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Procédé de commande de l'arrivée du combustible à un moteur à combustion interne et dispositif pour sa mise en oeuvre.
La présente invention comprend un procédé et un dispositif de réglage et de synchronisation commandant l'arrivée du combustible à la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne et sert à obtenir la coopération en parallèle des facteurs fondamentaux déterminant 1' écoulement du combustible et son débit.
Les principaux facteurs déterminant la quantité
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du combustible écoulé sont:
1) l'aire de la section de l'orifice de restriction c'est-à-dire du gicleur;
2) la différence de pression utilisée pour effectuer l'écoulement du liquide;
3) le facteur "temps", c'est-à-dire le -temps pendant lequel le combustible peut s'écouler.
Il semble que, à moins que ces trois facteurs fondamehtaux agissent en parallèle sur toute l'étendue du fonctionnement, on ne peut s'attendre à une exactitude du réglage du combustible dont le débit doit s'adapter aux importantes variations de vitesse et de charge aux- quelles sont soumis les moteurs à combustion interne avec allumage électrique, plus particulièrement ceux destinés à la traction.
Un examen des procédés connus employés pour les moteurs à combustion interne fait voir que deux seulement des trois facteurs y agissent en parallèle; pour l'ali- mentation par injection, les facteurs 1 et 3 et pour l'alimentation par aspiration, les facteurs 1 et 2.
Dans l'alimentation par aspiration, tandis que le courant d'air à l'entrée de l'appareil d'alimentation' commence à l'instant où la pression est amenée au-dessous de la pression atmosphérique sous l'action du déplacement du piston, le combustible lui ne commencara à s'écouler que lorsque la différence de pression entre l'intérieur
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et l'extérieur du gicleur aura atteint une certaine valeur de seuil. Cette valeur dépend entre autres choses de l'orifice du gicleur, de la position de l'accélérateur et de la vitesse du moteur. Des dispositifs de compensation ont été introduits, ayant pour objet de maintenir le rapport air-combustible dans de larges limites d'utili- sation, mais ces dispositifs n'ont pas donné entière satisfaction et ne peuvent être considérés que comme un grossier compromis.
Il semble que l'importance des pertes du système connu à carburateur peut être attribuée principalement au réglage inexact ou, autrement dit, à la commande inexacte de l'écoulement du combustible. En effet, de la quantité du combustible qui peut avoir été prélevée sur le dispo- sitif d'alimentation par l'aspiration d'un piston, une bonne portion, plus ou moins bien pulvérisée, ne peut pas atteindre la chambre de combustiopendant la course d' aspiration ; elle reste stagnante dans le système d'amenée dans des conditions telles qu'elle est de peu ou d'aucune utilité. Dans certains cas, le combustible arrivé à l'état stationnaire peut être refoulé par un courant inverse.
Cet état de choses varie naturellement avec la vitesse du moteur et l'ouverture de l'accélérateur.
Un phénomène semblable dans ses effets existe en/fin d'admission dans les moteurs à combustion interne à cylindres multiples, présentant une période d'admission
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de l'une des soupapes recouvrant la période d'admission d'une autre soupape, si la dépression dans un cylindre dont la soupaped'admission connivence à s'ouvrir est plus importante que la dépression dans un autre cylindre dont la soupape d'admission est en train de se fermer. La partie postérieure, autrement dit "la queue'de la charge, atteint un état de stagnation fonction de la vitesse du moteur et de l'importance de la charge.
Les moyens utilisés jusqu'à présent pour remédier à cet état de chose entraînent un sacrifice dans le rendement volumétrique. Il semble, de ce qui précède que, pour bien faire, la queue de la charge ne doive pas contenir de combustible.
On a trouvé que si le combustiole est introduit dans un courant d'air de vitesse relativement grande, on obtient un excellent degré de pulvérisation. On s'est rendu compte aussi qu'il n'est pas recommandable de per- mettre au combustible d'atteindre la chambre à combustion avant que la vitesse du piston approche de son maximum durant sa course d'aspiration. Il semble donc que la partie ini- tiale ou la"pointe" de la charge ne doive pas contenir de combustible, elle non plus.
On sait que plus la dépression est accentuée, meilleure est la pulvérisation, il en résulte que dans le cas de l'alimentation par .carburateur, le moment le plus favoraole à la pulvérisation du combustible est celui @
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correspondant à la partie centrale de la courbe représentant le déplacement du piston en fonction de l'angle de rotation du vilebrequin et pour une rotation de 180 à partir du "point mort haut" du piston, c'est-à-dire correspondant à la partie de cette courbe où la dépression est approxi- mativement constante. Il est aisé de déterminer le temps correspondant à l'angle du vilebrequin , correspondant lui- même au déplacement du piston créant la dépression néces- saire à l'écoulement du combustible dans les conditions désirées.
On a trouvé d'autre part que la quantité de la charge peut être réglée dans une certaine mesure par le maintien approximatif du rapport de la vitesse du moteur à l'orifice du gicleur ou à la section libre de l'accéléra- teur. Différentes formes de vannes d'aspiration sont souvent employées dans ce but, mais leurs désavantages sont bien connus.
Afin d'obtenir un réglage précis et économique du combustible, il semble qu'il soit essentiel que la conduite entre le point de réglage et la chambre de combustion soit exemple de combustible à la terminaison de chaque course d' aspiration du piston, en effet, en raison des variations inévitables, tout combustible stagnant dans cette conduite ne peut être raisonnablement considéré comme contribuant à la charge subséquente.
L'invention a pour objet un procédé et un disposi- tif de réglage et de synchronisation du débit du combustible n --
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applicable à l'alimentation obviant aux différents défauts précités en limitant par un organe commandé la période d'écoulement du combustible.
Dans ce but de synchronisation, la difiérence de pression occasionnant l'écoulement du combustible est annulée périodiquement de façon à inter- dire périodiquement cet écoulement, ou, ce qui revient au même, à ne permettre cet écoulement que pendant une période correspondant à une portion déterminée du mouve- ment de rotation du vilebrequin, Plus précisément, on fait en sorte que cette annulation de différence, ou autrement dit cette égalisation de pression, soit réalisée pendant une portion choisie de la course d'aspiration du piston, et correspondant à un angle de 60 environ de la rotation du vilebrequin.
Cette égalisation peut être produite préférable- ment par le jeu d'une soupape, d'un distrubuteur à tiroir rotatif creux par exemple, entraîné par le vilebrequin et qui étaolit périodiquement une communication de certains points de l'appareil d'alimentation entre eux. Cette soupape peut être actionnée périodiquement par la rotation du vilebrequin et par l'intermédiaire d'organes de liaison.
L'égalisation de pression de part et d'autre de l'orifice du gicleur peut être réalisée de différentes manières: 1) Par la mise à l'ambiance de l'espace entourant le gicleur (appelée chambre de gicleur) c'est-à-dire a l'atmosphère, si la chambre à combustible elle-
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même est soumise à la pression atmosphérique.
2) Par la mise en communication de- la chambre de gicleur avec la partie supérieure de la chambre à combustible. Dans ce cas, si la chambre à combustible est munie d'un évent suffisant, la pression atmosphé- rique s'établira approximativement aussi dans la chambre du gicleur. Par contre, si la chambre à combustible n'a pas d'évent la dépression règnant dans la chambre du gicleur s'établira dans la chambre à combustible, et si la chambre à combustible est soumise à une pression autre que l'atmosphère, provo- quée par exemple par l'action d'une machine pneu- matique, cette même pression sera transmise à la chambre du gicleur.
C'est de cette opération de synchronisation que dépend l'augmentation considérable du- rendement du moteur constatée par comparaison aux procédés connus de commande du/combustible.
Le dessin annexé montre schématiquement à titre d'exemple, deux formes de réalisation d'un dispositif pour la mise en oauvre du procédé.
La fig. 1 est une vue de côté en élévation et en coupe partielle, représentant un appareil d'alimentation en combustible, et un mécanisme de commande;
La fig. 2 est une vue en bout par rapport à la fig.
1 et en coupe partielle suivant la ligne II-II de la fig. 1;
La fig. 3 illustre schématiquement une autre forme
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d'exécution de l'objet de l'invention.;
Les fig. 4 et 5 sont des schémas partiels semblables à celui de la fig. 3.
Dansles diverses figures, les mêmes organes sont indiqués par des chiffres identiques.
En référence aux figures 1 à 6, 1 désigne le corps du dispositifde réglage et de mélange appelé ci- dessous "l'appareil", 2 désignant la chambre à combustible, 3 l'entrée de l'air et 4 la sortie de la charge, 5 étant une'bride u moyen de laquelle l'appareil est branché de la façon usuelle sur l'entrée du manifold d'un moteur à combustion interne.
L'appareil communique avec un boîtier 6 de soupape rotative dont le rotor 7 commande la période pendant laquelle on permet à la différence de pression d' occasionner l'écoulement du combustible à travers l'orifice d'un gicleur 10 La communication avec l'atmosphère est établie pendant le reste du temps par le conduit 8 à la chambre 9 du gicleur 10, ces deux derniers organes étant situés au-dessous de l'appareil et faisant corps avec lui.
Le combustible est amené au gicleur 10 par un conduit 11 venant de la chambre à comoustible 2 où son niveau est maintenu par exemple au moyen d'un flotteur 12, approxisativeement à la hauteur de l'orifice du gicleur 10.
Ce dernier est entouré d'une paroi 13 faisant corps avec l'appareil et formant une chambrette à l'intérieur de la
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chambre 9 dans laquelle la pression atmosphérique est établie périodiquement sous l'action du tiroir rotatif 7.
La paroi 13 est perforée à sa partie inférieure en 14.
L'appareil peut aussi commander le débit d'un combustible gazeux ; ce cas, il est branché sur un réservoir à gaz ou sur un autre dispositif d'alimenta- tiop.
Le tiroir rotatif 7 est entraîné en rotation continue par le vilebrequin par des organes de liaison dont un accouplement attaquant l'arbre 16 en 15. Le rotor 7 a la forme d'un fourreau tournant à l'intérieur du boîtier 6 communiquant avec l'atmosphère en 17, il commande l'orifice 18 d'aboutissement du conduit 8. On a donné au dit orifice 18 la forme d'une fente allongée, comme le montre la fig. l, parce qu'on a trouvé qu'il était judicieux de raccourcir le plus possible le temps d'ouverture et de fermeture de la communication avec 1' atmosphère.
Les organes usuels dans les dispositifs connus, tels que la vanne d'accélérateur et son mécanisme de commande, ne sont pas représentés.
Les fig. 3,4 et 5 illustrent une forme d'exé- cution de l'objet de l'invention, dans laquelle un tiroir rotatif 7, tournant dans un 'boîtier 6, commande deux con- duits 19 et 20, l'un d'eux, 19, menant à une chambre en- tourant un gicleur 10 et l'autre, 20, à la partie supérieure d'une chambre à combustible 2, ou à toute autre canalisation @
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d'alimentation en combustible qui peut être mise en communication avec l'atmosphère, comme le fait voir par exemple la fig. 3 par'l'évent 21 de la chambre à combustiole
2.
En partant de la position où les lumières des conduits 19 et 20 sont fermées, comme le montre la fig. 3, la rotation du rotor 7 dans le sens de la flèche Fl, établira par un évidement 22 la communication entre eux des conduits 19 et 20 effectuant l'égalisation approximative des pressions de part et d'autre de l'orifice du gicleur 10, amenant ainsi l'arrêt du jet de combustible. En continuant sa rotation, le rotor fera communiquer les deux conduits avec l'atmosphère.
L'utilisation d'un carburateur ordinaire confine à l'emploi de benzine, tandis que l'appareil objet de l'invention permet l'utilisation de combustible plus lourd, tel que la benzine additionnée de pétrole, donnant au moteur pratiquement la même capacité de puissance pour la même consommation totale de combustible que pour la marche avec la benzine seule.
La fig. 6 représente schématiquement une autre forme d'exécution de l'objetde l'invention. Il y estfait usage d'une soupape à clapet. Lécorps de soupape est con- stitué par un étrier stationnaire 23, armé d'une lame élastique 24 formant clapet, fixée en 25 et tendant à s' appliquer, par son élasticité, sur le bord 26 de l'étrier dans lequel est trafiquée une ouverture 27 départ du con-
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duit 8, aboutissant à la chambre 9 du gicleur 10. Sur le clapet 24, agit en 28 un poussoir 29 actionné par une came 30 solidaire d'un arbre auxiliaire 31, entraîné en rotation et par le vilebrequin et par l'intermédiaire d'organes de liaison.
En référence à ce qui a été dit précédemment, la came 30 est orientée de façon que pendant la période où l'écoulement.du combustible est désirée, le clapet 24 garde la position représentée en traits pleins, obturant l'ouverture 27 ; tandis que durant tout le temps où le com- bustible ne doit pas s'écouler, le clapet 24 prend la position 32 indiquée en pointillé, sous l'action du poussoir 29 mû par la came 30. On voit en effet que, dans cette position 32, le clapet établit la communication de la chambre 9 du gicleur avec l'atmosphère, égalisant ainsi approximativement les pressions de part et d'autre de 1' orifice 10 du gicleur.
Au lieu d'une lame élastique, il est évident qu'on peut employer un clapet articulé, armé d'un ressort de rappel ou même une soupape semblable à celles utilisées pour les cylindres d'un moteur à combustion interne outoute autre soupape.
Il va de soi que l'application du procédé n'est pas limité aux formes représentées par le dessin et que par exemple, dans le cas d'un moteur multi-cylindres, plusieurs soupapes peuvent être branchées en parallèle sur les conduits 8, 19 et 20, ou que le tiroir 7 peut être constitué de façon à.commander l'écoulement du combustible à admettre successivement dans plusieurs cylindres
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du moteur ou encore que la came 30 peut avoir plusieurs évidements, chacun d'eux correspondant à un piston présentant un décalage de phase par rapport aux autres pistons.