EP0218515A1 - Carburateur pour moteur à explosion - Google Patents

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EP0218515A1
EP0218515A1 EP86402062A EP86402062A EP0218515A1 EP 0218515 A1 EP0218515 A1 EP 0218515A1 EP 86402062 A EP86402062 A EP 86402062A EP 86402062 A EP86402062 A EP 86402062A EP 0218515 A1 EP0218515 A1 EP 0218515A1
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petrol
torus
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nozzle
jet
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Pierre Bouthors
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Renault SAS
Regie Nationale des Usines Renault
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Renault SAS
Regie Nationale des Usines Renault
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M17/00—Carburettors having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of preceding main groups F02M1/00 - F02M15/00
    • F02M17/02—Floatless carburettors
    • F02M17/06—Floatless carburettors having overflow chamber determining constant fuel level

Definitions

  • the present invention relates to a carburetor for an internal combustion engine of a motor vehicle in particular whose fuel supply is connected directly to the pump without the intermediary of a tank.
  • FIG. 1 shows a schematic section of a carburetor of the current type.
  • the carburetor 1 is mounted in the extension of the intake manifold or manifold 2 through which the air arrives, after having previously passed through the air filter 3.
  • the petrol arrives on the side of the manifold 2 by a hose 4
  • the petrol contained in the tank is sucked up by the petrol pump which discharges it towards the carburetor.
  • the petrol arrives and first stays in a tank 5. It then passes through a nozzle 6, placed a column 7 which opens into the intake manifold 2 at a throttle 8 called a diffuser or venturi.
  • This constriction is located in the intake manifold 2 which terminates in the explosion chamber 9 at the top of each cylinder 10 of the engine.
  • the throttle or venturi 8 is the gasoline pumping member. It locally increases the speed of the air and therefore the vacuum which acts on the petrol, without reducing the air flow. It suffices to place the fuel inlet at the venturi 8 to energetically suck in the fuel because the air speed is high there. Going down, the piston 11, moving in the cylinder 10, creates a depression which sucks the petrol at the end of the spraying column 7. This depression promotes its vaporization and the violent air flow created in the pipe 2 causes it to entrain and mix with air in the intake manifold 2. Upon their arrival in the explosion chamber 9 of the cylinder 10, the droplets have become an invisible gas vapor capable of being ignited.
  • the nozzle 6 makes it possible to calibrate the gasoline flow and the tank 5 is provided with a float 12 making it possible to maintain the level of the gasoline in the tank at a constant height, all this to ensure a regular gas flow.
  • This current type of carburetor has the following disadvantages. Firstly, for safety reasons, in particular when the vehicle is stopped on a slope, the level of petrol in the tank 5 is not at the level of the vacuum cleaner point A to avoid a flow of the petrol but is located several millimeters below. However at idle, the throttle valve 13 is closed so that the venturi 8 is cut and has no more action on the nozzle 6 which no longer delivers gasoline. It is therefore necessary to supply the engine with petrol through an auxiliary circuit with an idle jet and a wealth screw.
  • the inertia of the liquid column 7 located between the tank 5 and the suction point A is relatively large so that the same suction force can no longer pump gasoline during transient phenomena, not causing good acceleration.
  • the butterfly 13 placed in the intake manifold 2 opens quickly resulting in a momentary depletion of the air-petrol mixture due to the fact that petrol is heavier than air, therefore more difficult to aspirate in column 7.
  • This disadvantage must be overcome by the presence of an additional circuit constituted by a recovery pump injecting a small amount of fuel directly into the body of the carburetor 1 each abrupt opening of the throttle valve 13, so as to enrich the mixture with petrol when maximum power is requested from the engine.
  • a third disadvantage presented by this conventional type of carburetor is that the richness of the air-petrol mixture cannot be adjusted by varying the diameter of the nozzle 6 but must be adjusted by a richness screw 14 regulating the section of an orifice of the intake manifold 2.
  • the object of the invention is to propose a new carburetor operating at idle and having a very good response to transient regimes. he also allows easy adjustment of the richness of the air-fuel mixture by varying the amount of fuel injected into the venturi.
  • the object of the invention is a carburetor comprising a body located in the extension of the intake manifold and provided with a venturi, a fuel nozzle and a throttle valve, the main characteristic of which is to include moreover a level device obtained by overflow, connected directly to the fuel pump, maintaining the fuel level at a constant height above the nozzle, the petrol being introduced into the nozzle by the displacement of a pallet which closes the level device and which is driven by an electronically controllable electromagnet.
  • the carburetor according to the invention is such, moreover, that the pallet has a cyclic ratio of opening time to variable cycle time making it possible to close the nozzle when the vehicle is stopped and to obtain an adjustment of the richness of the air-petrol mixture, especially during a cold start.
  • FIGS. 2 and 3 which, in addition to FIG. 1 already described and relating to the prior art, respectively represent a schematic view according to a longitudinal section of the carburetor and a side view.
  • the carburetion device does not comprise a petrol tank located between the petrol pump of the engine and the intake manifold, neither an additional idling device nor a recovery pump.
  • the carburetor has a body 20 located in the extension of the intake manifold 21 and provided with a throttle or venturi 22 intended to increase the speed of the air coming from the air filter 23 and circulating in the manifold 21. It also comprises a nozzle 24 opening into the intake manifold 21 at the throttle 22 and delivering the petrol in the metered quantity required in the air-petrol mixture.
  • the carburetor also includes a throttle valve 25 which may or may not be closing the manifold 21 and intended to regulate the quantity of the air-petrol mixture supplied to the engine.
  • this new type of carburetor comprises a level device 26 obtained by overflow, consisting of a hollow torus 27 whose axis of revolution is constituted by the nozzle 24.
  • a level device 26 obtained by overflow, consisting of a hollow torus 27 whose axis of revolution is constituted by the nozzle 24.
  • One of the ends 28 of the torus 27 is coincident with the wall of the intake manifold 21 and the other end 29 is closed by a movable pallet 30 driven by an electromagnet 31 electronically controllable. This pallet at rest is locked against its seat 40 and thus prevents the passage of fuel from the torus 27 to the nozzle 24.
  • This level device 26 comprises a fuel inlet 32 connected directly to the fuel pump, ending in the lower part of the torus 27 located below the nozzle 24. At least one discharge pipe 33 for the fuel to the tank is provided from the upper part of the torus 27 located above the nozzle 24, so as to maintain the gasoline at a constant level above the nozzle 24. Finally a vent, a small tube 34 for example, is provided to bring the internal volume of the torus to atmospheric pressure.
  • the carburetor has a smaller footprint since there is no longer a tank or the petrol is stored and there is no longer any problem of inertia of petrol to be suctioned since the level of the gasoline is constantly maintained above the level of the nozzle 24 thus ensuring better responses.
  • the electromagnet 31 is controlled so that the pallet 30 closes the torus 27 in order to close off the nozzle 24.
  • the overflow of fuel when the vehicle is sloping, is discharged through the discharge pipe or pipes 33, with a large section, which bring the excess petrol to the tank.
  • Another advantage of the carburetor according to the invention is the possibility of adjusting the richness of the air-gasoline mixture of the engine according to the operating conditions, without adding an additional circuit but simply by varying the duty cycle from opening time to time. closing.
  • This duty cycle is proportional to the richness of the air-petrol mixture. If the opening time is short, a poorer mixture is obtained, making use of it at a low pollution rate.
  • the air-fuel mixture can be enriched by controlling a longer opening time of the pallet.
  • This control of the richness of the mixture can be controlled by the information given by a richness sensor, such as a lambda probe for example.

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Abstract

Carburateur pour moteur à explosion comportant un corps (20) dans le prolongement du collecteur d'admission (21) et doté d'un venturi (22), un gicleur (24) et un papillon des gaz (25), caractérisé en ce qu'il comporte de plus un dispositif de niveau (26) obtenu par débordement constitué par un tore creux (27) d'axe (Δ) confondu avec le gicleur (24), dont une extrémité (29) est obturée ou non par une palette mobile (30) animée par un électroaimant (31) commandable électroniquement, à rapport cyclique d'ouverture variable de sorte que l'essence est maintenue à un niveau constant au-dessus du gicleur (24) et que l'on puisse adapter la richesse du mélange combiné en fonction du rapaport cyclique de commande de l'électroaimant. Application à un moteur de véhicule automobile.

Description

  • La présente invention concerne un carburateur pour moteur à explosion de véhicule automobile notamment dont l'arrivée d'essence est reliée directement à la pompe sans l'intermédiaire d'une cuve.
  • C'est à l'intérieur du carburateur que se fait le mélange air-essence dosé dans les proportions adéquates, mélange qui devra brûler aussi parfaitement que possible dans les cylindres. La figure 1 représente une coupe schématique d'un carburateur du type actuel. Le carburateur 1 est monté dans le prolongement de la tubulure ou collecteur d'admission 2 par lequel arrive l'air, après un passage préalable dans le filtre à air 3. L'essence arrive sur le côté de la tubulure 2 par une durite 4. L'essence contenue dans le réservoir est aspirée par la pompe à essence qui la refoule vers le carburateur. L'essence arrive et séjourne d'abord dans une cuve 5. Elle traverse ensuite un gicleur 6, placé une colonne 7 qui débouche dans la tubulure d'admission 2 au niveau d'un étranglement 8 appelé diffuseur ou venturi. Cet étranglement se situe dans la tubulure d'admission 2 qui aboutit à la chambre d'explosion 9 au sommet de chaque cylindre 10 du moteur. L'étranglement ou venturi 8 est l'organe de pompage de l'essence. Il permet d'augmenter localement la vitesse de l'air donc la dépression qui agit sur l'essence, sans diminuer le débit d'air. Il suffit de placer l'arrivée d'essence au niveau du venturi 8 pour aspirer énergiquement l'essence car la vitesse de l'air y est grande. En descendant, le piston 11, se déplaçant dans le cylindre 10, crée une dépression qui aspire l'essence à l'extrémité de la colonne de giclage 7. Cette dépression favorise sa vaporisation et le courant d'air violent créé dans la tubulure 2 provoque son entraînement et son mélange à l'air dans la tubulure d'admission 2. A leur arrivée dans la chambre d'explosion 9 du cylindre 10, les gouttelettes sont devenues une vapeur d'essence invisible capable d'être enflammée.
  • Le gicleur 6 permet de calibrer le débit d'essence et la cuve 5 est dotée d'un flotteur 12 permettant de maintenir le niveau de l'essence dans la cuve à une hauteur constante, tout cela pour assurer un débit d' essence régulier.
  • Ce type actuel de carburateur présente les inconvénients suivants. Premièrement, pour des raisons de sécurité, notamment lorsque le véhicule est à l'arrêt en pente, le niveau de l'essence dans la cuve 5 n'est pas à la hauteur du point d'aspirateur A pour éviter un écoulement de l'essence mais est situé à plusieurs millimètres en-dessous. Or au ralenti, le papillon des gaz 13 est fermé de sorte que le venturi 8 est coupé et n'a plus d'action sur le gicleur 6 qui ne débite plus d'essence. Il est donc nécessaire d'alimenter le moteur en essence par un circuit annexe avec un gicleur de ralenti et une vis de richesse.
  • Deuxièmement, l'inertie de la colonne de liquide 7 située entre la cuve 5 et le point d'aspiration A est relativement grande de sorte que la même force d'aspiration n'arrive plus à pomper l'essence au cours des phénomènes transitoires, n'entraînant pas de bonnes reprises à l'accélération. En effet, lorsque l'on accélère brusquement, le papillon 13 placé dans le collecteur d'admission 2 s'ouvre rapidement entraînant un appauvrissement momentané du mélange air-essence dû au fait que l'essence est plus lourde que l'air, donc plus difficile à aspirer dans la colonne 7. Il faut pallier cet inconvénient par la présence d'un circuit supplémentaire constitué par une pompe de reprise injectant une petite quantité de carburant directement dans le corps du carburateur 1 à chaque ouverture brusque du papillon 13, de façon à enrichir en essence le mélange quand la puissance maximum est demandée au moteur.
  • Un troisième inconvénient présenté par ce type classique de carburateur est que la richesse du mélange air-essence ne peut être réglée par la variation du diamètre du gicleur 6 mais doit être réglée par une vis de richesse 14 réglant la section d'un orifice de la tubulure d'admission 2.
  • Le but de l'invention est de proposer un nouveau carburateur fonctionnant au ralenti et ayant une très bonne réponse aux régimes transitoires. Il permet de plus un réglage aisé de la richesse du mélange air-essence par, variation de la quantité d'essence injectée dans le venturi.
  • Pour cela, l'objet de l'invention est un carburateur comportant un corps situé dans le prolongement du collecteur d'admission et doté d'un venturi, un gicleur d'essence et un papillon des gaz, dont la caractéristique principale est de comporter de plus un dispositif de niveau obtenu par débordement, relié directement à la pompe à essence, maintenant le niveau d'essence à une hauteur constante au-dessus du gicleur, l'essence étant introduite dans le gicleur grâce au déplacement d'une palette qui ferme le dispositif de niveau et qui est animée par un électroaimant commandable électroniquement.
  • Le carburateur selon l'invention est tel, de plus, que la palette a un rapport cyclique de temps d'ouverture sur temps de cycle variable permettant d'obturer le gicleur lorsque le véhicule est à l'arrêt et d'obtenir un réglage de la richesse du mélange air-essence notamment lors d'un départ à froid.
  • D'autres caratéristiques et avantages de l'invention apparaîtront lors de la description qui suit, illustrée par les figures 2 et 3 qui, outre la figure 1 déjà décrite et concernant l'art antérieur, représentent respectivement une vue schématique selon une coupe longitudinale du carburateur et une vue de côté.
  • Comme cela a été mentionné auparavant, le dispositif de carburation selon l'invention ne comporte pas de cuve à essence située entre la pompe à essence du moteur et le collecteur d'admission, ni de dispositif additionnel de ralenti ni de pompe de reprise. Selon les figures 2 et 3, le carburateur comporte un corps 20 situé dans le prolongement du collecteur d'admission 21 et doté d'un étranglement ou venturi 22 destiné à accroître la vitesse de l'air venant du filtre à air 23 et circulant dans le collecteur 21. Il comporte aussi un gicleur 24 débouchant dans le collecteur d'admission 21 au niveau de l'étranglement 22 et débitant l'essence en quantité dosée nécessaire en mélange air-essence. Le carburateur comporte également un papillon des gaz 25 obturant ou non le collecteur 21 et destiné à régler la quantité du mélange air-essence fournie au moteur. Selon l'invention, ce nouveau type de carburateur comporte un dispositif de niveau 26 obtenu par débordement, constitué par un tore creux 27 dont l'axe de révolution à est constitué par le gicleur 24. Une des extrémités 28 du tore 27 est confondue avec la paroi du collecteur d'admission 21 et l'autre extrémité 29 est fermée par une palette mobile 30 animée par un électroaimant 31 commandable électroniquement. Cette palette au repos est bloquée contre son siège 40 et ainsi s'oppose au passage du carburant depuis le tore 27 jusqu'au gicleur 24.
  • Lorsque la palette 30 est appelée par l'électroaimant elle s'éloigne du siège 40 et met en communication le tore 27 et le gicleur et laisse le carburant passer. Ce dispositif de niveau 26 comporte une arrivée d'essence 32 reliée directement à la pompe à essence, aboutissant dans la partie inférieure du tore 27 située en-dessous du gicleur 24. Au moins un tuyau de déversement 33 de l'essence vers le réservoir est prévu à partir de la partie supérieure du tore 27 située au-dessus du gicleur 24, de façon à maintenir l'essence à un niveau constant au-dessus du gicleur 24. Enfin une mise à l'air libre, un petit tube 34 par exemple, est prévue pour mettre le volume intérieur du tore à la pression atmosphérique.
  • Grâce au dispositif de niveau 26 ainsi disposé, le carburateur a un moindre encombrement puisqu'il n'y a plus de cuve pu l'essence est stockée et il ne présente plus de problème d'inertie d'essence à aspirer puisque le niveau de l'essence est maintenu constamment au-dessus du niveau du gicleur 24 assurant ainsi de meilleurs réponses. Pour respecter les règles de sécurité tant à l'arrêt qu'en décélération, l'électroaimant 31 est commandé pour que la palette 30 ferme le tore 27 afin d'obturer le gicleur 24. Le trop-plein d'essence, lorsque le véhicule est en pente, est évacué par le ou les tuyaux de déversement 33, à large section, qui ramènent l'essence en excédent au réservoir. Lorsque le moteur fonctionne au ralenti, il suffit de commander l'électroaimant 31 avec le rapport cyclique voulu pour que la palette 30, laisse ainsi passer la quantité d'essence nécessaire au moteur, pour qu'il ne cale pas. De même, lors des départs à froid du moteur, l'augmentation du temps d'ouverture de la palette permet un enrichissement adéquat du mélange air-essence. Il est aussi possible d'associer à ce carburateur un papillon à gaz motorisé électriquement qui assure la régulation au ralenti.
  • Un autre avantage du carburateur selon l'invention est la possibilité de régler la richesse du mélange air-essence du moteur selon les conditions de fonctionnement, sans adjonction d'un circuit supplémentaire mais simplement par variation du rapport cyclique de temps d'ouverture sur temps de fermeture. Ce rapport cyclique est proportionnel à la richesse du mélange air-essence. Si le temps d'ouverture est court, on obtient un mélange plus pauvre réalisant une utilisation à faible taux de pollution. Par contre, quand on souhaite une puissance du moteur plus élevée, on peut enrichir le mélange air-essence en commandant un temps d'ouverture de la palette plus long. On peut asservir cette commande de la richesse du mélange à l'information donnée par un capteur de richesse, telle une sonde lambda par exemple.
  • L'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit, mais comprend bien entendu les équivalents techniques des moyens et de leurs combinaisons si elles sont effectuées dans l'esprit de l'invention et mises en oeuvre dans le cadre des revendications suivantes.

Claims (5)

1. Carburateur dans lequel est réalisé le mélange air-essence nécessaire au fonctionnement d'un moteur à explosion, comportant :
- un corps (20) situé dans le prolongement du collecteur d'admission (21) et d8té d'un étranglement (22) destiné à accroître la vitesse de l'air dans le collecteur,
- un gicleur (24) débouchant dans le collecteur (21) au niveau de l'étranglement (22) et débitant de l'essence,
- un papillon des gaz (25) placé en travers du collecteur (21) et destiné à régler la quantité du mélange air-essence fournie au moteur, caractérisé en ce qu'il comporte de plus :
- un dispositif de niveau (26) obtenu par débordement constitué par un tore creux (27) dont l'axe de révolution (Δ) est constitué par le gicleur (24), une des extrémités (28) du tore étant confondue avec la paroi du collecteur (21) et l'autre (29) étant fermée par une palette (30) mobile, armée par un électroaimant (31) commandable électroniquement,
- une arrivée d'essence (32) reliée directement à la pompe à essence du moteur et aboutissant dans la partie inférieure du dispositif de niveau (26) située au-dessous du gicleur (24),
- au moins un tuyau de déversement (33) de l'essence vers le réservoir partant de la partie supérieure du dispositif de niveau (26) située au-dessus du gicleur (24),
- une mise à l'air libre (34) du volume intérieur du tore (27), de telle sorte que, dans le tore (27), le niveau de l'essence venant directement de la pompe à essence est maintenu constant, au-dessus du gicleur (24), l'essence étant introduite dans le gicleur (24) quand la palette (30) est légèrement écartée du tore (27) par l'électroaimant (31).
2. Carburateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la palette (30) est animée par l'électroaimant (31) de telle sorte que le rapport cyclique de temps d'ouverture sur le temps de cycle soit variable, permettant un réglage de la richesse du mélange air-essence.
3. Carburateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la palette (30) obture l'extrémité (29) du tore (27) lorsque le véhicule est à l'arrêt ou en décélération.
4. Carburateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le temps pendant lequel la palette (30) est légèrement écartée de l'extrémité (29) du tore (27) lors des départs à froid du véhicule est voisin du temps de cycle.
5. Carburateur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un papillon des gaz motorisé électriquement, assurant la régulation au ralenti.
EP19860402062 1985-09-20 1986-09-19 Carburateur pour moteur à explosion Expired EP0218515B1 (fr)

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EP0218515B1 EP0218515B1 (fr) 1988-08-31

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EP0218515B1 (fr) 1988-08-31
FR2587759A1 (fr) 1987-03-27
DE3660638D1 (en) 1988-10-06

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