- Carburateur. - Pour que l'alimentation d'un moteur se fasse dans de bonnes conditions, il faut, d'après ce qui précède :
- 1° ; Que le liquide combustible soit amené ; à ; l'état de vapeur ;
2° ; Que le mélange d'oxygène, c'est-à-dire d'air et de cette vapeur, soit homogène ;
3° ; Que ce mélange ait les proportions voulues ;
4° ; Que la composition de ce mélange reste la même, quelle que soit l'allure du moteur, c'est-à-dire la valeur de la dépression produite par le mouvement du piston.
- L'organe chargé ; d'alimenter le moteur dans ces conditions, c'est le carburateur.
Etude expérimentale. -Les premiers carburateurs, actuellement abandonnés, étaient à ; léchage ou à ; barbotage ; dans ces carburateurs, l'air aspiré ; par le piston était obligé, soit de traverser une certaine épaisseur, soit de lécher une large surface de liquide ; la richesse du mélange gazeux obtenu était décroissante et corrélative à ; la volatilité ; de l'essence ; elle variait beaucoup avec la pression, la température de l'air ambiant et l'agitation du bain liquide causée par des trépidations de la voiture.
Les carburateurs actuels sont tous à ; giclage ou à ; pulvérisation (fig. 26).
Fig. 26. - Carburateur à ; giclage Phénix.
Légende. - A, flotteur ; B, tige-pointeau ; d, pointeau fermant ou ouvrant l'orifice d'arrivée d'essence, commandé ; par le flotteur A ;
LL', leviers à ; contrepoids reposant sur le flotteur A, et commandant par la douille D la tige B ; ff, articulation des leviers à ; contrepoids ; X, toile métallique filtrant l'essence pour éviter l'encrassement ;
M, bouchon de purge ; P, champignon strié ; contre lequel vient se briser le jet d'essence ; J, gicleur, calibré ; une fois pour toutes ; K, arrivée d'essence ; R, tubulure du départ du mélange carburé ; ;
T, entrée d'air additionnel.
Ils se composent essentiellement d'un chalumeau pulvérisateur ou gicleur, tube capillaire d'où ; débouche l'essence ; cette essence est brassée à ; travers un courant d'air qui est admis par des ouvertures réglables ; le mélange gazeux est ensuite conduit au moteur en passant par une ouverture de section réglable également.
L'évaporation de l'essence est heureusement très rapide ; mais comme le temps pendant lequel elle doit se faire est de l'ordre de l/50e de seconde, la dissolution totale des vésicules d'essence dans le courant d'air ne pourra s'effectuer que si l'essence est finement pulvérisée dès le début ; de là, la nécessité ; de briser le jet d'essence sur des champignons, des cônes, des moulinets, des chicanes, etc. Mais ces obstacles constituent des résistances à ; l'aspiration et diminuent par suite la valeur de la cylindrée. En outre, si un brisement initial du jet favorise la pulvérisation, un heurt, produit par un coude ou un obstacle sur le courant de la veine gazeuse, peut, au contraire, amener des condensations nuisibles ; une partie des vésicules est entraînée et donne une mauvaise explosion, une autre partie peut ruisseler et se perdre à ; l'extérieur, ou venir troubler la carburation par un enrichissement inopportun de l'air aspiré.
Afin que le débit de l'essence ne dépende pas de la hauteur de son niveau supérieur dans le réservoir et devienne automatiquement nul quand on arrête le moteur, on interpose entre celui-ci et le gicleur, et près de ce dernier, un vase dit "à ; niveau constant" ; où ; l'essence est maintenue constamment à ; un niveau un peu moins élevé ; que l'ouverture supérieure du gicleur, grâce à ; un flotteur à ; pointeau.
Ce flotteur est équilibré ; par des masselottes ou leviers-bascules, de façon à ; former un pendule sensible aux moindres dénivellations de l'essence et cependant à ; être aussi peu impressionné ; que possible par les trépidations.
Constance du mélange. - La constance des proportions du mélange gazeux est très difficile à ; obtenir. Cela tient à ; ce que l'un des éléments arrive au carburateur à ; l'état liquide, l'autre à ; l'état gazeux. Ils obéissent, par conséquent, à ; des lois différentes. Un même effort d'aspiration exercé ; sur ces deux fluides à ; la fois produit des effets différents qui ne varient pas parallèlement avec cet effort d'aspiration.
Température. - Tant que la vitesse du moteur reste constante, l'effort d'aspiration reste constant, et les proportions du mélange restent invariables. Faisons croître la température, les expériences de M. Sorel montrent que le débit de l'essence par le même ajutage va augmenter dans les proportions de 120 à ; 160 lorsque la température passe de 20 à ; 50°. La densité ; de l'air diminuant quand la température croît, nous avons deux causes d'accroissement de la richesse du mélange en vapeur d'essence.
Nature du combustible. - La nature de l'essence employée a aussi une influence sensible sur la constance du mélange. Supposons que l'essence employée ne soit pas homogène et contienne de l'essence très volatile de densité ; 680, par exemple, et une autre de densité ; 740.
Si on approche de la température assez basse d'ébullition de la première, le gicleur laissera passer un mélange variable de vapeur d'essence à ; 680 et de gouttelettes d'essence à ; 740 qui n'auront pas eu le temps de prendre, au carburateur et à ; l'air, la chaleur nécessaire à ; leur vaporisation complète.
Conditions atmosphériques. - L'air contenant l'oxygène nécessaire à ; la combustion étant puisé ; directement dans l'atmosphère, la composition du mélange gazeux dépend évidemment de la pression atmosphérique, de l'altitude, de la température extérieure, de l'état hygrométrique de l'air.
Vitesse du moteur. - Mais la principale cause de perturbation du mélange explosible provient du procédé ; d'alimentation du moteur par aspirations de valeur variable.
A chaque vitesse du piston correspond une dépression déterminée qui croît avec la vitesse du moteur et peut varier entre 30 et 40 cm d'eau au ralenti, et atteindre 3 m environ à ; 1200 tours ; à ; chaque valeur de cette dépression correspond une certaine proportion des éléments du mélange gazeux, et, par suite, si la carburation est bonne pour une certaine vitesse, elle ne l'est pas pour une autre. On admet généralement que ces variations tiennent à ; la différence de densité ; des deux fluides. Les vitesses respectives de l'air et de l'essence augmentent avec la dépression qui les cause, mais de quantités différentes, car la densité ; de l'essence reste à ; peu près constante, alors que celle de l'air aspiré ; diminue rapidement ; il résulte donc que le mélange devient de plus en plus riche en vapeur d'essence.
On peut dire aussi que l'essence étant plus lourde que l'air, à ; volume égal, a une inertie plus considérable et, par suite, n'obéit pas aussi rapidement et aussi fidèlement que lui aux appels du piston ; si les aspirations du piston sont très rapprochées, l'essence ne jaillit plus par saccades, mais d'une façon à ; peu près continue, alors que l'air n'entre dans le carburateur qu'aux instants où ; il y est appelé ; en outre, l'air y pénètre de plus en plus détendu, il en résulte donc que, pour ces deux motifs, le mélange contient de la vapeur d'essence en excès. Il en contient d'autant plus que la vitesse du moteur est plus grande.
Au contraire, quand la vitesse diminue en dessous de la vitesse pour laquelle le carburateur a été ; réglé, le mélange formé ; par le carburateur devient de moins en moins riche en vapeur d'essence, par suite de moins en moins explosible et peut même amener des ratés.
Les remèdes qui se présentent à ; l'esprit et que la théorie exposée plus loin permet de retrouver, consistent, dans le cas d'un seul gicleur, soit à ; ménager, quand la vitesse croît, des ouvertures d'air supplémentaires, soit à ; réduire le jaillissement de l'essence au fur et à ; mesure que la dépression augmente. Les ouvertures d'air supplémentaires ont non seulement pour rôle de laisser rentrer plus d'air dans le carburateur, mais encore de diminuer, en augmentant la surface sur laquelle elle s'exerce, la dépression qui agit sur le gicleur et aspire l'essence.
L'inertie de l'essence nuit ainsi beaucoup à ; la souplesse du moteur ; tout ralentissement du moteur correspond à ; un excès d'essence entraîné ; toute accélération qui exigerait un afflux immédiat d'essence ne détermine le débit qui lui est nécessaire qu'avec un certain retard ; cette inertie rend très difficile la détermination des bonnes dimensions du gicleur et du diffuseur ; avec un diffuseur de section réduite, on obtient un bon ralentissement pour le moteur, mais la puissance maximum n'est pas atteinte ; si on emploie un diffuseur à ; grande section, on obtient une bonne marche à ; la puissance maximum, mais un mauvais fonctionnement au ralenti ; un diffuseur moyen a des qualités et des défauts moyens.
Or, une carburation inconstante et irrégulière amène des gaspillages d'essence, qui entraînent, non seulement une dépense supplémentaire inutile, mais des inconvénients pour le moteur.
La bonne carburation exige, en effet, comme on a vu, que la cylindrée contienne assez d'oxygène pour brûler à ; la fois tout le carbone et tout l'hydrogène du carbure.
S'il y a excès d'essence, l'hydrogène seul brûle, et le carbone se dépose à ; l'état de noir de fumée qui rend l'allumage plus difficile, donne de la fumée, détermine des échauffements, l'encrassement des bougies des soupapes, voire des grippages et peut même entraîner assez rapidement l'arrêt du moteur.
Théorie élémentaire du carburateur. - Tous les carburateurs modernes sont à ; giclage. Leur théorie élémentaire peut s'établir comme il suit : le giclage de l'essence et la rentrée d'air nécessaire à ; la combustion de cette essence sont provoqués par la dépression que produit dans le carburateur le mouvement du piston dans le cylindre.
Cette dépression H varie dans le même sens que la vitesse de ce mouvement, c'est-à-dire croît ou décroît en même temps que le nombre de tours par minute.
Soient S la section de l'orifice par où ; est admis l'air, Q le débit d'air, Va sa vitesse de passage, d sa densité ; (D la densité ; de l'eau).
On a, par définition, Q = S V.
En vertu du principe de Bernoulli, applicable aux gaz avec une approximation suffisante, on aurait théoriquement :
- Va = racine (2 * g * H * D/da)
- En réalité, par suite des pertes de charges dues aux tourbillons, aux frottements sur les parois, la dépression H doit être diminuée d'une certaine quantité ; x, et l'on a :
- Va = racine (2 * g * (H-x) * D/da)
- x est voisin de 0 aux faibles vitesses, puis croît avec celles-ci.
Pour l'essence, soient Se la section de l'ajutage, Qe son débit, Ve sa vitesse d'écoulement, de sa densité.
On a, par définition, Qe = Se Ve.
Comme plus haut, on aurait théoriquement :
- Ve = racine (2 * g * H * D/de)
- Mais, en pratique, H doit être diminué ; d'une quantité ; h dont il est difficile de déterminer exactement toutes les causes de variation, qui dépendent de la dénivellation entre les plans d'essence dans le niveau constant et l'orifice du giclage, de l'effet de capillarité ; qui produit un frottement variable avec la température contre les parois intérieures du gicleur. Cette quantité ; h, qui, d'après les expériences du commandant Krebs, peut atteindre 21 mm d'eau pour une dépression H de 30 mm aux faibles vitesses du moteur, décroît rapidement quand H croît.
On a donc en réalité ; :
- Qe = racine (2 * g * (H-h) * D/de)
- Par suite, on a :
- quantité ; d'air / quantité ; d'essence = Qa / Qe = Sa/Se * racine(H-h)/racine(H-x) * racine(da)/racine(de)
- Pour avoir une bonne carburation, ce rapport doit rester constant.
Dans le deuxième membre, certains termes H, da, de sont des variables indépendantes ; par contre, le constructeur et le conducteur peuvent faire varier soit séparément, soit simultanément, un certain nombre des autres variables Sa, Se, H-h et H-x.
Suivant les solutions adoptées, on a divers types de carburateurs, dont nous allons rapidement passer les principes en revue.
Divers types de carburateurs. - Comme nous l'avons dit plus haut, lorsque la vitesse de rotation du moteur augmente, et que, par suite, la dépression augmente, l'essence arrive en trop grande quantité. Le premier remède qui se présente à ; l'esprit est d'augmenter l'arrivée d'air par des ouvertures supplémentaires.
1° ; Sa entrée d'air supplémentaire. - Le réglage direct par le conducteur de la quantité ; d'air additionnel nécessaire à ; chaque allure du moteur, est très délicat. Aussi, on a conclu rapidement à ; la nécessité ; dans un carburateur d'obtenir ce réglage automatiquement.
Une ouverture fixe permet le passage de l'air nécessaire à ; la vitesse ralentie du moteur. Pour les vitesses plus grandes, c'est la dépression elle-même du moteur qu'on charge d'ouvrir l'entrée d'air supplémentaire en soulevant une soupape unique ajoutée au carburateur et qui est maintenue fermée par un ressort à ; boudin de tension déterminée.
Pour éviter les vibrations et diminuer l'inertie du ressort, on le freine par un dash-pot à ; glycérine ou à ; air (fig. 27 et 28), c'est-à-dire qu'on adjoint à ; l'autre extrémité ; de la tige de soupape un piston, percé ; d'une faible ouverture, qui se meut dans un cylindre contenant de la glycérine ou de l'air.
L'expérience montre que l'ouverture d'air supplémentaire croît bien avec la vitesse du moteur, mais que cette croissance suit une loi plus compliquée que la simple proportionnalité ; quand la vitesse croît, il faut ajouter une quantité ; d'air de plus en plus petite.
 
Fig. 27. Carburateur Clément à ; soupape d'admission d'air supplémentaire à ; ressort.
Légende. - P, soupape de prise d'air supplémentaire ; r, ressort ; B, gicleur ; c, partie étranglée du tube mélangeur ; t, trou d'admission des gaz au ralenti ;
R, rampe du boisseau d'admission des gaz ; a, entrée d'air dont la section variable est commandée par le boisseau d'admission des gaz.
Fig. 28. - Carburateur Renault à ; soupape freinée par dash-pot.
Légende. - 1, tube d'arrivée d'essence ; 2, raccord fileté ; ; 3, chambre conique ; 4, filtre crépine fixé ; sur le bouchon 34 ; 5, conduit ; C, cuve du flotteur ; 7-8, leviers articulés du flotteur ;
9, pointeau ; 10, écrou de blocage réglant la hauteur du pointeau ; 11, gicleur ; 12, étrangleur ; 13, soupape d'air additionnel ;
14, piston amortisseur mobile dans le cylindre dash-pot 16 qui est maintenu plein d'essence grâce au canal 17 ;
15, rondelle-clapet se soulevant quand le piston descend en laissant à ; l'essence contenue dans le cylindre 16 une section de passage plus grande qu'à ; la montée ;
18, tambour d'admission mobile dans le manchon 19 ; 20, chambre d'admission des gaz ; 23, tige du tambour mobile ; 26, registre réglant l'arrivée d'air chaud ;
30, poussoir permettant de soulever le pointeau d'arrivée d'essence;
31-32-33, commande du basculeur limitant pour le départ le soulèvement de la soupape d'air additionnel ; 34-35, bouchons ; 37, couvercle.
Les fenêtres par lesquelles se fait l'entrée d'air additionnel doivent donc avoir des formes spéciales déterminées d'avance théoriquement et vérifiées expérimentalement par le constructeur pour chaque régime du moteur, dans des conditions extérieures moyennes (température, pression atmosphérique, état hygrométrique de l'air, etc.).
Ces formes très spéciales doivent être choisies de telle sorte que, pour des hauteurs d'ouverture régulièrement croissantes avec la dépression, comme celles que donne une soupape commandée par un ressort, la section d'entrée d'air supplémentaire soit convenable.
 
Fig. 29. - Carburateur Krebs.
Légende. - A, tubulure fixe d'arrivée d'air ; D, gicleur ; E, arrivée d'essence ; G, tiroir réglant l'admission en J ; H, lige de ce tiroir ; MM, orifices d'admission d'air additionnel
P, piston soumis à ; la pression atmosphérique ; Q, membrane en caoutchouc, formant joint entre le piston P et la boîte O ; R, ressort relevant le piston ; S, couvercle.
Fig. 30. - Niveau constant du carburateur Centaure.
Légende. - A, flotteur ; B, tige solidaire du flotteur agissant sur la bille C, réglant l'arrivée d'essence ; D, vase à ; niveau constant;
R, ressort agissant sur la bille pour maintenir fermée l'arrivée d'essence ; T, toile métallique filtrant l'essence ; P, tuyau de purge.
Le commandant Krebs, le premier, dès 1903, a fait cette étude complète.
Pour éviter les chocs, pour diminuer l'inertie et les frottements, le commandant Krebs (fig. 29) remplace la soupape précédente par un tiroir vertical mobile K derrière les fenêtres M de forme appropriée définies ci-dessus ; le mouvement de ce tiroir est commandé ; par un piston P à ; large section (fig. 29), dont les bords sont reliés par une bande souple Q de caoutchouc avec les parois d'une sorte de lanterne O, de façon à ; créer ainsi un joint étanche, sans introduire de frottements.
Cette lanterne est fermée par un couvercle muni à ; sa partie supérieure d'un petit orifice S, qui est destiné ; à ; laisser la pression atmosphérique agir sur la face supérieure du piston, la face inférieure étant soumise à ; la dépression du moteur. La petitesse de ce trou empêche les mouvements brusques du piston et amortit progressivement ses oscillations. Le piston est normalement repoussé ; vers le haut par l'effet du ressort R.
L'ouverture du mélange des gaz est faite au moyen d'un tiroir horizontal G dont l'ouverture est commandée à ; volonté ; par le conducteur, et limitée par un régulateur à ; boules ou à ; eau.
Fig. 31. - Coupe du carburateur dosair ralentisseur Grouvelle-Arquembourg.
Une autre disposition originale, due à ; MM. Grouvelle et Arquembourg, consiste à ; munir le carburateur d'orifices d'air additionnel ronds, de dimensions croissantes, mais bien calculées, et fermés chacun par une bille B de poids approprié ; (fig. 31).
Pour éviter les inconvénients possibles de ressorts, de la perforation d'une membrane de caoutchouc, du frottement anormal d'un tiroir et du retard à ; l'ouverture par suite de l'inertie d'une bille qui peut adhérer plus ou moins à ; son siège, au lieu de laisser au moteur lui-même le soin d'ouvrir l'orifice d'air additionnel, un grand nombre de constructeurs actuels réunissent par une liaison mécanique l'ouverture d'admission des gaz et l'ouverture d'air. Ces deux ouvertures sont, en général, percées dans un même boisseau qui peut tourner autour de son axe à ; la volonté ; du conducteur. On peut obtenir ainsi une correspondance rigoureuse entre l'ouverture d'air additionnel et celle du mélange gazeux (comme dans le carburateur Claudel décrit plus loin [fig. 36).
Malheureusement, ce dispositif présente un inconvénient au moment de la mise en route ou lorsque le moteur ralentit, dans une côte, par exemple. Il faut obtenir dans ce cas-là ; des cylindrées plus complètes et les plus riches possible en essence ; pour cela on ouvre en grand l'admission des gaz, mais alors on ouvre en même temps en grand, par suite des connexions mécaniques, l'ouverture de l'air additionnel, ce qui appauvrit le mélange de gaz admis.
Pour empêcher l'arrivée, nuisible dans ce cas, de l'air additionnel, il faut disposer d'une manette spéciale, permettant de fermer cette ouverture momentanément.
Au contraire, avec la soupape additionnelle commandée automatiquement par la dépression du moteur, celle-ci, étant faible par suite de la faible vitesse, est insuffisante pour provoquer l'ouverture de l'air additionnel.
Aussi, pour pallier ce défaut, on admet dans certains carburateurs l'air additionnel partie par l'ouverture à ; commande mécanique, partie par une soupape avec ressort réglable, dont le mouvement est ou non freiné ; par un dash-pot à ; air (carburateurs Clément, Pipe). En outre, grâce à ; cette dernière ouverture, on peut effectuer sur le carburateur les réglages nécessités par les changements de température, de pression atmosphérique, etc.
Sur les carburateurs à ; commande mécanique, non munis de cette deuxième entrée d'air complémentaire, ce réglage s'effectue sur la section unique de l'entrée d'air additionnel.
Les carburateurs type Krebs ne comportent pas, en général, d'organe de réglage de ce genre.
Dans les carburateurs précédents, l'air primaire arrive, en général, sur le gicleur perpendiculairement à ; son axe.
Dans d'autres carburateurs, le courant d'air est parallèle à ; l'axe du gicleur. Au lieu d'avoir plusieurs ouvertures d'air extérieures, on peut n'en avoir qu'une seule à ; l'extérieur du carburateur et faire varier la section réelle par où ; passe l'air pour entrer dans le carburateur.
 
Fig. 32. - Carburateur avec diffuseur conique Longuemare.
Fig. 33. - Schéma du carburateur Aris.
2° ; Se Section d'entrée d'essence.Au lieu de ces fines rainures, on peut, pour freiner l'essence, remplacer le gicleur par un tube demi-obturé, par un petit champignon conique dont la distance à ; la pointe du gicleur est réglable automatiquement ou non (carburateurs Aris, Sthénos) (fig. 33 et 37).
Fig. 34. - Schéma de l'injecteur Peugeot.
Fig. 35. - Schéma de l'injecteur Jaugey.
Comme carburateur à ; réglage variable du débit d'essence, on peut citer le carburateur Gobron-Brillé, dans lequel le gicleur est coiffé ; d'un chapeau dont la distance à ; l'extrémité ; du gicleur peut être commandée par un levier ; le carburateur Peugeot (fig. 34), dans lequel l'essence arrive par un tube percé ; de petits trous disposés suivant une hélice et dont un tiroir mobile découvre un plus ou moins grand nombre ; le carburateur Jaugey, à ; six gicleurs de diamètre croissant et qui sont successivement découverts (fig. 35) en même temps que croît la section d'entrée d'air.
3° ; Action sur Sa H-h et H-x. - Dans ces carburateurs, on agit à ; la fois sur la section d'entrée d'air, la dépression qui commande l'aspiration de l'air, et celle qui agit sur l'essence.
Nous citerons le carburateur Claudel et le carburateur Sthénos.
Fig. 36. Carburateur Claudel.
Légende. - A, corps principal ; B, chambre à ; flotteur du niveau constant ; C, enveloppe pour le réchauffage ; D, boisseau de distribution ; E, raccord de tubulure d'admission ;
F, prise d'air unique ; a, entrée d'air ; b, sortie de l'air et de l'essence ; G, obturateur tournant ; H, chambre de carburation ; K, manette de commande de l'obturateur G ;
N, gicleur automatique à ; injection d'air ; O, chambre de chauffe ; H, raccord d'arrivée d'essence au flotteur ;
S, vis de réglage des gaz au ralenti ; V, vis de réglage d'air ; X, volet pour fermer l'arrivée d'air à ; la mise en route ; Y, filtre.
Dans le Claudel (fig. 36), on a une prise d'air unique extérieure F, de section constante.
Un boisseau G, analogue à ; celui que nous avons visé ; plus haut, mobile autour d'un axe horizontal commandé ; par le conducteur, entoure la partie supérieure du gicleur dont la tête occupe son milieu ; il est percé ; à ; sa partie inférieure d'une ouverture destinée à ; régler la quantité ; d'air admise, à ; sa partie supérieure d'une autre ouverture destinée à ; régler la quantité ; de gaz admise au moteur. Son intérieur, creux, H forme chambre de mélange. Les sections libres inférieure et supérieure ont à ; chaque instant des formes relatives très précises qui font varier, suivant une loi bien déterminée, la dépression intérieure dans la chambre de mélange et, par suite, la quantité ; d'air nécessaire à ; la bonne carburation.
Le gicleur ordinaire est isolé ; en quelque sorte de la chambre de dépression par un lanterneau qui l'entoure et qui est percé ; de petits trous a à ; la partie inférieure et b à ; la partie supérieure ; par les trous inférieurs (a), l'air pénètre pour former une colonne ascendante qui détermine le jaillissement du liquide ; ce liquide mélangé ; d'air sort par les trous supérieurs (b) dans la chambre de mélange. Il s'établit ainsi, par les ouvertures b, un écoulement d'air et d'essence en proportions variables avec la dépression du moteur et le rapport entre les sections d'admission des gaz et de l'air ; le débit de l'essence varie dans le sens inverse de celui de l'air, de sorte que l'on obtient un véritable freinage automatique de l'essence.
Le boisseau porte une ouverture spéciale réglable au moyen de la vis S permettant l'admission des gaz pour la marche ralentie du moteur.
L'ouverture d'entrée d'air dans la chambre de mélange est réglable grâce au déplacement d'une barrette filetée V, de façon à ; pouvoir tenir compte des variations des conditions atmosphériques.
Ce carburateur fonctionne parfaitement.
Fig. 37. - Schéma du carburateur Sthénos.
Fig. 38. - Schéma d'écoulement d'un fluide à ; travers des ajutages coniques.
Dans le carburateur Sthénos (fig. 37), la section d'admission de l'air est déterminée par la loi de contraction d'une veine gazeuse (1) dans un tube en forme de tronc de cône dont la petite base est à ; l'entrée de la veine (fig. 38) ; la dépression qui entraîne l'essence est la dépression créée autour de la partie ainsi rétrécie de la veine gazeuse. La valeur de cette contraction varie avec l'angle au sommet du cône, et est maximum pour un angle de 7 degrés ; on peut enfin trouver un endroit où ; la zone de dépression est suffisamment proportionnelle à ; la vitesse d'écoulement de l'air, pour qu'on puisse y disposer l'orifice de sortie de l'essence de façon à ; obtenir un certain freinage de l'essence ; cet endroit se trouve à ; une distance de la petite base du tronc de cône égale au tiers du diamètre de cette petite base. Grâce à ; la grande vitesse de l'air autour du gicleur, on obtient une pulvérisation immédiate et complète de l'essence et un brassage assez énergique pour permettre de réduire au minimum la tuyauterie et par suite la résistance à ; l'aspiration.
(1) Cette loi, découverte par M. Moisson, est appliquée dans la plupart des carburateurs actuels pour régulariser la carburation.
En réalité, le dispositif de freinage de l'essence doit, pour être suffisant, être complété ; par l'effet de la résistance croissante avec la vitesse d'écoulement qu'éprouve l'essence en passant à ; travers un conduit hélicoïdal (résistance variable) intercalé ; entre le niveau constant et le gicleur.
4° ; Action sur Sa-Se, H-h et H-x. - Dans les carburateurs modernes, on cherche à ; obtenir non seulement la constance de la carburation par les moyens les plus simples, mais la plus grande souplesse, la plus grande facilité ; et rapidité ; possible des reprises du moteur, la marche à ; la vitesse la plus ralentie possible et l'économie d'essence au ralenti. A cet effet, on emploie, outre les moyens précédemment indiqués, plusieurs gicleurs, deux en général.
Carburateur Zénith. - Des expériences de M. Rummel sur l'écoulement de l'eau à ; travers un conduit très étroit, reprises en employant de l'essence par M. Lauret (Comptes rendus de l'Académie des Sciences du 22 juin 1908), il résulte que la loi de Bernoulli simplifiée, admissible pour l'air et supposée exacte pour l'essence dans la théorie élémentaire exposée plus haut, doit être complétée par un terme correctif. On avait admis, en effet, que la vitesse d'écoulement Ve de l'essence était liée à ; la dépression réelle H en centimètres d'eau diminuée des résistances h provenant des frottements (h est la dépression la plus faible sous laquelle jaillit l'essence) par la relation :
- Ve2 = 2 * g * (H-h).
- Comme le débit qe en centimètres cubes par minute à ; travers une section se donnée est proportionnel à ; Ve
- qe = Ve * Se,
- cette relation peut être remplacée par la suivante :
- C1 * qe2 = H-h,
- où ; C1 est un coefficient constant.
En réalité, la loi d'écoulement de l'essence est donnée par la relation :
- C1 * qe2 + C2 * qe = H - h,
- C1 et C2 étant des coefficients constants, le débit qa de l'air peut être représenté ; par la relation
- C3 * qa = H-x,
- x étant beaucoup plus faible que h.
Les débits d'air et d'essence sont représentés sur la figure 39 par les courbes I et II. La courbe III donne la valeur du rapport air/essence, courbe qui a une allure hyperbolique.
Fig. 39. - Courbes donnant l'écoulement de l'essence cl de l'air dans un carburateur.
Pour établir la constance du mélange, le commandant Krebs introduit des quantités d'air supplémentaires représentées par la courbe IV. M. Baverey, dans le carburateur Zénith, emploie un deuxième moyen qui consiste à ; agir sur l'essence en adjoignant au premier gicleur, qui a un débit trop faible sous les faibles dépressions et un débit trop fort sous les fortes dépressions, un deuxième gicleur dont le débit soit relativement plus fort aux faibles qu'aux grandes vitesses.
Fig. 40. - Schéma d'un carburateur Zénith.
Légende. - A, diffuseur ; B, arrivée d'air ; C, volet d'admission des gaz ; D, admission des gaz ; E, alimentation du gicleur principal ; F, niveau constant ; G, gicleur principal;
H, gicleur compensateur ; I, orifice calibré ; alimentant le puits J ; K, tube d'alimentation du gicleur H.
Pour cela (schéma de la fig. 40), à ; un gicleur ordinaire G est adjoint un gicleur compensateur H. Celui-ci est alimenté ; par une pipe J, ouverte à ; l'air libre, où ; l'essence provenant du niveau constant débouche, par un orifice calibré ; I, théoriquement à ; l'air libre. Le débit de I est donc seulement fonction de la hauteur de la colonne d'essence en charge sur lui, hauteur qui est constante par suite du principe même du vase F à ; niveau constant.
La section du gicleur H étant très faible par rapport à ; la section du puits J, les variations de pression dans le carburateur sont sans influence sensible sur le débit de l'orifice I. Celui-ci ayant un débit constant, la quantité ; d'essence qu'il fournit à ; chaque cylindrée va donc en décroissant au fur et à ; mesure que la vitesse augmente, de telle sorte que le débit total des deux gicleurs permet au rapport air/essence d'avoir une valeur sensiblement constante.
Fig. 41. - Coupe d'un carburateur Zénith.
Légende. - A, diffuseur ; B, arrivée d'essence ; C, départ d'essence du niveau constant V ; D, admission des gaz ; F, arrivée d'air ; F-H, alimentation du gicleur auxiliaire ; G, jet principal;
I, alimentation du puits J ; K, filtre d'air ; L-M-N, écrous ; O, alimentation du gicleur U pour le ralenti ; R, lame de fixation du couvercle T du niveau constant V ; P, valve d'admission des gaz ;
S, débouchés des gicleurs ; X, gaine de réchauffage d'air chaud.
En réalité ; (fig. 41), les deux jets d'essence, principal et compensateur, sont disposés concentriquement, le jet principal au centre, le compensateur sous forme annulaire, et débouchent en s dans un diffuseur A en tronc de cône analogue à ; celui du carburateur Sthénos.
Lorsque le moteur marche au ralenti, la dépression est faible, les deux gicleurs débitent peu, l'essence monte dans le puits J. Lorsqu'on ouvre en grand l'admission des gaz, la reprise du moteur est très rapide parce que le gicleur annulaire déverse immédiatement toute l'essence en réserve dans le puits.
La vitesse du moteur s'accélérant, le débit du gicleur annulaire va en diminuant parce que le niveau du puits baisse d'autant plus vite que l'aspiration est plus forte, tandis que le gicleur central voit, au contraire, sou débit augmenter.
Pour la marche à ; l'extrême ralenti, où ; la dépression est trop faible pour amener l'éjection de l'essence par les gicleurs précédents, un troisième gicleur U, débouchant au voisinage de la tranche du papillon où ; la vitesse de passage des gaz est très grande et dont le tube d'alimentation O débouche vers le fond du puits, fournit l'essence nécessaire.
Par suite de la très grande vitesse de passage des gaz, le carburateur doit être énergiquement réchauffé ; par de l'air chaud.
Fig. 42. - Carburateur Type "Zénith" ; démonté.
Légende. - i, papillon d'étranglement des gaz ; 2-3, bouchons des gicleurs ; 4, gicleur compensateur ; 5, flotteur ; 6, gicleur intérieur ; 7, gicleur annulaire ; 8, couvercle avec pointeau et bascules;
9, pipe de marche ralentie ; 10, robinet de vidange et tamis ; 11, 12, corps du carburateur.
Fig. 43. - Vue extérieure d'un carburateur Zénith.
La figure 42 donne les éléments d'un carburateur type "Zénith" ; muni de son filtre à ; essence, adopté ; par la maison de Dion-Bouton. La figure 43 donne une vue d'ensemble extérieure.
Fig. 44. - Coupe du nouveau carburateur Longuemare.
Légende. - A, corps du niveau constant ; B, flotteur ; C, couvercle du niveau constant ; D, pointeau d'arrivée de liquide ; E, siège du pointeau ; F, filtre ; (J, raccord conique d'arrivée de liquide;
H, canal ; I, pulvérisateur ; J, tête du pulvérisateur ; K, bouchon du pulvérisateur ; L, chambre du pulvérisateur ; M, pointeau de réglage de liquide ; N, tube d'étranglement ; O, clef de dosage de mélange;
P, chambre du carburateur auxiliaire ; Q, tube d'alimentation du carburateur auxiliaire ; R, pointeau de réglage d'air du carburateur auxiliaire ; S, corps de carburation ; T, manette de la clef de dosage ;
U, raccord du réchauffeur ; V, réchauffeur ; X, entrées d'air ; Y, sortie de mélange ; Z, bouchon-support ; a, colonne ; b, guide du pointeau ; c-d, conduits de liquide ; e, conduits d'alimentation de la réserve ;
f, orifices d'air de la colonne ; g, conduits diffuseurs ; h, rainure ; i, gorge ; j, conduit central du pulvérisateur ; k, entrée d'air primaire au carburateur auxiliaire ;
l-m, orifices d'admission d'air additionnel au carburateur auxiliaire ; n, orifice de passage de mélange au ralenti ; o, échancrure de passage de mélange au ralenti.
Dans le nouveau carburateur Longuemare (fig. 44), la colonne des gicleurs porte une tête tronconique surmontée par un chapeau vissé, muni d'ouvertures rayonnantes g formant gicleur et alimentant le moteur en marche normale. Ces ouvertures débouchent dans une zone étranglée N constituée par deux troncs de cône, assurant une grande vitesse d'écoulement d'air.
Le dosage de l'air et de l'admission des gaz se fait par un boisseau analogue au Claudel.
Pour la marche au ralenti, l'essence est amenée à ; la chambre du mélange uniquement par une petite ouverture verticale, creusée dans l'axe du chapeau. On voit que, dans la position de la clef o, la dépression agit seulement par les ouvertures o et n ; le canal n débouche en regard du canal spécial k d'arrivée d'air.
Le freinage de l'essence, quand la vitesse augmente, est produit grâce à ; un entraînement d'air dans la canalisation même du gicleur ; à ; cet effet, sur cette canalisation est branché, par de petites ouvertures f, e, un puits analogue à ; celui du carburateur Zénith.
La réserve d'essence accumulée dans le puits pendant la marche au ralenti, permet un afflux d'essence pour les reprises rapides du moteur.
 
Fig. 45. - Schéma du carburateur Solex.
Légende. - A, admission des gaz ; C, gicleur ; F, flotteur ; g, gicleur auxiliaire ; K, diffuseur ; R, bille pour l'admission d'air supplémentaire ; H, alimentation pour le ralenti.
Fig. 46. Coupe du carburateur Solex.
Légende. ¦- E, écrou permettant le démontage complet ; G, gicleur principal ; g, gicleur auxiliaire ; K, butte amovible ; R, bille réglant la dépression sur le gicleur auxiliaire;
x-y, communications du gicleur auxiliaire ; p, pointeau ; F, flotteur ; B, bouchon molette réglant le ralenti ; H, corps du boisseau orientable ; M, entrée d'air orientable ;
O, cuve orientable ; D, écrou d'orientation ; P, arrivée d'essence orientable ; L, levier orientable.
Le carburateur Solex (fig. 45) comprend schématiquement un carburateur ordinaire avec niveau constant AF, un gicleur c, un diffuseur en tronc de cône k, genre Sthénos, auquel est adjoint un petit carburateur automatique composé ; d'un gicleur auxiliaire g, branché ; sur la canalisation du premier, et d'une prise d'air additionnel par billes (R), comme dans le carburateur Grouvelle, débouchant par le canal u au delà ; du volet d'admission A.
En réalité ; (fig. 46), le tuyau d'admission des gaz de ce carburateur auxiliaire débouche par le canal x, y, u, entre les deux lames de la vanne double V d'admission générale du carburateur. Les lames de cette vanne double laissent libre, à ; la position de fermeture pour le ralenti et la mise en route, un léger vide entre leurs bords et leur logement, de telle sorte qu'on a entre elles une dépression suffisante pour faire débiter au gicleur auxiliaire juste la quantité ; d'essence nécessaire pour la marche à ; vide, et qu'au contraire on a au-dessous de la vanne, sur le gicleur principal, une dépression à ; peu près nulle.
Au moment des reprises ou en côte, quand le moteur ralentit, et que par suite la dépression diminue, l'ouverture d'air additionnel se ferme, le débit du petit gicleur s'ajoute à ; celui du grand pour réaliser un mélange suffisamment riche.
Quand la vitesse de rotation du moteur croît, l'entrée d'air additionnel autour du gicleur auxiliaire, par suite du soulèvement de la bille R, modère le débit du gicleur auxiliaire.
Fig. 47. - Action de la vanne double du carburateur Solex.
Légende. - I, ralenti ; II, reprise ; III, pleine admission
(l'air forcé ; de passer entre les deux lames prend une grande vitesse et par suite crée une dépression suffisante pour augmenter le débit du gicleur auxiliaire.)
Fig. 48. - Coupe schématique du carburateur Vapor. (Dérivation pour le ralenti à ; gauche, puits à ; droite.)
Le carburateur Vapor (fig. 48) contient une dérivation débouchant au-dessus de la valve d'admission pour la marche au ralenti, un puits analogue à ; celui du carburateur Longuemare, un cône diffuseur ; son principe nouveau consiste dans l'emploi d'un gicleur noyé ; placé ; plus bas que le niveau d'essence dans le vase à ; niveau constant ; de sorte que le débit de celui-ci est fonction à ; la fois de la dépression et de cette charge.
On cherche ainsi à ; obtenir, avec cet unique gicleur, l'effet produit par les deux gicleurs du Zénith.
Fig. 49. - Schéma du carburateur J.M.
5° ; Carburateurs sans niveau constant. - Ces carburateurs sont appelés quelquefois aussi injecteurs. On peut citer, dans cette catégorie, le carburateur Gnome, qui se compose d'un seul gicleur et d'ouvertures d'air et de gaz réglables. La plupart des injecteurs, comme le Jaugey, le JM (fig. 49), comportent plusieurs gicleurs de diamètre croissant qui sont ouverts successivement. Il est essentiel avec ces carburateurs de disposer de filtres très fins pour éviter l'obturation des ouvertures capillaires des gicleurs. Ils nécessitent l'adjonction d'un pointeau de fermeture d'essence quand on arrête le moteur (1). D'autres, comme l'Aris, obtiennent le freinage de l'essence par un pointeau mobile dont le déplacement au-dessus de l'ouverture du gicleur est provoqué ; automatiquement par la dépression du moteur (fig. 33).
(1) Ce pointeau, dans le carburateur JM, est commandé ; automatiquement par la dépression du moteur.
6° ; Carburateurs mécaniques. - Pour éviter les inconvénients des variations de la dépression dans l'aspiration des éléments du mélange gazeux, on peut songer à ; rendre le débit d'essence indépendant de cette dépression, en réglant mécaniquement ce débit par le mouvement du moteur lui-même.
Le dispositif peut consister, comme dans le carburateur Antoinette, en une pompe aspirante et foulante mue par le moteur lui-même, et injectant dans la canalisation, au moment de l'aspiration, la quantité ; d'essence nécessaire. Le liquide jaillit au travers d'orifices très petits qui le laminent et le pulvérisent.
L'inconvénient de ces carburateurs est la difficulté ; dans le réglage du débit d'essence, tant comme quantité ; que comme périodes d'émission.
Le débit minimum qu'on puisse pratiquement obtenir ne permet pas, en général, la marche du moteur au ralenti.
De l'automaticité ; des carburateurs. - En résumé, les variations de dépression produites par le piston d'un moteur, variables avec la vitesse angulaire de celui-ci, entraînent des variations dans les proportions d'air et d'essence qui constituent le mélange carburé.
L'automaticité ; des carburateurs s'efforce de remédier à ; ces défauts de constance dans la composition du mélange tonnant ; mais la réalisation de cette automaticité ; n'est, le plus souvent, que le résultat d'un compromis satisfaisant aux conditions d'emploi les plus normales du moteur.
Pour des moteurs où ; les variations de puissance seront faibles, comme dans les voitures de course où ; le moteur travaille presque toujours à ; son maximum, les conditions de marche à ; ce maximum de puissance sont les seules intéressantes ; aussi peut-on négliger partiellement l'automaticité ; et consentir à ; avoir une marche irrégulière aux allures lentes.
Les moteurs à ; grande puissance massique, comme les moteurs d'aviation, sont généralement étudiés pour donner toute leur puissance à ; des vitesses angulaires assez élevées et constantes, et alors on n'a pas grand avantage à ; rechercher l'automaticité ; de la carburation.
Cette automaticité ; est d'ailleurs d'autant plus difficile que ces moteurs contiennent généralement un grand nombre de cylindres et que les variations de la résistance qu'éprouvent les fluides, suivant leur vitesse, à ; s'écouler à ; travers des canalisations souvent longues et un peu compliquées, sont encore une cause de trouble.
En outre, les variations souvent brusques de la résistance rencontrées dans l'air par les hélices, en cas de remous, imposent au moteur des changements d'allure si brusques que l'automaticité ; des carburateurs, qui a toujours une certaine inertie, joue avec des retards nuisibles.
Enfin, pour avoir une bonne carburation malgré ; les variations rapides d'altitude, de pression atmosphérique, de température, d'humidité ; de l'air, il faut que le carburateur dispose de moyens de réglage d'amplitude assez grande. Ceux-ci réduisent encore de beaucoup le rôle et l'utilité ; de l'automaticité, qui, nous l'avons vu, n'est qu'une solution moyenne.
Cette solution moyenne ne permet que des résultats moyens qu'un très bon conducteur peut améliorer.
Alimentation du carburateur. - Le plus simple des procédés pour alimenter le carburateur d'une façon continue en combustible, est de placer le réservoir de liquide en charge sur le carburateur de façon à ; avoir un écoulement de liquide par gravité. Dans le calcul de la section de la canalisation il faut tenir compte de la résistance des coudes et des sinuosités.
La précaution à ; prendre -est de placer le réservoir assez près du carburateur et à ; un niveau suffisant pour que, à ; toutes les inclinaisons que peut prendre pratiquement le châssis du moteur, le fond du réservoir se trouve à ; un niveau encore légèrement plus élevé ; que le sommet du gicleur. Le réservoir doit être muni à ; sa partie supérieure d'un petit orifice de communication avec l'extérieur, de façon à ; maintenir la pression atmosphérique au-dessus de l'essence.
Si le réservoir à ; essence ne peut, par suite des dispositions locales, être mis en charge sur le carburateur, il faut mettre l'essence sous pression au moyen d'une pompe à ; air, qui peut être soit à ; main, soit mue mécaniquement par le moteur.
On utilise quelquefois le gaz d'échappement pour actionner un dispositif de mise en pression ; il faut cependant prévoir pour le départ une pompe à ; air.
En tout cas, la canalisation d'arrivée d'essence doit être munie d'un filtre, car, étant donné ; le faible diamètre du gicleur, la moindre impureté ; suffit à ; empêcher l'arrivée d'essence en bonnes proportions.
Réglage des carburateurs. - Dans les carburateurs automatiques, les ouvertures de passage de l'air chargé ; d'entraîner l'essence, et de l'air additionnel chargé ; de parfaire le mélange, ont des sections variables, mais dont les variations sont liées entre elles par une commande mécanique. Le réglage se fait en agissant sur le calage de l'organe de liaison, et sur les sections de passage.
Le réglage des carburateurs non-automatiques est obtenu, pour chaque valeur de l'admission des gaz, en agissant sur l'arrivée d'essence et surtout sur l'arrivée d'air. Chaque moteur demande un réglage particulier préalable. Ce réglage se fait dans des conditions extérieures moyennes pour la marche à ; puissance normale du moteur (température, pression atmosphérique, état hygrométrique).
Lorsque la température s'élève, que la pression atmosphérique décroît, la densité ; de l'air diminuant d'une façon beaucoup plus sensible que l'essence, il faut, pour maintenir les proportions en poids du mélange gazeux, augmenter l'arrivée d'air ; lorsque la température baisse, que la pression atmosphérique monte, on est amené, au contraire, à ; diminuer l'arrivée d'air.
Lorsque l'air devient plus humide, la présence de la vapeur d'eau dilue en quelque sorte le mélange gazeux, et le rend moins explosible. Pour conserver, dans ce cas, sa valeur au couple moteur, il faut augmenter la proportion d'essence ou diminuer l'arrivée d'air.
Pour ralentir, il faut diminuer à ; la fois les gaz, l'air et l'essence.
Ces réglages concomitants doivent être faits avec beaucoup de doigté ; et déterminés expérimentalement pour chaque moteur.
|
