FR2619416A1 - Flow measuring flap of carburation system, flow measuring device incorporating such a flap and carburation system incorporating such flow measuring devices - Google Patents

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Abstract

The invention relates to a flow measuring flap for a carburation system of an internal combustion engine of the indirect fuel injection type, in which a fuel metering device is actuated as a function of a measurement of the flow of air in the intake duct, this measurement being performed by means of a movable flap which is spring-loaded so as to open in proportion to the dynamic pressure of the air sucked into this duct and commanding a member for regulating the fuel metering device. According to the invention, this flap is a rigid flap 110 provided with perforations 111 covered by closure means 120 for example a flexible plate made of an elastomer material, suitable for closing the perforations under normal operating speed when the pressure upstream is greater than the pressure downstream in the duct, so that the flap reacts to the dynamic pressure in the same way as a solid flap and, in contrast, becomes non-obstructing in the event of back pressure in the intake duct, particularly back pressure due to a flame return, so as to allow the passage of the corresponding pressure wave without damaging the flap, even if the latter is in its abutment position corresponding to its minimum opening.

Description

La présente invention concerne les systèmes de carburation pour moteurs à combustion. The present invention relates to fuel systems for combustion engines.

Ces systèmes sont notamment utilisés pour les moteurs dits à "bicarburation", c'est à dire pouvant être alimentés indifféremment par de l'essence ou des gaz de pétrole liquéfiés (GPL) comme carburant, mais ces systèmes sont aussi proposés pour des moteurs.alimentés exclusivement par de l'essence ou part des GPL. These systems are used in particular for so-called "dual-fuel" engines, that is to say which can be powered either by petrol or liquefied petroleum gases (LPG) as fuel, but these systems are also proposed for engines. powered exclusively by petrol or from LPG.

Dans un premier mode de carburation, on utilise un venturi, qui peut être celui du carburateur d'essence ou celui d'un adaptateur placé entre le filtre à air et le carburateur, qui va aspirer une quantité de carburant proportionnelle au débit d'air dans la tubulure d'admission (c'est-à-dire celle reliant le filtre à air au collecteur d'admission du moteur), tubulure sur laquelle sont interposés le carburateur à essence et/ou les moyens d'admission de GPL. In a first mode of carburetion, a venturi is used, which can be that of the petrol carburetor or that of an adapter placed between the air filter and the carburetor, which will suck in an amount of fuel proportional to the air flow in the intake manifold (that is to say that connecting the air filter to the engine intake manifold), manifold on which are interposed the gasoline carburetor and / or the LPG intake means.

Ce système de carburation ne fonctionne cependant correctement que sur une plage étroite de variation des paramètres de fonctionnement, et il est en outre très sensible à l'encrassement du filtre à air, à l'usure du moteur et/ou aux dérives des réglages. However, this fuel system only works correctly over a narrow range of variation in operating parameters, and it is also very sensitive to fouling of the air filter, engine wear and / or adjustment drifts.

C'est pourquoi, dans les systèmes de carburation les plus récents, on utilise un second type de carburation - auquel appartient la présente invention - dit à injection indirecte de carburant", qui permet de maîtriser parfaitement le rapport air/carburant, en ne présentant pas les inconvénients des systèmes de carburation à venturi. Le carburant peut être un
GPL, injecté en phase gazeuse, ou de l'essence, injectée en phase liquide sous forme de brume fine pulvérisée.This is why, in the most recent carburetion systems, a second type of carburetion is used - to which the present invention belongs - called indirect fuel injection ", which makes it possible to perfectly control the air / fuel ratio, by not presenting not the disadvantages of venturi fuel systems. Fuel can be a
LPG, injected in the gas phase, or petrol, injected in the liquid phase in the form of a fine spray mist.

A cet effet, dans ce second type de carburation, on mesure le débit d'air (ou un paramètre qui lui est lié) et l'information obtenue permet de commander un régulateur qui lui-même commandera l'élément doseur de carburant consistant en un injecteur placé entre le filtre à air et le collecteur d'admission du moteur (le débitmètre étant placé en amont de cet injecteur). To this end, in this second type of carburetion, the air flow rate (or a parameter which is linked to it) is measured and the information obtained makes it possible to control a regulator which itself will control the fuel metering element consisting of an injector placed between the air filter and the engine intake manifold (the flow meter being placed upstream of this injector).

Généralement, la mesure du débit d'air est faite directement par un débitmètre à volet mobile entraînant le déplacement mécanique d'une pièce de l'injecteur. On trouvera des exemples d'un tel système de régulation par exemple dans les
EP-A-135 856, EP-A-155 538 et US-A-4 509 479.Generally, the measurement of the air flow is made directly by a flow meter with a movable flap causing the mechanical displacement of a part of the injector. Examples of such a regulatory system can be found for example in
EP-A-135,856, EP-A-155,538 and US-A-4,509,479.

En variante, le débitmètre peut fournir un signal électrique qui, par l'intermédiaire d'un régulateur électronique approprié, commandera un injecteur électromécanique à solénoïde (voir par exemple le GB-A-2 136 499). Alternatively, the flow meter can provide an electrical signal which, via an appropriate electronic regulator, will control an electromechanical solenoid injector (see for example GB-A-2 136 499).

Malgré leur avantage en ce qui concerne l'excellent dosage air/carburant, les carburateurs à injection indirecte utilisant un débitmètre à volet présentent l'inconvénient majeur d'un risque de détérioration grave en cas de retour de flamme à l'admission. Despite their advantage with regard to the excellent air / fuel dosage, indirect injection carburetors using a shutter flow meter have the major disadvantage of a risk of serious deterioration in the event of a backfire on intake.

Il arrive en effet que, dans certaines situations extrêmes de fonctionnement ou en cas de déréglage, le mélange combustible air/carburant situé dans le circuit d'admission s'enflamme. I1 en résulte une onde de pression de forte intensité dirigée à contre-courant -ctest-à-dire de l'aval
(collecteur d'admission) vers l'amont (filtre à air) provoquant une fermeture brusque du volet et un choc brutal de celui-ci contre sa butée de fermeture (correspondant au réglage de ralenti, où le volet occulte presque complètement la tubulure).It sometimes happens that, in certain extreme operating situations or in the event of adjustment, the fuel air / fuel mixture located in the intake circuit ignites. I1 results from it a pressure wave of high intensity directed against the current -that is to say of the downstream
(intake manifold) upstream (air filter) causing a sudden closing of the shutter and a brutal shock of the latter against its closing stop (corresponding to the idle setting, where the shutter almost completely obscures the tubing) .

Dans les systèmes utilisant des débitmètres à volet, les dégâts occasionnés peuvent être importants, le volet étant en effet si violemment déplacé par l'onde de choc de l'explosion qu'il se déforme ou se casse en venant frapper contre sa butée. In systems using shutter flowmeters, the damage caused can be significant, the shutter being in fact moved so violently by the shock wave of the explosion that it deforms or breaks when it strikes against its stop.

Au contraire, dans les systèmes traditionnels à venturi, les dégâts occasionnés sont moindres et moins fréquents, les déflagrations ne concernant que le système de mélange des gaz puisque l'onde de choc est arrêtée généralement dans les venturis mêmes, la contrepression qui s'y trouve exercée par l'air et le carburant se mélangeant à grande vitesse étant plus élevée que celle dans les débitmètres. Dans des cas exceptionnels, le papillon des gaz est détruit ou le filtre à air est endommagé, ce qui toutefois n'empêche pas le moteur de continuer à fonctionnner : en conséquence, dans un système traditionnel à venturi, la plupart des conducteurs ne s'aperçoivent même pas que des retours de flamme ont lieu. On the contrary, in traditional venturi systems, the damage caused is less and less frequent, the deflagrations only concern the gas mixing system since the shock wave is generally stopped in the venturis themselves, the counterpressure therein found exerted by air and fuel mixing at high speed being higher than that in flow meters. In exceptional cases, the throttle valve is destroyed or the air filter is damaged, which however does not prevent the engine from continuing to operate: consequently, in a traditional venturi system, most conductors do not not even notice that flashbacks are taking place.

Cette sensibilité aux retours de flamme constitue un grave inconvénient des systèmes de carburation à injection indirecte à débitmètre à volet ; de surcroît, les retours de flamme sont plus fréquents lorsqu'on utilise des systèmes d'allumage électronique, que l'on rencontre aujourd'hui de plus en plus souvent. This sensitivity to flashbacks constitutes a serious disadvantage of indirect injection carburetion systems with a flap flow meter; in addition, flashbacks are more frequent when using electronic ignition systems, which are encountered more and more today.

Il a été proposé, pour pallier cet inconvénient, de prévoir une trappe d'expansion placée dans l'une des parois latérales du débitmètre. On constate cependant, généralement, qu'après quelques déflagrations seulement le volet du débitmètre finit néanmoins par se casser, la trappe étant toujours en place. En effet, en raison du mode de propagation de 1' de de choc qui se déplace essentiellement dans la direction de l'axe du débitmètre, la position latérale de la trappe d'expansion fait en sorte que cette dernière ne s'ouvre pas ou ne s' ouvre qu'insuffisamment, l' l'onde de choc venant essentiellement frapper les obstacles placés axialement, avec un effet radial très faible. It has been proposed, to overcome this drawback, to provide an expansion hatch placed in one of the side walls of the flow meter. However, it is generally observed that after a few deflagrations only the flap of the flow meter nevertheless ends up breaking, the hatch still being in place. In fact, due to the mode of propagation of the shock, which moves essentially in the direction of the axis of the flow meter, the lateral position of the expansion flap means that the latter does not open or opens only insufficiently, the shock wave essentially striking the axially placed obstacles, with a very weak radial effect.

L'invention a pour objet de pallier ces différents inconvénients, en proposant un volet de débitmètre permettant de protéger le système contre les détériorations causées par les retours de flamme, sans pour autant perturber le fonctionnement normal du débitmètre et de l'ensemble du système de carburation en général. The object of the invention is to overcome these various drawbacks, by proposing a flow meter flap making it possible to protect the system against deterioration caused by flashbacks, without however disturbing the normal operation of the flow meter and of the entire system of carburetion in general.

A cet effet, selon la présente invention, le volet du débitmètre est un volet rigide pourvu de perforations recouvertes par des moyens d'occultation propres à
- occulter les perforations en régime normal de fonctionnement lorsque la pression amont est supérieure à la pression aval dans la tubulure, de sorte que le volet réagisse à la pression dynamique de la même manière qu'un volet plein, et
- s'effacer en cas de contre-pression dans la tubulure d'admission, notamment de contre-pression due à un retour de flamme, de manière à permettre le passage de l'onde de pression correspondante sans endommagement du volet, même si celui-ci se trouve à sa position de butée correspondant à son ouverture minimale.To this end, according to the present invention, the flow meter flap is a rigid flap provided with perforations covered by concealment means suitable for
- conceal the perforations in normal operating conditions when the upstream pressure is higher than the downstream pressure in the tubing, so that the flap reacts to dynamic pressure in the same way as a full flap, and
- be cleared in the event of back pressure in the intake manifold, in particular back pressure due to a flashback, so as to allow the passage of the corresponding pressure wave without damaging the flap, even if that -this is at its stop position corresponding to its minimum opening.

Selon d'autre caractéristiques avantageuses de l'invention
- les moyens d'occultation comprennent une plaque de matériau souple appliquée contre la face du volet située du côté amont de la tubulure
- la plaque souple et le volet sont solidarisés au voisinage de l'axe de pivotement du volet
- le matériau souple est un élastomère.According to other advantageous features of the invention
the concealment means comprise a plate of flexible material applied against the face of the flap situated on the upstream side of the tubing
- the flexible plate and the flap are secured in the vicinity of the pivot axis of the flap
- the flexible material is an elastomer.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description détaillée ci-dessous d'un mode de réalisation, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels
- la figure 1 montre, en perspective, une vue d'ensemble d'un système injecteur-débitmètre de carburateur à injection indirecte de carburant, par exemple à injection indirecte de
GPL,
- la figure 2 est une vue éclatée, en perspective, du volet de débitmètre selon l'invention,
- les figures 3 et 4 montrent l'action de ce volet, respectivement en fonctionnement normal et en cas de contre-pression provoquée par un retour de flamme.Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the detailed description below of an embodiment, made with reference to the accompanying drawings, in which
- Figure 1 shows, in perspective, an overview of a carburetor injector-flowmeter system with indirect fuel injection, for example indirect injection of
LPG,
FIG. 2 is an exploded perspective view of the flow meter flap according to the invention,
- Figures 3 and 4 show the action of this component, respectively in normal operation and in case of back pressure caused by a flashback.

Sur la figure 1, la référence 1 désigne, de façon générale, l'ensemble débitmètre-injecteur installé sur la tubulure d'admission, avec l'entrée 2 reliée au filtre à air et la sortie 3 au collecteur d'admission du moteur via le papillon de gaz. In FIG. 1, the reference 1 designates, in general, the flowmeter-injector assembly installed on the intake manifold, with the inlet 2 connected to the air filter and the outlet 3 to the engine intake manifold via the gas butterfly.

Ce débitmètre, dont la structure correspond, pour l'essentiel, à celle des EP-A-135 856 et EP-A-155 538 précités, comprend un volet mobile 100 s'ouvrant sous la pression dynamique de l'air aspiré par le moteur. Ce volet 100 pivote autour d'un axe 4, et il est sollicité élastiquement par un ressort spiral 5 qui tend à le repousser vers sa position de fermeture. This flowmeter, the structure of which corresponds essentially to that of the abovementioned EP-A-135 856 and EP-A-155 538, comprises a movable flap 100 opening under the dynamic pressure of the air sucked in by the engine. This flap 100 pivots around an axis 4, and it is elastically urged by a spiral spring 5 which tends to push it back towards its closed position.

Une came 6, solidaire de l'axe 4, vient déplacer un piston à section variable 7 par l'intermédiaire d'un galet 8 coopérant avec la came et d'un ressort de rappel 9 venant presser le galet 8 contre la came 6. A cam 6, integral with the axis 4, moves a variable section piston 7 by means of a roller 8 cooperating with the cam and a return spring 9 pressing the roller 8 against the cam 6.

Le piston 7 se déplace dans une buse conique 10 dont l'entrée 11 est reliée au vaporisateur-détendeur alimenté en
GPL liquide. L'espace annulaire, variable, entre le piston 7 et la buse 10 conditionne le débit du gaz vers les conduites de sortie 12 débouchant en aval du débitmètre dans la tubulure d'admission, généralement à proximité du carburateur d'essence et légèrement en amont de celui-ci.The piston 7 moves in a conical nozzle 10, the inlet 11 of which is connected to the vaporizer-regulator supplied with
Liquid LPG. The variable annular space between the piston 7 and the nozzle 10 conditions the flow of gas to the outlet pipes 12 opening downstream of the flowmeter into the intake manifold, generally near the gasoline carburetor and slightly upstream of it.

Un verrouillage à cliquet, représenté schématiquement en 13, permet de maintenir le volet du débitmètre en permanence en position ouverte lorsque l'on fonctionne avec de l'essence comme carburant en remplacement du GPL ; ce verrouillage peut être commandé aussi bien électromagnétiquement que pneumatiquement. A ratchet lock, shown schematically in 13, keeps the flow meter flap permanently in the open position when operating with gasoline as fuel to replace LPG; this locking can be controlled both electromagnetically and pneumatically.

Enfin, une butée 15, située à l'extrémité d'une vis de réglage 14, permet d'ajuster la position de fermeture du volet et son ouverture minimale, correspondant au réglage du ralenti ; la vis 14, après réglage, est maintenue par un système à écrou 16 monté sur une bride 17 solidaire du corps du débitmètre. Finally, a stop 15, located at the end of an adjustment screw 14, makes it possible to adjust the closed position of the shutter and its minimum opening, corresponding to the adjustment of the idle speed; the screw 14, after adjustment, is held by a nut system 16 mounted on a flange 17 secured to the body of the flow meter.

Conformément à la présente invention, le volet 100 présente la structure illustrée figure 2. In accordance with the present invention, the flap 100 has the structure illustrated in FIG. 2.

Ce volet 100 est constitué de deux pièces 110, 120, à savoir une pièce rigide 110 montée sur l'axe 4, en alliage léger, par exemple en aluminium ou en magnésium ; cette pièce rigide 110 est comparable à un volet de débitmètre classique, à l'exception d'évidements traversants 111 pratiqués à sa surface. La seconde partie 120 est réalisée en matière souple, de préférence en un élastomère, et est appliquée contre la partie rigide 110 sur la face amont de celle-ci (c'est-à-dire la face dirigée vers le filtre à air). La partie 120 en élastomère est fixée à la partie 110 par son extrémité 121 proche de l'axe 4, par exemple au moyen de rivets introduits dans des orifices 112, 122 homologues des deux pièces ou, de préférence, par collage.L'extrémité opposée 123 est laissée libre de sorte que, en l'absence de sollitation anormale, la partie souple 120 vient entièrement occulter les évidements 111, permettant au volet de fonctionner à la manière d'un volet classique. This flap 100 consists of two parts 110, 120, namely a rigid part 110 mounted on the axis 4, of light alloy, for example aluminum or magnesium; this rigid part 110 is comparable to a conventional flow meter flap, with the exception of through recesses 111 made on its surface. The second part 120 is made of flexible material, preferably an elastomer, and is applied against the rigid part 110 on the upstream face thereof (that is to say the face directed towards the air filter). The elastomer part 120 is fixed to the part 110 by its end 121 close to the axis 4, for example by means of rivets introduced into orifices 112, 122 homologous to the two parts or, preferably, by gluing. opposite 123 is left free so that, in the absence of abnormal stress, the flexible part 120 completely obscures the recesses 111, allowing the shutter to operate in the manner of a conventional shutter.

On notera que, du fait de l'allègement procuré par les évidements 111, le poids, et donc l'inertie, du volet selon l'invention constitué des deux pièces 110, 120 ne sont pas supérieurs à ceux d'un volet classique ne comprenant qu'un seul élément rigide plein. It will be noted that, due to the lightening provided by the recesses 111, the weight, and therefore the inertia, of the shutter according to the invention made up of two parts 110, 120 are not greater than those of a conventional shutter. comprising only one solid rigid element.

Les figures 3 et 4 expliquent le fonctionnement de ce volet. Figures 3 and 4 explain how this component works.

En fonctionnement normal (figure 3), la rigidité propre et/ou l'effet de la pression d'admission viennent plaquer la partie souple 120 contre la partie rigide 110, occultant les évidements 111. Le volet 100 s'ouvre alors d'un angle a par rapport à sa position d'ouverture mi ale, cet angle a variant en fonction du débit d'air admis. In normal operation (FIG. 3), the inherent rigidity and / or the effect of the intake pressure press the flexible part 120 against the rigid part 110, obscuring the recesses 111. The flap 100 then opens with a angle a with respect to its mi ale open position, this angle a varying as a function of the admitted air flow.

Ce fonctionnement est en tous points comparable à celui d'un volet de débitmètre classique. This operation is comparable in all respects to that of a conventional flow meter flap.

En revanche, en cas de contre-pression consécutive à un retour de flamme (figure 4), l'extrémité libre 123 de la partie mobile 120 va s'effacer sous l'effet de la contre-pression, dégageant ainsi les évidements 111 qui pourront laisser passer l'onde de choc sans endommagement du volet, car la surface totale d'ouverture de ces évidements est très supérieure à la surface correspondant à l'ouverture minimale 113 du volet (puisque le volet, du fait de la contre-pression, est repoussé en butée contre cette position d'ouverture minimale). On the other hand, in the event of a back pressure following a flashback (FIG. 4), the free end 123 of the movable part 120 will disappear under the effect of the back pressure, thus releasing the recesses 111 which may allow the shock wave to pass without damaging the flap, because the total opening surface of these recesses is much greater than the surface corresponding to the minimum opening 113 of the flap (since the flap, due to the back pressure , is pushed into abutment against this minimum opening position).

Une série d'essais effectués a révélé, même après une série de retours de flamme répétés, une absence totale de détérioration du débitmètre et des autres organes du moteur, sans pour autant que le fonctionnement normal du moteur ne soit affecté par l'adjonction de la pièce souple.  A series of tests carried out revealed, even after a series of repeated flashbacks, a total absence of deterioration of the flow meter and of the other parts of the engine, without the normal functioning of the engine being affected by the addition of the flexible piece.

Claims (7)

REVENDICATIONS 1. Un volet de débitmètre pour un système de carburation de moteur à combustion du type à injection indirecte du carburant, dans lequel un doseur de carburant est commandé en fonction d'une mesure du débit d'air dans la tubulure d'admission, cette mesure étant effectuée au moyen d'un volet mobile (100) chargé par ressort (5) de manière à s'ouvrir proportionnellement à la pression dynamique de l'air aspiré dans cette tubulure et commandant un organe (6-11) de régulation du doseur de carburant, 1. A flow meter flap for a combustion engine carburetion system of the indirect fuel injection type, in which a fuel metering device is controlled according to a measurement of the air flow rate in the intake manifold, this measurement being carried out by means of a movable flap (100) loaded by spring (5) so as to open in proportion to the dynamic pressure of the air sucked in this tubing and controlling a member (6-11) for regulating the fuel dispenser, caractérisé en ce que ce volet (100) est un volet rigide characterized in that this flap (100) is a rigid flap (110) pourvu de perforations (111) recouvertes par des moyens d'occultation (120) propres à (110) provided with perforations (111) covered by concealment means (120) suitable for - occulter les perforations en régime normal de fonctionnement lorsque la pression amont est supérieure à la pression aval dans la tubulure, de sorte que le volet réagisse à la pression dynamique de la même manière qu'un volet plein, et - conceal the perforations in normal operating conditions when the upstream pressure is higher than the downstream pressure in the tubing, so that the flap reacts to dynamic pressure in the same way as a full flap, and - s'effacer en cas de contre-pression dans la tubulure d'admission, notamment de contre-pression due à un retour de flamme, de manière à permettre le passage de l'onde de pression correspondante sans endommagement du volet, même si celui-ci se trouve à sa position de butée correspondant à son ouverture minimale. - be erased in the event of back pressure in the intake manifold, in particular back pressure due to a flashback, so as to allow the passage of the corresponding pressure wave without damaging the flap, even if that -this is at its stop position corresponding to its minimum opening. 2. Le volet de la revendication 1, dans lequel les moyens d'occultation (120) comprennent une plaque de matériau souple appliquée contre la face du volet située du côté amont de la tubulure. 2. The shutter of claim 1, wherein the concealment means (120) comprise a plate of flexible material applied against the face of the shutter located on the upstream side of the tubing. 3. Le volet de la revendication 2, dans lequel la plaque souple et le volet sont solidarisés au voisinage de l'axe de pivotement du volet. 3. The shutter of claim 2, wherein the flexible plate and the shutter are secured in the vicinity of the pivot axis of the shutter. 4. Le volet de la revendication 2, dans lequel le matériau souple est un élastomère.  4. The component of claim 2, wherein the flexible material is an elastomer. 5. Un débitmètre à volet pour un système de carburation de moteur à combustion du type à injection indirecte du carburant, caractérisé en ce qu'il est pouvu d'un volet selon l'une des revendications 1 à 4. 5. A shutter flow meter for a carburetion system of a combustion engine of the indirect fuel injection type, characterized in that it is capable of a shutter according to one of claims 1 to 4. 6. Un système de carburation de moteur à combustion du type à injection indirecte de GPL, caractérisé en ce que l'injection du GPL y est régulée par un débitmètre à volet pourvu d'un volet selon l'une des revendications 1 à 4. 6. A combustion engine carburetion system of the indirect LPG injection type, characterized in that the injection of LPG is controlled by a shutter flow meter provided with a shutter according to one of claims 1 to 4. 7. Un système de carburation de moteur à combustion du type à injection indirecte d'essence, caractérisé en ce que l'injection de l'essence y est régulée par un débitmètre à volet pourvu d'un volet selon l'une des revendications 1 à 4.  7. A combustion engine carburetion system of the indirect petrol injection type, characterized in that the injection of petrol is controlled by a shutter flow meter provided with a shutter according to one of claims 1 to 4.
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