<Desc/Clms Page number 1>
" DISPOSITIF SERVANT A DOSER EN LIQUIDE COMBUSTIBLE DE FACON APPROPRIES ET AUTOMATIQUE LE MELANGE GAZEUX UTILISE
DANS LES MOTEURS A EXPLOSION"
La présente invention a pour objet un dispositif servant à doser en liquide combustible de façon appropriée et automatique le mélange gazeux utilisé dans les moteurs à explosion.
Ce dispositif, judicieusement appliqué à un moteur à explosion, permet d'obtenir principalement, oe que l'on recher- che en général, à savoir, un rapport pratiquement constant (par exemple 1/10) entre le poids du liquide combustible et le poids d'air contenus dans le cylindre en fin d'admission, à tous les régimes de fonctionnement du moteur, c'est-à-dire à toutes les vitesses de rotation normalement réalisables à cha- aune des positions possibles de l*obturateur réglable habituel- lement place dans la tuyauterie 4* admission du moteur à explosion.
Fig:- 1 - représente, à titre d'exemple et de façon très schématique, le dispositif faisant l'objet de la présente inven- tion, réalisé aveo un moteur à explosion 1 .,va en bout,, à quatre
<Desc/Clms Page number 2>
cylindres à quatre temps, avec vilebrequin du type ordinaire, à soupapes d'admission commandées, avec une entrée unique d'admis- sion des gaz 2, avec l'obturateur habituel de réglage d'admis- sion 3 l'air étant aspiré directement dans l'atmosphère par le moteur à explosion la loi adoptée pour le dosage du mélange gazeux étant la loi de constance du taux du dosage, ( par exemple 1/10).
Une pompe centrifuge 4 a sa. turbine intérieure entraînée dans un mouvement de rotation par le moyen d'une chaîne sans :fin .[ ou par tout autre moyen équivalent ( train d'engrenages, etc,,,,) recevant le mouvement de l'arbre vilebrequin 6 du moteur à explosion, Un tuyau ?met en communication extérieure 1*orifice de refoulement et 1'orifice d'entrée de: la pompe centrifuge,
Le liquide combustible servant à l'alimentation du moteur à explosion* maintenu à un niveau constant 8 par un moyen connu quelconque dans un réservoir ± remplit l'ensemble; du circuit hydraulique précité par le moyen d'un tuyau 10 qui aboutit, dans la direction favorable', aussi près que possible de l'ori- fice d'entrée de la pompe centrifuge.
Sur le tuyau ± est branché, de préférence au point le plus haut. un tuyau 11 qui se termine par un gicleur 12 dont l'orifice de sortie se trouve au même niveau que le niveau constant 8;le jet. de liquide combustible sortant de ce gicleur est dirigé dans la tuyauterie d'admission du moteur à. explosion. la pression régnant sur l'orifice de sortie dudit gicleur est la même que la pression régnant sur le niveau constant 8 du liquide combustible dans le réservoir 9.
Pour réaliser cette égalité de pression on peut utiliser tout moyen connu: par exemple., sur le dessin, le jet de liquide combustible pénètre dans la. tuyauterie d'admission par un ajutage de faible diamè- tre éloigné de l'orifice du gicle=; dans ce cas c'est donc la pression atmosphérique qui règne à. la. fois sur le niveau ¯ il
<Desc/Clms Page number 3>
constant du liquide combustible dans le réservoir et sur l'exterieur de l'orifice de sortie du gicleur.
Le débit du gicleur n'est donc essentiellement du. qu'à. l'effet de le, force centrifuge née de la rotation de la pompe centrifuge entraînée par le moteur à explosion.
Tous les circuits hydrauliques sont situés au-dessous du niveau- constant de façon à être toujours remplis de liquide combustible.
Sur le tuyau 7, entre l'orifice de refoulement de la pompe centrifuge et l'embranchement du tuyau 11, est intercalée une vanne automatique constituée, à titre d'exemple... de la façon suivantesun piston 13 de diamètre supérieur au diamètre du tuyau ± traverse ce dit tuyau et peut glisser parallèlement à lui-même dans un cylindre 14; ce piston mobile porte une lumière 15 de forme appropriée qui peut plus ou moins obturer par suitedu déplacement du piston la section de passage du liquide combustible circulant dans le tuyau 7 .
La forme de la lumière 15, face au courant liquide, est à. déterminer en tous oas par expérience; dans le cas présent de la constance du taux du dosage la forme de cette lumière est telle que la sec tion de passage offerte au liquide combustible diminue à mesure que la vitesse de rotation du moteur à. explosion augmen- te; ( cette forme de la lumière dépend de la loi du dosage adoptée).
Le glissement du piston mobile est obtenu par une pression créé. par le liquide combustible de la façon suivante: une des extrémités du cylindre 14 constitue une capacité fer- met où aboutissent deux tuyaux 16 et 17; le tuyau!!. aboutit, d'autre part, dans la direction favorable, près de 1? orifice de refoulement de la pompe centrifuge; le tuyau 17 aboutit, d'autre part, dans la direction favorable. à l'orifice d'en trée de la pompe centrifuge, La rotation de la pompe centrifuge entraînée par le moteur à explosion orée donc dans ladite capacité et par conséquent sur le bout correspondant du @
<Desc/Clms Page number 4>
piston mobile une pression hydraulique.
L'autre extrémité du
EMI4.1
cylindre 14 constitue également une capacité fermée où aboutit un tuyau 18branché d'autre part dans la direction favorable,
EMI4.2
à l'orifice dssntrée de la pompe centrifuge; lorsque le moteur est arrêtée la pompe centrifuge ne tourne pas et le piston
EMI4.3
mobile est en équilibre hydraulique. Dans cette dernière oapar cité un ressort 19 sert à contrebalancer la pression hydrauli- que créée sur l'autre face du piston mobile et dont il vient
EMI4.4
d3tre parlé.
Sur le tuyau 16 est intercalé: un obturateur réglable 20, ayant une lumière de forme appropriée, déterminée par expérience .
EMI4.5
le mouvement de cet obturateur 20 est conjugué avec le mouve ment de 1* obturateur placé dans la tuyauterie d'admission du moteur à. explosion, par le moyen d'une barre 21 ou de tout autre système de liaison équivalent de façon à ce que le minimum
EMI4.6
d'ouverture de l*obturateur 20 corresponde au maximum d'ouvera ture de l*obturateur ¯3 et qulinversement* le minimum d'ouverture de l'obturateur 3 corresponde au maximum d'ouverture de lsobtx rateur 20;
chaque position fixe de Itobturateur 3 (position comprise entre le maximum d'ouverture et le minimum d'ouverture) correspond une position fixe de ltobtuzateur $0 qui permet au piston mobile de glisser de façon à maintenir le taux de dosage adopté de façon pratiquement parfaite pour toute la gamme des vitesses normalement réalisables avec la position considérée de
EMI4.7
l'obturateur d'admission.
Les divers organes du dispositif peuvent avoir les formes les plus appropriées à leur fonction la Fig. 1 étant essentiel- lement schématique,
Afin d'obtenir un dispositif donnant un dosage aussi appro- prié que possible on doit veiller, pour l'établissement des divers organes, à satisfaire le plus possible aux conditions suivantes:
1 / chaque circuit de tuyauterie doit pour une position invariable, présenter à l'écoulement du liquide combustible un coefficient de résistance hydraulique aussi
<Desc/Clms Page number 5>
constant que possible pour les diverses vitesses d'écoulement du liquide combustible ( cette condition notant pas suffisamment réalisée par les tuyaux droits et lisses il y a lieu d'insérer le long des circuits, aux endroits les plus favorables, pour les prises diverses de pression, des pertes de charge connues en hydraulique pour présenter aux diverses vitesses d'écoulement un caractère plus marqué de constance du coefficient:
ces pertes de charge,* telles que coudes brusques, changements brusques de sec- tion ou de direction étant suffisantes pour prédominer dans la résistance générale du circuit considérer ces pertes de charge supplémentaires ne sont pas figurées sur le dessina 2 / Employer des tuyaux d'un diamètre suffisant et des vitesses d'écoulement assez grandes pour éviter l'écoulement capillaire et avoir ainsi dans les circuits des écoulements régis par le principe de Torri- celli,
3 / Construire intérieurement la pompe centrifuge d'après les principes connus et 1* utiliser rationnellement diaprés les principes connus de façon à obtenir entre son orifice de refou lement et son orifice d'entrée des pressions hydrauliques totales proportionnelles au carré de sa vitesse de rotation* 4 / donner au circuit hydraulique passant par les tuyaux 16 et 17, une résis- tance hydraulique minimum suffisante pour que le débit maximum de ce circuit soit petit par rapport au débit total de la pompe centrifuge; 5 / donner au tuyau 10 une faible résistance hydrauli que.
Après avoir relevé au, préalable par les moyens connus ( tube de Sitôt, gazomètre compteur, etc...) les courbes représenta- tives des poids d'air ( ou d'autres fluides gazeux utilisables} * absorbés par le moteur à explosion en fonction de la vitesse de rotation dudit moteur, on peut obtenir de façon pratiquement parfaite, par un calcul judicieux de chacun des éléments constitu- tifs du dispositif, (calcul effectué d'après les lois connues de 1* hydraulique) le taux de dosage constant que l'on s'est fixé au préalable, soit dans le cas présent: un dixième,.
Si on intercale un robinet 22 entre 1* embranchement du tuyau 11
<Desc/Clms Page number 6>
sur le tuyau 1. et le gicleur 12 on obtient un taux de dosage constant particulier- pour chaque position fixe dudit robinet ( par exemple une position dudit robinet donne le taux constant général de 1/8; une autre position le taux général constant de
1/13; etc... etc...}; le débit maximum du gicleur doit être petit par rapport au débit du tuyau 7.
Ce robinet permet principalement de donner! 1 / une grande souplesse au moteur; 2 d'assurer les corrections pouvant être nécessitées par les variations des diverses puissances calorifiques des divers liquides combustibles susceptibles d'être employas; 3 / d'assurer les oorreotions pou- vant être nécessitées par les variations des caractéristiques atmosphériques notamment à l'occasion d'un changement d'altitude, la commande dudit robinet pouvant être conduite., par exemple., par des variations barométriques ou. autres.
Au sujet du niveau constant 8 il y a lieu de remarquer que la constance absolue dudit niveau est assez difficile à obtenir surtout lorsque le dispositif fait partie d'un engin en meuve*
EMI6.1
faantj conventionnellement on peut définir le de8r de constance (j ax le rapport existant J 5, dndit niv 6 â-a -1-enre drione part ,,/ 1 têeurt marlmurn absolu de hauteur pouvant exister entre le niveau pratique et le niveau constant théorique passant par l'orifice du. gicleur et chantre part la hauteur manomdtrique fournie par la pompe centrifuge pour une vitesse de rotation déterminée du moteur à.
explosion, 1000 tours par minute par exemple ( pour une hauteur manométrique donnée le- dit rapport est donc d'autant plus petit que le niveau pratique se confond mieux avec le niveau théorique passant par l'orifice du gicleur),Etant donné qu'on ne change pas la valeur de ce rapport en multipliant ses deux termes par un même facteur on voit qu'on peut tolérer des écarts absolus de hauteur très nota- bles dans l'établissement du niveau pratique vis à vis du gicleur à la condition expresse d'augmenter en conséquence la hauteur manomêtrique fournie par la pompe centrifuge à. la vitesse considérée du moteur à explosions. 1.000 tours par minute par exemple, par le moyen de grandes vitesses périphériques de turbine.
<Desc/Clms Page number 7>
Cette propriété très remarquable de l'insensibilité du dispositif à des écarts de hauteur du niveau 8. comme il vient d'être expliquée permet par exemple d* établir ledit niveau* tout d'abord, par des moyens très rudimentaires. ou encore de prendre pour niveau le niveau moyen d'un réservoir d'alimenta- tion relativement éloignée ce niveau moyen ne coïncidant pas nécessairement aveo le niveau du gicleur. Cette propriété d'insensibilité permet dtutiliser le dispositif sans trouble appréciable pendant les circonvolutions d'un engin susceptible de prendre des positions diverses dans l'espace tel par exemple, un avion.
Toutefois, il est expressément spécifia que les considérations précédentes sur l'établissement du niveau en question sont un cas particulier du dispositif* le principe fondamental du.dit dispositif comprenant l'obligation d'un niveau constant coïncidant avec le niveau de l'orifice de sortie du gicleur,
On ne change pas les caractéristiques de l'invention en obturant le tuyau ± suivant la ligne 23 et en supprimant la portion du tuyau comprise entre cette ligne et l'orifice d'entrée de la pompe centrifuge, cet orifice d'entrée ne recevant plus que les trois tuyaux 10, 17 et 18, Ladite portion de tuyau n'est établie que pour satisfaire le plus possible à la 4ème des conditions citées plus haut et qu'il y a lieu d'observer pour l'établissement du dispositif.
Ce point est cité pour mémoire car on a. toujours avantage à réaliser avec le tuyau ± le circuit ferma du dessin.
On ne change pas les caractéristiques de l'invention en transportant la vanne automatique suivant le tracé mixte du dessin au lieu de la placer dans la position figurée en traits pleins,; dans ce cas la frome de la lumière du piston face au
EMI7.1
, courant liquida., forme qui cloit(etre l-galemnt)cLétarmin4e par expérience* est telle que la section de passage offerte au liquide combustible augmente à mesure que la vitesse du moteur
<Desc/Clms Page number 8>
à. explosion augmente ( cette forme de la lumière dépend de la loi de dosage adoptée, dans le cas présent on a choisi la loi de constance du taux du dosage). Toutes les autres conditions rétablissement de la vanne automatique,* citées plus haut.. sont à. observer.
Evidemment cotte position de la vanne automatique ne peut être employée que si le tuyau ? existe complètement comme sur le dessin. Dans le, cas. envisage pour mémoire de la suppression de la portion du tuyau 7 la vanne automatique ne
EMI8.1
peut être placée que suivant la position initiale du dessin, ,.. tracée en traits pleins; à cette occasion, il est renouvelle* fin. qu'il vaut mieux réaliser avec le tuyau ±le circuit fermé du dessin. on ne change pas les caractéristiques de l'invention en transportant l'obturateur 20 suivant le tracé mixte du dessin au lieu de l'intercaler sur le tuyau 16 dans la position figu- rée en traits pleins ; dans ce case la lumière de cet obturateur doit être également déterminée par expérience;
le mouvement de cet obturateur 20 est conjugue avec le mouvement de obtura- teur 3 place dans la tuyauterie d'admission du moteur comme auparavant mais de façon à ce que le minimum de l'ouverture de l'obturateur 20 corresponde au minimum d'ouverture de l'obtura- tour 3 et qu'inversement le maximum d'ouverture de l'obturateur 20 orresonds au maximum d'ouverture de l'obturateur 3} chaque position fixe de lobturateur 20.,Jouit des propriétés citées plus haut à l'occasion: ds la position initiale de cet obturateur 20- ( Tracé en traits pleins au dessin).
Il est spécifie que le dispositif est applicable à tous les genres de moteurs à explosion. prenant directement ou indi- rectement l'air dans 1* atmosphère ou encore utilisant un gaz pauvre quelconque que le liquide combustible doit enrichir ; en effet une des propriétés remarquables du dispositif est la dooi lité avec laquelle on peut adapter pratiquement le débit de liquide combustible aux divers cas pouvant se présenter pour la constitution du mélange gazeux* La. 101 de constance du taux
<Desc/Clms Page number 9>
du dosage loi la plus généralement recherchée et pour cela envisagée plus haute n'est pas la seule loi possible; les lois de dosage peuvent être aussi nombreuses que les diverses condi- tions d'utilisation des moteurs à explosion.
De façon générale on a intérêt à avoir dans le moteur à explosion des périodes d'admission commandées de façon aussi desmodromique que possible.
Lorsque le moteur à explosion se compose de plusieurs cy- lindres il y a lieu d'établir la ou les tuyauteries d'admission de façon à ce que dans une section de tuyauterie d'admission où. se déverse un jet de liquide combustible, telle que la section 24,chaque admission de cylindre corresponde à une même durée de débit du gicleur quand le moteur à explosion tourne à vitesse uniforme ; le cas échéant le tuyau 11 comporte plusieurs gicleurs répondant tous aux conditions spécifiées plus haut pour le gicleur unique le robinet 22 se trouvant, le cas échéante de préférence en amont des ramifications aboutissant aux divers gicleurs, Le cas échéant,, les mouvements des obturateurs d'admis- sion tels que 3 sont synchrones.
Il est très expressément spécifié que la pompe 4 doit être une pompe centrifuge et non une pompe d'un autre genre,, cette condition est rigoureusement capitale pour l'obtention des résultats indiquées dans la présente description.
EMI9.1
RESUME - R a V îâ N B 1 G A -
Dispositif servant à doser en liquide combustible de façon appropriée et automatique le mélange gazeux utilise dans les moteurs à explosion dont la caractéristique fondamentale consiste à faire déverser dans l'air ( ou dans un gaz pauvre quelconque) admis par le moteur à explosion. un jet liquide combustiblejet dont la cause déterminante est due à la force centrifuge née de la rotation du moteur à explosion ;
cette
<Desc/Clms Page number 10>
force centrifuge servant également à adapter le débit du liquide combustible au débit d'air ( ou de gaz pauvre quelconque) de façon à obtenir un taux de dosage du mélange gazeux obéissant à une loi fixée à l'avance, en générale cette loi étant celle de la constance du taux du mélange gazeux pour tous les régimes de fonctionnement du moteur à explosion. a) une pompe centrifuge commandée par le moteur à explo- sion fait mouvoir le liquide combustible dans un circuit hydrau- lique sans fin constitue par ladite pompe centrifuge et par un tuyau reliant l'orifice de refoulement à l'orifice d'entrée de la pompe centrifuge;
à l'orifice, d'entrée de la pompe centri- fuge aboutit également un tuyau relié à. un réservoir contenant le liquide combustible maintenu à. un niveau constante sur le circuit hydraulique sans fin précité est branche un tuyau aboutissant à un gicleur dont l'orifice de sortie est au même niveau, que le niveau constant précité;
la. même pression règne sur l'orifice de sortie du gicleur et sur le niveau constante le jet du gicleur étant dirigé dans la tuyauterie d'admission du moteur à. explosion l'ensemble des circuits hydrauliques est au-dessous du niveau, constant, b) une vanne automatique intercalée sur le circuit hydrau- lique sans fin. énoncé précédemment- en. a) adapte le jet de liquide combustible à la loi fixée à. l'avance;
cette vanne automatique étant commandée par les variations de pressions hydrauliques enregistrées en un point d'un autre circuit de liquide combustible dérivé entre l'orifice de refoulement et l'orifice d'entrée de la pompe centrifugela résistance hydraulique de ce circuit étant conjuguée avec la résistance aérodynamique de la tuyauterie d'admission du moteur à explo- sion de façon à ce que ces deux résistances varient ensemble de façon appropriée; le débit maximum dérivé devant être petit par rapport au débit total de la pompe centrifuge.
<Desc/Clms Page number 11>
c) un robinet à commande indépendante intercala entre l'embranchement du tuyau du gicleur et le gicleur Lui-même, robinet susceptible d'être commande le cas échéante par des variations barométriques ou.autres;
avec l'utilisation de ce robinet le débit maximum du gicleur doit être petit par rapport au débit du circuit sans fin mentionne en a ). d) la pompe centrifuge doit $tre utilisée rationnellement pour donner des pressions hydrauliques proportionnelles au carré de sa vitesse de rotation; les circuits établis pour donner des débits régis par le principe de Rorricelli; le toyau alimentant le dispositif en liquide combustible présentant une faible résistance hydraulique.
REVENDICATIONS 1 ) - Dispositif pour le dosage réglable et automatique du combustible liquide dans les moteurs à explosion , caractérisé' en ce que la pression d'une POMPE CENTRIFUGE actionnée par le moteur est la cause DETERMINANTE d'un jet de liquide combustible dirigé dans la tuyauterie d'admission du moteur à explosion, ladite pression centrifuge servant aussià actionner une vanne automatique qui gouverne la débit de liquide combustible selon le débit d'air dans le moteur à ex- plosion de faon à obtenir un taux de dosage du mélange gazeux en accord avec une loi de dosage préalablement définie .
2 Dispositif suivant la revendication 1 ) caractérisé' en ce que la tuyauterie à pression allant au gicleur est embran- che sur un circuit hydraulique principal sans fin reliant la sortie à l'entrée de la pompe centrifuge lequel est ali- menté par un réservoir à niveau constant ; L'ORIFICE DU GICLEUR ETANT SUR LE MEME NIVEAU QUE LE NIVEAU CONSTANT PRECITE tous les circuits hydrauliques étant en dessous dudit niveau.
3 ) - Dispositif suivant les revendications 1 ) et 2 carac- térise en ce que la vanne automatique précitée située sur le ¯fil
<Desc/Clms Page number 12>
circuit principal sans fin est commandée par l'effet de forces hydrauliques contrebalancées par un ressort, lesdites forces hydrauliques étant fournies par un circui-6 en dérivation sur la pompe centrifuge, ladite vanne automatique réglant la cir- culation du liquide combustible en général et la quantité injectée en particulier, suivant la loi de dosage adoptée.
4 ) - Dispositif suivant revendications 1-3 caractérisé en ce que la résistance hydraulique du circuit dérivé actionnant la vanne automatique précitée est conjuguée avec la résistance A L'ECOULEMENT DE L'AIR dans la tuyauterie d'admission du moteur, de faon à ce que ces deux résistances varient ensem- ble de faon appropriée..
5 )- Dispositif suivant reverdi cations 1-4 caractérisé en ce que la pression-hydraulique dans le gicleur peut être réglée par un rooinet pour ootenir un -taux de dosage particulier constant du débit du liquide comoustible audit gicleur selon les positions non¯nées dudit rooinet ; ce rocinet commandé éventuellement par des variations barométriques ou autres - le débit du gicleur étant petit par rapport au cébit de la
EMI12.1
tuy-rutsrie sans fin principale.
& ) - Dispositif suivant revendications 1 - 5 caractérisé en ce que, à rendement hydraulique constant, la pression ae la pompe centrifuge varie selon le carré de la, vitesse de rotation; en ce que la résistance hydraulique globale des tuyauteries est proportionnelle du carré des vitesses d'écoulement du liquide combustible. en ceque les écoulements ont lieu suivant le principe de Torricelli.
7 )- Dispositif suivant revendications 1-6 caractérisé en ce que des variations au niveau constant précité par rapport gicleur PEUVENT ETRE TOLEREES A CONDITION d'employer ae grandes forces centrifuges..