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Installation d'injection de combustible pour moteurs à com- bustion interne.
Avec les moteurs à combustion interne travaillant à pleine charge dans une gamme étendue de régimes ou vitesses de rotation, donc principalement avec les moteurs d'automobi- les, il importe de prendre des mesures pour qu'à tout régime le moteur fournisse le couple maximum possible. A cet effet une condition préliminaire très importante est qu'à tout régi- me utile le moteur reçoive la quantité de combustible qui peut encore tout juste brûler sans fumée.
Toutefois, pour la plupart des types de moteurs, cette quantité varie avec le régime; elle peut augmenter avec un accroissement de la vitesse de rotation et dans certains cas elle reste constante
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pour tous les régimes, mais dans la plupart des cas la quantité de combustible de pleine charge encore tout juste consommée ou "digérée" sans production de fumée diminue avec un accroissement de la vitesse de rotation.
Pour tout moteur on peut déterminer par des essais la quantité de combustible qui à tout régime donné peut encore tout juste brûler sans fumée sous charge. Quand on reporte à un système de coordonnées les grandeurs trouvées,' on obtient une courbe qu'on appellera ci-après "caractéristi- que de digestion't. Selon qu'avec un accroissement de la vi- tesse de rotation cette courbe monte, reste constante ou descend, on peut parler d'un moteur à caractéristique de digestion montante, constante ou descendante.
L'allure de la caractéristique de digestion d'un moteur dépend de diverses influences. Par exemple, si le mélange d'air et de combustible s'améliore avec un accroisse- ment de la vitesse de rotation, cette circonstance conduit à une caractéristique de digestion montante pour autant que les influences provoquant une descente de la caractéristique de digestion ne soient pas plus fortes. Une courbe de digestion descendante se rencontre souvent notamment dans le cas des moteurs à vitesse limite élevée, étant donné que justement, pour des raisons connues, la charge d'air des cylindres du moteur diminue notablement aux vitesses supérieures, de sorte que la quantité de combustible digérée sans fumée diminue en conséquence elle aussi.
Pour les moteurs à combustion interne à injection, la pompe d'injection détermine la quantité ou débit de com- bustible. Chaque pompe d'injection a une caractéristique de débit déterminée qu'on obtient en fonction de vitesses de
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rotation différentes pour une position déterminée invariable de l'organe régulateur de débit. Par exemple, les pompes à lumières d'admission commandées par un tiroir donnent une caractéristique de débit montant avec la vitesse de rotation.
D'autres pompes, par exemple celles équipées d'une soupape d'aspiration ordinaire, ont une caractéristique de débit res- tant sensiblement constante dans la gamme de vitesses utile.
Par conséquent, si on veut introduire dans un moteur à injection, à tous les régimes, la quantité de combus- tible maximum digestible, afin qu'à tout régime le moteur fournisse le couple maximum possible, il faut en premier lieu chercher à assimiler autant que possible la caractéristique de débit des pompes d'injection à l'allure de la caractéris- tique de digestion. On réalise naturellement les meilleures conditions quand les deux caractéristiques coincident.
Dans les moteurs à injection équipés d'une instal- lation d'injection de combustible dont le débit est réglé par un régulateur pneumatique sous la dépendance d'une différence de pression variant avec la vitesse de rotation du moteur, un changement de la caractéristique de débit des pompes pourrait se produire spontanément même¯ pour la position de pleine charge (qui seule importe pour les présentes consi- dérations) si, quand le moteur est à l'arrêt, le ressort de rappel n'avait pas de tension préalable ou avait une ten- sion préalable si faible et, à l'avenant, une rigidité si grande (plus grande que lorsque le régulateur est employé comme limiteur de vitesse) que l'accroissement de la diffé- rence de pression pneumatique, produit entre une petite et une grande vitesse de rotation à pleine charge, puisse sur- monter cette tension préalable.
Avec une vitesse de rotation croissant jusqu'au régime de pleine charge du moteur, l'organe
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régulateur de débit serait alors décalé dans le sens d'une diminution de débit un peu plus que pour un bas régime. Il s'ensuit que dans certaines conditions le régulateur pneuma- tique pourrait diminuer légèrement le débit de la pompe alors que la vitesse de rotation augmente, même pour la position de pleine charge. Cette influence changerait la caractéris- tique de débit que présente la pompe sans régulateur.
Mais en fait, contrairement à l'hypothèse énoncée, - savoir qu'à l'arrêt ou pour une très faible vitesse de rota- tion le ressort de rappel a une tension préalable nulle ou très faible, il faut donner à ce ressort une tension préala- ble et une rigidité telles que la tension préalable ne soit surmontée que par la différence de pression pneumatique qui se produit au régime de pleine charge. Aussitôt que cette tension préalable est surmontée, le ressort doit céder, avec un accroissement de vitesse de rotation aussi faible que possible (c'est-à-dire avec un moindre degré d'irrégula- rité), jusqu'à ce que les organes régulateurs de débit soient amenés à la position de marche à vide ou de ralenti, ou mieux encore, à la position "stop".
Par conséquent, lorsque le res- sort de rappel doit opérer le réglage limite, c'est-à-dire couper le plus rapidement possible l'admission de combustible quand une vitesse de rotation maximum de pleine charge est atteinte, il doit avoir une tension préalable importante quand les organes régulateurs occupent la position de pleine charge. Mais on ne peut alors produire aucun changement de la caractéristique de débit dans la zone des vitesses de pleine charge, c'est-à-dire qu'il n'est pas possible d'assi- miler le débit de combustible maximum à la quantité de combus- tible digérée par le moteur à tout régime.
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Par suite, lorsqu'on choisit la tension préalable et la rigidité du ressort de rappel de manière que dans la zone des vitesses de pleine charge le régulateur exerce une action assimilatrice suffisante, la condition du ressort de rappel ne suffit pas pour que, lors d'un accroissement de la vitesse de rotation au-delà de la vitesse de rotation de pleine charge, le ressort puisse opérer le réglage limite jusqu'à cessation de l'admission de combustible endéans des limites de vitesse ou des degrés d'irrégularité raisonnables.
Un ressort de rappel choisi de manière à assimiler suffisam- ment à la consommation le débit de combustible maximum rend donc impossible un réglage limite, nécessaire dans beaucoup de cas, et inversement, un ressort de rappel convenant pour un réglage limite ne peut opérer en même temps l'assimilation.
L'invention procure pour des installations d'injec- tion à réglage pneumatique, malgré la forte tension préalable et la faible rigidité du ressort de rappel requises pour le réglage limite, un moyen nouveau et simple de produire une diminution du débit de pleine charge telle qu'on puisse adapter la caractéristique de l'installation d'injection même aux besoins de moteurs à caractéristique de digestion très tombante et la régler sur celle-ci par des moyens simples.
Suivant l'invention, des dispositifs élastiques supplémentaires diminuent dans la zone de réglage de pleine charge, depuis la vitesse de rotation minimum jusqu'à la vitesse de rotation limite, l'effort de rappel dû au régulateur, de telle manière qu'une variation de la différence de pres- sion pneumatique exercée sur l'organe mobile du régulateur, produite entre ces deux limites de vitesse pour la position de pleine charge de l'organe de commande actionné à volonté,
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soit déjà en mesure de déplacer l'organe mobile du régulateur, à rencontre de l'effort de rappel diminué, dans le sens d'une diminution du débit de combustible injecté, d'une quan- tité comme il le faut pour produire l'action assimilatrice voulue.
Les dessins annexés représentent divers exemples d'exécution de l'invention.
Fig. 1 est une vue, partie en coupe longitudinale, d'une pompe d'injection combinée à un régulateur à dépression.
Fig. 2 est un diagramme caractéristique des forces des ressorts du régulateur de la pompe d'injection.
. Fig. 3 est un diagramme des caractéristiques de débit de combustible maximum de la pompe et de la caractéris- tique de digestion du moteur.
Sur certaines des Figs. 4 à 15 sont représentées, à plus grande échelle, des coupes d'exemples d'exécution de butées élastiques pour l'organe régulateur de débit de la pompe, tandis que les caractéristiques de force de ressorts et de débit maximum de la pompe, se rapportant à chaque exemple, sont tracées sur les diagrammes à côté.
Sur la pompe d'injection 1, dont l'arbre à cames
2 entraine les pistons 3 de plusieurs cylindres de pompe, est monté un régulateur pneumatique 4 à l'intérieur duquel un diaphragme 5 déplace une crémaillère régulatrice 6 de la pompe d'injection. A la suite du déplacement de la crémaillè- re régulatrice, tous les pistons de la pompe tournent du même angle en décalant une arête distributrice oblique dispo- sée à l'extrémité de chaque piston et communiquant avec une ouverture de trop-plein, de sorte qu'une quantité variable de combustible refoulé par les pistons peut refluer. La
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chambre de commande 7 fermée de l'extérieur est raccordée au tuyau d'aspiration 8 du moteur par une conduite 9. La quantité d'air aspiré par le moteur est réglable au moyen d'un organe d'étranglement 10.
Le diaphragme 5 est mû par le jeu de la différence de pression entre les chambres 7 et 11 et d'un ressort de rappel 12. Le ressort de rappel 12 tend à déplacer le diaphragme et la crémaillère régulatrice dans le sens de la pleine charge.
La pompe d'injection du genre représenté a, à elle seule, une caractéristique de débit de pleine charge montante indiquée par la ligne A de la Fig. 3. Si la pompe est équipée d'un régulateur pneumatique dont le ressort de rappel n'a pas, dans la position de pleine charge, la forte tension préalable requise pour le réglage limite, c'est-à-dire n'est que peu ou pas tendu préalablement, et lorsque le réglage du débit s'opère sous la dépendance de la pression dans le tuyau d'aspiration, on obtient une caractéristique de débit suivant la ligne en traits mixtes B qui ne descend pas beaucoup par rapport à la caractéristique de la pompe sans régulateur pneumatique.
La légère diminution du débit de pleine charge correspond à l'effort de réglage un peu plus grand à vitesse élevée, du régulateur pneumatique dont le diaphragme règle ainsi la position de la crémaillère régula- trice pour un débit de pompe peu diminué.
La caractéristique de la quantité de combustible maximum juste encore digérée par le moteur a par exemple l'allure de la ligne C de la Fig. 3, tracée en pointillés.
Pour assimiler la caractéristique de débit de combustible injecté avec concours d'un régulateur pneumatique à cette caractéristique de digestion descendant sensiblement avec
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un accroissement de la vitesse de rotation, on dispose sur la face gauche du carter 1 de la pompe, comme le montre la Fig. 1, un ressort antagoniste 13 qui par une de ses extrémités s'appuie contre le fond réglable 15 d'une douille 14, tandis que l'autre extrémité du ressort 13 porte contre une butée mobile 16 pour l'extrémité gauche de la crémaillère régula- trice 6.
Quand le moteur est à l'arrêt, cette extrémité de la crémaillère régulatrice est dans la position Ia, vu qu'alors aucune différence de pression n'agit sur le diaphragme, de sorte que la tension du ressort de rappel 12 et du ressort antagoniste 13 sont égales entre elles. Lorsque le moteur marche à pleine charge (c'est-à-dire que le papillon d'accé- lérateur est complètement ouvert) à une faible vitesse de rotation, par exemple quand la voiture accélère ou monte une côte,l'extrémité gauche de la crémaillère régulatrice est dans la position désignée par I.
A une grande vitesse de rota- tion à pleine charge la circulation dans le tuyau d'aspira- tion est plus intense, de sorte que la dépression dans la chambre de commande augmente légèrement et attire le diaphragme plus à droite jusqu'à ce que l'extrémité gauche de la crémaillère régulatrice arrive dans la position II dans la zone de la vitesse de rotation limite. Pour cette position des éléments du régulateur la tension du ressort antagoniste est épuisée, et lorsqu'on règle la pompe et, partant, le moteur, à une puissance moindre, c'est-à-dire à charge réduite voire au ralenti, l'extrémité gauche de la crémaillère régu- latrice quitte la zone d'action du ressort antagoniste. Pour la position III de l'extrémité de la tige régulatrice, il n'est plus débité que la quantité de combustible requise pour maintenir la marche au ralenti.
La crémaillère régulatrice
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n'atteint cette position III pour la complète ouverture du papillon d'accélérateur que lorsque la vitesse de rotation limite est dépassée. Quand le papillon est fermé (marche au ralenti), la dépression qui en résulte dans le tuyau d'aspi- ration 10 et dans la chambre de commande 7 est également à même de tirer la crémaillère régulatrice dans la position III.
Sur la Fig. 2, les forces des ressorts sont repor- tées en ordonnées au-dessus du trajet des ressorts. Les posi- tions de l'extrémité gauche de la crémaillère régulatrice sur la Fig. 1 correspondent au trajet Ia-IV des ressorts sur la Fig. 2. De ce diagramme il résulte que les ressorts 12 et 13 ne coopèrent qu'entre le repos (la) et la vitesse de rotation à pleine charge (II). Quand la vitesse de rotation dépasse la vitesse limite de pleine charge, le réglage limite commence et le ressort de rappel 12 se tend de plus en plus avec l'accroissement de la dépression, jusqu'à ce que la posi- tion de ralenti III et finalement la position "Stop" IV, de la crémaillère-régulatrice soit atteinte.
Inversement, quand la vitesse de rotation du moteur tombe jusqu'à la vitesse de rotation limite de pleine charge, parce que la différence de pression pneumatique devient plus faible et qu'avec elle la tension du ressort de rappel diminue, la crémaillère régulatrice se déplace sous l'action du ressort de rappel 12 suffisamment loin pour que son extrémité gauche touche l'extrémité du ressort antagoniste 13 (position II).
A partir de là, le ressort de rappel ne peut plus se détendre davantage sans entrave suivant l'allure précédente de sa caractéristique et déplacer la crémaillère régulatrice; en ef- fet, en raison de la mise en jeu de la réaction du ressort 13 la force du ressort de rappel est affaiblie des quantités dont augmente la tension du ressort antagoniste 13. Par suite,
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la courbe caractéristique des efforts de rappel résultants fait un coude au point II correspondant à la vitesse de rota- tion limite à pleine charge. La résultante x des tensions des deux ressorts 12 et 13 descend rapidement quand la vitesse et la dépression diminuent davantage, jusqu'à ce qu'à l'arrêt il n'y ait plus de différence de pression pneumatique et la tension des deux ressorts devienne la même, c'est-à-dire jusqu'à ce que l'équilibre soit établi.
De ce fait le réglage du débit dans la zone de vites- ses à pleine charge s'opère grâce à la coopération des forces autrement que si la différence de pression et le ressort de rappel principal agissaient seuls. A une faible vitesse à pleine charge (position des éléments représentée sur la Fig. 1) le ressort de rappel 12 peut encore comprimer le ressort antagoniste 13 - par l'entremise du diaphragme 5 et de la crémaillère régulatrice - jusqu'à la position I, vu qu'alors la différence de pression pneumatique opposée au ressort de rappel est encore très faible. On obtient donc dans la zone de pleine charge, à une petite vitesse de rota- tion, un débit relativement important.
Quand la vitesse de rotation à pleine charge augmente, et avec elle la différen- ce de pression pneumatique, l'action du ressort de rappel sur le ressort antagoniste faiblit de plus en plus en permet- tant à celui-ci de se détendre, de sorte que la crémaillère régulatrice se déplace toujours davantage dans le sens d'une diminution du débit. En même temps la tension du ressort antagoniste diminue dans une mesure croissante jusqu'à ce que, quand la vitesse limite à pleine charge est atteinte, le ressort se détende complètement et son action assimilatrice soit achevée.
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La Fig. 4 montre un exemple analogue du montage du ressort antagoniste 13. La butée 16 fait office de butée d'extrémité réglable pour la crémaillère régulatrice. Son goujon 17 est prolongé au-delà du fond de la douille 14a et peut être tiré volontairement plus à gauche jusqu'au delà de la position de repos 1a, dans une position Ib où la butée 16 porte contre le fond de la douille.
Pour la position Ia de l'extrémité de la crémaillère régulatrice, la tension du ressort antagoniste 13 est remplacée par l'effort de traction exercé par le conducteur, de sorte que lorsqu'on tire la butée en arrière, la force du ressort de rappel agit entière- ment malgré l'augmentation de la tension du ressort antago- niste et la crémaillère régulatrice établit, pour le papillon d'accélérateur ouvert et une très petite vitesse de rotation, un débit forcé de la pompe, qui dans beaucoup de cas est utile pour le départ du moteur. Cette opération est visible sur le diagramme des caractéristiques des ressorts de la Fig. 5 et sur les caractéristiques de débit de la Fig. 6.
Suivant l'invention, on peut réaliser des actions assimilatrices différentes par un montage spécial du ressort antagoniste. Un exemple d'un pareil montage est représenté sur la Fig. 7. Une des extrémités du ressort antagoniste 13 prend appui sur le fond réglable 15 de la douille 14a et l'autre extrémité porte contre la butée mobile 16 de la cré- maillère régulatrice. A petite vitesse à pleine charge (position I) la butée 16 bute contre le fond 15 de la douille 14a, le ressort antagoniste étant tendu. Etant donné que la butée 16 bute contre le fond 15 avant que l'extrémité gauche de la crémaillère régulatrice ait atteint la position la où elle se trouverait en cas de repos, il ne peut s'établir
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un état d'équilibre des ressorts 12 et 13 comme pour les montages des Figs. 1 et 4.
En outre, le fond réglable de la Fig. 7 est repoussé un peu plus à droite, au delà de la position de repos (1a), dans la position Ic, de sorte que l'extrémité de la crémaillère régulatrice approche encore davantage de la position II correspondant à la vitesse limite à pleine charge. Dans cette position de départ la tension du ressort de rappel l'emporte, dans la zone des petites vitesses à pleine charge, sur le ressort antagoniste (Fig. 8), de sorte que la crémaillère régulatrice est ainsi pressée contre la butée. Quand le papillon d'accélérateur est complè- tement ouvert et que les vitesses de pleine charge sont peu élevées, il ne se produit pas d'action assimilatrice vu que la crémaillère régulatrice ne se déplace pas, et le débit de la pompe monte suivant la caractéristique A (Fig. 9).
Ce n'est que lorsqu'une vitesse de rotation à pleine charge plus élevée est atteinte, que la différence de pression peut sur- monter la pression du ressort de rappel dirigée contre la butée, et alors le ressort antagoniste peut exercer une action assimilatrice dans le sens d'une diminution du débit de la pompe. La résultante des deux forces de ressorts ne croît par suite de l'accroissement de la différence de pres- sion pneumatique suivant la Fig. 8 qu'à partir d'une vitesse de rotation déterminée Nc qui correspond à la position de con- tact Ic de l'extrémité gauche de la crémaillère régulatrice, jusqu'à ce que soit atteinte la vitesse limite à pleine charge n2 pour laquelle commence le réglage limite.
Le débit de la pompe, croissant d'abord avec la caractéristique A, subit ainsi à partir de la vitesse à pleine charge nc. comme le montre la Fig. 2, une assimilation suivant la caractéristique C".
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Lorsqu'on déplace alors vers la gauche le fond 15 de la douille 14, le ressort de rappel peut déplacer l'extrémité gauche de la crémaillère régulatrice à l'encontre du ressort de rappel dans la position Id, le ressort de rappel se détendant davantage. Il s'ensuit, pour commencer, l'éta- blissement d'un débit de combustible injecté un peu plus intense. Mais quand la vitesse de rotation augmente, la dé- pression peut alors mettre en mouvement un peu plus tôt le diaphragme et la crémaillère régulatrice et les attirer vers la droite, le ressort antagoniste exerçant une action assi- milatrice. Toutefois le ressort antagoniste se détend aussi un peu plus tôt (IId) car son appui (fond 15) a aussi été déplacé. Son action assimilatrice cesse donc avant que la vitesse de rotation limite de pleine charge soit atteinte.
Par suite, la caractéristique C''' est d'abord au-dessus de la ligne A et parallèle à celle-ci, puis descend et finale- ment remonte légèrement jusqu'à la vitesse limite de pleine charge. On peut ainsi limiter l'action assimilatrice à une partie de la zone des vitesses de rotation à pleine charge.
Dans l'exemple représenté sur la Fig. 10 et sur les diagrammes correspondants des Figs. 11 et 12, le fond 15 de la douille 14a, faisant office d'appui pour une extré- mité du ressort 13, est immobile. Par contre, on peut régler à l'aide d'une vis 18 le trajet dans les limites duquel la butée 16 touche, et modifier ainsi la tension limite possible du ressort 13. Pour cette disposition, le commence- ment du déplacement de la crémaillère régulatrice et le débit sont aussi décalés, comme dans l'exemple précédent, à la suite du changement de position de la butée de la crémaillère
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régulatrice.
Par exemple, si l'extrémité gauche de la crémaillère régulatrice est dans'la position Ie, l'action assimilatrice du ressort antagoniste commence à la vitesse de rotation à pleine charge ne' et si le contact se produit dans la position de départ représentée If, l'action assimila- trice ne commence qu'à une vitesse de rotation nf. Mais étant donné que seule la tension limite du ressort antagoniste change avec le réglage de la vis, l'instant de la détente complète du ressort antagoniste coincide toujours avec la vitesse limite à pleine charge n2. De cette façon il est possible d'adapter sur une très grande étendue la caractéristique de débit de la pompe à la caractéristique de digestion du moteur.
La Fig. 13 montre un boîtier 4a d'un régulateur pne.umatique dont le diaphragme 5 coopère avec une rondelle 19 tendue par le ressort de rappel 12. Cette rondelle est percée d'un trou et porte sur sa face orientée vers le diaphragme 5 un élément tubulaire 20 dans lequel un autre ressort 21 est logé de manière à prendre appui d'une part sur la rondelle 19 et d'autre part sur le diaphragme 5. Le trajet de la rondelle 19 est limité d'une part par un anneau de butée 22 et d'autre part par une butée "stop" 23. La dépression du tuyau d'aspiration peut agir sur le diaphragme indépendamment de la position de la rondelle et la déplacer vers la droite en surmontant la pression du ressort 21, jusqu'à ce que le diaphragme vienne porter contre l'élément tubulaire 20.
Quand la dépression continue à augmenter, la rondelle 19 se déplace plus à droite en surmontant la force du ressort de rappel 12. La tension du ressort 21 ne peut alors plus changer.
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Le dispositif fonctionne de manière que dans la zone des vitesses à pleine charge le ressort 21 agisse tou- jours seul et que pendant le réglage à la charge limite ou à une charge réduite le ressort de rappel 12 agisse toujours seul. Quand on part du repos (position Ig), la tension du ressort 21 augmente au fur et à mesure que la vitesse à pleine charge augmente et que la dépression augmente légèrement, jusqu'à ce que le diaphragme vienne buter contre l'élément tubulaire 20. Cette position de contact est atteinte à la vitesse limite à pleine charge n2; jusque là le ressort 21 s'oppose au déplacement, tendant à être provoqué par la différence de pression pneumatique, de la crémaillère régula- trice reliée au diaphragme, de sorte que les trajets de la crémaillère régulatrice sont plus courts.
Il s'ensuit qu'avec un accroissement de la vitesse à pleine charge on obtient une diminution du débit de combustible maximum suivant la ligne C de la Fig. 15. Cette ligne a la même allure que la caractéristique de.digestion du moteur.
Quand la vitesse de rotation, croît davantage au-delà de la vitesse limite à pleine charge, la dépression dans le tuyau d'aspiration augmente suffisamment pour déplacer vers la droite le diaphragme et la rondelle jusqu'à ce que soit atteinte la vitesse n3 ou même, avec papillon d'accélérateur fermé, la position "stop", IV, pour laquelle le disque 19 porte contre la butée :stop" 23.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.