Procédé et appareil pour former un mélange de carburant et d'air au moyen d'énergie sonique.
La présente invention concerne d'une façon générale un procédé
et un appareil pour mélanger un carburant contenant un hydrocarbure liquide, tel que l'essence, le kérosène, le carburant diesel et le carburant pour réacteurs:, avec de l'air pour former un mélange de carburant et d'air convenable pour la combustion dans un moteur à combustion interne. Plus particulièrement, l'invention concerne un appareil pour pulvériser et vaporiser un courant commandé positivement de. carburant par de l'énergie vibratoire sonique exerçant un travail sur le carburant pour le pulvériser
et le vaporiser afin d'améliorer le mélange du carburant avec l'air s'écoulant autour de l'appareil vibratoire pour former le mélange de carburant
et d'air.-
Les dispositifs pour alimenter les moteurs à combustion interne en mélange de carburant et d'air doivent satisfaire à différentes conditions, En premier lieu, le carburant doit être pulvérisé finement et être parfaitement mélangé à l'air dans toute la mesure du possible pour obtenir
la combustion la plus complète. En second lieu, le débit de carburant
ainsi que le débit d'air et leurs rapports doivent pouvoir être réglés
dans toute la plage des vitesses et des charges du moteur. Aux vitesses élevées-, un moteur nécessite plus d'air et de carburant qu'aux vitesses faibles, et aux charges élevées ils nécessitent habituellement une proportion supérieure de carburant par rapport.à l'air que dans le cas de l'absence de charge.
En troisième lieu, le mélange doit pouvoir être temporairement enrichi pendant l'accélération, et de préférence être appauvri pendant la décé-
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enrichi au ralenti pour compenser l'effet défavorable des densités faibles et la contamination importante de gaz d'échappement du fait de la combustion.
Les carburateurs classiques pour les automobiles produisent
du carburant pulvérisé à partir d'un gicleur dans le col d'un venturi qui fait partie d'un passage pour l'écoulement de l'air. La commande principale de la vitesse du moteur est effectuée en moyenne d'un papillon des gaz
situé dans le passage pour l'air. L'alimentation en carburant est maintenue
à un niveau constant dans une chambre à flotteur et le débit du carburant est réglé automatiquement par rapport au débit massique d'air déterminé par la position du papillon, en raison de la relation pression-débit inhérente établie par le venturi. Autrement dit, la pression dans le col du venturi décroît avec l'augmentation du débit d'air en provoquant une chute de pression supérieure autour du gicleur et par suite une augmentation corres-pondante du débit de carburant. Le rapport carburant/air résultant est pratiquement constant dans une plage large des débits.
Pour assurer l'enrichissement en carburant pour l'accélération, la plupart des carburateurs comportent une pompe d'accélération située directement à coté du dispositif de commande du papillon, cette pompe injectant du carburant additionnel à travers un gicleur séparé quand
le papillon est ouvert soudainement. Le besoin en carburant additionnel
au ralenti est habituellement assuré par un gicleur de ralenti séparé alimenté en by-pass à partir du conduit alimentant le gicleur principal et dont la sortie est placée dans la région de dépression importante près du bord du papillon.
Un carburateur classique a des inconvénients importants pour l'établissement du mélange carburant-air. Un carburateur classique ne pulvérise pas suffisamment le carburant liquide pour permettre une distribution complète et uniforme du carburant dans le mélange carburant-air. De ce fait, des parties du carburant se séparent du mélange et se condensent sur les parois de la tubulure d'admission pendant son passage vers
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papillon des gaz est normalement situé en aval de la section de pulvérisation du carburateur pour isoler le venturi contre les effets de la pression variable dans la tubulure d'admission. La pression dans le col
(et par suite l'action résultante de dosage du carburant) est ainsi seulement fonction du débit massique d'air à travers le carburateur. Cette position en aval du papillon a cependant un inconvénient. La détente adiabatique du mélange de. carburant et d'air pendant.son passage à travers le papillon refroidit le mélange et provoque la condensation d'une
partie du carburant vaporisé sous la forme d'un film de liquide sur la structure du papillon ainsi que sur les parois de la tubulure d'admission. Cette condensation du carburant réduit l'homogénéité du mélange
de carburant et d'air, ce qui provoque une diminution du rendement de combustion et une augmentation de la quantité de produits de combustion indésirables dans les gaz d'échappement du moteur. Quand un mélange
de carburant et d'air, insuffisamment mélangé est allumé dans un
<EMI ID=3.1> Un second inconvénient d'un moteur classique équipé d'un carburateur apparaît pendant les périodes de décélération rapide du moteur . La dépression importante dans le tubulure d'admission du
moteur pendant la décélération provoque l'arrivée d'une quantité excessive de carburant dans le moteur, ce qui augmente encore la quantité de produits d'échappement indésirables dans les gaz d'échappement.
Un troisième.inconvénient d'un moteur classique équipé d'un carburateur apparaît pendant les périodes de démarrage ou de chauffage du moteur. Pendant ces périodes, le rapport carburant/air est maintenu à
un niveau élevé par étranglement et par suite la quantité de produits indésirables, tels que des hydrocarbures non brûlés, est très élevéedans les gaz d'échappement.
Ces défauts ont plusieurs conséquences indésirables. En premier lieu, la combustion peu efficace du mélange de carburant et d'air produit par un carburateur classique se traduit par une consommation spécifique
de carburant supérieure à celle pouvant être obtenue avec une pulvérisation plus complète du carburant par un carburateur. En second lieu, et d'une façon plus importante du point de vue de la pollution de l'air, l'oxygène n'ayant pas été combiné avec le carbone dans le processus de combustion peut se combiner avec des atomes d'azote et de carbone présents aussi dans la chambre de combustion en formant des produits indésirables dans les gaz d'échappement, tels que de l'oxyde de carbone et des oxydes d'azote. De plus, le carburant n'ayant pas été combiné avec l'oxygène peut subsister dans les-gaz d'échappement sous la forme d'hydrocarbures non brûlés.
Il a été proposé d'utiliser de l'énergie sonore ou vibratoire pour obtenir une pulvérisation plus fine du carburant et par suite un mélange supérieur de carburant et d'air pour les moteurs à combustion interne.
Par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 2 908 443 décrit un dispositif mélangeur de carburant et d'air pour automobiles comportant une plaque vibrante plate faisant face vers le haut montée dans le fond d'une chambre fermée communiquant avec la tubulure d'admission du moteur. Un tube d'arrivée de carburant situé au-dessus de la plaque vibrante distribue des gouttes de carburant sur la plaque sur laquelle elles sont pulvérisées. La vapeur résultante du carburant sort ensuite
de cette chambre du fait de l'aspiration dans la tubulure d'admission pour être mélangée à l'air traversant la tubulure d'admission vers le moteur. Une soupape située dans le tube d'alimentation en carburant règle le débit de carburant vers la plaque vibrante. Il n'existe aucun moyen positif pour régler la quantité de carburant sortant de la chambre pour être mélangé à l'air circulant vers le moteur. De plus, ce dispositif peut permettre la condensation de carburant dans la chambre avant son mélange à l'air circulant vers le moteur, ce qui annule le but recherché.
D.A. Trayser et al dans un rapport intitulé "A Study of
the Influence of Fuel Atomization, Vaporization and Mixing Processes on
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Battelle Memorial Institute, Colombus, Ohio, 30 avril 1969 étudie l'influence de la forme classique d'un carburateur sur la condensation du carburant, et les mélanges résultants non uniformes de carburant et
d'air arrivant dans les cylindres d'un moteur.
Unesuggestion de l'étude de Trayser et al est de remplacer le gicleur principal d'un carburateur classique par un pulvérisateur piezoélectrique ultrasonique. Le pulvérisateur ultrasonique proposé comporte une pièce en forme de corne cylindrique en aluminium faisant face dans
la direction aval dans une région rétrécie d'un passage pour l'air. Un disque piezoélectrique monté à l'extrémité amont provoque la vibration
de l'extrémité aval de la corne sur un mode radial. Le carburant s'écoule sur le surface extérieure cylindrique de la corne à travers un cercle de petits orifices espacés autour de l'extrémité supérieure du pulvérisateur et descend en cascade vers le bord inférieur vibrant radialement où il pilvérisé et mélangé avec l'air s'écoulant à travers le passage restreint.
Dans le dispositif proposé par Trayser et al, le débit de carburant est commandé par la chute de pression fonction de la quantité d'air s'écoulant à travers la région rétrécie, comme dans le cas d'un carburateur classique. Le débit d'air est à son tour commandé par le papillon de commande desgaz, ce qui conserve l'inconvénient inhérent d'une surface de condensation du carburant en aval du dispositif pulvérisateur. Cependant, en variante Trayser et al suggèrent de supprimer le papillon
des gaz et de commander le débit d'air par un déplacement axial du pulvérisateur pour faire varier la section d'écoulement à travers la région rétrécie. Une soupape séparée pour le carburant, réglée par la tringlerie commandant la position axiale du pulvérisateur, serait nécessaire pour établir le rapport désiré de carburant et d'air dans la plage des charges.
Suivant cette variante, l'air purifié séparé pour le carburant, et des ouvertures pour l'air, seraient nécessaires pour le fonctionnement au ralenti quand le corps de pulvérisateur ferme complètement le passage restreint.
La présente invention a pour objet un appareil pour le mélange efficace de quantités commandées positivement d'un carburant liquide contenant des hydrocarbures, tels que l'essence, le kérosène,
le carburant diesel ou le carburant pour réacteur, avec de l'air pour former un mélange de'carburant et d'air convenant hautement pour la combustion efficace dans un moteur à combustion interne, l'appareil reçoit le carburant à l'état liquide, et au moyen d'énergie vibratoire sonique effectue un travail sur le carburant pour le transformer à un état hautement pulvérisé. Le carburant peut ensuite être efficacement mélangé à l'air pour former un mélange plus uniforme de carburant et d'air. L'état hautement pulvérisé du carburant favorise la vaporisation des hydrocarbures volatiles en améliorant ainsi de façon supplémentaire le mélange
du carburant à l'air.
Selon un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, l'appareil fonctionne à la place du carburateur et de la buse pour former un mélange de carburant et d'air pour la combustion dans un moteur à combustion interne. L'appareil comporte une enveloppe ou corps ayant un dispositif de commande du débit d'air à la partie supérieure pour l'admission d'un courant commandé d'air dans le corps, et une sortie à l'extrémité inférieure pour le passage du mélange de carburant et d'air formé dans le corps, soit directement dans les cylindres, soit dans la tubulure d'admission du moteur. Un transducteur sonique pouvant être excité, monté
à l'intérieur du corps, transmet de l'énergie vibratoire sonique à une sonde sonique comportant à l'extrémité inférieure des surfaces pour la pulvérisation du carburant . Le montage du transducteur à l'intérieur du corps a l'avantage supplémentaire de refroidir le transducteur par l'air circulant à travers le corps vers le moteur. Un film mince non confiné de carburant est dirigé sur les surfaces de pulvérisation à partir d'un conduit annulaire situé à l'intérieur du corps. L'énergie vibratoire sonique de la sonde sonique effectue un travail sur le film pendant son mouvement le long de la surface de pulvérisation en provoquant ainsi la pulvérisation et la vaporisation du carburant. La surface de pulvérisation est exposée au courant de l'air traversant l'appareil et le carburant pulvérisé émis à partir de la surface est mélangé efficacement à l'air
pour former un mélange de carburant et d'air hautement convenable pour une combustion efficace dans le moteur.
Le terme "sonique" tel qu'il est utilisé ne doit pas être considéré comme limitant les fréquences de vibration de l'appareil à la
plage audible, et il est utilisé pour désigner à la fois les fréquences audibles (c'est-à-dire inférieures à 20 kHz) et les fréquences ultrasoniques (c'est-à-dire au-dessus de 20 kHz). De plus l'expression "sonde sonique!' est utilisée comme expression générale dans le domaine de fréquences soniques, et quand cela n'est pas spécifié autrement, une "sonde sonique" comporte la partie de la sonde qui est appelée ci-après "extrémité sonique" ou "partie sonique".
Un appareil selon l'invention peut remplacer un carburateur classique ou un injecteur de carburant pour fournir le mélange de carburant et d'air à un moteur à combustion interne. Le dispositif de commande
de l'air et le dispositif de commande de la quantité de carburant sont
tous deux situés en amont de la surface vibrante sonique sur laquelle
a lieu la pulvérisation . Le carburant pulvérisé et l'air passent ensuite vers le moteur à combustion interne à travers des conduits classiques tels que des tubulures d'admission sans nécessiter aucun dispositif réducteur
de débit des gaz en aval du point de pulvérisation du carburant. L'appareil est de préférence monté entre le filtre à air et la tubulure d'admission du moteur à combustion interne à la place du carburateur classique,
le seul élément supplémentaire étant un oscillateur sonique excité électriquement pour fournir l'énergie vibratoire sonique au transducteur de l'appareil. Certaines modifications de la tringlerie partant de la
pédale d'accélérateur sont nécessaires pour la coupler au dispositif amont pour la sélection de la quantité d'air et de la quantité de carburant fournies par l'appareil. Comme il est indiqué ci-après, un démarrage rapide du
moteur est possible sans utiliser un dispositif d'étranglement classique.
La pulvérisation plus parfaite permet un mélange avec l'air brûlant^avec un rendement supérieur, et réduit la consommation de carburant du moteur. La quantité de produits-polluants est sensiblement réduite dans
les gaz d'échappement,, comme.il est expliqué plus en détail ci-après.
Le mélange de carburant parfaitement pulvérisé et d'air utilise les atomes d'oxygène de l'air pour la formation d'anhydride carbonique
plutôt que d'oxyde de carbone. L'anhydride carbonique est un produit de combustion relativement plus dérisable que l'oxyde de carbone et les oxydes d'azote.
La combustion plus rapide du mélange de carburant et d'air permet le réglage de la distribution d'allumage dans les.cylindres du moteur à combustion interne pour réduire le temps pendant lequel les hydrocarbures allumés sont présents dans le cylindre. Le réglage correct du temps d'allumage du mélange de carburant et d'air réduit appréciablement les produits polluants dans les gaz d'échappement, en particulier des oxydes d'azote,
car il n'est pas nécessaire d'opérer avec un excédent important d'oxygène.
Les oxydes d'azote sont produits quand la température atteint ou dépasse environ 1650[deg.]C. La production des oxydes d'azote est aussi affectée à n'importe quelle température donnée quand la durée de la combustion augmente dans le cylindre du moteur. Avec l'appareil selon l'invention, la température de pointe est appréciablement abaissée dans le cylindre
par rapport à celle résultant de l'utilisation d'un carburateur classique. De même, comme il n'est pas nécessaire d'avancer autant l'allumage, le temps disponible pour la formation d'oxyde d'azote est réduit. Finalement, la combustion plus complète des atomes de carbone réduit appréciablement le nombre d'atomes d'oxygène libre disponibles pour la combinaison avec des atomes d'azote- pour former des oxydes d'azote.
La débit de carburant sur les surfaces de pulvérisation de
la sonde sonique peut être commandé positivement au moyen d'une soupape. Pendant les périodes de décélération, comme il a été expliqué ci-dessus, contrairement au cas des: commandes analogues d'un moteur équipé d'un carburateur, la soupape réduit le débit-de carburant à la.quantité requise pour la.vitesse du moteur. De plus, un dispositif peut être utilisé, comme dans certains systèmes injecteurs, de carburant, pour provoquer l'arrêt
de l'écoulement du carburant à travers la soupape pendant la décélération jusqu'à ce que la vitesse du moteur soit tombée à une valeur prédéterminée, la quantité appropriée de. carburant pouvant alors être à nouveau fournie
au moteur. Certains avantages d'un système d'injection de carburant peuvent ainsi être aussi obtenus avec un appareil selon l'invention, tel que
la réduction d'une quantité en excédent de carburant dans le mélange de carburant et d'air fourni au moteur pendant les périodes de décélération, ce qui réduit encore les produits d'échappement indésirables dans les gaz d'échappement. La réduction de. la quantité de carburant pendant une décélération rapide est d'une grande importance, car dans de nombreux cas la suppression du carburant en excès pendant la décélération rapide peut réduire de moitié ou même plus les hydrocarbures non brûlés, l'oxyde de carbone et les autres produits polluants.
Comme il a été indiqué ci-dessus, l'invention concerne aussi un.dispositif pour distribuer le carburant en film mince sur une surface vibrante. La distribution de l'écoulement sous la forme d'un film mince assure une pulvérisation supérieure. De plus, le dispositif distributeur
de carburant a nécessairement une section de sortie restreinte qui isole
la canalisation d'alimentation en carburant contre les effets du milieu environnant à pression variable en aval de l'obturateur d'admission d'air.
Comme la soupape principale de carburant doit permettre une variation large des- débits, il est difficile de la régler avec précision pour le débit très faible de carburant au ralenti. Par suite, la soupape principale de carburant est de préférence fermée de façon serrée au.
ralenti et l'alimentation en. carburant est assurée dans cet état à.travers une soupape de by-pass commandée par dépression. Cette soupape de bypass et fermée quand il. existe une dépression importante dans la tubulure .' d'admission, par exemple pendant la décélération et le ralenti normal. Cependant, si le moteur commence à caler, la dépression dans la tubulure.- - d'admission est réduite fortement, de sorte que la soupape de by-pass est ouverte pour fournir davantage de carburant à la surface vibrante de pulvérisation.
La soupape de by-pass commandée par la dépression selon l'invention assure une fonction supplémentaire d'enrichissement en carburant
quand la dépression dans la tubulure d'admission tombe dans des conditions
de charge à l'ouverture partielle ou complète de l'obturateur de commande d'admission d'air en supprimant ainsi le plus souvent la nécessité d'une soupape.séparée d'enrichissement en carburant.
L'invention permet ainsi une pulvérisation supérieure du carburant avec une commande positive du mélange de carburant et d'air dans toutes les conditions de fonctionnement d'un moteur à combustion interne d'automobile, au moyen d'un appareil relativement simple demandant peu
de réglage.
Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple et faite
en se référant aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente en perspective un appareil selon un autre mode de mise en oeuvre de l'invention,
- la figure 2 est une coupe de l'appareil de la figure 1,
- la figure 3 est une coupe à grande échelle d'une partie du manchon et de la sonde sonique de l'appareil de la figure 2,
- la figure 4 représente schématiquement l'appareil qui est utilisé en carburateur pour un moteur à combustion interne classique d'automobile,
- la figure 5 représente une sonde sonique selon un autre mode de mise en oeuvre de l'invention,
- la figure 6 représente une sonde sonique selon un autre mode de mise en oeuvre de l'invention,
- la figure 7 est une vue en perspective d'une variante de l'appareil,
- la figure 8 est une vue en élévation latérale de l'appareil de la figure 7,
- la figure 9 est une coupe suivant la ligne 10-10 de la figure 8,
- la figure 10 est une coupe longitudinale de l'appareil de la <EMI ID=5.1>
- la figure 11 est une coupe suivant la ligne 12-12 de la figure 10 et,
- la figure 12 est une coupe suivant la ligne 13-13 de la <EMI ID=6.1>
Les figures 1 et 2 représentent un appareil 20 selon un mode
de mise en oeuvre de l'invention pour un moteur à combustion interne. L'appareil 20 comporte un corps cylindrique 21 comportant une chambre d'admission d'air 22 dans la partie supérieure 23 et une chambre de mélange 24 dans la partie inférieure 25 du corps 21. Une bride 27 de la paroi extérieure 28 de la partie supérieure 23 du corps qui permet la fixation d'un filtre à air classique entourant complètement la partie supérieure 23 du corps- 21. Des orifices d'admission d'air 28 et 29 du
corps 21 sont régulièrement distribués circulairement dans la partie supérieure 23 du corps 21 pour l'entrée de l'air dans la chambre d'admission 22. La paroi 35 de la partie inférieure 25 du corps 21 forme une tuyère convergente 36. La paroi 35 de la tuyère 36 a une forme exponentielle, de la chambre 24 à l'ouverture de sortie 37 de l'extrémité inférieure du corps 21.
Une bride circulaire 38 de l'extrémité inférieure du corps 21 comporte plusieurs trous 39 pour permettre la fixation de l'appareil 20 à la tubulure d'admission d'un moteur à combustion interne en remplacement
d'un carburateur classique.
La quantité d'air traversant l'appareil à travers les orifices
26 et 29 vers la tubulure d'admission est réglée par un mécanisme de réglage du débit d'air 40 monté entre la chambre d'admission 22 et la chambre de mélange 24. Le dispositif de réglage de l'air 40 comporte une plaque inférieure fixe 41 et un disque supérieur pouvant être tourné 42. Des
trous 43 au centre de la plaque 41 et du disque 42 permettent le passage
de la sonde sonique 45. La plaque 41 est fixée à la paroi 46 du corps 21. Le disque 41 est monté sur la plaque inférieure 41 pour pouvoir tourner autour de l'axe longitudinal de la sonde sonique 45. Un bras 47 fixé au disque 42 traverse radialement une'fente 48 du corps 21. Le bras 47 est commandé à partir de la tringlerie de la pédale d'accélérateur (non représentée) pour régler la position angulaire du disque 42 par rapport
à la plaque 41.
La plaque 41 et le disque 42 ont des ouvertures correspondantes 49 et 49a pour le passage de l'air, ces ouvertures étant distribuées symétri-
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le disque 42 entre une première position et une seconde position. Dans la première position, les ouvertures de réglage 49a du disque 42 sont décalées des ouvertures correspondantes 49 de la plaque 41 pour empêcher le passage de l'air et ne laisser passer que peu d'air à travers le dispositif de commande 40. Dans la seconde position, les ouvertures 49a du disque 42
sont dans l'alignement des ouvertures correspondantes 49 de la plaque 41, de sorte qu'une quantité d'air suffisante pour assurer l'allumage et la combustion dans le moteur à grande vitesse et sous une charge élevée
peut assurer l'allumage et la combustion dans le moteur à grande vitesse et sous une charge élevée peut pénétrer dans la chambre de mélange 24. Quand le disque 42 est tourné de la première position à la seconde position, la quantité d'air pouvant traverser le dispositif de réglage 40 augmente de zéro à la valeur maximale.
Suivant le mode de réalisation des figures 2 et 4, de l'essence ou un autre carburant liquide convenant pour la combustion dans un moteur à combustion interne arrive dans un conduit annulaire pour le carburant 55 à travers un tube 56 qui est fixé dans une ouverture 57 du manchon 60 pour déboucher à l'intérieur de celui-ci. Une soupape doseuse 61 règle
ou dose la quantité de carburant passant par le tube 56 dans le conduit annulaire 55. La soupape 61 est placée aussi près que possible de l'ouverture 57 pour réduire au minimum la possibilité de vaporisation et de pulvérisation prématurées du carburant dans la partie du tube 56 comprise entre la soupape 61 et l'ouverture 57 sous l'action de la dépression dans la tubulure d'admission-ou dans le cylindre. La quantité de carburant pénétrant dans le conduit annulaire 55 à travers la soupape 61 est
réglée par le mouvement du second bras 62 actionnant la soupape 61 et traversant une seconde fente 63 du corps 21. Le second bras et le bras 47 qui commande le dispositif de réglage du débit d'air 40 peuvent être couplés mécaniquement l'un à l'autre et à la pédale d'accélérateur pour assurer une augmentation du débit d'air et une augmentation du débit
de carburant ou une réduction du débit d'air et une réduction du débit
de carburant en fonction de l'enfoncement de la pédale d'accélérateur
par le conducteur.
Le carburant est pulvérisé dans la chambre de mélange 24 par l'énergie vibratoire sonique communiquée à la sonde sonique 45 par un transducteur 65. Le transducteur 65 est monté dans le corps 21 de façon que
son axe longitudinal cotncide avec l'axe longitudinal du corps 21. Le transducteur 65 est.d'un type classique, de préférence un générateur sonique piezoélectrique standard 67 comprenant un bloc supérieur 68,
un disque en matière-céramique piezoélectrique 69, une plaque de montage intermédiaire en aluminium 70, un second disque en matière céramique piézoélectrique 71 et un'bloc inférieur 72. Cependant, d'autres transducteurs tels que des transducteurs à.magnétostriction peuvent communiquer des vibrations longitudinales soniques à la sonde sonique 45. Le transducteur 65 est excité par un oscillateur de puissance 75 dont l'impédance
est adaptée au transducteur 65.
La fréquence de 1''énergie sonique utilisée dans l'appareil
n'a pas une importance critique du point de vue de l'effet de pulvérisation. Un appareil spécifique selon l'invention a été essayé avec succès avec
des fréquence, de 20 à 40 kHz, mais la plage possible peut probablement s'étendre d'une valeur bien inférieure à 10 kHz à une valeur de 100 kHz. Du point de vue pratique, des fréquences comprises dans la plage audible
(en dessous d'environ 18- kHz) doivent de préférence être évitées pour
ne pas incommoder le conducteur.
Dans l'appareil de la figure 2, la sonde sonique 45 est montée sur l'extrémité inférieure 66 du transducteur 65, l'axe longitudinal
de la sonde 45 coïncide avec l'axe longitudinal du transducteur 65 et
avec l'axe longitudinal du corps 21. La sonde sonique 45 a de préférence une section circulaire. Le diamètre de la sonde décroissante progressivement à partir d'une partie cylindrique 80 jusqu'à une partie intermédiaire cylindrique 81 et la partie inférieure 82 de la sonde sonique 45 a de préférence une section croissant vers le bas, le diamètre de cette partie croissant exponentiellement à partir du diamètre de la partie intermédiaire
81 jusqu'au diamètre de la partie inférieure 83 de la sonde 45.
Une pièce sonique d'extrémité 85 de section circulaire est montée sur l'extrémité inférieure 83 de la sonde sonique 45. La surface extérieure en pente 86 de la pièce d'extrémité 85 est le prolongement régulier de la surface de la partie inférieure de la sonde 45, et le diamètre de la pièce sonique 85 décroît de préférence exponentiellement
du diamètre de l'extrémité supérieure 88 de la pièce sonique 85 jusqu'au diamètre d'un bord circulaire étroit, de préférence cylindrique, 89 situé
à l'extrémité inférieure de la pièce sonique 85. Suivant un mode de réalisation de pièce sonique 85, les diamètres à l'extrémité supérieure 88 et à l'extrémité inférieure 90 sont respectivement de 19 mm et 25,4 mm
et la hauteur du bord étroit 89 est de 0,8 mm. Suivant un autre mode de réalisation, le bord étroit 89 9 est'un;bord vif d'une épaisseur pratiquement nulle. La face inférieure 90 de la pièce sonique 85 se trouve de préférence dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de la sonde 45, mais cette face inférieure peut aussi avoir d'autres formes, de la façon décrite ci-après. Le jeu entre le bord 89 et la paroi courbe 35 de la tuyère 36 forme un passage annulaire 95 dans lequel le courant d'air aspiré à travers le dispositif de réglage 40 est mélangé de façon turbulente au carburant pulvérisé échappant de la pièce sonique 85 de la sonde 45.
Bien que la sonde sonique 45 et sa pièce sonique d'extrémité 85 ne soient pas nécessairement d'une construction classique, elles peuvent cependant être formées de matière plastique pour les sondes soniques. Le titane a été constaté être une matière particulièrement avantageuse pour former la pièce d'extrémité sonique 85, bien que d'autres matières légères puissent être utilisées du moment qu'elles ne sont pas affectées par le carburant et qu'elles peuvent supporter sans rupture les contraintes imposées.
Le carburant est pulvérisé par la sonde sonique 45 pendant son écoulement à partir du conduit annulaire 55 et son déplacement le long
de la surface en pente 86 et de la face inférieure 90 de la pièce sonique 85. L'ouverture ou conduit 57 pour le carburant est définie par la sonde sonique 45 et un manchon cylindrique 60 fixé au cOté inférieur de la plaque 41
du dispositif de réglage de l'air 40, l'axe longitudinal du manchon cotncide avec-*. \1 ' axe du corps 21. Le manchon cylindrique 60 a un diamètre extérieur approximativement égal au diamètre de l'extrémité inférieure élargie 83
de la sonde sonique 45. Le diamètre de la surface intérieure cylindrique 102 du manchon 60 est légèrement supérieur au diamètre de la sonde sonique 45
et il est choisi pour établir le conduit annulaire 55 entre la sonde 45
et la surface intérieure 102 du manchon. Par exemple, le jeu entre les surfaces voisines de la. sonde 45 et du manchon 60 est de préférence de l'ordre d'environ 0,0127 mm à 0,038 mm. Ce jeu peut être utilisé comme moyen primaire ou secondaire pour régler le débit de carburant, et il a été constaté que si les surfaces face à face sont en contact l'une avec l'autre, l'écoulement cesse entre ces surfaces, mais que même avec cette condition l'excitation de la sonde provoque un écoulement du moment que le carburant est sous pression. L'extrémité supérieure du conduit annulaire 55, au-dessus de l'entrée 57, est fermée par une bague torique d'étanchéité 103 logée dans une rainure circulaire 104 de la surface intérieure 102 du manchon 60, la bague étant en contact avec la sonde sonique 45.
L'extrémité inférieure du conduit annulaire 55 débouche dans la chambre de mélange 24
à travers une ouverture annulaire 105 formée entre le manchon 60 et la pièce sonique d'extrémité 85. La hauteur de l'ouverture 105 est assez
faible et de préférence de l'ordre de 0,045 mm pendant le fonctionnement.
Un dispositif peut aussi être utilisé pour régler la position dans la direction axiale du manchon 60 par rapport à la sonde 45 pour faire varier
la dimension de l'ouverture 105.
Il est facile de voie d'après la technique des sondes soniques, que les longueurs du transducteur 65, de la sonde sonique 45 et de la pièce sonique 85 peuvent varier et être adaptées pour obtenir des vibrations d'amplitude maximale à la face inférieure 90 de la pièce sonique 85, d'après
la fréquence de résonance du transducteur 65 et la vitesse de l'onde de pression dans la matière. La longueur combinée de la sonde sonique 45 et
de la pièce sonique 85 peut être un nombre entier de demi-longueurs d'onde
à la fréquence de résonance du transducteur 65 si l'interface entre le transducteur 65 et la sonde sonique 45 se trouve à un point nodal (c'està-dire un point antinodal de la vitesse). Pour réduire au minimum l'échauffement et l'usure par abrasion de la bague torique 103,cette bague peut
être placée à un point nodal de la vitesse de la sonde sonique 45. Suivant
un mode de réalisation préféré de l'appareil, il est désirable du point
de vue du fonctionnement de réduire au minimum la longueur de la sonde sonique. Par suite, la plaque en aluminium 70 du transducteur 65 sert
comme support nodal pour le transducteur 65 et la distance entre la face infé-
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de la vibration de la matière de la sonde à la fréquence de résonance du transducteur 65. Suivant ce mode de réalisation, la pièce sonique d'extrémité vibre avec l'amplitude maximale. La bague torique est située approximativement à un quart de longueur d'onde à partir de la face inférieure 90 de la pièce sonique d'extrémité 85.
Comme il a été indiqué ci-dessus, un appareil selon l'invention peut remplacer le carburateur classique d'un moteur à combustion interne
à pistons d'une automobile. La figure 4 représente schématiquement l'association de l'appareil des figures 1 à 3 à un moteur 120. L'appareil 20 est raccordé au moteur 120 entre le filtre à air 121 et la tubulure d'admission 122. Le dispositif de réglage du débit d'air et la soupape
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pédale d'accélérateur 123 par une transmission 124. Quand la pédale 123
est enfoncée, la transmission 124 provoque l'ouverture du dispositif
de réglage de l'air 49 d'une quantité commandée pour l'admission d'air dans la chambre de mélange 24, qui provoque le dosage par la soupape 61 de la quantité appropriée de carburant vers le conduit annulaire 55. L'oscillateur
75 excite le transducteur 65 pour la transmission d'énergie vibratoire sonique à la pièce sonique d'extrémité 85. L'air traversant la chambre de mélange 24 est mélangé au carburant hautement pulvérisé échappant de la pièce sonique 85 et ce mélange de carburant et d'air passe à travers la tuyère 36 et la tubulure d'admission 122 vers le cylindre 125 voulu du moteur 120 dans lequel le mélange est allumé.
Un appareil construit selon la figure 2 a été monté sur un moteur d'automobile fonctionnant avec des quantités voisines de la condition stoechiométrique d'air et de carburant. Le mélange le plus uniforme de carburant et d'air se traduit par une combustion plus complète du carburant ainsi qu'il ressort d'essais préliminaires indiquant des valeurs très faibles'de produits de combustion incomplète telles que de l'oxyde de carbone et des hydrocarbures non brûlés, dans les gaz d'échappement.
De plus, la teneur en oxydes. d'azote de gaz d'échappement a été faible parce que la plus grande partie de l'oxygène de l'air d'alimentation a
été consommée.par la combustion efficace du carburant réduisant substantiellement la quantité d'oxygène disponible pour la combinaison avec l'azote ^atmosphérique. La quantité d'oxydes d'azote est faible aussi en raison de la température maximale plus réduite des gaz de combustion et de la
faible durée de. séjour des gaz de combustion à des températures élevées, comme il a été indiqué ci-dessus.
En plus de la réduction de la pollution de l'air, l'utilisation d'un appareil selon l'invention à la place d'un carburateur classique apporte le'bénéfice supplémentaire d'une économie de carburant en raison
de la combustion efficace du mélange plus uniforme de carburant et d'air.
Il sera noté que l'invention concerne l'application d'énergie sonique à un film mince de carburant liquide et l'utilisation d'un conduit sensiblement non restreint jusqu'au moteur en aval de la surface de pulvérisation, les quantités d'air et de carburant étant commandées en amont de-cette surface.
Il apparaît que la forme d'un appareil selon ce mode de mise
en oeuvre de l'invention et en particulier la façon de présenter les carburantes liquides à la surface de pulvérisation et la relation de cette surface et le courant d'air a un effet appréciable sur le- degré de pulvérisation. Cela ressort plus particulièrement de la figure 3' qui représenta en coupe à grande échelle la partie comportant la pièce sonique d'extrémité de l'appareil de la figure 2. Ainsi qu'il ressort de la figure 3, un film mince de carburant 110 s'écoule à partir du conduit annulaire 55
à travers l'ouverture annulaire 105 située entre le manchon 60 de la
pièce son-!que 85 et la surface de pulvérisation en pente 86.
Comme les vibrations soniques de la sonde sonique sont longitudinales, seule la composante à la surface 86 perpendiculaire à l'axe de la sonde exerce un travail sur le film de liquide. Par suite, il est désirable que la surface 86 soit largement évasée, de préférence jusqu'à
un angle de 90[deg.], dans la région voisine du bord circulaire 91.
De plus, il est important que le carburant s'écoulement sous la forme d'un film mince et reste en contact avec la surface de pulvérisation pendant un temps suffisant pour recevoir une énergie suffisante pour la pulvérisation et la vaporisation avant l'entrée du carburant dans le courant d'air. Ce résultat est obtenu en réglant le jeu entre le manchon 60 et
la pièce sonique 85 de façon à obtenir un film mince, et en dirigeant le courant d'air contre la surface de pulvérisation 86 et à côté du bord circulaire 89. Le jeu nominal entre le manchon 60 et la pièce sonique 85 peut être, par exemple, de 0,045 mm de façon que l'épaisseur maximale du film de liquide soit en ce point de 0,045 mm de façon correspondante.
Pendant que le film 110 avance le long de la surface de pulvérisation en pente 86, la pression statique du courant d'air tend à
le maintenir contre la surface vibrante, de sorte que celle-ci continue
à effectuer le travail et à augmenter l'énergie du liquide. Il est estimé que l'énergie vibratoire sonique réduit l'épaisseur du film 110 et pulvérise continuellement le film jusqu'à ce que le film ait probablement,
aux bords circulaires 89 de la pièce conique 85 une épaisseur de plusieurs molécules seulement. Il est de plus supposé que la plus grande partie
du film très-mince de carburant 110 échappe à l'état hautement pulvérisé
de la pièce sonique 85 au bord ou près du bord 89, bien qu'une petite quantité puisse s'écouler autour du bord vers la partie centrale de la face inférieure de la pièce sonique 85 où le carburant est déchargé ou
émis de façon analogue.
D'autres caractéristiques d'appareils selon ce mode de mise
en oeuvre préféré de l'invention apparaissent par suite être un effet cumulatif améliorant considérablement la vaporisation consécutive et le mélange intime du carburant et de l'air du courant. Par exemple, le carburant hautement pulvérisé émis à partir de la pièce sonique 85 est mélangé à l'air au passage devant le bord 89 et ensuite à travers l'ouverture annulaire 105 située entre la pièce sonique 85 et la paroi 35 de la tuyère 36. La surface de la section en tuyère 36 converge de préférence exponentiellement pour provoquer un écoulement sensiblement laminaire du courant d'air à côté de la paroi du col de la tuyère. Cet écoulement laminaire réduit le contact du carburant pulvérisé et vaporisé dans le mélange de carburant et d'air avec la paroi 35 pour minimiser la condensation du carburant sur la surface relativement froide de cette paroi.
En même temps, l'écoulement convergent a tendance à provoquer un mélange intime du carburant pulvérisé et de l'air. De plus, le mélange s'écoulant à travers à tuyère 36 est soumis à l'énergie sonique rayonnée par la surface de la pièce sonique 85. La région de la tuyère, ainsi que le passage de la tubulure situé en dessous, forment ainsi une région soumise à l'énergie sonique par laquelle l'énergie sonique rayonnée par. la face de
la sonde assure un travail supplémentaire sur le mélange pour pulvériser
et vaporiser de façon supplémentaire le carburant et pour le mélanger plus complètement à l'air. Comme il a été indiqué ci-dessus, le mélange est encore amélioré par l'écoulement tourbillonnaire de l'air. le mélange est de
plus amélioré par l'écoulement tourbillonnaire de l'air provoqué par les ouvertures ou lumières 49, 49a pouvant être des ouvertures en arcs, de la plaque 41 et du disque 42. Il est considéré aussi que les vibrations
soniques rayonnées à partir de la face de la pièce sonique 85 sont aussi transmises à travers la tubulure d'admission dans les cylindres pendant
que les soupapes d'admission sont ouvertes. Ces vibrations dans les
passages et les chambres en aval des zones de mélange servent aussi à maintenir l'homogénéité du mélange et à provoquer un mélange à carburant vaporisé plus efficace comme conducteur de la chaleur d'après le phénomène physique bien connu suivant lequel un fluide vibrant est meilleur conducteur de l'énergie. Par suite, il résulte de toutes les caractéristiques indiquées ci-dessus d'un appareil selon l'invention que le carburant liquide est émis initialement sous une forme hautement pulvérisée et vaporisée,, mais aussi que sa vaporisation et son mélange sont ensuite augmentés et que la condensation est minimisée.
La figure 5 représente une partie d'une sonde sonique 190 suivant un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, qui dans l'ensemble est similaire à la sonde sonique 45 de la figure 2, sauf qu'une seconde pièce sonique d'extrémité 191 dépasse vers le bas de la face inférieure 92 d'une extrémité sonique 193. La seconde pièce sonique 191 a une section transversale circulaire dont le diamètre crott exponentiellement de la partie supérieure 194 jusqu'à la face inférieure 195. Le carburant s'écoulant à travers le passage annulaire 197 s'écoule le long de la surface 192, et aussi vers le bas le long de la surface en pente 196 de la seconde pièce sonique 191.
La figure 6 représente une sonde sonique 210 suivant un autre mode de mise en oeuvre de l'invention qui comporte plusieurs canaux secondaires 211 pour le carburant entre un passage central 214 et des ouvertures 212 débouchant à la surface inférieure 213 de la sonde sonique 210.
Des essais ont été effectués avec une automobile Mercedes Benz modèle 220 de 1970 comportant une botte de vitesses standard. Ces essais ont été effectués en utilisant un dynamomètre à frein hydraulique Clayton réglé pour absorber 12CV vapeur à 80 km/h. Les essais ont été effectués avec un appareil selon l'invention à la place d'un carburateur classique. Dix essais minutés, simulant différentes conditions sur route, ont été effectués. Des échantillons de gaz d'échappement ont été prélevés. pour chaque essai et ont été analysés pour déterminer les quantités d'oxydes d'azote, d'oxyde de carbone et d'hydrocarbures, les résultats étant donnés par le
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pour les autres essais. Tous les essais d'accélération ont été effectués pour déterminer le temps nécessaire pour atteindre la vitesse désirée. Les temps d'échantillonnage pendant les essais de décélération ont été commandés par la charge du dynamomètre pour ralentir le véhicule.
Les résultats d'essais au dynamomètre du véhicule équipé d'un carburateur courant sont donnés par le tableau II ci-après pour permettre la comparaison. Le moteur du véhicule.d'essai présentait des problèmes
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du taux de compression très élevé de 12,5/1. Le moteur a aussi été équipé d'un dispositif. Chrysler "clean-air" qui établit des réglages d'angle d'allumage de 45[deg.] avant le point mort haut. et de 9[deg.] après le point mort haut. On pouvait par suite prévoir des pourcentages faibles en oxyde
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dans les gaz d'échappement en raison des pressions et des températures résultant des compressions élevées. Ces prévisions sont montrées par les
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que l'appareil selon l'invention permet des réductions substantielles des' '
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Les figures 7 à 12 représentent un appareil selon un autre mode
de mise en oeuvre de l'invention qui comporte un nouveau dispositif pour commander positivement l'alimentation en carburant et en air dans toutes
les conditions de charge et de vitesse. Un appareil selon ce mode de réalisation a été monté sur un moteur d'automobile et a fonctionné de façon satisfaisante à la fois en laboratoire et sur route. Les analyses des
gaz d'échappement montrent les résultats nets des teneurs en oxyde de carbone, en oxydes d'azote et en hydrocarbures non brûlés par comparaison avec les résultats obtenus en utilisant un carburateur classique.
L'appareil suivant le mode de réalisation des figures 7 à 12 "importe un bloc 310 avec un corps principal 312 et un conduit d'admission 314 formant un passage intérieur 316 avec une entrée 318 pour l'air et une sortie 320 pour le mélange de carburant et d'air. Le conduit d'admission 314 est muni d'un obturateur d'admission des gaz tel qu'un obturateur rotatif 322 monté pour tourner entre une position d'ouverture et une position de.fermeture sous l'action d'un bras de levier 324.
Le corps principal 312 de l'enveloppe 310 comporte des parois latérales 326 de préférence de section transversale intérieure circulaire, une paroi d'extrémité relativement épaisse 328 et un fond percé et taraudé 330 pour la fixation par des vis à une tubulure d'admission 331 à bride d'un moteur à combustion interne. Le diamètre intérieur de la tubulure d'admission 331 est de préférence inférieur au diamètre de la surface intérieure
de la paroi latérale 326 pour établir un passage restreint pour augmenter
les turbulences et améliorer le mélange de carburant et d'air.
A L'intérieur du corps 310 est monté un transducteur électro-
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des cristaux piezoélectriques 336 et 338 séparés par un anneau en laiton 340 et une sonde acoustique en aluminium 344 de section décroissante elliptiquement ou paraboliquement jusqu'à une pièce d'extrémité à grande vitesse 344 de' diamètre plus faible que la partie supérieure. L'extrémité supérieure de la sonde acoustique 342 comporte une bride 333 pour la fixation du transducteur 332 dans une rainure 335 entre la partie supérieure 337 et la partie inférieure 339 du corps 312. La bride 333 comporte une série circulaire de trous 337 pour le passage de l'air à travers la partie supérieure de l'entrée 318 pour sa circulation autour des cristaux piezoélectriques afin de les refroidir.
� L'anneau en laiton 340 est connecté par un conducteur électrique 341 à une borne de la sortie d'un oscillateur électronique de puissance de forme classique dont l'autre borne est connectée à travers la masse à la bride 333 et par suite à travers une vis de compression 339 au bloc supérieur 334 du transducteur. Par suite, la face supérieure du cristal piezo� électrique 336 et la face inférieure du cristal 338 sont au potentiel de la masse et la face inférieure et la face supérieure des cristaux sont connectées à la sortie haute tension en courant alternatif de l'oscillateur.
Une autre façon possible d'obtenir un bon contact électrique entre les cristaux à la place de l'anneau en laiton 340 et permettant un couplage acoustique encore meilleur consiste à coller les deux cristaux l'un à l'autre en utilisant une colle en résine époxyde contenant suffisamment de métal en poudre, de préférence d'argent, pour établir une liaison conductrice.
Les dimensions des éléments du transducteurs 332 sont choisies pour que la distance axiale entre l'extrémité supérieure du bloc supérieur 334 et le plan passant au milieu de la bride 333 corresponde à un quart de longueur d'onde à la fréquence de l'oscillateur et que la distance axiale entre la bride 333 et la pièce d'extrémité 344 de la sonde-acoustique 342 soit aussi l'équivalent du quart de la longueur d'onde. La longueur d'onde total.du tranduscteur 332 est ainsi.. d'une demi-longueur d'onde.
Si les cristaux 336 et 338 sont montés pour que la face inférieure du cristal 336 ait la même polarité que la face supérieure du cristal 338, ils subiront simultanément des dilatations-et des contractions en réponse
au courant alternatif de l'oscillateur. Comme les deux cristaux sont du
même cOté de la bride de montage suivant ce mode de réalisation le transducteur vibre longitudinalement avec un noeud de vitesse à la bride 333
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de la sonde. Comme l'extrémité de section décroissante de la sonde 342 agit en corne inversée ou en transformateur de vitesse, l'amplitude des vibrations de l'extrémité 344 est bien supérieure à celle des vibrations de l'extrémité supérieure du transducteur.
Un disque mince 346, de préférence en titane, est fixé rigidement à la sonde 344 par un goujon 343 et un écrou 345 pour présenter une surface vibrante 348 pour la pulvérisation et le mélange d'un film mince de carbu-
- rant dans le courant d'air circulant à travers le passage intérieur 316. Le disque 346 comporte de préférence un bord biseauté 350 formant un angle aigu avec la surface 348 pour augmenter la projection vers le haut et
vers l'extérieur des particules de carburant dans le courant d'air. La dimension du disque 346 par rapport aux diamètres intérieurs de la paroi latérales 326 et de la sortie 322, et sa distance par rapport à l'extrémité inférieure 330 influent sur la perfection du mélange de carburant pulvérisé et d'air.. Une relation optimale entre ces dimensions peut être obtenue expérimentalement pour un moteur donné.
A titre d'exemple, suivant un mode de réalisation pratique d'appareil.selon ce mode de mise en oeuvre, le disque 346 a un diamètre extérieur de 31 mm et une épaisseur de 0,72 mm. La superficie de travail
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contibue en partie à l'action de pulvérisation. Une pulvérisation hautement efficace a été obtenue avec une fréquence d'oscillateur de 20,3 kHz.et une puissance mesurée à l'entrée des cristaux piezoélectriques légèrement inférieure à 4 W. Cela montre que la forme suivant ce mode de réalisation permet
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une pulvérisation exceptionnellement efficace.
Le carburant est.envoyé sous pression par une pompe à carburant
non représentée et une canalisation 347 à un raccord d'entrée 352 d'un
conduit 354 d'un bloc 356 fixé sur le coté du corps 312. Le conduit 354 communique avec un corps de soupape à carburant 358 solidaire du bloc 356
et avec un tube court 360 fixé à travers la paroi latérale 326, un tube flexible 362 fixé de façon étanche au tube 360 et à un second tube court 364 fixé à un dispositif pour distribuer le carburant sous la forme d'un film mince sur la surface vibrante 348.
En considérant plus particulièrement les figures 10 et 11,
le dispositif distributeur comporte un élément annulaire tubulaire 366
monté à ajustage glissant autour de la pièce d'extrémité 344 de la sonde acoustique 342. Un dispositif de rappel tel qu'un ressort hélicotdal 368 maintient une extrémité de l'élément annulaire 366 en contact dans la direction axiale avec la surface vibrante 348. Un passage annulaire 374
de l'élément annulaire 366 communique avec l'extrémité du tube court 364
pour distribuer le carburant circulairement de façon uniforme vers des ouvertures espacées circulairement 370 de la surface-372 de l'élément annulaire pour le passage vers l'extérieur sous la forme d'un film mince le
long de la surface vibrante 348.
Pour établir un espace pour l'écoulement vers l'extérieur du carburant entre la surface circulaire de l'élément annulaire 366 et la
surface 348, en particulier dans le cas d'un ressort 368 raide, une
partie de la surface circulaire située radialement vers l'extérieur à
partir des trous 370 peut être légèrement dépouillée pour établir un jeu faible entre la surface annulaire 372 et la surface 348, le jeu débouchant radialement à l'extérieur (figure]2). L'épaisseur du jeu ne doit pas dépasser 0,024 à 0,048 mm pour assurer l'écoulement vers l'extérieur du carburant
sous la forme d'un film mince.
Dans la pratique, il a été constaté qu'aucune dépouille n'est nécessaire et que le dispositif peut fonctionner, au moins en position verticale, avec l'élément annulaire 366 reposant simplement sur la surface 348 sans aucun ressort. Un jeu suffisant pour l'écoulement du carburant est
établi entre la surface annulaire de l'anneau et la surface vibrante par
les vibrations de cette surface 348.
La quantité de carburant passant par le conduit 354 est commandée par une soupape à carburant, telle qu'une soupape à aiguille inversée 376 montée dans le corps de soupape 358 et comportant une tige longue 378 dépassant du bloc 356, traversant une bague 380, et se terminant par une extrémité
en fourche 382. Un soufflet cylindrique 384 entoure coaxialement la
tige de soupape 378 et il est fixé de façon étanche au corps de soupape 358 pour former une chambre à volume variable communiquant avec le raccord 352
et avec l'entrée de la soupape 376. L'autre extrémité du côté 384 est fixée de façon étanche à un disque 386 fixé à la tige de soupape 378. Un ressort hélicoïdal 388 placé à l'intérieur du soufflet 384 repousse un galet suiveur de came 390, monté dans l'extrémité en fourche 382 de la tige de soupape 378, contre un dispositif tel qu'une came coulissante 392 pour modifier simul-' tanément la section de passage à travers le corps de soupape à carburant 358 et le volume du soufflet 384 par déplacement axial de la tige de soupape 378.
Le mouvement de la came 392 est synchronisé avec le mouvement
de l'obturateur d'admission d'air 322 par une bielle 394 et des bras 395
et 397 reliant la came 392 au bras de levier 324. Le mouvement de la came
392 est synchronisé à celui de l'obturateur 322 dans une condition de charge donnée. Si l'appareil selon l'invention est utilisé pour un moteur d'automobile, les positions de l'obturateur d'admission d'air et de la
came sont commandée)par une bielle 396 articulée à la came 392 et à un levier de renvoi 399 pour la commande par la pédale d'accélérateur (non représentée) par l'intermédiaire d'une tringlerie convenable.
Sur les figures 7 et 10 l'obturateur d'admission d'air 322 et
la soupape à carburant 376 sont représentés fermés (même quand il est nominalement fermé, l'obturateur 322 est légèrement ouvert pour permettre l'entrée d'une quantité suffisante d'air pour la marche au ralenti du moteur). Il est facile de voir qu'un déplacement en sens inverse des aiguilles d'une montre du bras de levier 324 tend à ouvrir l'obturateur 322 et la soupape
à carburant 376 et à raduire le volume du soufflet 384. Inversement,
quand l'obturateur 322 et la soupape à carburant 376 sont ouverts, le. mouvement dans le sens des aiguilles d'une montre du bras de levier 324 provoque la fermeture de l'obturateur et de la soupape et la dilatation du soufflet 384.
Comme le soufflet 384 communique à son extrémité intérieure avec le conduit d'arrivée du carburant 354, il constitue un réservoir et agit
en pompe d'accélération pour fournir du carburant additionnel au moment de l'ouverture de la-soupape. Comme le soufflet 384 communique avec le conduit principal d'alimentation en carburant au lieu de- communiquer avec un conduit de by-pass et un gicleur séparé, contrairement au.cas d'une pompe d'accé- <EMI ID=19.1> fermeture de la soupape 376 et par suite dérive momentanément le courant
de carburant par rapport au dispositif distributeur de carburant.
Cette fonction supplémentaire est très avantageuse parce qu'elle arrête efficacement l'écoulement du carburant vers le moteur dès que l'obturateur d'admission d'air 322 commence à être fermé, ce qui évite l'enrichissement transitoire se traduisant par un retour de flammes et
la formation de produis polluants fréquents avec les carburateurs classiques en cas de décélération brusque. De plus, quand la soupape 376 est fermée, le passage du carburant vers le moteur est arrêté positivement.
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le passage du carburant ne peut pas être complètement coupé quand l'obturateur d'admission d'air 322 est fermé, si le moteur doit tourner au ralenti quand cet obturateur est fermé comme c'est le cas pour un moteur d'automobile. Il est.difficile de régler la soupape 376 pour doser à la fois des débits. importants faibles de sorte que l'utilisation d'une seule soupape pour le fonctionnement à la fois à grande vitesse et au ralenti n'est pas satisfaisante. Ce problème peut être résolu en incorporant une soupape de by-pass 398 pour l'alimentation en carburant pour le ralenti.
Un. passage 400 et un passage de sortie 402 connectent le corps de-soupape 398 en parallèle avec le corps de soupape principale 358. Une petite soupape à. aiguille inversée 404 est montée dans le corps de soupape auxiliaire 398 et comporte une tige de soupape longue 406 dont l'extrémité extérieure est fixée à une membrane flexible 408 dont le bord <EMI ID=21.1>
La tige de soupape 406 est déplacée axialement pour ouvrir ou fermer la soupape à aiguille 404 en fonction d'une pression différentielle sur la membrane.408. La soupape 404 est normalement rappelée en position d'ouverture-par un ressort hélicoïdal 414 situé entre la membrane et la soupape. Un tube de dépression 401 fait communiquer la tubulure d'admission
du moteur avec un orifice débouchant dans la capsule 410 du côté de la membrane 408 opposé à celui de la soupape 404, de sorte que ce. coté de
la membrane est exposé à la dépression de la tubulure d'admission. La .. chambre formée entre l'autre côté de la membrane 408 et l'extérieur de
la capsule 410 peut être fermée de façon étanche avec-une certaine pression positive, et de préférence peut communiquer avec l'atmosphère.
La distance axiale entre la membrane 408 et le siège de soupape du corps de soupape auxiliaire 398 peut être réglée peur que la soupape à aiguille
404 porte-presque sur son siège pour la dépression dans le tubulure d'admission dans les conditions de ralenti, qui peut être typiquement comprise entre
290 et. 576 mm de mercure. Si le.moteur commence à s'arrêter, la dépression . dans la tubulure d'admission est réduite fortement, de sorte que la soupape à aiguille 404 est ouverte pour le passage de carburant additionnel. Par contre, si le moteur commence à tourner trop vite, la dépression dans la tubulure d'admission augmente parce que l'obturateur d'admission d'air 322 est fermé, ce qui provoque la fermeture de la soupape à aiguille 404 et l'arrêt du passage de carburant jusqu'à ce que la dépression soit à nouveau réduite dans la tubulure d'admission.
La soupape à aiguille commandée par la dépression 404 assure
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à réglage fixe des régulateurs classiques. La soupape à aiguille 404 contribue aussi à un enrichissement en carburant dans des conditions en charge. Comme il a été indiqué ci-dessus, pour un réglage donné de l'obturateur d'admission d'air, la vitesse du moteur décroît avec l'augmentation de la charge. Les pistons aspirent par suite moins d'air par minute dans les cylindres et la dépression est réduite dans la tubulure d'admission. L'écoulement du carburant à travers la soupape principale à carburant 376
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de l'obturateur d'admission d'air. Cependant, la soupape auxiliaire à aiguille
404 est. ' ouverte du fait de la chute de la dépression dans la tubulure. d'admission pour le passage de carburant additionnel vers le dispositif distributeur 366.
Pour certaines applications, il peut être désirable de commander la soupape principale de carburant selon l'invention par un dispositif répondant plus précisément au débit d'air à travers l'appareil plutôt
que par la connexion mécanique directe à l'obturateur d'admission d'air.
Par exemple, le débit constant de carburant à travers la soupape 376,établi pour des réglages déterminées de l'obturateur d'admission d'air de l'appareil des figures 7 à 12,produit des rapports supérieurs de carburant d'air pour les charges croissantes avec en fait enrichissement du mélange. Conjointement avec le débit augmenté à travers la soupape auxiliaire 404,
il peut en résulter un mélange trop riche pour la combustion optimale
avec une augmentation de l'émission de produits polluants.
Le commande du débit à travers la soupape 316 en fonction directe du débit d'air peut être obtenue en remplaçant par le dispositif de commande du type à pression le mécanisme à came et suiveur de came représentés. Les pressions au col d'un venturi monté dans le conduit d'admission 314 en amont de l'obturateur d'admission d'air 322 sont proportionnelles au débit d'air, et ces pressions peuvent être utilisées pour faire fonctionner un dispositif de commande du type à pression pour
la soupape 376 d'une façon similaire à celle utilisée dans des carburateurs classiques du type à pression pour les moteurs d'avion à pistons suralimentés.
Il sera noté que de nombreuses variantes, de formes et de dispositions des appareils décrits ci-dessus sont possibles conformément à l'invention. Par exemple un levier de renvoi peut remplacer la came 392 et
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de même un piston et un cylindre peuvent remplacer la membrane 408 et la capcule 410, pour ne citer que quelques cas. De plus, il doit être compris que les arrangements mécaniques des appareils représentés sont dans une certaine mesure schématiques pour simplifier et que des modifications évidentes peuvent être nécessaires pour permettre l'assemblage et le réglage d'un appareil réel selon l'invention.
Comme il a été indiqué ci-dessus, un appareil selon l'invention convient pour fournir un mélange d'essence et d'air hautement efficace pour la combustion dans les cylindres d'un moteur à combustion interne àpistons. D'une façon similaire à celle décrite ci-dessus, du carburant injecté peut être efficacement mélangé à l'air avant la combustion
du mélange d'air et de carburant dans la chambre de combustion d'un moteur à réaction. Un appareil selon l'invention peut aussi être utilisé pour pulvériser et vaporiser le carburant diesel pour la combustion dans un moteur diesel.
Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes sans que on-sorte de son cadre.
TABLEAU,
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REVENDICATIONS
1. Procédé pour alimenter un moteur à combustion interne en mélange combustible en quantité variant avec la demande de puissance au moteur, caractérisé par l'envoi d'une quantité variable de carburant liquide en proportion convenable pour la demande de puissance du moteur sur une surface pouvant être excité.et pour son écoulement sur cette surface, l'entraînement de cette surface en vibration a des fréquences soniques avec une énergie suffisante pour provoquer la pulvérisation et la vaporisation du carburant s'écoulant sur la surface, l'envoi d'un courant variable d'air vers cette surface, la variation de ce débit d'air étant proportionnelle à la demande de puissance du moteur à combustion interne,
et l'envoi du mélange combustible de carburant pulvérisé et d'air au moteur à combustion interne sans utiliser de papillon des gaz entre la surface excitée et le moteur, afin que le mélange de carburant et d'air s'écoule vers le moteur à combustion interne sans qu'il y ait de variation de la section globale
de passage afin de minimiser la condensation de carburant liquide à partir du mélange combustible.
2. Appareil pour alimenter un dispositif de combustion en mélange combustible formé de carburant liquide pulvérisé et vaporisé et d'air, caractérisé par une surface de pulvérisation du carburant pouvant être excitée, une source d'énergie sonique pour fournir de l'énergie sonique à la surface de pulvérisation afin de l'exciter, un dispositif pour diriger le carburant liquide sur
la surface de pulvérisation excitée, ce dispositif étant variable et fournissant une quantité variable de carburant liquide à la surface de pulvérisation, un dispositif pour'diriger un courant d'air à côté de la surface de pulvérisation,
ce dispositif étant réglable pour faire varier la quantité d'air, et un conduit entre la surface de pulvérisation et le-dispositif de combustion, ce conduit
ne comportant pas de restriction et conservant une section transversale globale
de passage fixe prédéterminée, afin que le carburant pulvérisé soit mélangé avec le courant d'air pour former un mélange combustible et que les quantités de carburant et d'air soient variées en amont de la surface de pulvérisation et que le courant d'air et de carburant vaporisé soit dirigé vers le dispositif de combustion sans réduction de la section de passage dans le conduit.