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Perfectionnements aux dispositifs d'arrêt du combustible pour moteurs à combustion interne
La présente invention est relative aux disposi- tifs destinés à interrompre l'arrivée du combustible au moteur à l'arrêt de celui-ci, et elle concerne plus particulièrement les-dispositifs dans lesquels une soupape disposée dans le con- duit d'alimentation en combustible du moteur est reliée à une membrane qui est disposée dans la paroi d'une chambre de com- bustible communiquant avec le conduit de combustible et qui est commandée par la dépression régnant dans la tubulure d'aspira- tion du-moteur.
La liaison entre ladite membrane et ladite sou- pape est telle que la soupape soit fermée lorsque le moteur est à ltarrêt et que la dépression est nulle, tandis que la soupape s'ouvre lorsque la membrane est actionnée par la dépression créée par le moteur pendant la marche de celui-ci.
De tels dispositifs sont nécessaires lorsque le combustible est délivré au moteur sous une certaine charge, afin d'éviter que le combustible continue à s'écouler
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dans le moteur à l'arrêt de celui-ci, sous l'effet de cette charge.
Il est difficile de réaliser des dispositifs de ce genre ayant un bon fonctionnement, parce que la dépression créée par le moteur s'abaisse à une valeur très faible lors des reprises (accélérations), et il est nécessaire que le dis- positif soit suffisamment sensible pour que cette très faible dépression soit suffisante pour maintenir ouverte la soupape de combustible, faute de quoi cette soupape se fermerait lors des reprises et interromprait ainsi l'alimentation en combus- tible du moteur.
La Demanderesse a décrit dans son brevet belge N 369.959, du 1er mai 1931, pour -Dispositif de contrôle de l'ali- mentation en combustible des moteurs à combustion interne", une disposition destinée à donner une grande sensibilité à l'appa- reil. Dans cette disposition, la membrane disposée dans la paroi de la chambre de combustible a de petites dimensions et elle est reliée à la paroi mobile d'une chambre à laquelle est transmise la dépression créée par le moteur. Cette paroi mo- bile a de grandes dimensions par rapport à la membrane, si bien que l'effet de la dépression sur cette membrane se trouve mul- tiplié, et l'appareil est ainsi sensible aux faibles dépres- sions.
Le fonctionnement de ce dispositif est satisfaisant lorsque celui-ci est placé sur un conduit de combustible dans lequel la pression est faible, par exemple lorsqu'il est placé sur un conduit recevant le combustible d'un régulateur de pres- sion qui délivre le combustible sous une pression de l'ordre de 10 à 20 gr/cm2. Par contre, un tel dispositif ne peut pas être disposé sur un conduit de combustible alimenté directement par une pompe d'alimentation de type usuel, qui crée une pres- sion de l'ordre de 300 gr/cm2, car cette pression, en agissant sur la membrane, exercerait sur celle-ci un effort important, malgré les faibles dimensions de celle-ci, et il serait néces-
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saire de donner à la paroi mobile soumise à la dépression des dimensions tout à fait inacceptables en pratique,
pour qu'une faible dépression soit néanmoins suffisante pour provoquer le fonctionnement du dispositif.
La présente invention a pour objet un dispositif d'ar- rêt du combustible dont le fonctionnement n'est pas affecté par la pression plus ou moins grande du combustible et dont les dimensions sont plus faibles que les dimensions des appareils connus du même genre.
Selon la présente invention, uné membrane supplémentaire est disposée dans la paroi de la chambre de combustible et est reliée à la membrane commandée par la dépression par une liai- son telle, que la pression exercée par le combustible sur la membrane supplémentaire fasse sensiblement équilibre à la pres- sion exercée par le combustible sur la membrane commandée par la dépression.
Dans ces conditions, le combustible exerce sur l'en@em- ble des membranes un effort résultai sensiblement nul, quelle que soit la pression du combustible, et une très faible dépres- sion suffit pour actionner le dispositif, même si celui-ci est disposé sur un conduit de combustible dans lequel la pression est élevée.
Il est clair que la membrane unique commandée par la dépression pourra être remplacée par plusieurs membranes comman dées par la dépression. De même, la membrane supplémentaire unique pourra être remplacée par plusieurs membranes supplémen- taires. Dans ce cas, les différentes membranes seront reliées entre elles, et les liaisons seront telles, que l'ensemble des sensiblement) membranes forme un système de membranes sensiblement) en equilibre de pres- sion. Le combustible exerce sur chaque membrane une poussée déterminée qui est égal au produit de la surface utile de la membrane par la pression du combustible.
On désigne par le terme "système de membranes en équilibre de pression", un sys-
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terne de membranes entre lesquelles les liaisons sont telles, que l'ensemble des poussées exercées par le combustible sur les différentes membranes constitue un système de forces en équi- libre. Si l'équilibre est réalisé pour une pression déterminée de combustible, il le sera évidemment quelle que soit la pres- sion, puisque les poussées sur les différentes membranes varient proportionnellement à la pression. La réalisation d'un système de membranes en équilibre de pression est un problème élémen- taire que tout le monde peut résoudre, si bien qu'un tel sys- tème constitue une disposition parfaitement définie.
On entend par surface utile d'une membrane le rapport entre la poussée exercée par un fluide sur cette membrane et la pression de ce fluide. La représentation physique de la sur- face utile d'une membrane est donc la surface d'un- piston sur lequel un fluide exercerait un effort égal à celui qui est exercé sur la membrane. On emploie fréquemment comme membranes des disques souples, par exemple des disques en étoffe imprégnée d'une matière destinée à les rendre imperméables, et l'on dis- pose fréquemment au centre de la membrane un disque métallique rigide, de diamètre plus faible que la membrane. La surface utile de la membrane est d'autant plus grande que ce disque est plus grand.
La membrane ou les membranes commandées par la dépres- sion pourront être soit soumises directement à la dépression, soit reliées à la paroi mobile d'une chambre à laquelle est transmise la dépression créée par le moteur, suivant une dispo- sition analogue à celle qui a été décrite dans le brevet belge N 369. 959. Lorsqu'un obturateur est disposé dans la tubulure d'aspiration du moteur, on utilisera de préférence la dépression en aval de l'obturateur.
La membrane ou les membranes supplémentaires pourront être exposées à la pression atmosphérique ou à la pression ré- gnant dans la prise d'air du moteur. Lorsque le moteur est ali-
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mente en air par un compresseur cette membranè ou ces membra- nes pourront être exposées à la pression qui règne à la sortie du compresseur d'air.
La soupape de combustible sera disposée de préférence de manière à s'ouvrir contre le sens d'écoulement du combustiè ble, ce qui augmente la sensibilité de l'appareil, comme on le verra par la suite.
De préférence, un ressort tendra à fermer la soupape de combustible.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la membrane commandée par la dépression et la membrane supplémen- taire sont parallèles et reliées par leur centre, et elles ont sensiblement la même surface utile*
La description qui va suivre en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple fera bien comprendre la manière dont peut être réalisée l'invention.
La fig, 1 représente schématiquement, en coupe longitu- dinale, un carburateur muni d'un dispositif conforme à l'invention.
Les figs. 2, 3 et 4 représentent schématiquement, en coupe longitudinale, des variantes du dispositif représenté à la fig. l, qui diffèrent de ce dispositif par la disposition de la soupape.
La fig. 5 représente schématiquement, en coupe longitu- dinale, une variante du dispositif représenté à la fig. 1, dans laquelle la membrane commandée par la dépression n'est pas sou- mise directement à celle-ci.
La fig. 6 représente schématiquement, en coupe longitu- dinale, une variante du dispositif représenté à la fig. l, qui diffère de celui-ci par la disposition des membranes.
Le carburateur représenté à la fig. 1 comprend une tubu- lure d'aspiration 1 alimentée en air par une prise d'air 2. La section de la tubulure 1 est réglée par un obturateur 3. La tubulure d'aspiration 1 reçoit du combustible d'une sortie de
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combustible 4 qui débouche en aval de Itobturateur 3 et dont la section est contrôlée par une aiguille 5. Les déplacements de l'aiguille 5 sont commandés mécaniquement par les déplacements de l'obturateur 3 au moyen du levier 6 monté sur l'axe de l'ob- turateur, de la bielle d'accouplement 7, et du levier 8 pivo- tant autour de l'axe 9.
La sortie de combustible 4 est alimentée en combustible sous pression par un conduit 10 qui reçoit le combustible d'une pompe de type usuel ou d'un réservoir en charge (non représenté).
Les flèches indiquent le sens d'écoulement du combustible. Un régulateur de pression 11 de type connu peut être disposé sur le conduit 10 de manière à abaisser la pression du combustible délivré à la sortie de combustible 4 à une valeur déterminée, qui sera par exemple de l'ordre de 10 à 20 gr/cm2, tandis que la pression dans le conduit 10 est généralement de l'ordre de 300 gr/cm8 si ce conduit est alimenté par une pompe. Le régu- lateur de pression 11 peut être omis.
-Une soupape 12 est disposée dans le conduit 10, et une chambre de combustible 13 communique avec ce conduit. Dans la paroi de la chambre 13 sont disposées deux membranes 14 et 15 qui sont parallèles et ont sensiblement la même surface utile.
Les deux membranes sont reliées par leur centre au moyen d'une tige 16. Les membranes 14 et 15 pourront être constituées par des disques d'étoffe imprégnée d'une matière qui les rend im- perméables et munis dans leur partie centrale de disques mé- talliques 17 et 18 qui augmentent leur surface utile. Les dis- ques d'étoffé sont formés. préalablement de manière à pouvoir subir de légers déplacements de part et d'autre de leur posi- tion moyenne. Les membranes ainsi constituées ont une raideur négligeable!, c'est-à-dire que leur déplacement ne nécessite pas d'effort appréciable. Les membranes 14 et 15 sont reliées à la soupape 12 par un levier 19.
Le levier 19 est monté sur 21) un axe 20, et l'une de ses extrémités s'engage entre deux col-
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lerettes portées par la tige 16, tandis que son extrémité oppo- sée 73 s'engage dans une collerette portée par la queue 74 de la soupape 12 guidée en 75.
La membrane 14 sépare la chambre de combustible 13 d'une chambre 22. qui communique avec la tubulure d'aspiration 1 en stval de l'obturateur 3 par un conduit 23. Dans la chambre 22 est dis- posée une tige 24 qui forme butée pour la membrane 14, Un ressort
25 disposé autour de la tige 24 tend à écarter la membrane 14 de cette tige. Ce ressort peut d'ailleurs être supprimé.
La membrane 15 sépare la chambre de combustible 13 d'une chambre 26 qui communiqua avec la prise d'air 2 par un conduit 87. lorsque le carburateur est alimenté en air par un compresseur,la prise d'air 8 est reliée à la sortie de ce compresseur,sbien que la pression régnant à la sortie du compresseur est transmise à la chambre 26 et à la membrane 15. Lorsque le carburateur n'est pas alimenté par un compresseur, la chambre 26 peut être omise, et la membrane 15 est alors exposée directement à l'air atmosphérique.
Le fonctionnement du dispositifest le suivant:
Les deux membranes 14 et 15 ayant sensiblement la même surface utile, les efforts exercés par la pression du combus tible sur ces deux membranes sont sensiblement égaux, et ces efforts se font équilibre, grâce à la tige 16 qui relie le cen- tre des deux membranes.
A 1''arrêt du moteur, la soupape 12 est maintenue appli- quée sur son siège par la pression du combustible dans la cham- bre 13 et également par le ressort 25 dont l'effort es transmis à la soupape 12 par la tige 16 et le levier 19. Le ressort 25 a seulement pour but d'assurer avec certitude la fermeture de la soupape 12, dans le cas où la pression dans la chambre 13 serait insuffisante. Ce ressort peut donc être faible.
Lorsque l'on met le moteur en marche, l'obturateur 3 étant fermé, la rotation du moteur crée une dépression dans la tubulu- re d'aspiration 1, et cette dépression est transmise à la chambre 22 et à la membrane 14. Sous l'effet de cette dépression, la mem- brane 14 se déplace vers la tige 24, contre la force du ressort
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25 et contre la pression exercée par le combustible sur la sou- pape 12. La membrane 14 entraîne avec elle la membrane 15 et le levier'19, et provoque ainsi l'ouverture de la soupape 12. Le dé- placement des membranes est limité par la tige 24, contre la- quelle vient buter la membrane 14.
Une fois que la soupape 12 est ouverte, la sortie de com- bustible 4 est alimentée en combustible et le moteur fonctionne normalement. Si le siège de la soupape 12 est suffisamment grand, la pression qui règne dans le conduit 10, de part et d'autre de cette soupape, est sensiblement la même lorsque celle-ci est ou- verte, si bien que, pendant la marche normale, la soupape n''est soumise qu'à un effort négligeable de la part du combustible. Le seul effort qui tende à refermer la soupape est alors la force du ressort 25, et il suffit d'une dépression qui, en agissant sur la membrane 14, soit susceptible de surmonter l'effort du ressort 25 pour maintenir ouverte la soupape.
Comme le ressort 25 peut être aussi faible que l'on veut et peutmême être supprimé, on voit qu'une dépression très faible est capable de maintenir ou- verte la soupape 12, et le dispositif ne risque pas d'interrom- pre l'arrivée de combustible lors des reprises (accélérations)/
En fait, dans la position de l'appareil représentée à le,7% 1, le poids de la colonne liquide comprise entre les deux membra nes tend à faire descendre les membranes et par conséquent s'a- joute à la force du ressort 25 pour tendre à fermer la soupape 18.
On pourra diminuer l'influence de ce poids en donnant à la cham- bre 13 la plus faible hauteur possible, ou encore,équilibrer ce poids par un contrepoids porté par le levier 19. On peut égale- ment disposer verticalement les membranes, de manière que le poids du liquide n'ait aucune influence dans la position normale de l'appareil.
On a indiqué que les deux membranes 14 et 15 avaient sensiblement la même surface utile. En pratique, on prendra deux membranes 14 et 15 identiques, mais il est bon de remar- quer que le surface utile d'une membrane n'est pas une donnée
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membrane se déplace de part et d'autre de sa position moyenne.
En pratique, les déplacements des membranes 14 et 15 sont très faibles, et la différence des surfaces utiles des membranes 14 et 15, du fait de ces déplacements, reste négligeable et n'en- trave pas le fonctionnement de l'appareil.
Au lieu de donner aux membranes 14 et 15 des surfaces utiles égales, afin que ces membranes forment un système en équilibre de pression, on pourrait donner à ces membranes des surfaces utiles légèrement différentes, de manière que l'en- semble de ces membranes et de la soupape 12 forme un système en équilibre de pression lorsque cette soupape est fermée. On diminuerait ainsi l'effort nécessaire pour provoquer l'ouver- ture de la soupape au départ. Mais comme la soupape 12 a tou- jours une dimension faible par rapport aux membranes 14 et 15, la différence de surface utile qu'il y a lieu de réaliser entre ces membranes, pour réaliser cette condition, est faible, et l'on peut encore considérer que le système des membranes 14 et 15 constitue sensiblement un système de membranes en équilibre de pression.
On pourrait encore donner à la membrane 15 une surface utile légèrement supérieure à la surface utile de la membrane 14, afin d'augmenter l'effort qui tend à fermer la soupape 12. Mais ces légères variations, de surface que l'on. ' peut prévoir pour les membranes ne modifient en rien l'esprit de l'invention.
Dans ce qui précède, on a parlé de la dépression ré- gnant dans la tubulure d'aspiration 1 et transmise à la mem- brane 14. Lorsque la prise d'air 2 est alimentée par un com- presseur d'air, la pression qui règne dans la tubulure d'aspi- ration 1 peut être plus élevée que la pression atmosphérique, et il n'y a pas, à proprement parler, de dépression dans cette tubulure par rapport à la pression atmosphérique. Cependant, le moteur crée encore une dépression par rapport à la pression qui règne dans la prise d'air 2, et sous laquelle est alimenté le carburateur,On a donc conservé le terme de "dépression" dans ce sens généralisé,aussi bien dans le cas des moteurs suralimen-
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tés que des moteurs alimentés en air atmosphérique, ce qui est d'ailleurs conforme à l'usage.
Dans le dispositif représenté à la fig. 2, où le con- duit d'alimentation en combustible est désigné par le chiffre de référence 28, la pression du mmbustible tend à ouvrir la soupape 12, tandis que, dans le dispositif représenté à la fig. l, elle tend à fermer cette soupape. Le ressort 29 (fig. 2), qui correspond au ressort 25 (fig. 1), doit donc être suffisam- ment fort pour maintenir fermée la soupape 12, à l'arrêt du moteur, contre la pression d'alimentation en combustible.
Pen- dant la marche normale, il faut donc une dépression plus forte pour maintenir ouverte la soupape 12, puisque le ressort 29 (fig. 2) est plus fort que le ressort 25 (fig. 1). à la fig. 3, la soupape 30, qui correspond à la soupape 12 dans les dispositifs représentés aux figs. 1 et 2 et qui est disposée dans le conduit d'alimentation en combustible 31, s'ouvre vers l'extérieur de la chambre 13, tandis que, dans les dispositifs représentés aux figs. 1 et 2, la soupape 12 s'ou- vrait vers l'intérieur de la chambre 13. De plus, la pression du combustible tend à fermer la soupape 30, si bien que le res- sort 32 peut être un ressort faible.
Pendant la marche nor- mâle, une faible dépression suffit donc pour maintenir ouverte la soupape 30.
Dans le dispositif représenté à la fig. 4, la soupape 30 disposée dans le conduit d'alimentation en combustible 33, s'ouvre encore vers l'extérieur de la chambre 13, mais la pres- sion du combustible tend à ouvrir cette soupape. Le ressort 34 devra donc être plus fort que le ressort 32 de la fig. 3, puisqu'il doit pouvoir maintenir fermée la soupape 30 contre la pression du combustible, si bien que, en marche normale, il faut une dépression plus forte pour maintenir ouverte la sou- pape que dans le dispositif représenté à la fig. 3.
Si l'on compare le fonctionnement des dispositifs re-
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présentés aux figs. 1 à 4, on constate qu'il importe peu que la soupape de combustible s'ouvre vers l'intérieur ou vers l'exté- rieur de la chambre de combustible. Ce qui importe, an con- traire, c'est le sens d'ouverture de la soupape par rapport au sens d'écoulement du combustible. On disposera de préférence la soupape de telle sorte qu'elle s'ouvre contre le sens d'écou- lement du combustible (figs, 1 et 3).
La dépression néces- saire pour maintenir ouverte la soupape pendant la marche nor- male est ainsi plus faible, et le dispositif est donc plus sen- sible. La disposition de la soupape de telle sorte que celle- r ci s'ouvre contre le sens de l'écoulement du combustible cons- titue un élément important de la présente invention.
Dans le dispositif représenté à la fig, 5, une soupape 35 est disposée dans le conduit d'alimentation en combustible 36. Une chambre de combustible 37 communique avec le conduit 36. Dans la paroi de la chambre de combustible sont disposées deux membranes 38 et 39 dont les surfaces utiles sont sensible- ment égales et dont les centres sont reliés par une tige 40.
La tige 40 est reliée à la soupape 35 par l'intermédiaire d'un levier 41 pivotant autour d'un axe 42. La membrane 38 sépare la chambre de combustible 37 d'une chambre 43. Dans la chambre 43 est disposée une tige 51 qui forme butée pour la membrane 38.
Autour de la tige 51 est disposé un ressort 52 qui tend à écar- ter la membrane 38 de la tige 51. La membrane 39 sépare la chambre de combustible 37 d'une chambre 44. Les chambres 43 et 44 communiquent avec un conduit 45 qui est relié à la prise d'air 2 du carburateur. Ces deux chambres pourraient également communiquer directement avec l'atmosphère.
La chambre 44 comporte une paroi mobile constituée par une membrane 46, qui pourrait d'ailleurs .être remplacée par un piston. La membrane 46 sépare la chambre 44 d'une chambre de dépression 47 qui communique avec la tubulure d'aspiration 1 par un conduit 48. La membrane 46 est reliée à la membrane 39
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par un levier 49 pivotant autour d'un axe 50. Les deux bras du levier 49 pourront être inégaux, de manière à multiplier les efforts transmis par le levier de la membrane 46 et à la mem- brane 39:
Le fonctionnement du dispositif est le suivant:
A l'arrêt du moteur,- les seuls efforts qui sollicitent l'ensemble des membranes et de la soupape de combustible sont la pression exercée par le combustible sur la soupape 35 et la force du ressort 52.
Ces deux forces coopèrent pour maintenir fermée la soupape. Lors de la mise en marche du moteur, la dé- pression transmise à la membrane 46 provoque l'ouverture de la soupape 35 par l'intermédiaire du levier 49, de la.tige 40, et du levier 41, contre la pression du combustible agissant sur la soupape 35 et contre la force du ressort 52.
Comme la dépression agit sur la membrane 46, au lieu d'agir directement sur l'une des membranes fermant la chambre de combustible, comme dans les dispositions représentées aux figures précédentes, les membranes 38 et 39, qui ferment la chambre de combustible, peuvent avoir des dimensions très fai- bles. Pratiquement, il suffit que ces dimensions soient suf- fisantes pour permettre le déplacement nécessaire de la soupape 35, sans que la raideur de ces membranes oppose au déplacement , un effort important. En donnant ainsi aux membranes 38 et 39 des dimensions réduites, on diminue l'importance des légères différences accidentelles entre'les surfaces utiles des membra- nes 38 et 39, et cette disposition peut être avantageuse dans le cas où la pression d'alimentation en combustible est très élevée.
L'invention n'est évidemment pas limitée à une dispo- sition particulière des membranes ou à une réalisation parti- culières des liaisons mécaniques entre les différentes membra- nes et la soupape.
Dans le dispositif représenté à la fig. 6, une soupape
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53 est disposée dans le conduit d'alimentation en combustible 54. Cette soupape est solidaire d'un piston 55 guidé dans un cylindre 56 et percé de trous 57 qui permettent le libre pas- sage du combustible. Un ressort 58 charge la soupape et tend à appliquer celle-ci sur son siège.
Une chambre de combustible 59 communique avec le con- duit de combustible 54. Dans la paroi de cette chambre sont disposées des membranes 60 et 61. La membrane 60 sépare la chambre de combustible 59 d'une chambre 62 communiquant par un conduit 63 avec la tubulure d'aspiration du moteur. La mem- brane 61 sépare la chambre de. combustible 59 d'une chambre 64 qui communique avec l'atmosphère ou avec la prise d'air par un conduit 65.
Une tige 66 traversant un guidage porté par la paroi de la chambre 62 est interposée entre le centre de la membrane 60 et l'extrémité 67 d'un levier 68 pivotant autour de l'axe 69.
De même, une tige 70 est interposée entre le centre de la mem- brane 61 et l'extrémité 71 du levier 68. La pression du com- bustible, qui agit sur les membranes 60 et 61, maintient les tiges 66 et 70 au contact du levier 68. Les deux bras a et b du levier 68 ont deux longueurs inversement proportionnelles ;'aux. surfaces utiles des membranes correspondantes, si bien que les membranes 60 et 61 et le levier 68 forment un système en équilibre de pression. La soupape 53 porte un prolongement 72, dont l'extrémité vient au contact du centre de la membrane 61.
A l'arrêt du moteur, le ressort 58 maintient fermée la soupape 53. Pendant la marche du moteur, la dépression qui s'exerce sur la membrane 60, dont les déplacements sont transe mis à la membrane 61 et à la soupape 53 par le levier 68, main- tient ouverte cette soupape,contre la pression du ressort 58.
Comme on le voit, le dispositif de la fig. 6 comprend deux membranes inégales, et il ne comporteaucune liaison méca- nique positive. Le contact entre les différentes pièces est
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assuré soit par la pression du combustible, soit par un ressort.
L'invention n'est évidemment pas liée à un type de car- @ burateur déterminé. On a représenté sur les figures un carbu- rateur dans lequel la sortie de combustible débouche en aval de l'obturateur, parce que c'est principalement dans ce type de carburateur que l'on alimente cette sortie de combustible sous une certaine charge, mais l'invention est évidemment applicable en liaison avec n'importe quel type de carburateur, et notamment avec les types de carburateurs usuels, dans lesquels la sortie de combustible est disposée en amont de l'obturateur.
Elle est encore applicable lorsque le combustible n'est pas délivré au moteur par un carburateur proprement dit, mais par exemple lors- que les sorties de combustible sont disposées au voisinage im- médiat de l'entrée des cylindres, ou encore lorsque ces sorties de combustible débouchent directement dans les cylindres du mo- teur.
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