1) POSITION DU PROBLEME

Carburateur élémentaire à gicleur unique (la richesse augmente avec la dépression)

Lors de la carburation, on prépare le mélange gazeux inflammable et combustible qui alimente le moteur. C`est la combustion de ce mélange d'air et d`essence qui crée l`effort moteur. Le réglage idéal de la carburation procurerait un mélange permettant d'obtenir la puissance maximale et la consommation minimale. Ces deux conditions sont contradictoires. En effet, on a une puissance maximale pour des mélanges riches alors que la consommation minimale correspond à des mélanges pauvres. On cherche donc un compromis entre puissance maximale, consommation minimale, réserve de puissance, reprises franches, départ facile à froid, mise en action rapide et bon ralenti en toutes circonstances. On doit donc veiller au dosage exact du mélange carburé et à sa préparation physique convenable : homogénéité et vaporisation complète au moment de l'allumage. Pour ce faire, on utilise un carburateur qui fournit au moteur un mélange convenable et ceci sans l`intervention du conducteur et quelle que soit la vitesse du moteur et de sa charge.

Pour notre étude, nous modélisons le carburateur par un simple orifice à travers lequel passe le comburant liquide.

Pour dimensionner ce carburateur, il nous faut étudier la vaporisation du carburant avant la combustion. Il y a principalement trois éléments à dimensionner dans le carburateur : le diamètre du gicleur, le diamètre et la longueur du conduit d`admission. Le gicleur permet de vaporiser les gouttes dans le conduit d'admission. Elles vont ensuite s'évaporer dans la chambre de combustion. Le dimensionnement se fait alors en remontant de la chambre de combustion jusqu'au le gicleur à l'aide de différentes lois physiques. Il faut tout d'abord déterminer la taille maximum que peuvent avoir les gouttes d'essence. Si elles sont trop grosses donc trop lourdes, elles ne pourront pas se mélanger correctement avec l'air. En effet, ce mélange s'effectue avec le mouvement de tumble et de swirl de l'air dans la chambre de combustion. Après avoir déterminé le diamètre maximum des gouttes, on remonte de la chambre de combustion au conduit d'admission par une loi d'évaporation dite loi du d2.

Le diamètre du gicleur est obtenu à partir du diamètre précédent par une loi de rupture et d'atomisation du jet. Dans cette étude intervient le nombre de Weber qui compare les effets de la pression du milieu à la tension superficielle du liquide. Certains groupes ont choisi de ne pas utiliser de loi d'atomisation car elle posait des problèmes lors de sa mise en oeuvre. Ils ont simplement travaillé avec le nombre de Weber.

La loi de Solex nous permet de trouver le diamètre du corps du carburateur. On a alors obtenu les différentes dimensions de carburateur ainsi que les débits d'air et d'essence.

Pour chaque moteur, il faut également préciser le nombre de carburateurs employés. Par exemple, le moteur du char assaut possède 12 cylindres et on choisit d'utiliser 3 carburateurs. En effet, le déphasage des cylindres implique qu'il y en ait toujours 4 qui soient en train de se remplir. Un seul carburateur suffit donc pour alimenter 4 cylindres.

Le carburateur, même s'il a été amélioré (notamment avec l'électronique), est fortement concurrencé par l'injection. Pour atteindre les performances de l'injection, il faudrait utiliser un carburateur par cylindre, ce qui est d'une part coûteux et d'autre part difficile à régler. Mais les problèmes de pollution remettent fortement en question le carburateur qui consomme beaucoup et qui manque de précision dans le dosage des mélanges.

Différents types de carburateur: