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(11) | EP 0 013 842 A1 |
| (12) | DEMANDE DE BREVET EUROPEEN |
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| (54) | Dispositif régulateur de la richesse du mélange élaboré par un carburateur lors des transitions entre le régime de ralenti et la marche normale |
| (57) L'invention concerne un dispositif pour l'admission d'air ou de gaz additionnel dans
le puits de ralenti 20 d'un carburateur lorsque le papillon 14 est au voisinage des
orifices de progressivité 24 et de ralenti 25 en position d'ouverture partielle. Un circuit parallèle au calibreur d'air 21 et aboutissant par exemple à une vis de réglage creuse 30 est contrôlé par un organe de réglage 50 tel qu'une vanne dont l'obturateur mobile est actionné par exemple par une timonerie 55 couplée d'une part au papillon et d'autre part à un manomètre différentiel, ou encore par un moteur pas à pas 58 couplé à un générateur d'impulsions 59 piloté par un microprocesseur recevant des informations de divers capteurs C1...Cn. Ce dispositif permet de ontrôler de manière positive la dépression relative dans le puits de ralenti, et par suite le débit d'air à travers le calibreur et donc le débit de carburant aspiré par le gicleur pour maintenir sensiblement constante la richesse du mélange fourni au moteur pendant les transitions entre le régime de ralenti et la marche normale. |
[0001] L'invention concerne un dispositif régulateur de la richesse du mélange combustible élaboré par le carburateur d'alimentation d'un moteur à combustion interne et allumage commandé lors des transitions entre le régime de ralenti et la marche normale, et notamment lorsque le papillon masque ou démasque un orifice de progressivité reliant la chambre de carburation au puits de ralenti.
[0002] On sait que lorsque le moteur tourne à une vitesse inférieure à une certaine limite, la dépression régnant dans la buse est insuffisante pour amorcer le gicleur principal du carburateur, même si le papillon est entrouvert ou largement ouvert. On sait par ailleurs qu'aux faibles dépressions, le mélange tend à être trop riche, en raison des masses spécifiques très différentes de l'air et de l'essence.
[0003] Pour pallier le premier inconvénient, tous les carburateurs modernes sont pourvus d'un dispositif auxiliaire assurant l'alimentation du moteur aux faibles régimes de rotation, et notamment au ralenti lorsque le papillon est fermé (cf. par exemple l'ouvrage "Les moteurs" par MM. Ménardon & Jolivet, Editeurs Chotard & Associés, nouvelle édition 1977) Ce dispositif de ralenti comprend un puits ménagé dans le corps du carburateur, au sommet duquel débouchent un ajutage d'air dit calibreur et un gicleur de ralenti, généralement alimenté en dérivation du gicleur principal; le fond du puits de ralenti communique avec la chambre de carburation par un orifice débouchant au-dessous du papillon formé et dont la section de passage est contrôlée par une vis-points au de règlage du débit de mélange, et de manièru corollaire de sa richas- se. Cette vi3 est règlée du manière que le moteur reçoive au ralenti un mélange de richesse moyenne.
[0004] Au début du l'ouverture du papillon en partant du ralenti, la déprus- sion d'une part est relativement faible puisque le moteur tourne lentement, et d'autre part est essentiellement localisée au niveau du papillon. Le gicleur principal du carburateur ne peut donc entrer en jeu et l'alimentation du moteur doit être assurée par le seul dispositif de ralenti. Comme le débit de mélange permis par la vis de règlage est insuffisant dans ces conditions, il est prévu entre le puits de ralenti et la chambre de carburation une libre communication établie par un ou plusieurs orifices dits de progressivité ou by-pass qui entrent en jeu dès que le papillon les découvre, pour ainsi fournir au moteur un débit de mélange supplémentaire.
[0005] L'ouverture du papillon se poursuivant et le moteur accélérant en conséquence, la dépression d'une part s'accroit en valeur absolue et d' autre part se reporte progressivement au niveau de la buse et amorce le gicleur principal, qui peut dès lors prendre le relais de l'alimentation du moteur.
[0006] Lors de cette transition entre le régime de ralenti et la marche normale, le dispositif auxiliaire est donc soumis à une dépression qui s' accroît dans un premier temps jusqu'à une valeur maximale, obtenue lorsque la progressivité produit son plein effet, puis décroît jusqu'à une valeur négligeable dès que le papillon est largement ouvert et que la perte de charge dans la veine gazeuse se produit essentiellement au niveau de la buse.
[0007] Ces variations de la dépression relative régnant dans le puits de ralenti d'une part correspondent à celles de la dépression dans la tubulure d'admission du moteur, mais d'autre part sont accentuées par le fait que la section de passage globale des orifices de ralenti et de progressivité varie en fonction de la position angulaire du papillon, tandis que celle du calibreur d'air est invariable par construction. Ce fait introduit une première cause de non-linéarité dans le fonctionnement du dispositif.
[0008] En outre, puisque le calibreur d'air est de ce fait le siège de pertes de charge très variables, la vitesse du flux d'air le traversant et par conséquent le débit de carburant aspiré dans le gicleur de ralenti varient considérablement et de manière non proportionnelle, ce non seulement à cause de la forte différence des masses spécifiques des deux fluides concernés, mais encore des propriétés intrinsèques de l'ensemble calibreur-gicleur. Il en résulte des causes supplémentaires de non linéarité de fonctionnement du dispositif.
[0009] Au total, il s'ensuit que la richesse du mélange fourni au moteur est en pratique excessive durant toute la phase de transition, et ce dans des proportions variant selon une loi complexe en fonction des nombreux paramètres en cause, relatifs au moteur - par exemple sa vitesse de rotation et sa température -, au carburateur - par exemple la position angulaire et le sens de déplacement du papillon - et aux conditions opératoires - par exemple la pression et la température de l'air ambiant, voire même son dègré hygromètrique.
[0010] En vue de compenser au moins partiellement l'excés global de la richesse du mélange durant la phase de transition concernée, il est certes connu - par exemple par le Brevet français N° 2.384.11B dont le Demandeur est Titulaire - de la diluer par admission d'un flux d'air additionnel fonction des dépressions régnant dans le puits de ralenti et/ou dans la tubulure d'admission. L'air ainsi injecté - indifféremment dans l'un ou l'autre de ces circuits - intervient comme comburant supplémentaire pour corriger la richesse excessive en carburant du mélange élaboré par l'ensemble calibreur-gicleur de ralenti, dont le comportement non linéaire n'est qu'incidemment modifié dans certains modes de réalisation envisagés, comme le démontre la comparaison des Figs. 2 et 3. On remarquera a contrario que dans le cas de la Fig. 2, si l'air était remplacé par un quelconque gaz dépourvu d'oxygène - par exemple prélevé sur l'échappement - la richesse du mélange resterait inchangée.
[0011] Il est par ailleurs depuis longtemps connu - par exemple par le Brevet français N° 1.026.466 demandé le 24 Octobre 1950 - de neutraliser le dispositif auxiliaire de ralenti par une libre admission d'air additionnel dès que le régime du moteur dépasse une valeur prédéterminée. Dans ce cas, l'air admis agit par effet dynamique en supprimant toute aspiration de carburant par le gicleur de ralenti. Une telle action ne peut toutefois intervenir qu'après l'amorçage du gicleur principal du carburateur, faute de quoi le moteur serait exposé à un "trou" d'alimentation.
[0012] La présente invention a pour but la réalisation d'un dispositif régulateur capable d'assurer une correction quasi-parfaite de la richesse du mélange fourni au moteur durant toute la phase de transition entre le régime de ralenti et la marche normale, en tenant compte de tous les paramètres de fonctionnement souhaitables, par admission sélective et contrôlée d'un flux d'air ou autre gaz additionnel agissant par effet dynamique pour corriger le comportement non linéaire de l'ensemble calibreur-gicleur du circuit de ralenti aux charges partielles.
[0013] Le dispositif régulateur selon l'invention est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend un circuit semi-parallèle d'admission d'air ou autre gaz, qui débouche dans le puits de ralenti en aval du calibreur et du gicleur associés mais en amont des orifices de ralenti et progressivité le reliant à la chambre de carburation, ce circuit comportant un organe de raglage dont la section de passage est asservie à au moins l'un des paramètres de fonctionnement du moteur afin de moduler de manière positive la dépression relative régnant dans le puits de ralenti, et par suite le flux d'air traversant le calibreur et donc le débit de carburant aspiré par le gicleur, pour ainsi maintenir sensiblement égale à sa valeur optimale la richesse du mélange fourni au moteur pendant les transitions précitées.
[0014] En d'autres termes, le flux d'air ou de gaz admis dans le puits de ralenti à travers ce dispositif sert essentiellement d'agent ou d'outil pour contrôler par voie dynamique le comportement de l'ensemble calibreur-gicleur en agissant sur la dépression dans le puits de ralenti. En effet, lorsque le papillon s'entrouvre et démasque les orifices de progressivité, la forte dépression régnant dans la tubulure d'admission est librement transmise à l'intérieur du puits de ralenti. Le débit de mélange, primitivement limité par la section de l'orifice de ralenti contrôlée par la vis de richesse, augmente alors brutalement pour ac- croitre le régime de rotation du moteur jusqu'à ce que le système principal de carburation soit amorcé. Or, le système de ralenti conçu pour fonctionner sous une faible dépression dans le puits (quelques dizaines de grammes) réagit de façon non linéaire quand il est soumis à des dépressions élevées (quelques centaines de grammes), le calibreur d'air étant plus rapidement saturé que le gicleur de ralenti, dont le débit de carburant augmente alors plus vite que le flux d'air issu du calibreur. C'est donc durant cette phase transitoire que la richesse du mélange est la plus élevée, comme le montrent les analyses des polluants émis au cours d'un cycle normalisé de fonctionnement.
[0015] Le dispositif selon l'invention permet de contrôler efficacement la richesse du mélange fourni durant cette phase, grace-au choix du point d' injection d'air ou de gaz (circuit un parallèle avec le calibreur mais en série avec les orifices de ralenti et progressivité) et à la modulation asservie du flux additionnel injecté, qui permettent de réduire la dépression relative dans le puits de ralenti et ainsi de soumettre l'ensemble calibreur-gicleur à des conditions de fonctionnement telles que le débit de carburant aspiré soit moindre pour un débit final de mélange inchangé.
[0016] L'admission d'air ou gaz assurée dans ce but par le dipositif de l'invention peut s'effectuer par des voies matériellement différentes mais topologiquement équivalentes, selon que ce dispositif constitue une adaptation à un carburateur existent ou bien est intégré à un nouveau carburateur lors de sa conception. Dans le premier cas, l'injection peut commodément se faire à travers la vis de richesse spécialement aménagée à cet effet, ou encore par des passages ménagés par exemple dans une bride d'isolement séparant le corps principal du carburateur de son pied incluant le papillon, ou bien sous un ensemble calibreur-gicleur monobloc judicieusement aménagé.
[0017] Bien entendu et dans tous les cas, il importe que l'injection d'air ou de gaz dans le puits de ralenti s'effectue comme indiqué, en aval du système d'élaboration du mélange primaire généralement trop riche pour un corriger le fonctionnement sans le perturber par effet bouchon ou par oscillation dynamique.
[0018] Dans ce but notamment, il faut que le débit de gaz injectérpar le dispositif soit contrôlé de manière efficace et précise. A cet effet, il est évidemment préférable que la section de passage du circuit soit en tout point au moins égale à celle de son organe de règlage à pleine ouverture. Il est surtout indispensable que la section de passage effective de cet organe soit modifiable selon une loi prédéterminée en fonction de la combinaison des paramètres de fonctionnement du moteur pris en compte.
[0019] Pour ce faire, l'organe de règlage peut être pourvu d'un organe obturateur mobile ou déformable - par exemple et respectivement un clapet ou un diaphragme, un pointeau profilé au un manchon aplati - dont le déplacement ou la déformation s'effectue par l'action de moyens de commande mécanique, pneumatique et/ou électromécaniques couplés à des organes mobiles, des circuits de fluide et/ou des capteurs traduisant les paramètres à prendre en compte. Ces paramètres peuvent être combinés par tous moyens appropriés internes - par exemple la loi de régulation propre à l'organe de réglage - ou bien externes, tels qu'une simple timonerie ou un vérin différentiel, et notamment à l'aide d'un microprocesseur programmable en fonction des caractéristiques du véhicule et/ou de ses conditions de circulation.
[0020] Dans ce dernier cas notamment, la commande de l'organe de règlage peut se faire par l'intermédiaire d'impulsions électriques provoquant soit le déplacement pas à pas d'un obturateur mobile, soit son ouverture et sa fermeture en alternance, par exemple à fréquence de récurrence constante et rapport cyclique variable, respectivement appliquées à un moteur pas à pas réversible ou à un simple électroaimant, à partir d'un générateur commandé directement par les capteurs ou bien piloté par le microprocesseur traitant les informations issues de ces capteurs. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détalliée qui suit du divers exemples de mise en oeuvre nullement limitatifs illustrés par les dessins annexés, sur lesquels :
La Figure 1 montre en coupe partielle schématique un carburateur équipé d'un dispositif régulateur à commande intrinsèque, dont le fonctionnement est illustré par les schémas de la Figure 2;
La Figure 3 montre ce même carburateur équipé d'un autre dispositif régulateur à commandes extrinsèques combinées, dont le fonctionnement est illustré par les schémas de la Figure 4;
Les Figures 5 et 6 montrent deux autres agencements possibles pour l'injection d'air dans le puits de ralenti; et
Les Figures 7 et 8 représentent deux organes de règlage du débit d'air injecté.
[0021] Le carburateur inversé à simple corps montré schématiquement sur les Figures 1 et 3 (en particulier, les proportions relatives de ses organes ne sont pas respectées pour une meilleure lisibilité du dessin) comprend essentiellement un corps tubulaire en alliage léger délimitant une chambre de carburation verticale 10, dans laquelle sont disposés d'amont en aval (soit de haut en bas sur le dessin) une buse 11 formant un venturi autour d'un ensemble axial 12 d'aspiration et pulvérisation du carburant provenant par un conduit 13 du gicleur principal et de la cuve à niveau constant (nom représentés), puis un papillon 14 porté par un axe transversal 15 couplé à la pédale d'accélérateur.
[0022] Dans une dépendance latérale du corps du carburateur.est agencé un puits de ralenti 20 comportant de haut en bas un ajutage d'air ou calibreur 21, un gicleur de ralenti 22 alimenté par un canal 23 branché en dérivation sur le conduit 13 (carburateur dit monojet), et enfin un orifice de progressivité 24 et un orifice de ralenti 25 qui débouchent l'un et l'autre dans la chambre de carburation 10, respectivement de part et d' autre du papillon 14 en position de fermeture. La section de passage de l'orifice de ralenti 25 est contrôlée par une vis de règlage 30.
[0023] L'agencement du carburateur décrit et illustré est classique, et son fonctionnement bien connu : la rotation du moteur crée une dépression dans sa tubulure d'admission 16, en bout de laquelle est monté le carburateur. Lorsque le papillon 14 est largement ouvert, cette dépression induit un fort débit d'air aspiré dans l'atmosphère -.et donc à pression normale - à travers un filtre (non représenté) par exemple monté directement sur l'embout 18 du carburateur. A sa traversée de la buse 11 la vitesse de l'air s'accroit en créant une dépression locale qui assure l'aspiration et la pulvérisation par l'ensemble d'alimentation principal 12 d'un débit de carburant sensiblement proportionnel au débit d'air. Le moteur reçoit en conséquence un mélange combustible de richesse sensiblement constante.
[0024] Dans ces conditions de marche normale du moteur, la dépression régnant dans sa tubulure d'admission 16 et dans la portion aval de la chambre de carburation 10 est faible, puisque le papillon 14 largement ouvert n'entrave guère l'écoulement du mélange air-carburant. Cette dépression est également faible lorsque le moteur tourne au ralenti, le papillon 14 étant alors fermé, comme représenté. Dans ces deux cas de marche normale et de régime de ralenti, l'ensemble auxiliaire d'alimentation 21-22 soumis à cette faible dépression transmise au puits de ralenti 20 à travers les orifices 24 et/ou 25 selon le cas, peut fournir un mélange combustible convenablement dosé, dont le débit et la richesse sont déterminés par le règlage de la vie-pointeau 30 au ralenti.
[0025] Par contre, lorsque le papillon 14 n'est qu'entrouvert et donc forme étranglement dans la chambre de carburation 10 alors que le moteur en cours d'accélération ou de décélération tourne déjà ou encore relativement vite, l'essentiel de la perte de charge à la traversée du carburateur est reporté au niveau du papillon 14, ce qui a pour double effet de désamorcer l'ensemble principal d'alimentation 12 et de soumettre l' ensemble auxiliaire 21-22 à une forte dépression impliquant la production d'un mélange de richesse excessive, pour les raisons indiquées.
[0026] Le dispositif régulateur objet de l'invention a pour fonction de corriger cet excès de richesse par admission d'air ou d'un quelconque gaz - par exemple prélevé sur l'échappement du moteur - dans le puits de ralenti 20, de manière à contrôler la dépression relative qui y règne et par suite le fonctionnement de l'ensemble calibreur 21 - gicleur 22.
[0027] A cet effet, comme montré sur les Figures 1 et 3, le dispositif régulateur peut être raccordé à une vis de règlage spéciale 30 - substituée à la vis d'origine visible sur la Figure 5 et en conservant la fonction d'obturation partielle de l'orifice de ralenti 25. Cette vis spéciale est pourvue en bout d'un passage transversal 31 dans lequel débouche un passage axial 32 qui s'étend jusqu'à l'extrémité extérieure de la vis, conformée en embout ou canule 33 pour le raccordement étanche d' un conduit 34 provenant du dispositif régulateur. Comme ce dernier n' intervient pas au régime de ralenti et comme montré sur la Figure 1, le conduit 34 pourrait éventuellement comporter une dérivation symbolisée en 35 pour l'alimentation d'un carburateur auxiliaire de ralenti 36 gazéifiant le mélange élaboré par l'ensemble 21-22 avant de le renvoyer dans la tubulure d'admission 16 par un conduit 37, comme décrit dans la demande de brevet français N° EN 76/33.619 du 08.11.76 dont le Demandeur est co-titulaire. Dans ce cas, la vis 30 devrait obturer totalement l'orifice 25, ce qui montre bien que le dispositif régulateur objet de la présente invention n'intervient que lors des transitions, lorsque le papillon 14 masque ou démasque l'orifice de progressivité 24 respectivement en décélération ou accélération.
[0028] Le dispositif régulateur 40 représenté sur la Figure 1 comprend essentiellement un couvercle 41 en tôle emboutie et un fond 42 en alliage léger moulé entre lesquels est enserrée de manière étanche la périphérie d'une membrane souple 43 an matériau élastomère, tissu imprégné ou métal, qui sépare une chambre supérieure close dite "de commande" et une chambre inférieure annulaire dite "de travail" qu'un conduit 44 aboutissant par exemple au filtre à air maintient en permanence à la pression atmosphérique ambiante. Ce conduit constitue l'entrée d'air additionnel.
[0029] Dnas l'axe du fond 42 du dispositif est emprisonnée de moulage une pièce 45 en matériau magnétique doux tel qu'un acier a faible teneur en carbone, dont l'extrémité extérieure forme embout ou canule 46 de raccordement du conduit 34, et dont l'extrémité intérieure forme un siège d'étanchéité annulaire 47 entouré par la chambre de travail et engagé par la membrane 43 faisant office de clapet de fermeture lorsque elle se trouve dans la position de repos représentée. Sur la portion centrale de la face opposée de la membrane 43, et donc dans la chambre de commande, est rapporté un aimant permanent 48 de forme cylindrique, par exemple fait de ferrite ou d'un alliage cobalt/terres rares, capable d'engendrer une induction magnétique élevée pour un faible poids et présentant un champ coercitif important en dépit de sa forme. Cet aimant et la membrane sont solidarisés - avec interposition de rondelles et coupelles si besoin est - au moyen d'un rivet axial tubulaire 49, qui constitue un étranglement de très faible section de passage mettant en relation la chambre supérieure de commande avec le siège d' étanchéité 45 et donc avec le puits de ralenti 20 du carburateur.
[0030] Le fonctionnement du dispositif régulateur 40 qui vient d'être décrit sera mieux compris en se reportant aux croquis de la Figure 2, qui montrent très schématiquement et respectivement en positions "Fermé" et "Ouvert" un dispositif équivalent, dans lequel la membrane 43 est remplacée par un piston 143 coulissant dans un cylindre 141 dont le fond 142 est traversé par un conduit axial 145 formant un siège d'étanchéité annulaire 147, et par un conduit radial 144 débouchant sous le piston. Ce dernier est traversé par un passage axial 149 de très faible section et rappelé dans la position de fermeture ou repos montrée à gauche par l'action de moyens de rappel figurés par un ressort 148 pour commodité, mais dont il est entendu que le force de rappel - comme celle de l'aimant 48 - décroît rapidement lorsque le piston s'écarte du siège d'étanchéité. Le conduit 144 est en relation avec l'atmosphère et donc maintenu à la pression ambiante Po, tandis que le conduit 145 relié au puits de ralenti du carburateur est soumis à la pression régnant dans ce dernier, soit P0-Δp, où Δp représente la dépression relative.
[0031] Pour la position de fermeture ou repos représentée sur le croquis de gauche, cette dépression relative s'établit dans la chambre de commande du dispositif, avec un retard conditionné notamment par ses variations de volume et par la section du passage 149, ce retard étant décompté à partir du moment où le siège d'étanchéité 147 est engagé par le piston 143, qui subit alors une force de rappel R.
[0032] Le piston reste dans cette position,aussi longtemps que la somme des forces ascendantes qu'il subit, soit : Po(s-s) + s(P0- Δp) est inférieure à la somme des forces descendantes, soit : R + S(Po-Δp), si S et s représentent respectivement la surface active du piston et l' aire enclose par le siège d'étanchéité. La simplification de cette inégalité permet de constater que le piston reste en position de repos pour : Δp(S - s) < R. La valeur de cette force de rappel au repos R est choisie ou ajustée de manière que le piston ne soit décollé de son siège d'étanchéité que lorsque la dépression relative dans le puits de ralenti dépasse sa valeur correspondant au fonctionnement du moteur au régime de ralenti, le papillon du carburateur étant fermé.
[0033] Dès que le papillon s'entrouvre, cette valeur limite de la dépression est dépassée, et la pression dans la chambre de commande du dispositif s'abaisse avec quelque retard. Dès que l'inégalité Δ p(S - s) < R n'est plus satisfaite, le piston est souleva et par là même décollé du siège d'étanchéité 147. La pression atmosphérique Po agit dès lors sur la totalité de la face inférieure du piston et la force de rappel R diminue au fur et à mesure de son soulèvement, Cette double réaction positive assure la "commutation" instantanée du piston vers sa position d'ouverture représentée sur la croquis de droite de la Figure 2.
[0034] Le piston se trouvant dans cette position d'ouverture, d'une part la force de rappel est ramenée à une valeur r « R, et d'autre part la dépression relative dans la chambre de commande s'annule progressivement puisque le passage 149 est alors en relation avec l'atmosphère. Il s' ensuit que le piston reste dans cette position aussi longtemps que la force ascendante Po,S reste supérieure à la somme des forces descendantes r + S(Po - Δp), et donc, après simplification, aussi longtemps que l'inégalité Δp.S> r est satisfaite. Ensuite, le piston est brusquement commuté en position de fermeture, puisque la force de rappel qu'il subit croit lorsqu'il se rapproche du.siège d'étanchéité. Entretemps, pendant que le piston est soulevé, le flux d'air additionnel admis par le dispositif est bien entendu modulé par la dépression règnant dans le puits de ralenti, qui elle-même est modulée par ce flux dans des proportions fixées par le rapport des pertes de charge à tra- vurs l'ensemble 21-22 et le dispositif 40 en parallèle, d'une part, et d'autre part à travers les orifices 24-25, dont la section globale effective dépend de la position angulaire du papillon 14 aux faibles ouvertures. De la sorte, pour un choix judicieux des éléments et forces en cause, la richesse du mélange fourni au moteur pendant les transitions entre le régime de ralenti et la marche normale peut être maintenue sensiblement constante, sans "trou" ni excès, comme l'ont démontré les essais d'homologation du dispositif décrit. De surcroît, lors d'une vive accélération ou d'une décélération brutale, l'intervention alors superflue du dispositif est évitée par la constante de temps inhérente à son fonctionnement.
[0035] Le dispositif régulateur 40 représenté sur la Figure 1 pourrait bien entendu faire l'objet de multiples variantes de réalisation et de nombreux perfectionnements de détail. Ainsi et par exemple, l'aimant pourrait être incorporé au siège d'étanchéité, la membrane elle-même étant faite de matériau magnétique doux ou portant une simple rondelle d'un tel matériau. Des rondelles en matériau amagnétique pourraient être interposées de l'un ou l'autre côte de l'entrefer pour en modifier la largeur, et par suite la valeur de la force initiale de rappel. La loi de variation de cette force pourrait être ajustée selon les besoins en adjoignant au dispositif au moins un ressort tel que R1 et/ou R2 ou encore des moyens de butée directe ou indirecte sur le couvercle 41 limitant la levée de l'organe manomètrique, et par ailleurs les variations de volume de la chambre de commande et donc la constante de temps du dispositif, qui pourrait aussi bien être ajustée en agissant sur la section de passage du rivet 49 par exemple prologé par un tube débouchant par-un orifice de restriction R3.
[0036] On remarquera que dans tous les cas, le dispositif régulateur 40 est directement commandé par la dépression dans le puits de ralenti 20, à savoir par la grandeur même qu'il a pour fonction de corriger. De ce fait, le dispositif 40 peut être considéré comme à commande intrinsèque et unique.
[0037] On va maintenant décrire avec référence à la Figure 3 un autre dispositif régulateur conforme à l'invention, qui au contraire du précédent est d'un type à commande extrinsèque et multiple, mais agit fondamentalement de la même manière sur le circuit de ralenti du carburateur.
[0038] Ce dispositif symboliquement représenté sur la Figure 3 et désigné par 50 dans son ensemble comprend essentiellement un organe de réglage - par exemple une vanne à boisseau 51 et tournant 52 - constituant un étranglement à section de passage réglable interposé entre un conduit 53 d'admission d'air ou de gaz additionnel, relié par exemple au filtre ou à une prise sur l'échappement, et un conduit 54 aboutissant au puits de ralenti 20 du carburateur, dans l'exemple représenté par l'intermédiaire du conduit 34 et de la vis spéciale 30, et en tous cas en un upoint quelconque mais nécessairement situé d'une part, en aval de l' ensemble calibreur-gicleur 21-22 mais d'autre part, en amont des orifices de progressivité 24 et de ralenti 25, ce par référence à la circulation du mélange dans le puits 20. De la sorte et comme précédemment, le dispositif régulateur 50 est en parallèle avec le calibreur 21 mais en série avec les orifices 24-25.
[0039] Dans ces conditions, la dépression relative règnent dans le puits de ralenti 20 peut être réduite à volonté en modulant le flux d'air additionnel admis par le dispositif 50, ce qui a pour effets de réduire la perte de charge et donc le débit d'air à travers le calibreur 21, et par suite de corriger la richesse du mélange combustible fourni au moteur pendant les transitions entre le ralenti et la marche normale.
[0040] Ce processus sera mieux compris en se référant aux schémas de la Figure 4, dont le premier représente un équivalent pneumatique du dispositif, tandis que le second en constitue une analogie électrique. Ces deux schémas s'appliqueraient d'ailleurs aussi bien au dispositif 40 de la Figure 1 avec adjonction d'une boucle de réaction.
[0041] Le premier schéma de la Figure 4 montre que le calibreur 21 à section de passage invariable et les orifices 24-25 à section effective globale variant en fonction de la position du papillon entrouvert sont toujours en série et se partagent donc la perte de charge ΔP se produisant au niveau du papillon pour absorber la différence entre la pression ambiante PA à l'entrée du carburateur et la moindre pression PT règnant dans la tubulure d'admission du moteur.
[0042] En l'absence de dispositif régulateur, un même débit d'air ou mélange de valeur ⌀ traverse le calibreur 21 et les orifices 24-25, dont les variations de section effective modifient la loi de partage des pertes .de charge δP/Δp, et par suite la dépression relative PR existant dans le puits de ralenti pour une même dépression PT dans la tubulure d'admission. La perte de charge δp à travers le calibreur 21, et par suite la vitesse de l'air et donc le débit de carburant aspiré dans le gicleur 22, d'où enfin la richesse du mélange fourni au moteur, correspondent dans ces conditions à des fonctions complexes des nombreux paramètres en cause, liées entrtelles de manière intrinsèque et non linéaire.
[0043] Le dispositif régulateur 50 monté en parallèle avec le calibreur 21 permet l'admission dans le puits de ralenti 20 d'un flux règlable ϕ' d'air ou gaz additionnel qui - pour un même débit global g à travers les orifices 24-25 se retranche du flux traversant initialement le calibreur et le réduit à une valeur ϕ-⌀-ϕ'. et de ce fait diminue la dépression relative PR dans le puits de ralenti. En d'autres termes, le dispositif 50 permet de contrôler le débit et la vitesse du flux d' air résiduel ϕ traversant le calibreur 21 puis le gicleur 22. La richesse du mélange élaboré par ces éléments peut donc être maintenue à sa valeur optimale - s'il y a lieu en tenant compte de sa dilution par l'air additionnel-- lors des transitions entre le ralenti et la marche normale, par un asservissement judicieux du dispositif 50 à toute combinaison convenable de paramètres conditionnant le fonctionnement du moteur et de son carburateur et/ou reflétant leurs conditions opératoires. Un tel asservissement à de multiples paramètres est en effet rendu possible par le mode de commande extrinsèque du dispositif 50, comme le montreront ci-après plusieurs exemples d'application.
[0044] Le schéma électrique de la Figure 4 montre que la dépression dans la tubulure d'admission peut être assimilée à une source du tension variable E qui alimente un réseau comprenant un potentiomètre de résistance variable P figurant les orifices 24-25 en série avec une résistance fixe R figurant le calibreur 21 et, en parallèle sur cette dernière, une résistance règlable S figurant le dispositif régulateur 50. Un calcul simple montre que la chute de tension e aux borncs de R et par suite l'intensité du courant i la traversant peuvent être réglées par action sur S et maintenues sensiblement constantes en dépit des variations de E et P. Cette analogie n'est qu'approximative, puisque les lois applicables sont linéaires, mais a pour intérêt de faciliter la compréhension du mode d'action du dispositif selon l'invention.
[0045] En se reportant à nouveau à la Figure 3, on remarquera que l'adjonction de ce dispositif régulateur n'implique aucune modification de la structure du carburateur, si ce n'est l'aménagement d'une entrée d'air ou gaz additionnel dans le puits de ralenti 20 - par exemple et comme représenté par substitution de la vis creuse spéciale 30 à la vis de règlage d'origine - et l' installation de moyens d'asservissement du fonctionnement de ce dispositif à celui du moteur et/ou de son carburateur. Le choix des paramètres d'asservissement et de leur mode de combinaison est évidemment très large. C'est dire que les quelques exmples qui vont maintenant être décrits n'ont qu'une valeur indicative :
Sur la Figure 3, deux exemples distincts de réalisation du dispositif régulateur 50 sont symboliquement représentés, respectivement à gauche et à droite du conduit 53-54 d'admission d'air additionnel :
[0046] Dans le premier exemple, l'organe de règlage du dispositif est supposé être constitué par une vanne 51 dont l'obturateur mobile est un tiroir 52 couplé à un palonnier 55 à double action, l'une de ses extrémités étant reliée par une tringle 56 à une manivelle 1? calée sur l'axe 15 du papillon 14, tandis que son extrémité opposée est articulée en bout de la tige 57 d'un piston soumis d'une part à la dépression PT dans la tubulure d'admission et d'autre part à la dépression PR dans le puits de ralenti. Les déplacements du tiroir 52 de la vanne sont donc fonction de la combinaison de l'ouverture du papillon et du rapport des dépressions. Le choix des bras de leviers, des surfaces actives du piston et de sa force de rappel permet de doser à volonté l'importance relative de chacun des paramètres en cause.
[0047] Dans le second exemple, l'obturateur mobile 51 de la vanne 52 est supposé tournant et actionné par un moteur électrique 58 de type réversible et à avance pas à pas, alimenté par un générateur d'impulsions 59 de l'une ou l'autre polarité ou phase relative, lui-même piloté par un microprocesseur µP assurant selon une loi programmée la combinaison adéquate en chaque circonstance de nombreux paramètres mesurés par des capteurs respectifs C1,C2...Cn. Ces capteurs peuvent comprendre par exemple un compte-tours magnétique couplé à l'arbre du moteur ou de la boite de vitesses, un encodeur couplé aux pédales de commande d'accélérateur et d'embrayage, au levier de changement de vitesses, au starter ... des accéléromètres, thermomètres, manomètres et autres organes de mesure des conditions opératoires. Bien entendu, le microprocesseur et ces divers capteurs pourraient être parallèlement utilisés à d'autres fins, par exemple pour optimiser la conduite du véhicule.
[0048] Les modes de mise en oeuvre de l'invention jusqu'à présent décrits ne sont nullement limitatifs, mais au contraire montrent que le dispositif régulateur pourrait faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation et/ou d'agencement des différents éléments qui le constituent. Ainsi et par exemple, les Figures 5 et 6 illustrant deux agencements différents de l'injection d'air, ou gaz additionnel A' dans le puits de ralenti 20 du carburateur, qui dans ces deux cas reste équipé de sa vis de réglage de richesse d'origine :
[0049] La Figure 5 montre que l'injection d'air additionnel A' peut s'effectuer commodément par un canal ménagé dans une bride B interposée entre les deux éléments superposés C1,C2 du corps d'un carburateur par ailleurs semblable à celui des Figures 1 et 3, l'élément supérieur C1 renfermant le dispositif principal d'alimentation 12 entouré de son venturi et par ailleurs le calibreur 21 et le gicleur 22 montés en tête du puits de ralenti, tandis que l'élément inférieur ou pied C2 renferme le papillon et le fond du puits de ralenti, relié à la chambre de carburation 10 par les orifices de progressivité 24 et de ralenti 25, ce dernier contrôlé par la vis de réglage d'origine. Cet agencement assure donc bien l'injection de l'air additionnel dans les conditions voulues par l'invention, et ce sans qu'il soit besoin d'apporter la moindre modification au carburateur.
[0050] La Figure 6 montre que l'injection d'air additionnel pourrait aussi se faire dans certains carburateurs en mettant à profit la présence d'un ensemble monobloc 60 rassemblant le calibreur et le gicleur de ralenti. Le corps d'un tel gicleur monobloc est tubulaire et comporte au-delà d' une portée filetée 61 un prolongement extérieur formant un embout de raccordement 62. En deça de la pénétration du gicleur dans le puits de ralenti 20, son passage axial 63 est obturé par un bouchon 64, tandis que sa portée cylindrique extérieure comporte une large gorge périphérique 65 encadrée par deux joints d'étanchéité 66,67. Le passage axial 63 communique par un perçage radial 6B avec cette gorge, au droit de laquelle débouche un passage 69 percé obliquement dans le corps du carburateur, de manière à déboucher par ailleurs dans le puits de ralenti au dessous du gicleur. Ainsi donc, au prix d'un simple aménagement de ce gicleur monobloc et d'un simple perçage du corps du carburateur, l'injection de l'air ou gaz additionnel A' peut être assurée dans les conditions préconisées par l'invention.
[0051] L'organe de réglage du dispositif régulateur peut lui-même faire l' objet de très nombreuses variantes de réalisation, d'autant qu'il peut être indifféremment commandé par voie mécanique, pneumatique et/ou électrique notamment. Un exemple de commande mixte mécanique et pneumatique a déjà été sommairement décrit en relation avec la Figure 3, et un exemple purement pneumatique est le dispositif de la Figure 1. Aussi seront maintenant décrits deux organes de règlage à commande électrique par moteur pas à pas ou par générateur d'impulsions, comme suggéré sur la Figure 3 et respectivement illustrés par les Figures 7 et 8 :
L'organe de règlage 70 représenté en coupe sur la Figure 7 est un dispositif d'étranglement variable comportant un corps 71 de forme générale tubulaire dont une extrémité porte un moteur pas à pas MPP (5E sur la Figure 3) entraînant un obturateur mobile 72 à la fois tournant et coulissant, qui se termine par une pointe 73 profilée selon les besoins de la régulation pour contrôler le débouché d'un embout d'admission d'air ou gaz 74 dans une chambre 75 d'où est issu le conduit aboutissant au puits de ralenti du carburateur.
[0052] L'alésage du corps 71 voisin du moteur MPP comporte un long filetage 76 dans lequel se visse une portée filetée 77 de l'obturateur 72, qui présente un trou axial carré 78 dans lequel coulisse une tige 79 de même section solidaire de l'axe du moteur. Ce dernier reçoit d'un générateur non représenté des impulsions positives ou négatives assurant sa rotation pas à pas dans l'un ou l'autre sens, et par suite l'avance ou le recul de l'obturateur 72 par rapport au débouché de l'embout 74 d'admission d'air. On conçoit qu'une combinaison judicieuse de la séquence des impulsions et du profil de la pointe 73 permette d'obtenir toute loi de régulation désirée, avec une excellente précision.
[0053] L'organe de règlage 80 illustré par la Figure 8 comprend essentiellement une vanne 81 normalement fermée et un électroaimant 82 l'actionnant périodiquement à l'ouverture sur commande d'impulsions récurrentes fournies par un générateur GI (59 sur la Figure 3). La vanne 81 comporte un raccord d'admission d'air ou gaz 83 et un siège d'étanchéité 84 pour la sortie de l'air ou gaz additionnel A', normalement empêchée par un clapet E5 rappelé en position de fermeture par un ressort 86. La tige 87 du clapet traverse de manière étanche la paroi d'extrémité du mandrin de l'électroaimant 82, fait d'un matériau amagnétique, et porte en bout un aimant permanent 88 qui coulisse à frottement doux dans le mandrin et est polarisé de la manière indiquée. La bobine 89 est située de manière à entourer l'aimant en position de repos, et agencée pour présenter la polarité indiquée - de même sens que celle de l'aimant - lorsqu' elle reçoit une impulsion de commande, de sorte que le jeu des forces magnétiques attractives et répulsives amène l'aimant dans la position de travail représentée, et par suite le clapet 85 à pleine ouverture. Si la période de récurrence T des impulsions est constante et si ces impulsions sont modulées en durée, comme montré sur le diagramme joint, en fonction des variations des paramètres pris en compte, tout se passe comme si la levée du clapet était modulée en valeur moyenne par ces mêmes paramètres.
[0054] Dans le cours de la description qui précède, il a été maintes fois fait mention de la possibilité de substituer à l'air additionnel un quelconque gaz, prélevé sur l'échappement du moteur ou fourni par tout autre source. Un tel gaz peut en effet être dépourvu d'oxygène, et donc ne pas modifier la richesse du mélange issu de l'ensemble calibreur-gicleur de ralenti, tout en augmentant le volume fourni au moteur. Il s'ensuit notamment un meilleur remplissage des cylindres et une moindre température de fin de combustion, circonstances propices à la réduction des émissions de polluants et particulièrement des oxydes d'azote.
1. Dispositif régulateur de la richesse du mélange combustible élaboré par le carburateur
d'alimentation d'un moteur à combustion interne et allumage commandé lors des transitions
entre le régime de ralenti et la marche normale, et notamment lorsque le papillon
(14) masque ou démasque un orifice de progressivité (24) reliant le puits de ralenti
(20) à la chambre de carburation (10), par admission sélective d'un flux d' air ou
gaz additionnel,
caractérisé en ce qu'il comprend un circuit semi-parallèle (34+44,53+54) d'admission d'air ou autre gaz, qui débouche dans le puits de ralenti en aval du calibreur (21) et du gicleur (22) associés mais en amont des orifices de progressivité et ralenti (24,25) aboutissant à la chambre de carburation, ce circuit comportant un organe de règlage (40,50,70,80) dont la section de passage est asservie à au moins l'un des paramètres de fonctionnement du moteur afin de moduler de manière positive la dépression relative régnant dans le puits de ralenti, et par suite le flux d'air traversant le calibreur et donc le débit de carburant aspiré par le gicleur, pour ainsi maintenir sensiblement égale à sa valeur optimale la richesse du mélange fourni au moteur pendant les transitions précitées.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit précité débouche
dans le puits de ralenti (20) à travers une vis creuse spéciale (30) substituée a
la vis de règlage de richesse d'origine.
j. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit précité débouche
dans le puits de ralenti (20) à travers un canal ménagé dans une bride (e) interposée
entre la corps principal (C1) du carburateur et son pied (C2) renfermant le papillon
(14).
4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit précité débouche
dans le puits de ralenti (20) à travers un ensemble calibreur-gicleur monobloc (60)
aménagé à cet effet, puis à travers un passage oblique (69) percé sous ce dernier
dans le corps du carburateur.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que
l'organe de règlage précité est une vanne (40,50,70,80) comportant un obturateur mobile
(43,52,72,85) dont les déplacements sont asservis par voie pneumatique, mécanique
et/ou électrique à l'un au moins des paramètres précités.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'obturateur mobile
de la vanne (40) est constitué ou actionné par un organe manomètrique (43) normalement
maintenu dans une position de repos, pour laquelle il obture un siège d'étanchéité
(47) interposé entre le puits de ralenti (20) et une entrée d'air ou gaz additionnel
(44), par un aimant permanent (48) ou autre moyen de rappel dont la force décroît
lorsque ledit organe est écarté dudit siège par la dépression régnant dans le puits
de ralenti, appliquée sur sa face opposée à travers un étranglement capillaire (49).
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'organe manomètrique
(43) est une membrane souple séparant deux chambres dont l'une entoure le siège d'étanchéité
(47) et communique librement avec l'entrée d'air ou gaz (44), et dont l'autre est
close et reliée au puits de ralenti (20) à travers l'étranglement (49), agencé à travers
un aimant (48) monté sur la membrane au droit du siège, fait d'un matériau magnétique
doux.
8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'obturateur mobile
de la vanne (50) est un tiroir tournant ou clapet (52) directement actionne par une
timonerie (55-57) couplée à au moins un mécanisme de commande du moteur et/ou transducteur
mécanique de pression, température, vitesse ou autre grandeur.
9. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'obturateur mobile
de la vanne (70,80) est un tiroir, tournant ou clapet(72,E5) actionné par un transducteur
électrique tel qu'un moteur pas à pas (58) ou un électroaimant (82) couplé à un générateur
d'impulsions (59) dont la séquence, la polarité et/ou la modulation est représentative
de plusieurs paramètres combinés
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le générateur d'impulsions
(59) est piloté par un microprocesseur assurant la combinaison programmée des informations
fournies par plusieurs capteurs (C1,C2...Cn).