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B R E V E T D ' I N V E N T I O N Perfectionnements aux carburateurs pour 'moteurs à combustion interne SOCIETE GENERALE DES CARBURATEURS ZENITE S.A.
22, Rue General Dufour,
G E N E V E - Suisse-
La présente invention est relative aux carburateurs pour moteurs à combustion interne, et plus particulièrement aux carburateurs d'aviation.
Le carburateur est généralement réglé pour délivrer au moteur un mélange dit " normal ", mais parfois il est désirable de prévoir une disposition permettant au carburateur de délivrer un mélange dit"mélange pauvre"qui est moins riche que le mélange normal afin de diminuer la consommation de combustible. Le pilote a alors à sa disposition une commande permettant de passer du mélange " normal " au mélange " pauvre " et inversement.
Il est connu, cependant, que le moteur ne peut pas supporter sans inconvénient le mélange pauvre lorsque sa puissance est voisine de la puissance maximum. En l'absence de
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dispositions particulières le pilote pourrait placer la commande de richesse du mélange sur la position"pauvre"et amener le levier de commande des gaz dans une position permettant au moteur de développer sa pleine puissance; le moteur,marchant ainsi sur mélange pauvre, risquerait d'être endommagé ou d'avoir une marche défectueuse.
La présente invention a pour objet de rétablir le mélange normal lorsque la puissance du moteur est voisine de la puissance maximum, même si la commande de richesse du mélange se trouve dans la position "pauvre".
L'invention est applicable aux carburateurs dans lesquels le passage du mélange normal au mélange pauvre est obtenu par transmission d'une dépression à une chambre, ladite chambre étant, à cet effet, reliée à la tubulure de mélange du carburateur par un conduit sur lequel se trouve un robinet. Le pilote passe du mélange normal au mélange pauvre en ouvrant ledit robinet.
Si le carburateur est alimenté en combustible par une cuve à niveau constant, ladite chambre pourra être constituée par l'espace situé dans la cuve à combustible au-dessus du niveau de combustible. Le passage du mélange normal au mélange pauvre se fait alors par transmission d'une dépression à la cuve à niveau constant. Si le carburateur est alimenté en combustible par un régulateur de pression à membrane, ladite chambre pourra être constituée par une chambre séparée de la chambre de combustible du régulateur de pression par la membrane decelui-ci, le passage du mélange normal au mélange pauvre se fait alors par transmission d'une dépression à la membrane du régulateur de pression. Ces deux dispositions pour modifier la richesse du mélange sont bien connues .
Selon l'invention une soupape est disposée dans le conduit reliant ladite chambre à la tubulure de mélange du carburateur, en série avec le robinet manoeuvré par le pilote ;
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ladite soupape est normalement ouverte et un dispositif manométrique, actionné en fonction de la pression d'admission, ferme ladite soupape lorsque la pression d'admission dépasse une valeur déterminée. La valeur de la pression d'admission pour laquelle ledit dispositif manométrique ferme ladite soupape corres pond à la puissance du moteur au delà de laquelle il deviendrait dangereux pour celui-ci d'utiliser le mélange pauvre.
Le dispositif manométrique pourra être constitué par une capsule fermée disposée dans une chambre reliée à la tubulure d'admission du moteur.
Si le moteur comprend un compresseur disposé dans la tubulure d'admission entre l'obturateur et le moteur, le dispositif manométrique pourra consister en une paroi mobile, chargée par un ressort, et séparant deux chambres dont l'une est reliée à la tubulure d'admission en aval du compresseur, tandis que l'autre est reliée à la tubulure d'admission entre l'obturateur et l'entrée du compresseur.
L'invention est particulièrement applicable aux moteurs à admission limitée au sol qui peuvent développer leur pleine puissance normale jusqu'à une certaine altitude appelée altitude d'adaptation. En général, entre le sol et l'altitude d'adaptation, un limiteur d'admission interdit à la pression d'admission de s'élever au-dessus d'une certaine valeur qui correspond à la puissance maximum du moteur et dont le dépassement serait dangereux pour le moteur. Au-dessus de l'altitude d'adaptation, le limiteur d'admission devient inopérant et la pression d'admission ne peut plus atteindre sa valeur maximum normale. Dans ces conditions, le dispositif qui fait l'objet de l'invention ne peut plus rétablir le mélange normal lorsque le pilote ouvre en grand l'obturateur si la commande de richesse du mélange est placée dans la position pauvre.
On sait que, dans ces conditions, le moteur développe une puissance plus faible que si le mélange normal était rétablit. Comme la puissance du moteur est déjà réduite du fait de l'altitude, il est parti-
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culièrement souhaitable que le moteur puisse développer, à une altitude déterminée, la plus grande puissance qu'il est susceptible de développer,lorsque le pilote ouvre en grand l'obturateur, même s'il a omis de ramener la commande de richesse du mélange dans la position richesse normale.
A cet effet, on combinera avantageusement le dispositif qui fait l'objet principal de l'invention avec un disposa tif actionné mécaniquement par l'obturateur lorsque celui-ci arrive au voisinage de la pleine ouverture. Le dispositif commandé mécaniquement pourra refermer la soupape qui normalement est actionnée par le dispositif manométrique, ou encore'il pourra agir directement sur l'organe de réglage de la richesse du mélange pour ramener celui-ci à la position mélange normal, lorsque l'obturateur arrive au voisinage de la pleine ouverture.
Dans ces conditions, au-dessous de l'altitude d'adaptation, la pleine puissance du moteur est atteinte pour une ouverture partielle de l'obturateur. Au voisinage de la pression d'admission qui correspond à la pleine puissance du moteur, le dispositif manométrique actionne la soupape et rétablit le mélange normal même si la commande de richesse du mélange estrestée dans la position pauvre. Au-dessua de l'altitude d'adaptation le dispositif manométrique reste inopérant au voisinage de la pleine ouverture de l'obturateur, mais la commande mécanique action née par l'obturateur referme ladite soupape ou place l'organe de réglage de la richesse du mélange dans la position mélange normal,même si la commande de richesse du mélange est restée dans la position pauvre.
Ainsi, quelle que soit l'altitude, le moteur développe toujours la plus grande puissance compatible avec l'altitude lorsque le pilote amène la commande d'obturateur dans la position de puissance maximum, quelle que soit la position occupée par la commande de richesse du mélange.
Naturellement, les termes " mélange normal " et mélange pauvre " sont des termes relatifs qui n'indiquent pas une composition absolue en poids du mélange d'air et de combus-
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tible. Le mélange normal est le mélange que l'on utilise normalement pour alimenter le moteur dans les conditions de marche où il se trouve; en particulier le mélange normal sera généralement plus riche aux grandes ouvertures de l'obturateur qu'aux ouvertures moyennes comme cest l'usage. Le mélange pauvre est seulement un mélange moins riche que le mélange normal dans les conditions de marche où le moteur se trouve.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple fera bien comprendre la manière dont peut être réalisée l'invention.
La figure 1 représente shhématiquement, en élévation partiellement coupée, un mode de réalisation de l'invention appliquée à un carburateur comportant une cuve à niveau constant.
La figure 2 représente schématiquement, en coupe longitudinale, une variante d'un détail du dispositif représenté à la figure 1.
La figure 3 représente schématiquement, en élévation partiellement coupée, une variante du dispositif représenté à la figure 1 dans laquelle la cuve à niveau constant est remplacée pax un régulateur de pression à membrane.
La figure 4 représente schématiquement, en élévation partiellement coupée, une variante du dispositif représenté à la figure 1 dans laquelle le dispositif manométrique est actionné par la différence de pression créée par un compresseur suralimentant le moteur.
La figure 5 représente schéniatiquement, en élévation partiellement coupée, une variante du dispositif représenté à la figure 1 dans laquelle le passage du mélange normal au mélange pauvre a lieu pan fermeture d'un gicleur auxiliaire de combustible.
La figure 6 représente schématiquement, en coupe longitudinale, une variante d'un détail du dispositif représenté à la figure 5,
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Dans le dispositif représenté à la figure 1, le carburateur 1 alimente l'entrée 2 d'un compresseur 44 dont la sortie 3 est reliée au moteur (non représenté). La quantité de mélange admise au moteur est réglée par un obturateur 4 qui, généralement, est commandé à la fois par le pilote et pat un limiteur d'admission.
Le combustible est fourni au moteur par une sortie de combustible 5 alimentée en combustible par une cuve à niveau constant 6 dans laquelle le niveau est maintenu en x-x par un flotteur 7. L'espace 8 situé dans la cuve à niveau constant audessus du niveau x-x communique par un conduit 9,dans lequel est disposé un orifice calibré 10, avec la prise d'air 11 du carburateur ou directement avec l'atmosphère ; cet espace peut en outre communiquer par un conduit 12 avec le diffuseur 13 du carburateur. Un orifice calibré 14 est disposé dans le conduit 12 et ce conduit peut être ouvert ou fermé au moyen d'un robinet 15 actionné par un levier 16 qui est relié à la commande de richesse manoeuvrée par le pilote.
Une soupape 17 est disposée dans le conduit 12 en série avec le robinet 15 ; soupape contrôle un orifice 18 et est actionnée au moyen d'une tige 19 traversant un guidage 42, par une capsule manométrique fermée 20 disposée dans une chambre 21. La chambre 21 communique avec la tubulure d'admission 3 du moteur en aval du compresseur par un conduit 22. Un levier 23, monté sur un axe 24, porte un doigt 25 susceptible de venir au contact de la soupape 17 et de fermer celle-ci. Un levier 26, monté sur l'axe 24, est relié par une bielle 27-28 à un bras 29 du levier de commande 30 de l'obturateur 4. La liaison entre le levier 23 et l'obturateur 4 est rendue élastique au moyen d'un dispositif disposé sur la bielle 27-28.
Ce dispositif comprend une boîte 31 portée par la partie 27 de la bielle et comprenant un guidage 32 pour la partie 28 de la bielle. La partie 28 se termine par une tête 33 chargée par un ressort 34 disposé dans la boîte 31. La liaison entre le levier 23 et l'obturateur 4 par
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l'intermédiaire du levier 26, de la bielle 27-28 et du bras 29 est telle que le doigt 25 vienne au contact de la soupape 17 et provoque la fermeture de celle-ci lorsque l'obturateur atteint une certaine ouverture voisine de la pleine ouverture. Le ressort 34 est suffisamment fort pour fermer la soupape 17 contre la force de la capsule 20. Si l'on ouvre davantage l'obturateur la tête 33 s'avance dans la boîte 31 en comprimant le ressort 34.
La liaison mécanique par laquelle l'obturateur 4 ferme la soupape lorsque cet obturateur arrive au voisinage de la position de pleine ouverture peut naturellement être réalisée d'une manière différente. A la figure 2, par exemple, l'orifice 18.est remplacé par un guidage cylindrique 35,tandis que la soupape 17 est remplacée par un petit piston 36 susceptible de glisser dans le guidage 35. La bielle élastique 27-28 est remplacée par une bielle rigide d'une seule pièce 37. Aux ouver- tures¯moyennes de l'obturateur le doigt 25 est hors de contact avec le piston 36. Lorsque l'obturateur arrive au voisinage de la pleine ouverture le.doigt 25 attaque l'extrémité inférieure du piston 36 et engage ce piston dans le guidage 35 de manière à,fermer celui-ci.
Lorsque l'on ouvre davantage l'obturateur jusqu'à la, pleine ouverture, le piston 36 monte dans le guidage 35 en maintenant celui-ci fermé.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant : Si le pilote a placé le levier de richesse 16 dans la position 16 a. représentée en traits mixtes (position "normal"), le robinet 15-est fermé, l'espace 8 situé au-dessus du niveau de combustible dans la cuve à flotteur 6 communique seulement avec la prise d'air 11 par le conduit 9, et aucune dépression n'est transmise à l'espace 8 quelles que soient les conditions de marche du moteur. Le mélange délivré est " normal ".
Si le pilote a amené le levier 16 dans la position représentée en traits pleins, une dépression est transmise à l'espace 8 par le conduit 12 tant que la soupape 17 (ou le pis-
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ton 36 figure 2 est ouverte. La valeur de la dépression transmise dépend du rapport des sections des calibrages 10 et 14.
Le mélange délivré est " pauvre ".
Tant que l'ouverture de l'obturateur 4 est trop faible pour que la pression dans la tubulure 3 atteigne la pression limite au-dessus de laquelle le mélange pauvre deviendrait dangereux pour le moteur, la capsule 20 est suffisamment allongée pour que la soupape 17 reste ouverte. Dans ces conditions le mélange est " pauvre ".
Si l'ouverture de l'obturateur 4- est suffisante poux que la pression dans la tubulure 3 atteigne ou dépasse cette pression limite, la capsule 20 se contracte sous l'effet de l'augmentation de pression et ferme la soupape 17. Le mélange Il normal " est ainsi rétabli bien que le 'Pilote ait maintenu le levier derichesse 16 dans la position " pauvre ".
Au-dessus de l'altitude d'adaptation, la pression dans la tubulure 3 ne peut jamais atteindre ladite pression limite quelle que soit l'ouverture de l'obturateur, si bien que la capsule 20 ne referme jamais la soupape 17. Mais lorsque l'obturateur arrive au voisinage de la pleine ouverture, la liaison mécanique entre l'obturateur et le levier 23 intervient pour fermer la soupape 17 et le mélange Il normal " est ainsi rétabli. Le moteur est ainsi susceptible de développer la plus grande puissance compatible avec la pression atmosphérique à l'altitude considérée, même si le pilote a maintenu le levier 16 dans la position Il pauvre ".
En résumé lorsque le levier 16 est dans la position " normal " le carburateur fournit au moteur le mélange "normal" quelles que soient les conditions de marche. Lorsque le levier 16 est placé dans la poition"pauvre" 16a., le carburateur fournit au moteur le mélange " pauvre " tant que la pression d'admission ne dépasse pas une valeur déterminée et que l'obturateur ne dépasse pas une ouverture déterminée, et le mélange
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" normal " est rétabli dès que la pression d'admission dépasse ladite valeur déterminée ou que l'obturateur dépasse ladite ouverture déterminée.
Dans le dispositif représenté à la figure 3,la cuve à flotteur 6 du dispositf représenté à la figure 1 est remplacée par un régulateur de pression à membrane 62 dont la membrane 63 sépare la chambre de combustible 64 d'une chambre 65 qui joue le même rôle que l'espace 8 situé au-dessus du niveau de combustible dans la cuve à niveau constant 6 du dispositif représenté à la figure 1. La membrane 63 est chargée par un ressort 66 et commande la soupape 67 d'arrivée du combustible à la chambre de combustible 64 qui alimente la sortie de combustible 5. Le régulateur de pression 62 règle la pression du combustible dans la chambre de combustible 64,de manière que la différence de pression entre les deux chambres 64 et 65 soit équilibrée par la poussée du ressort 66.
Il est clair que la transmission d'une dépression à la chambre 65 abaisse la pression dans la chambre de combustible 64 et par conséquent appauvrit le mélange, de même que la transmission d'une dépression à l'espace 8 de la chambre à flotteur 6 dans le dispositif représenté à la figure 1. Le fonctionnement du dispositif représenté à la figure 3 est ainsi tout à fait analogue au fonctionnement du dispositif représenté à la figure 1.
Dans le dispositif représenté à la figure 4, la capsule 20 du dispositif représenté à la figure 1 est remplacée par un piston 38 glissant dans un cylindre 39 et chargé par un ressort 43. Le piston 38,qui pourrait être remplacé par une membrane, divise le cylindre 39 en deux chambres 40 et 41. La chambre 40 communique avec la tubulure d'admission 3 en aval du compresseur 44 par un conduit 45, tandis que la chambre 41 communique avec la tubulure d'admission entre l'obturateur 4 et l'entrée du compresseur 44 par un conduit 46.
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Une tige 47 traversant un guidage 48 peut être actionnée par un doigt 49 d'un levier 50 qui est relié à l'ob- turateur 4 de la même manière que le levier 26 du dispositif représenté à la figure 1.
Le piston 38 est soumis à la différence de pression créée par le compresseur 44. Cette différence de pression aug- mente en même temps que la pression d'admission régnant dans la tubulure 3 et le ressort 43 est choisi de telle sorte que le piston ferme la soupape 17 contrôlant l'orifice 12 en compri- mant le ressort 43, lorsque la différence de pression créée par le compresseur correspond sensiblement à la pression d'admis- sion limite dans la tubulure 3 au-dessus de laquelle la marche du moteur sur mélange pauvre deviendrait dangereuse.
Lorsque l'obturateur 4 arrive au voisinage de la pleine ouverture, il referme la soupape 12 par l'intermédiaire de la bielle 27-28, du levier 49-50, de la tige 47, du piston 38 et de la tige 19. Le ressort 34 du dispositif élastique dis- posé sur la bielle 27-28 est plus fort que le ressort 43 afin que ce ressort 34 ne s'écrase qu'après que la soupape 17 a été amenée sur son siège.
Le fonctionnement du dispositif représenté à la figure 4 se comprend aisément d'après les explications qui ont été données à propos du dispositif représenté à la figure 1.
En réalité la différence de pression créée par le compresseur 44 est fonction, non seulement de la pression d'ad- dans la tubulure mission/5 (ou de la pression à l'entrée 2 du compresseur ce qui revient au même), mais elle est en outre fonction du régime et, pour une même pression d'admission dans la tubulure 3, la diffé- rence de pression créée par le compresseur augmente en général lorsque le régime croît. Une même différence de pression créée par le compresseur 44 correspond donc à une pression d'admis- sion plus élevée lorsque le régime est plus bas et, par consé- quent, le piston 38 rétablit le mélange normal en fermant la
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soupape 17 pour une pression d'admission qui augmente lorsque le régime s'abaisse.
Mais la pression d'admission à partir de laquelle il est nécessaire de rétablir le mélange normal lorsque la commande de régime se trouve dans la position " pauvre " n'a pas une valeur extrêmement précise, et les légères variations que peut subir la pression d'admission pour laquelle le dispositif rétablit le mélange normal, lorsque le régime varie, sont en général sans inconvénient.
Il est fréquent, à l'heure actuelle, que l'hélice entraînée par le moteur soit une hélice à pas variable dont le pas est commandé par un régulateur de manière soit à maintenir le régime constant, soit à régler celui-ci en fonction de la pression d'admission. Le régulateur est, par exemple, un régulateur centrifuge dont le manchon actionne,de préférence par l'intermédiaire d'une serve-commande, la commande du pas de l'hélice. Si le régime doit être maintenu constant, le ressort du régulateur est invariable; si le régime doit être réglé en fonction de la pression d'admission,le ressort du régulateur est réglé par la pression d'admission, de préférence par l'intermédiaire d'une servo-commande.
Dans ces conditions, si le régulateur règle le pas de l'hélice de manière à maintenir cons. tant le régime, la différence de pression créée par le compresseur dépend uniquement de la pression d'admission puisque le régime est fixe. Si le régulateur règle le pas de l'hélice de manière à faire varier le régime en fonction de la pression d'admission, à chaque valeur de la pression d'admission correspond un régime moteur déterminé et, par conséquent, une différence de pression déterminée entre l'amont et l'aval du compresseur. Là encore, la différence de pression créée par le compresseur est finalement fonction seulement de la pression d'admission.
Dans les moteurs munis d'une hélice à pas variable dont le pas est commandé par un régulateur de manière à maintenir constant le régime, ou à régler celui-ci en fonction de la
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pression d'admission, la différence de pression qui actionne le piston 38 du dispositif représenté à la figure 4 est fonction seulement de la pression d'admission et le rétablissement du mélange normal par ce dispositif intervient pour une valeur de la pression d'admission invariable comme dans le dispositif représenté à la figure 1. L'application du dispositif représenté à la figure 4 à un moteur de ce genre est une application particulièrement importante.
Dans les modes de réalisation de l'invention que l'on a décrit ci-dessus, la soupape actionnée en fonction de la pression d'admission par le dispositif manométrique constitue l'organe de réglage même de la richesse du mélange mais il est clair que cet organe peut être distinct de la soupape ; la figure 5 en montre un exemple.
Le dispositif représenté à la figure 5 diffère du dispositif représenté à la figure 1 en ce que l'enrichissement du mélange, pour passer du mélange pauvre au mélange normal, est obtenu par la mise en action d'un gicleur 51 qui est contrôlé par une soupape 52,et dont le débit s'ajoute au débit du gicleur normal 53 pour alimenter la sortie de combustible 5, par l'intermédiaire du conduit 54 lorsque la soupape 52 est ouverte.
La soupape 52 est reliée par une tige 55 à une membrane 56 chargée par un ressort 59,et disposée entre l'espace 8 situé au-dessus du niveau de combustible dans la cuve à flotteur 6 et la chambre 57 à laquelle est transmise une dépression lorsque la soupape 17 est ouverte. L'espace 8 est relié à la prise d'air 11 du carburateur par une dérivation 58 du conduit 9. La soupape 17 est commandée exactement de la même manière que dans le dispositif représenté à la figure 1.
Lorsque la soupape 17 est ouverte en même temps que le robinet 15, la dépression transmise à la chambre 57 aspire la membrane 56 et ferme la soupape 52. Le moteur reçoit alors le mélange pauvre. Si, au contraire, soit le robinet 15 soit
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la soupape 17 est fermé, aucune dépression n'est transmise à la chambre 57 et la membrane 56 s'abaisse sous la poussée du ressort 59 provoquant ainsi l'ouverture de la soupape 52 de manière à rétablir le mélange normal.
Le fonctionnement du dispositif est tout à fait analogue au fonctionnement du dispositif représenté à la figure 1, la seule différence est que la soupape 17, au lieu de constituer elle-même l'organe de réglage de la richesse du mélange par réglage de la dépression transmise à la cuve, constitue seulement .un organe de transmission de dépression à la chambre 57, la dépression ainsi'transmise étant utilisée pour commander l'organe de richesse du mélange qui est constitué ici par la soupape de combustible 52. Il est clair que la dépression transmise à la chambre 57 pourrait commander tout autre type d'organe de réglage de la richesse du mélange, par exemple une soupape agissant sur un conduit d'air d'émulsion du combustible fourni à la sortie de combustible 5.
Dans le dispositif représenté à la figure 5,le . levier 23 est actionné mécaniquement par l'obturateur de manière à fermer la soupape 17 et à rétablir le mélange normal, lor& que cet obturateur arrive au voisinage de la pleine ouverture.
Il est évident que le dispositif mécanique actionné par l'obturateur pourrait agir directement sur l'organe de réglage de la richesse du mélange comme on l'a représenté à la figure 6.
Dans le dispositif représenté à la figure 6, le levier 23 commandé par l'obturateur est remplacé par une fourchette 60 dans laquelle est engagée la tige 55 de la soupape 52. Lorsque l'obturateur arrive au voisinage de la pleine ouverture, l'extrémité de la fourchette 60 trient en contact avec %ne collerette 61 portée par la tige 55 et abaisse celleci de manière à ouvrir la soupape 52 et rétablir le mélange normal.
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Dans les dessins annexés, le carburateur a été représenté d'une manière purement schématique et on a omis tous les dispositifs usuels tels que, dispositif de ralenti, conduits d'air d'émulsion, dispositif de correction altimétrique, etc.. qui n'ont pas de rapport avec l'invention. Le carburateur pourra évidemment être muni de tous les dispositifs usuels et, en particulier, rien ne s'oppose à ce que la correction altimétrique soit faite par transmission d'une dépression à la cuve à flotteur du carburateur ou à la membrane du régulateur de pression à membrane. Le dispositif n'en serait pas altéré dans son principe.
Dans les dispositifs représentés aux figures 1 à 4 par exemple, l'ouverture du conduit 12 muni de l'orifice calibré 14 augmentera toujours la dépression transmise et, par con- séquent, permettra de passer du mélange normal au mélange pauvre.
Enfin, l'invention pourra évidemmentêtre modifiée dans le détail ; en particulier le conduit de dépression 12 ne débouchera pas nécessairement au diffuseur du carburateur et il suffit, en règle générale, qu'il débouche dans la tubulure de mélange en un point où existe une dépression.
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