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SYSTEME DE PULVERISATION FORCEE INTERMITTENTE DU-CARBURANT DANS LES MOTEURS A COMBUSTION INTERNE ET CARBURATEUR REALISE EN APPLICATION DU
SYSTEME.
L'invention a pour objet un système mécanique pour réaliser la pul- vérisation forcée intermittente du jet de combustible destiné à alimenter les moteurs à combustion interne. Ce jet est amené à traverser, en un filet conti- nu, une zone convenable du tuyau d'admission où il est frappé par un jet d'air sous pression, qui jaillit de façon intermittente et à un rythme déterminé, à travers un dispositif distributeur, ce qui fait qu'on obtient l'intermittence de la pulvérisation en variant le rythme d'écoulement du fluide, air sous pres- sion ou autre, qui a été prévu pour briser et pulvériser le jet.
L'invention prévoir la réalisation d'un carburateur mécanique pour l'application du système, ce carburateur réalisant une pulvérisation forcée intermittente du jet de com- bustible et des moyens y étant prévus pour y maintenir constant le rapport en poids entre le carburant et l'air introduits dans le cylindre, selon les va- riations des tours du moteur, et pour varier automatiquement la portée du jet de carburant en fonction des variations de la densité de l'air de carburation.
On sait que, dans les types de carburateurs employés ordinairement aujourd'hui, dans le conduit d'aspiration du moteur est ménagé un étranglement (diffuseur) dans lequel le courant d'air acquiert une vitesse plus grande et, par conséquent, une pression mains forte de celle de 1'atmosphère. 'Dans la section la plus réduite du diffuseur, débouche une tubulure ayant un trou de sortie calibré, à travers lequel est aspiré le combustible qui, se mélangeant avec l'air en mouvement, se pulvérise en formant le mélange que le moteur aspi- re.
Toutefois, pour que ce dernier fonctionne régulièrement aux différents ré- gimes, il faut que, à tout moment, le rapport en poids entre l'air aspiré et le carburant en suspension demeure constant et que, de plus, le mélange par- fait des deux éléments soit assuréo On a tenté d'obtenir la constance du dit rapport par des moyens variés qui n'ônt, cependant, atteint leur but que par- tiellement. Pour assurer le mélange intime des éléments, on a toujours ten- té, jusqu'ici, d'élever la finesse de pulvérisation en évitant que ne se for-
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massent des granules ou des gouttelettes.¯.Cependant, les carburateurs construits d'après ces directives ont des défauts considérables :
notamment, le rapport en poids n'est jamais respecté à tous les points de la courbe d'utilisation et cette discontinuité est plus grande lors de reprises rapides ou de fermetures soudaines de l'organe de commandée
La pulvérisation du combustible obtenue par dépression est défectu- euse, surtout lorsqu'on est forcé de faire usage de diffuseurs de grand diamè- tre pour réduire les pertes de charge- comme cela a lieu dans les moteurs à rem- plissage volumétrique élevé non suralimentés.
Dans les cas de moteurs à plusieurs cylindres avec tuyauterie met- tant en communication plusieurs orifices d'aspiration, la présence du mélange dans les tronçons de liaison détermine des écarts dans la distribution du mélan- ge dans les différents cylindres.
Dans les moteurs à haut régime (c'est-à-dire à haut remplissage vo- lumétrique), l'homogénéité imparfaite du mélange, causée par une pulvérisation défectueuse, influe d'autant plus sur le fonctionnement régulier du moteur que le régime est plus élevé, la durée des phases qui précèdent et suivent immédia- tement l'explosion'y étant décroissante en raison inverse de l'augmentation du régime lui-même, d'où moindre rendement ou bien consommation plus grande de car- burant qui n'est pas complètement utilisé dans la phase d'expansion. Pour. ob- tenir un mélange correct de l'air avec le carburant, on utilise,outre des car- burateurs à dépression, les systèmes à injection.
Ces systèmes, tout en attei- gnant leur but, exigent des appareils complexes difficules à construire et, par conséquent, trop coûteuxo De plus, ils se prêtent mal à une application aux moteurs à plusieurs cylindres de petite cylindrée unitaire et à haut régi- me, où il est difficile de calibrer avec l'exactitude nécessaire les organes pour les très petites quantités de combustible exigées pour chaque cylindre.
Les dispositifs à injection conviennent peu pour les moteurs à haut régime par suite de la nécessité d'élever la fréquence des mouvements alternatifs de cer- tains organes. De plus, le fonctionnement des petites pompes accessoires, qui est suffisamment sûr lorsqu'on emploie un combustible lourd comme, par exemple, un produit lourd extrait du pétrole, est tout à fait compromis lorsqu'on doit faire usage, par exemple, d'essence, qui est dépourvue de tout pouvoir lubrifiant.
Le système mécanique de carburation, objet de la présente invention., réalise les avantages suivants : a) pulvérisation homogène à granulation très fine; b) mélange très fin du combustible .pulvérisé et de l'air aspiré par le moteur, avec formation d'un mélange explosif convenable même pour des cycles très rapides ; c) pulvérisation limitée dans chaque cylindre à la seule phase d'as- piration ; d) dosage exact de la quantité de combustible, même dans les moteurs de petite cylindrée; e) consommation unitaire réduite de combustible;
f) réglage automatique du titre du mélange en n'importe quelle cir- constance (reprisé, fermeture rapide, etc...) même au cas de variations baromé- triques (variations d'altitude)
On a représenté, à titre d'exemples purement indicatifs et nullement limitatifs, quelques modes de réalisation de l'invention, au dessin annexé dans lequel ; la figure 1 est la coupe longitudinale d'un premier mode d'exécution, avec cuve de réception du carburant, à niveau constant ; lafigure la est une vue de détail du corps de la soupape de réglage attelée à la capsule manométri- que ; la figure 2 montre la coupe longitudinale d'une variante du mode de réalisation de la figure 1, dans laquelle la circulation du carburant est obtenue au moyen d'une pompe foulante et d'une pompe de récupération;
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la figure 3 représente une aute- forme d'exécution, illustrant- seulement la partie qui se trouve à l'intérieur de l'ensemble de pulvérisa- tion; la figure 4 est une coupe du carburateur, analogue à la précéden- te, limitée à l'intérieur du groupe pulvérisateur, complétée par le plan d'en- semble, pour la commande de la soupape d'aspiration, qui assure également le fonctionnement d'une soupape de distribution de l'air sous pression, destinée, dans cette variante d'exécution, à la pulvérisation du jet, soupape qui rempla- ce le dispositif à chambre tournant de la figure 1 à 3; les figures 5 et 6 schématisent les positions d'une soupape à guil- . lotine, respectivement à vanne simple ou double, pouvant se substituer à la sou- pape papillon;
les figures 7 et 8 montrent en coupe les particularités du groupe pulvérisateur monobloc, l'orifice.de distribution étant pourvu d'une ouver- ture pour diriger (figure 7) et pour répartir (figure 8) le jet; les figures 9, 10 et 11 schématisent diverses dispositions de l'o- rifice de distribution du carburant pulvérisé, placé en divers endroits entre le tube d'admissiono
Dans ces figures, les parties identiques et similaires sont indi- quées par les mêmes chiffres de référencée
A la figure 1 la référence 1 indique la tubulure d'admission qui se prolonge, vers la prise d'air, en un conduit tubulaire 2, à l'extrémité du- quel se trouve un volet papillon ordinaire 1 ou'tout autre système de réglage opportun;
dans une cavité latérale convenable du conduit 2, est ménagé le lo- gement du dispositif distributeur, essentiellement constitué par un organe ap- te à produire un jet intermittent d'air sous pression.. Dans les modes d'exé- cution des figures 1 à 3, ce dispositif est formé d'une chambre tournante 4, pourvue de lumières d'échappement 5; la chambre ± est attelée mécaniquement au moteur et tourne en phase avec lui. Dans la chambre 4, est amené un courant d'air sous pression, provenant d'un appareil générateur, non représenté.
Le logement de la chambre ± est mis en communication avec la chambre 1 au moyen d'un conduit 6, convenablement orientéo. La rotation de la chambre ± détermi- ne l'ouverture et la fermeture des lumières 5, partir desquelles est provo- quée, à l'intérieur du conduit 6, une sortie d'air; cette ouverture et cette fermeture sont en phase avec celles de la soupape d'admission au cylindre.
Du tuyau collecteur .7 du carburant se détache en direction à peu près verticale une tuyère 8 de petite section (en forme d'aiguille) d'où le carburant gicle avec un débit constant.. par suite de la section constante et calibrée de cette tuyère 8.
Le carburant est maintenu sous pression par une pompe volumétri- que d'admission 9 qui peut être du type à engrenages ou rotatif,ou tout au- tre. Le jet de carburant, issu de la tuyère'8, après avoir parcouru en li- berté, en un filet continu, une courte trajectoire, pénètre dans le tuyau 10, qui a une section bien plus grande que le jet lui-même, et ce tuyau ramène le carburant dans la petite cuve 11 qui communique avec un conduit 12' venant du réservoir, non représenté au dessin; cette communication est commandée par la soupape 12 actionnée par le flotteur 13 qui est prévu pour maintenir le ni- veau constant dans cette cuveo La pompe 9, de son coté, aspire le carburant de la cuve 11, par :le tuyau 11', et l'injecte par le tuyau 25 dans le collec- teur 7.
Dans la variante représentée à la figure 2, par contre, la pompe .9 aspire directement le carburant dans le réservoir, tandis que la pompe de ré- cupération 27 ramène continuellement le carburant au réservoir lui-même. Une conduite (non représentée) servira, dans cette forme d'exécution, à égaliser la pression entre le réservoir et la zone du tube 2, en aval de 3, de façon que les variations de pression dans cette zone, comme conséquence du déplace- ment de la soupape, ne modifient pas la portée du jet 80
Comme la pompe 9, et éventuellement aussi la pompe 27, sont action- nées par le moteur et que la section des tuyères 8 est constante, le débit du carburant provenant de ces tuyères est directement proportionnel aux nombres
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de tours du moteur.
Les tuyères 8 sont aménagées en direction verticale ou presque verticale, dans un emplacement convenable:, au voisinage du tuyau d'as- piration la
L'ensemble qui commande la pompe 9 peut actionner aussi le petit générateur d'air 'comprimé qui alimente le distributeur 4; ledit générateur, cependant, peut aussi être mis en mouvement par une transmission séparée, à la condition que l'appareil soit disposé de manière à créer dans tous les. cas une pression suffisante pour briser le jet de combustible. Il va de soi que, au lieu d'un seul générateur, il pourra y en avoir un par cylindre ; ce cas, les générateurs pourront être incorporés aussi avec le distributeur tour- nant.
Le courant d'air qui, à travers le conduit provient du distribu- teur 4 a donc un caractère intermittent. Le conduit 6, qui a la forme d'une tuyère, avec section calibrée, pénètre dans le conduit 2 selon une direction transversale orientée vers le jet de carburant qu'il frappe dans le tronçon li- bre entre 10 et o Il en résulte que ce jet est coupé, brisé et pulvérisé pen- dant tout le temps que le distributeur ! reste ouvert, à savoir tant que le con- duit est en communication avec la chambre ¯4 à travers une des lumières 5.
Lorsque la communication est interrompue parce que le mouvement de rotation de la chambre 1 s'est poursuivi, le débit d'air sous pression provenant du conduit 6 cesse et le jet de carburant reprend son parcours et est ainsi recueilli de nouveau par le tuyau 10, à travers lequel il va tomber directement dans la cuve 11, lorsque l'appareil est réalisé selon le mode de la figure 1. S'il est réa- lisé selon le mode de la figure 2, le jet est acheminé directement vers le réser- voir à l'aide de la pompe 27.
L'invention prévoit, en outre, que non seulement le jet d'air pro- venant du conduit aura une allure intermittente, mais que le distributeur ± et les lumières d'écoulement 2 sont aménagés de manière que l'écoulement ait lieu seulement au cours de la phase d'aspiration et ait la durée d'une fraction pré-établie de la dite phase.
Il est évident que, si le moteur est à plusieurs cylindres, chaque cylindre sera pourvu d'un des ensembles représentés. Par suite, dans chaque cylindre, on aura, à chaque instant, un débit constant de carburant à partir de chaque tuyère 8, tandis que les débits d'air sous pression des tuyères ( se- ront décalés l'un par rapport à l'autre car ils seront en phase avec l'aspira- tion de chaque-cylindre respectif.
L'invention prévoit encore des moyens automatiques pour maintenir de façon stable le rapport en poids entre l'air aspiré dans le cylindre et le carburant qui y est pulvérisé. Pour obtenir cela, il faut, évidemment, satis- faire aux conditions suivantes : comme les temps d'admission, ainsi que les temps d'ouverture du distributeur du jet d'air sous pression, sont inversement propo.r- tionnels aux nombres de tours du moteur, il est clair que la dose du carburant doit être proportionnelle constamment aux nombres de tours du moteur; pareille- ment,la dose du carburant doit être proportionnelle à la densité de l'air exis- tant dans la tuyauterie d'admission.
On réalise la première condition en fai- sant arriver le carburant à travers des tuyères 8 à section constante, tout en prévoyant des moyens pour faire varier la dose. On obtient cela en faisant va- rier la pression en fonction des nombres de tours du moteur, et on y arrive en accouplant la pompe 2 avec le moteur lui-même.
Par conséquent, par n'importe quel régime, à toute aspiration, pénétrera dans le cylindre une quantité cons- tante de combustible finement pulvériséeo
En outre, il faut remarquer que la densité de l'air aspiré diminue au fur et à mesure qu'en agissant sur le papillon 1 on passe de la position où l'on a, dans le conduit tubulaire 2, l'ouverture maximum, c'est-à-dire la pres- sion à peu près atmosphérique, vers des positions de moindre ouverture -marche minimum) pour lesquelles la pression dans le conduit 2 est réduite jusqu'aux environs de 0,4 mm.
L'invention prévoit un dispositif pouvant faire varier automatique- ment le débit du carburant, de manière à le diminuer en proportion de la dimi-
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nution de la densité de l'air aspirée Ce dispositif est formé par n'importe quel ensemble apte à commander l'ouverture d'une soupape mettant le tuyau d'ad- mission du combustible en communication partielle avec un tuyau de dérivation, de manière à réduire la dose du jet de combustible en même temps que diminue la pression de l'air et vice-versa,,
Le dispositif est constitué, dans le mode de réalisation des figues 1 et 2, par un boitier 14 fermé,
dans lequel est placée une capsule manométri- que 15 et un ou plusieurs éléments déformables ou tout autre dispositif équiva- lento Le boîtier 14 est mis'en communication avec le conduit 2 en aval du vo- let au moyen du conduit 16 de section convenablement choisie pour qu'à l'inté- rieur de ce conduit s'établisse rapidement la dépression existant dans le con- duit 2 tout en amortissant les pulsations rapides. La capsule 15 commande l'ou- verture de la lumière d'arrivée mise en dérivation sur le conduit d'admission du carburantdéterminant ainsi la chute graduelle de la pression et, par con- séquent, de la dose du jet.
D'un côté la capsule 15 est fixée à un dispositif de réglage 17 sou- tenu par un des fonds du boîtier 14; de l'autre côté, elle est reliée rigide- ment avec une tige 19 qui traverse l'autre fond du boîtier 14 en correspondan- ce avec un trou calibréo La tige 19 est pourvue d'une extrémité 21 ayant un étranglement graduellement croissant 22, comme le montre la figure de détail lao Lorsqu'à l'intérieur du boftier 14 existe la pression barométrique initia- le, la partie cylindrique terminale 23 de la tige 19 ferme complètement le trou à arête vive 24, pratiqué dans un branchement du tuyau 25. et la pression du carburant prend alors sa plus haute valeur. Lorsqu'une dépression se présente dans le conduit 2. la capsule afi se dilate et fait avancer l'aiguille 19.
Ce déplacement détermine la formation d'une lumière et, par conséquent, une fuite de carburant entre le creux d'aiguille 22 et le trou 24; cette lumière augmen- te progressivement par suite du profil du creux 22, au fur et à mesure qu'aug- mente la dépression. Le carburant qui jaillit du trou 24 en quantité toujours croissante est recueilli par le tuyau 26 et retourne à la cuve 11 (figure 1) ou à la pompe 1 pour être refoulé au réservoir (figure 2).
De cette manière, on réalise automatiquement la correction continue de la vitesse et, par consé- quent, du débit du jet, en fonction des variations de la pression à l'intérieur du carburateuro
Le schéma de la figure 3 se rapporte, ainsi qu'il a été dit, à une solution applicable lorsqu'on a des tubulures d'aspiration rabattues parallè- lement ou presque à l'àxe du cylindre (comme dans les moteurs en étoile). Dans ce cas, le tuyau 28 destiné à recueillir le jet de carburant provenant de la tuyère en forme d'aiguille 29, peut être incorporé dans la paroi de la tubulu- re d'admission, ce qui offre l'avantage de laisser complètement libre la sec- tion d'écoulement à l'intérieur de la tubulure d'admission.
Dans la forme d'exécution représentée aux figures 1 à 3, l'organe de réglage du carburateur est une valve à papillon 3 disposée en amont du grou- pe injecteur. Avec cette disposition, quand le moteur tourne avec le papillon à demi fermé (régime réduit), l'injecteur est soumis aux variations de pression (dépression) qui se produisent en aval du papillon 3, quand celui-ci est dépla- cé de la position d'ouverture maximum vers la position de fermeture ou de mar- che au ralentio Ces dépressions viendraient influencer le débit du jet conti- nu qui s'écoule du tube 1 en tendant à l'accrofte à mesure que la dépression augmente.
Dans la forme d'exécution.de la figure 1, pour compenser cette ac- tion qui modifierait la composition du mélange carburant, on a fait en sorte que la même dépression qui se produit en aval du papillon ± s'établisse égale- ment dans.la petite cuve 11; le même tuyau .5., de section suffisamment large assure cette égalisationo Dans la forme d'exécution de la figure 2, au con- traire, le réservoir de carburant (non représenté) est relié par une tuyaute- rie appropriée à la zone du tuyau 2 qui se trouve en aval de la valve à papil- lon de manière à égaliser les pressions des deux cotes.
Les schémas des figures. 4 à 11 représentent au contraire une dis- position grâce à laquelle on n'a plus besoin d'égaliser ainsi.les pressions, parce que là valve à papillon 1 est placée entre le groupe pulvérisateur et la soupape d'aspiration 30. Avec ce perfectionnement, le groupe pulvérisateur
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ne se trouve plus soumis aux variations de pression qui se produisent dans le tuyau 1. Il peut être préférable d'utiliser avec cette solution aux lieu et place de la valve à papillon une valve à tiroir à diaphragme simple 3b (figu- re 5) ou à double diaphragme 3 ç (figure 6).
Il faut remarquer que, dans des cas déterminés, le réglage de l'ou- verture et de la fermeture du débit de l'air sous pression, destiné à pulvéri- ser le jet de carburant, au lieu d'être obtenu par des chambres tournantes ou des systèmes analogues, peut être assuré directement au moyen d'organes de com- mande de la soupape (culbuteur, tête à commande directe, etc...) qui, au cours de leur mpuvement, peuvent déterminer l'ouverture ou la fermeture du débit d'air du pulvérisateur.,
Le dispositif qui commande l'écoulement intermittent de l'air peut être réalisé, par exemple, au moyen d'une soupape à mouvement alternatif 31 du type représenté à la figure 4; cette soupapé 31, maintenue sur son siège par le ressort 32, obture l'orifice d'écoulement 33 d'un conduit d'alimentation d'air comprimé 34.
L'ouverture de la soupape 31 convenablement combinée avec l'ouverture de la soupape 30 fait couper le jet de carburant par l'air sous pression. La soupape 31 peut être commandée par une came secondaire 35, mon- tée sur le même arbre que la came 36 qui commande la soupape 30.
Dans ce cas, chaque pulvérisateur est pourvu d'une soupape du même type que la soupape 31.
-Cette disposition ne nécessite pas prenne de précautions spé- ciales pour le graissage, précautions qui sont indispensables avec la .solution par gaine tournante / représentée aux figures 1 à 3.
On peut également prévoir de faire commander par l'arbre à cames le déplacement de petits compresseurs volumétriques à cylindre et piston qui produiraient le jet d'air intermittent en phase avec l'ouverture de chaque soupape d'aspiration, mais cette solution n'a pas été représentée, parce que sa réalisation est d'une extrême simplicité,, On peut confier à des ressorts le soin de ramener en arrière les petits pistons, tandis que la course d'aller ou de compression est commandée par des cames secondaire avec, éventuellement interposition de poussoirs.
Dans une telle disposition, chaque injecteur est pourvu de son pro- pre compresseur volumétrique,
Il faut noter qu'il est préférable, pour des raisons pratiques, de réaliser l'ensemble pulvérisateur sous forme d'une pièce unique 37 (figures 7 à 11) dans laquelle l'orifice de sortie peut être pourvu d'ajutages 38 dont la forme permettra d'obtenir un jet plus ou moins évasé. Dans la forme d'exécu= tion représentée à la figure 8, l'ajutage 38a comporte des trous qui sont dis- posés en couronne et dont les axes convergent sur l'axe de l'injecteuro L'in- jecteur donne ainsi un cône d'écoulement très ouverto
Dans la variante de la figure 9, le groupe injecteur 37 envoie le carburant pulvérisé au centre du tube 2 dans le même sens que l'air aspiré.
Dans la forme d'exécution de la figure 10, le conduit 2 et l'injec- teur37a ont même axe, mais le jet de carburant pulvérisé est dirigé en sens inverse de l'air aspiréo
Dans la forme d'exécution de la figure 11, l'injecteur 37b est dis- posé à la partie inférieure de la tubulure d'admission 2 et l'axe du c6ne d'é- coulement du carburant pulvérisé se présente en travers du courant d'air aspi- ré par le cylindre; l'injecteur 37b pourrait tout aussi bien être disposé de manière identique sur le coté de la tubulure d'admission 2 au lieu d'être pla- cé dans sa partie inférieure.
On donnera la préférence à l'une ou l'autre des différentes solu- tions représentées au dessin suivant les caractéristiques et le type particulier des moteurs auxquels l'invention devra être appliquée.
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INTERMITTENT FORCED FUEL SPRAYING SYSTEM IN INTERNAL COMBUSTION ENGINES AND CARBURETOR REALIZED IN APPLICATION OF THE
SYSTEM.
The object of the invention is a mechanical system for carrying out the intermittent forced spraying of the fuel jet intended to supply internal combustion engines. This jet is caused to pass, in a continuous stream, a suitable area of the intake pipe where it is struck by a jet of pressurized air, which spurts out intermittently and at a determined rate, through a device. distributor, whereby the intermittency of the spray is obtained by varying the rate of flow of the fluid, pressurized air or the like, which has been provided to break up and atomize the jet.
The invention provides for the production of a mechanical carburetor for the application of the system, this carburetor providing intermittent forced spraying of the fuel jet and means being provided therein to keep the weight ratio between the fuel and the fuel constant therein. air introduced into the cylinder, according to the variations of the revolutions of the engine, and to automatically vary the range of the fuel jet according to the variations in the density of the fuel air.
It is known that, in the types of carburettors ordinarily employed today, in the suction duct of the engine is formed a throttle (diffuser) in which the air current acquires a greater speed and, consequently, a pressure. strong from that of the atmosphere. 'In the smallest section of the diffuser, opens a tubing having a calibrated outlet hole, through which is sucked the fuel which, mixing with the moving air, pulverizes, forming the mixture which the motor sucks. .
However, in order for the latter to operate regularly at the various speeds, it is necessary that, at all times, the weight ratio between the air drawn in and the fuel in suspension remains constant and that, moreover, the mixture is perfectly mixed. Two elements be assured. An attempt has been made to obtain the constancy of the said relation by various means which, however, only partially achieved their goal. To ensure the intimate mixing of the elements, it has always been attempted, until now, to increase the fineness of the spraying while avoiding the formation of
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massaging granules or droplets. ¯ However, carburetors built to these guidelines have considerable flaws:
in particular, the weight ratio is never respected at all points of the use curve and this discontinuity is greater during rapid resumptions or sudden shutdowns of the control unit
The fuel atomization obtained by vacuum is faulty, especially when one is forced to use large diameter diffusers to reduce pressure drops - as occurs in non-supercharged high volumetric filled engines. .
In the case of engines with several cylinders with piping placing several suction ports in communication, the presence of the mixture in the connecting sections determines deviations in the distribution of the mixture in the different cylinders.
In engines at high speed (that is to say with high volumetric filling), the imperfect homogeneity of the mixture, caused by defective spraying, influences the regular operation of the engine all the more as the speed is reduced. higher, the duration of the phases which precede and immediately follow the explosion'y being decreasing in inverse proportion to the increase in speed itself, hence lower efficiency or even greater consumption of fuel which n is not fully utilized in the expansion phase. For. to obtain a correct mixture of air with fuel, in addition to vacuum carburettors, injection systems are used.
These systems, while achieving their goal, require complex apparatuses which are difficult to construct and, therefore, too expensive. In addition, they are ill-suited to application to multi-cylinder engines of small unit displacement and at high speed. , where it is difficult to calibrate with the necessary accuracy the components for the very small quantities of fuel required for each cylinder.
Injection devices are not suitable for high speed engines owing to the need to increase the frequency of the reciprocating movements of certain components. In addition, the operation of small accessory pumps, which is sufficiently safe when using a heavy fuel such as, for example, a heavy product extracted from petroleum, is quite compromised when it is necessary to make use, for example, of gasoline, which is devoid of any lubricating power.
The mechanical carburizing system, object of the present invention, achieves the following advantages: a) homogeneous spraying with very fine granulation; b) very fine mixing of the atomized fuel and the air sucked in by the engine, with formation of an explosive mixture suitable even for very rapid cycles; c) spraying limited in each cylinder to the single suction phase; d) exact dosage of the amount of fuel, even in small displacement engines; e) reduced unit fuel consumption;
f) automatic adjustment of the title of the mixture in any circumstance (darning, quick closing, etc.) even in the event of barometric variations (variations in altitude)
There is shown, by way of purely indicative and in no way limiting examples, some embodiments of the invention, in the accompanying drawing in which; FIG. 1 is the longitudinal section of a first embodiment, with the fuel receiving tank, at constant level; Figure 1a is a detail view of the body of the regulating valve coupled to the pressure capsule; FIG. 2 shows the longitudinal section of a variant of the embodiment of FIG. 1, in which the circulation of the fuel is obtained by means of a pressure pump and a recovery pump;
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Figure 3 shows a further embodiment, showing only the part which is inside the spray assembly; FIG. 4 is a cross-section of the carburetor, similar to the preceding one, limited to the interior of the sprayer group, completed by the general plan, for the control of the suction valve, which also ensures the operation a pressurized air distribution valve, intended, in this variant embodiment, for spraying the jet, which valve replaces the rotating chamber device of FIGS. 1 to 3; Figures 5 and 6 show schematically the positions of a guil- valve. lotine, with single or double valve respectively, which can replace the butterfly valve;
Figures 7 and 8 show in section the peculiarities of the monobloc spraying unit, the dispensing orifice being provided with an opening for directing (Figure 7) and for distributing (Figure 8) the jet; Figures 9, 10 and 11 show schematically various arrangements of the atomized fuel dispensing orifice, placed at various locations between the intake tube
In these figures, identical and similar parts are indicated by the same numbers referenced
In FIG. 1, reference 1 indicates the intake manifold which extends, towards the air intake, in a tubular duct 2, at the end of which is an ordinary butterfly flap 1 or any other control system. timely adjustment;
in a suitable lateral cavity of the duct 2, is provided the housing of the dispensing device, essentially constituted by a member capable of producing an intermittent jet of pressurized air. In the embodiments of FIGS. 1 at 3, this device is formed by a rotating chamber 4, provided with exhaust ports 5; the chamber ± is mechanically coupled to the motor and rotates in phase with it. Into chamber 4 is brought a stream of pressurized air from a generator device, not shown.
The housing of the chamber ± is placed in communication with the chamber 1 by means of a duct 6, suitably oriented. The rotation of the chamber ± determines the opening and closing of the ports 5, from which an air outlet is caused inside the duct 6; this opening and closing are in phase with those of the cylinder inlet valve.
From the fuel manifold pipe .7 is detached in an approximately vertical direction a nozzle 8 of small section (in the form of a needle) from which the fuel spurts out with a constant flow .. as a result of the constant and calibrated section of this nozzle 8.
The fuel is kept under pressure by an intake positive displacement pump 9 which may be of the gear type or rotary type, or whatever. The jet of fuel, issuing from the nozzle '8, after having traveled freely, in a continuous stream, a short trajectory, enters the pipe 10, which has a section much larger than the jet itself, and this pipe brings the fuel back into the small tank 11 which communicates with a pipe 12 'coming from the tank, not shown in the drawing; this communication is controlled by the valve 12 actuated by the float 13 which is provided to keep the level constant in this tank. The pump 9, for its part, sucks the fuel from the tank 11, through: the pipe 11 ', and injects it through pipe 25 into manifold 7.
In the variant shown in FIG. 2, on the other hand, the pump .9 draws the fuel directly into the tank, while the recovery pump 27 continuously returns the fuel to the tank itself. A pipe (not shown) will serve, in this embodiment, to equalize the pressure between the reservoir and the zone of the tube 2, downstream of 3, so that the pressure variations in this zone, as a consequence of the displacement. of the valve, do not modify the throw 80
As the pump 9, and possibly also the pump 27, are actuated by the engine and the section of the nozzles 8 is constant, the flow of fuel from these nozzles is directly proportional to the numbers.
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engine revolutions.
The nozzles 8 are arranged in a vertical or almost vertical direction, in a suitable location:, in the vicinity of the suction pipe the
The assembly which controls the pump 9 can also actuate the small compressed air generator which supplies the distributor 4; said generator, however, can also be set in motion by a separate transmission, provided that the apparatus is arranged so as to create in all. sufficient pressure to break the fuel jet. It goes without saying that, instead of a single generator, there could be one per cylinder; in this case, the generators can also be incorporated with the rotating distributor.
The air stream which, through the duct comes from the distributor 4, therefore has an intermittent character. The duct 6, which has the shape of a nozzle, with calibrated section, enters the duct 2 in a transverse direction oriented towards the fuel jet which it strikes in the free section between 10 and o The result is that this jet is cut, broken and sprayed while the dispenser is running! remains open, ie as long as the duct is in communication with chamber ¯4 through one of the lights 5.
When the communication is interrupted because the rotational movement of the chamber 1 has continued, the flow of pressurized air from the duct 6 ceases and the fuel jet resumes its path and is thus collected again by the pipe 10 , through which it will fall directly into the tank 11, when the apparatus is produced according to the mode of FIG. 1. If it is produced according to the mode of FIG. 2, the jet is routed directly to the reservoir. - see using the pump 27.
The invention further provides that not only will the air jet coming from the duct have an intermittent shape, but that the distributor ± and the flow openings 2 are arranged so that the flow takes place only at the outlet. during the aspiration phase and has the duration of a pre-established fraction of said phase.
Obviously, if the engine is multi-cylinder, each cylinder will be provided with one of the sets shown. Consequently, in each cylinder, there will be, at each instant, a constant flow of fuel from each nozzle 8, while the flow rates of pressurized air from the nozzles (will be offset one with respect to the other because they will be in phase with the suction of each respective cylinder.
The invention also provides automatic means for stably maintaining the weight ratio between the air drawn into the cylinder and the fuel sprayed therein. To obtain this, it is obviously necessary to satisfy the following conditions: as the admission times, as well as the opening times of the distributor of the pressurized air jet, are inversely proportional to the numbers of engine revolutions, it is clear that the fuel dose must be constantly proportional to the number of engine revolutions; Likewise, the fuel dose should be proportional to the density of the air in the intake piping.
The first condition is achieved by causing the fuel to flow through nozzles 8 of constant section, while providing means for varying the dose. This is achieved by varying the pressure as a function of the number of revolutions of the engine, and this is achieved by coupling the pump 2 with the engine itself.
Consequently, at any speed, at any suction, a constant quantity of finely pulverized fuel will enter the cylinder.
In addition, it should be noted that the density of the air sucked in decreases as and when acting on the butterfly 1 we go from the position where we have, in the tubular duct 2, the maximum opening, that is to say the pressure approximately atmospheric, towards positions of least opening (minimum on) for which the pressure in the duct 2 is reduced to around 0.4 mm.
The invention provides a device capable of automatically varying the fuel flow rate, so as to decrease it in proportion to the decrease.
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decrease in the density of the air sucked in This device is formed by any assembly capable of controlling the opening of a valve placing the fuel inlet pipe in partial communication with a bypass pipe, so as to reducing the dose of the fuel jet at the same time as the air pressure decreases and vice versa,
The device consists, in the embodiment of figs 1 and 2, by a closed case 14,
in which is placed a manometric capsule 15 and one or more deformable elements or any other equivalent device The housing 14 is put in communication with the duct 2 downstream of the shutter by means of the duct 16 of suitably chosen section so that inside this duct the depression existing in the duct 2 is established rapidly while damping the rapid pulsations. Capsule 15 controls the opening of the bypassed inlet lumen to the fuel inlet conduit thereby determining the gradual drop in pressure and hence the dose of the jet.
On the one hand, the capsule 15 is fixed to an adjustment device 17 supported by one of the backs of the case 14; on the other side, it is rigidly connected with a rod 19 which passes through the other bottom of the housing 14 in correspondence with a calibrated hole. The rod 19 is provided with an end 21 having a gradually increasing constriction 22, as shown in the detail figure lao When inside the boftier 14 there is the initial barometric pressure, the terminal cylindrical part 23 of the rod 19 completely closes the sharp-edged hole 24, made in a branch of the pipe 25 and the fuel pressure then takes its highest value. When a depression is present in the duct 2.the afi capsule expands and advances the needle 19.
This displacement determines the formation of a lumen and, consequently, a fuel leak between the needle hollow 22 and the hole 24; this lumen increases progressively as a result of the profile of the hollow 22, as the depression increases. The fuel which spurts out of the hole 24 in ever increasing quantity is collected by the pipe 26 and returns to the tank 11 (figure 1) or to the pump 1 to be delivered to the tank (figure 2).
In this way, the continuous correction of the speed and, consequently, of the flow rate of the jet, is automatically carried out, according to the variations of the pressure inside the carburetor.
The diagram in figure 3 relates, as has been said, to a solution applicable when the suction pipes are folded down parallel or almost parallel to the axis of the cylinder (as in star engines). . In this case, the pipe 28 intended to collect the jet of fuel coming from the needle-shaped nozzle 29 can be incorporated into the wall of the intake manifold, which offers the advantage of leaving completely free. the flow section inside the intake manifold.
In the embodiment shown in Figures 1 to 3, the carburetor adjustment member is a butterfly valve 3 arranged upstream of the injector group. With this arrangement, when the engine is running with the throttle half closed (reduced speed), the injector is subjected to the pressure variations (depression) which occur downstream of the throttle 3, when the latter is moved from the throttle. maximum open position towards the closed or slow-moving position These depressions would influence the flow rate of the continuous jet which flows from the tube 1, tending to increase as the depression increases.
In the embodiment of figure 1, to compensate for this action which would modify the composition of the fuel mixture, it was made so that the same depression which occurs downstream of the throttle ± is also established in .the small tank 11; the same pipe .5., of sufficiently wide cross section ensures this equalization. In the embodiment of FIG. 2, on the contrary, the fuel tank (not shown) is connected by an appropriate pipe to the zone of the pipe 2 which is located downstream of the butterfly valve so as to equalize the pressures on both sides.
The diagrams of the figures. 4 to 11 represent, on the contrary, an arrangement by which there is no longer any need to equalize the pressures in this way, because the butterfly valve 1 is placed between the spraying group and the suction valve 30. With this improvement, the sprayer group
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is no longer subject to the pressure variations which occur in pipe 1. It may be preferable to use with this solution instead of the butterfly valve a single diaphragm spool valve 3b (figure 5) or double diaphragm 3 ç (figure 6).
It should be noted that, in certain cases, the adjustment of the opening and closing of the flow of pressurized air, intended to spray the fuel jet, instead of being obtained by chambers. rotary valves or similar systems, can be ensured directly by means of control members of the valve (rocker arm, direct-operated head, etc.) which, during their movement, can determine the opening or closing. shutting off the sprayer air flow.,
The device which controls the intermittent flow of air can be implemented, for example, by means of a reciprocating valve 31 of the type shown in Fig. 4; this valve 31, held on its seat by the spring 32, closes the flow orifice 33 of a compressed air supply duct 34.
The opening of the valve 31 suitably combined with the opening of the valve 30 cuts off the jet of fuel by the pressurized air. The valve 31 can be controlled by a secondary cam 35, mounted on the same shaft as the cam 36 which controls the valve 30.
In this case, each sprayer is provided with a valve of the same type as the valve 31.
-This arrangement does not require taking special precautions for lubrication, precautions which are essential with the .solution by rotating sheath / shown in Figures 1 to 3.
It is also possible to provide for the camshaft to control the displacement of small positive displacement piston cylinder compressors which would produce the intermittent air jet in phase with the opening of each suction valve, but this solution does not not shown, because its realization is of an extreme simplicity ,, We can entrust to the springs the care of bringing back the small pistons, while the forward or compression stroke is controlled by secondary cams with, possibly interposition of pushers.
In such an arrangement, each injector is provided with its own positive displacement compressor,
It should be noted that it is preferable, for practical reasons, to produce the sprayer assembly in the form of a single piece 37 (FIGS. 7 to 11) in which the outlet orifice can be provided with nozzles 38 whose shape will make it possible to obtain a more or less flared jet. In the embodiment shown in FIG. 8, the nozzle 38a comprises holes which are arranged in a crown and whose axes converge on the axis of the injector. The injector thus gives a cone very open flow
In the variant of FIG. 9, the injector unit 37 sends the atomized fuel to the center of the tube 2 in the same direction as the air sucked in.
In the embodiment of FIG. 10, the duct 2 and the injector 37a have the same axis, but the jet of atomized fuel is directed in the opposite direction to the air sucked in.
In the embodiment of FIG. 11, the injector 37b is disposed at the lower part of the intake manifold 2 and the axis of the atomized fuel flow cone runs through the stream. air sucked in by the cylinder; the injector 37b could just as well be arranged identically on the side of the intake manifold 2 instead of being placed in its lower part.
Preference will be given to one or other of the various solutions shown in the drawing depending on the characteristics and the particular type of engines to which the invention is to be applied.