuel chamber 11 through conduit 55 provided with check valve 56, may distribute fuel for starting and provide acceleration fuel charges upon the opening movement of the throttle shutter. The accelerating fuel nozzle 58 directs this accelerating fuel downward against the heater 33a disposed in the chamber 33, along the primary air and fuel nozzle 24a. A tube 62, comprising at its top an orifice of size N 80 approximately, distributes the fuel to the nozzle 58.
When the engine is operating normally, slots 64 communicating nozzle 58 with the atmosphere operate to help supply idle air through nozzle 58, then short = ci; cook and reduce the vacuum exerting its effect on the engine. the fuel distribution 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 by a sufficient height so that, during pumping movements d With acceleration, fuel delivery by nozzle 58 is substantially instantaneous, even from slight aperture changes in the position of the choke shutter.
With this arrangement, fuel is instantly delivered to the engine, to significantly supplement the main fuel delivery at times when the intake vacuum drops to zero and the amount of accelerating fuel delivered matches the stroke. printed to the piston 50 during the advancement of the throttle valve to accelerate the engine.
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The intake manifold 70 preferably includes two ports 72, 74 extending upward from a lower middle region 76 which receives the mixture from the carburetor and distributes it to the ports. Thus, there is provided at 76 a depression forming a well which communicates with the outside through a lower vent pipe 78, preferably formed in a plug 80. The vent pipe 78 is preferably provided with a part. rise 82 and a downward portion 84 terminating in 86 below the surface of the small amounts of liquid fuel liable to accumulate in the well, as in the case of excess fuel being introduced by pumping during periods of acceleration, or in the event that fuel accumulates when the engine is stopped, etc.
In this way, harmful dripping of the fuel is avoided while allowing the accumulated fuel to be used, for example when starting the engine.
It emerges from the foregoing that means are provided for metering or measuring the fuel and primary air components for all engine operating conditions, that a heat input is applied to such a mixture containing all the fuel but containing only 'a small part of the air, in such a manner as to ensure an extremely efficient vaporization of the fuel, so that the heat is largely emma = gassed in the form of latent heat of vaporization and this mixture and previously cold or unheated main air are conducted together to ultimately provide a dense mixture at the low temperatures needed to ensure maximum volumetric efficiency, which combines the advantages of the front throttle valve carburetor and the exact metering of fuel and the air.
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