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BREVET D'INVENTION Procédé et dispositifs pour l'alimentation et le réglage des moteurs à injeotion de combustible .
La présente invention a pour objet un procédé d'alimentation des moteurs à injection de combustible, sui- vant lequel l'injection est obtenue par un mécanisme tenant lieu et place des injecteurs habituels, et travaillant auto- matiquement, suivant un mouvement rectiligne alternatif, sous l'action de la oompression régnant dans la chambre de tra- vail correspondante du moteur et permettant de comprimer le combustible, de le pulvériser et de le répartir dans la dite chambre de travail, au travers d'un piston différentiel, sui- vant des quantités réglables et en des points réglables éga- lement du cycle moteur.
Ce procédé présente l'avantage de supprimer les organes mécaniques de commande des pompes habituelles et d'économiser ainsi, une perte de puissance appréciable.
Il permet d'accroître notablement la rapidité d'introduotion du combustible dont la répartition conve- nable dans toute la capacité des chambres de travail des moteurs est assurée grâce au déplacement continu du pulvé- risateur pendant la durée de l'injection.
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Les effets nuisibles des conduites à haute pression reliant les pompes à combustible aux injecteurs sont supprimés.
La simplicité du mécanisme et de ses commandes réglant le débit et l'avance à l'injection permet une alimentation correcte des moteurs à injection de combustible et leur assure un meilleur rendement et un entretien facilité.
D'autres avantages et particularités de l'invention ressortiront de la description qui va en être faite en regard des dessins annexés, dans lesquels : La fig.. 1 est une coupe axiale du dispositif d'alimentation, dans sa position de repos et pour un réglage correspondant au débit minimum et au retard maximum.
La fig. 2, représente une même coupe axiale du dispositif dans la position de fin d'injection, lorsque les réglages du débit et de l'avance sont au maximum.
La fig. 3 montre, à plus grande échelle, en coupe axiale, les organes permettant de comprimer, de doser, de pulvéri- ser et de répartir le combustible dans la chambre de travail du moteur.
Les figs. 4 & 5, représentent une vue latérale et une vue en plan de l'écrou fendu servant à limiter et à régler la levée de l'aiguille différentielle par rapport au piston du dispositifo Les figs. 6 & 7, montrent une vue en plan et une coupe suivant x-y du pulvérisateur rapporté à l'extrémité de la . creusure du piston.
La fig. 8 est une vue latérale.de l'obturateur élastique à l'entrée des cannelures du pulvérisateur rapporté.
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La fig. 9 représente la disposition du réglage auto- matique du débit et du point d'injection des dispo- sitifs alimentant un moteur à quatre cylindres, à vi- tesse constante et couple variable.
Les figs. 10, 11 & 12 montrent trois positions du régla- ge automatique permettant de limiter à un régime déter- miné, la vitesse de rotation d'un moteur dont le cou- ple et la vitesse sont variables.
En vue de la réalisation du procédé selon l'invention, pour l'alimentation et le réglage des moteurs à injeétion de combustible, on dispose, en regard de chaque chambre de travail et aux lieu et place de l'injecteur habituel, un mécanisme à mouvement rectiligne alternatif, composé d'un bâti 1 muni d'un ajutage 2 amenant le combustible dans la creusure du bâti formant réservoir. Ce réservoir 1 est obturé vers le bas par un cylindre-pompe différentiel 4 de sections S3 et S4, lequel maintient dans son alignement, par une collerette 2 l'alésage S2 d'un cylindre-gaz 6 qui se termine par un orifice de section 81, en communication avec la chambre de travail du moteur.
Un piston différentiel creux 8 comporte une partie supérieure engagée dans l'alésage S3 du cylindre-pompe 4, une partie médiane 10 coulissant dans l'alésage S2 du cylindregaz 6 et une partie inférieure 11 pénètrant dans la chambre de travail du moteur par l'orifice de section S1 du cylindre 6.
Au repos, figs. 1 & 3, le piston 10 obture sur un joint 12 en matière plastique l'orifice 2 de section S1, en communication avec la chambre de compression du moteur par les per- çages latéraux 13 et par l'espace annulaire 14 autour de la tige inférieure 11 du piston 8.
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La creusure centrale 15 du piston 8 s'ouvre vers le haut suivant la portée conique 16 d'une aiguille différentielle 17 de sections S4 et 5, tandis qu'à l'opposé, elle se trouve en communication avec la chambre de travail du moteur par les orifices 18 de pulvérisation du combustible, dont l'angle de direction dépend de la forme de la chambre de travail du moteur.
L'aiguille différentielle 17 est entaillée par une fraisure à rampe hélicoïdale 19, qui, suivant la position angulaire réglable de l'aiguille et la hauteur du piston 9 lequel entraîne l'aiguille dans sa course verticale, peut mettre en communication la chambre de compression 20 du cylindre-pompe 4 avec un orifice de décharge 21 débouchant dans le réservoir 3,
A la sortie du cylindre 4, l'aiguille 17 se termine par une tête cylindro-conique 22 munie de deux pans coupés engagés dans la fraisure correspondante 23 d'un percuteur 24 à petite inertie. Le ressort 25 du percuteur appuie l'aiguille sur son siège conique 16 et par conséquent, le piston 8 sur le siège 7 du cylindre-gaz 6.
Le percuteur 24 est conduit librement dans un alésage de l'axe 26 commandant le débit. La position angulaire de cet axe détermine celle de l'aiguille differentielle 17 par l'intermédiaire du percuteur 24, lequel est muni d'un ergot 27 engagé dans une glissière appropriée de l'axe 26.
L'axe 26 porte une collerette 28 qui, sous l'action d'un ressort 29 obture vers le haut, le réservoir 3. du bâti 1 sur une portée conique d'un manchon 31. Le manchon 31 est lui-même maintenu sur un épaulement du bâti 1 par un écrou 32.
Un ergot 33 de l'axe 26 engagé dans une fraisure
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du manchon 31 limite le déplacement angulaire du levier 34 de commande du débit aux deux positions des débits maximum et des débits nuls.
Un excentrique 35 commandé par le levier 36 agit sur la lèvre inférieure d'une fraisure 37 pratiquée dans un manchon 38 guidé dans l'alésage du bâti 1 de façon à varier la position verticale du dit manchon entre les deux positions extrêmes fig. 1 et fig. 2. Le ressort 25 du percuteur 24 prenant appui sur le fond du manchon 38; sa tare, lorsque l'appareil est au repos, sera maximum dans la position de la fig. l,et minimum dans la position de la fig. 2.
La levée de l'aiguille différentielle 17 par rapport au piston est limitée par une collerette qui vient buter, durant l'injection,sur une portée conique d'un écrou 40 vissé dans le piston L'écrou fileté 40, fig. 4 et 5 est fendu latéralement par une fraisure 41 permettant le montage de l'aiguille et le passage du combustible vers le siège 16 de l'aiguille et la creusure 15 du piston.
Les figs. 2, 3, 6, 7 et 8, montrent un mode d'exécution des pulvérisateurs 42 rapportés à l'extrémité inférieure de la creusure 15 du piston. En effet, la tige 11 du piston débouche dans la chambre de travail par une portée conique 43 obturée par la tête du pulvérisateur rapporté 42 lequel est vissé dans un filetage 44 de la creusure 15 du piston.
Le combustible injecté traverse les perçages 45 et 46 du pulvérisateur, lesquels débouchent dans la gorge annulaire 7.
De là, le combustible est pulvérisé dans la chambre de travail du moteur par les cannelures calibrées 18, pratiquées soit sur la portée conique 43 du piston, soit sur la tête du pulvérisateur rapporté 42.
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En variant le nombre, la section des cannelures 18 et l'angle de la portée conique 43, il sera aisé d'aménager le pulverisateur ainsi constitué suivant la forme de la chambre de travail du moteur.
Pour assurer le pulvérisateur rapporté 42 sa tige filetée est fendue par une fraisure 48 le long de la creusure intérieure 45. Lorsque, pendant l'injection, l'aiguille différentielle 17 se soulève, de son siège 16, le combustible exerce sa pression dans la creusure 45 bloquant les deux extrémités de la tige fendue sur le filetage 44 du piston.
Une bague élastique fendue 49 enserre les deux orifices 46 de sortie du combustible dans la gorge 47, Fig. 8. A chaque injection, le combustible sous pression soulève les deux lèvres de la bague 49 pour passer dans la gorge 47 et les cannelures de vaporisation 18. L'injection terminée, la bague élastique se referme sur les deux perçages 46. La pression des gaz dans la chambre de combustion s'exerce alors sur la paroi externe de la bague fendue assurant une fermeture hermétique des deux orifices 5. Un pied 50 du pulvérisateur 42 maintient la ba- gue dans une position symétrique par rapport aux deux trous 46.
Ainsi, le pulvérisateur rapporté permet d'éviter les perçages délicats des trous de vaporisation 18 à la sortie de la creusure 15 du piston, Fig. 1. Il permet le nettoyage facile des cannelures 18 et, de plus, offre le moyen d'obturer, par la bague élastique 49, la creusure 15 du piston immédiatement à l'entrée des cannelures 18, empêchant le gouttage du pulvérisateur en même temps que le désamorçage de la pompe 20 lors d'une mauvaise obturation accidentelle du cône 16 de l'aiguille différentielle.
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L'injection se produit durant la course ascen dante du piston 8 de telle manière que le combustible se trouve réparti par les orifices de pulvérisation 16 dans toute la capacité de la chambre de travail du moteur (fig. 1, 2 & 3):
Les gouttelettes pulvérisées trouvent sans cesse le comburant nécessaire à leur oxydation, il en résulte une combustion plus rapide et plus complète que si la pulvérisation partait d'un point fixe comme dans le cas des injecteurs habituels.
Le fonctionnement de l'appareil est le suivant: En appelant Pr la poussée du ressort 25 qui maintient l'aiguille 17 sur son siège 16 et par conséquent le piston 8 sur la portée 7 de section 81 du cylindre-gaz 6, et si l'on appelle Pc la pression dans le cylindre du moteur en fin de compression, cette compression p agissant sur la section S1 du piston 8 exerce une force Pc- Pc.S1 en sens inverse de la force P du ressort 25 dont la tare est réglée de telle manière que
Pr < Pc
Dans la course de compression du moteur, il existera donc un point voisin du point mort haut pour lequel la poussée de la compression sur la surface SI du piston 8 deviendra égale puis plus grande que Pr.
A ce moment, l'équilibre étant rompu, le piston 8 quitte son siège 2 tandis que la force qui le sollicite vers le haut croît aussitôt de la valeur Pc.S1 à la valeur Pc.S2 plusieurs fois considérable. Le piston 8 est alors instantanément repoussé sur la butée de percussion 51 en matière plastique sertie à la base de la collerette du cylindre-pompe 4.
Simultanément, la partie 9 de section S3 du piston obture les lumières d'admission 52 de la chambre 20 du cylindre-pompe, puis comprime le combustible enfermé dans la
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chambre 20 à une pression Pi PC. S2-PR
EMI8.1
Pi - 3
Les sections S4 et S5 de l'aiguille différentielle 17 sont choisies de telle sorte que
Pr < Pi (S4-S5) ainsi, l'aiguille se soulève de son siège 16 et le combustible, durant la course- ascendante du piston 8, traverse la creusure 15 du piston pour être pulvérisé et réparti dans la capacité de la chambre de travail du moteur.
.Pendant le temps de combustion et une grande partie de la détente des gaz, l'extrémité 11 de la'tige du piston formant pulvérisateur est cachée dans l'alésage 14 à la sortie du cylindre-gaz 6 (fig. 2). Le pulvérisateur est ainsi à l'abri des températures élevées de la combustion, ce qui évite la formation de particules de goudron et de coke dans la gorge 47, lesquelles pourraient obturer les orifices 18 de pulvérisation.
Lorsque le gaz de combustion dans le cylindre du moteur sera détendu à une valeur Pd telle que:
Pd.S2 < Pr le piston 8 reprendra sa position première (fig. 1 & 3) découvrant à nouveau les lumières d'admission 52 pour admettre une nouvelle charge de combustible dans la'chambre 20 de la pompe.
Suivant la position du levier de débit 34. lequel par l'entremise de l'axe 26 et du percuteur 24 détermine la position angulaire de la rampe 19 de l'aiguille par rapport à l'orifice de décharge 21 de la chambre de pompe 20, le débit d'injection sera maximum lorsque la rampe hélicoïdale 19
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ne rencontrera pas l'orifice de décharge pendant la course ascendante de l'aiguille, fig. 2, il sera nul lorsque la rampe restera en communication constante avec l'orifice de décharge fig.l.
Lorsque le levier 36 commandant, par l'entremise de l'excentrique 35, la hauteur du manchon 38 servant de butée au ressort 25 sera dans la position de la fig. 2, la force Pr du ressort sera minimum, tandis que dans la position de la fig.l, le manchon étant repoussé sur sa butée inférieure, la force Pr sera maximum. Dans cette dernière position, si la tare Pr du ressort 25 est telle que :
Pr =Pc. S1 l'injection aura lieu à tout retard, c'est-à-dire au voisinage . immédiat du point mort haut.
Pour donner de l'avance à l'injection, il suffira d'amener le levier 36 vers la position de la fig. 2, la force Pr diminuant,
Pr < Pc.81 le piston 8 sera soulevé de son 5iège 2 et l'injection se produira avant que la compression Pc n'ait atteint sa valeur maximum.
Bien entendu, le réglage de l'avance à l'injection, déterminant une légère variation de la charge de l'aiguille différentielle 17, le rapport des sèctions S4 et S5 doit être- calculé de manière à permettre le soulèvement de l'aiguille sous l'action de la pression Pi lorsque la tare du ressort Pr est maximum:
Fr max (S4-S5) (Position fig. 1)
La pression d'injection croîtra ainsi légèrement avec la tare du ressort 25, proportionnellement au taux de compression déterminant l'injection.
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Pour éviter le calaminage du cylindre-gaz 6 et du piston 10, spécialement dans les moteurs deux temps,où le balayage est incomplet et l'air de compression chargé de fumées, l'alésage S2 du cylindre-gaz est creusé de deux larges gorges 53 de part et d'autre de la course du piston. La calamine est ainsi repoussée par le piston 10 à chacune de ses courses dans l'une ou l'autre des gorges 53 où elle trouve un logement suffisant pour ne pas gêner le mouvement du piston.
Une autre cause de calaminage du cylindre-gaz 6 provient des fuites de combustible par capillarité le long du piston-pompe . Ces fuites de combustible parvenant dans le cylindre-gaz sont amenées à une température de distillation qui provoque la formation de goudrons et de calamine, lesquels, au bout d'un certain temps peuvent enrayer le mécanisme.
Pour- éviter cet inconvénient, les fuites du pistonpompe sont absorbées par une bague d'étoupe 54 enserrant le piston à la base du cylindre-pompe 4 des perçages 55 et 56 pratiqués convenablement dans la collerette 2 et le bâti 1 assurent la décharge du cylindre-gaz de telle manière que les fuites d'air chaud du piston-gaz 10 pendant sa course ascendante, traversent la bague d'étoupe et vaporisent les fuites de combustible vers l'extérieur.
Afin de protéger le cylindre-gaz 6 et le piston 10 des températures élevées du temps de combustion, la tige 11 du piston vient obturer en fin d'injection, les perçages 13 et 7 du cylindre-gaz, coupant ainsi la communication directe avec la chambre de travail du moteur (f ig. 2) jusqu'au retour du piston dans sa position inférieure.
Pour permettre dans certains cas une différence sensible dans les dilatations du cylindre-gaz 6 et du piston 10 ce dernier peut être muni d'un ou plusieurs segments élastiques
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57, ainsi que le montre la fig. 3.
Pour modifier le cycle de combustion du moteur, il suf- fit de varier la section 'd'entrée de l'air comprimé dans le cy- lindre-gaz 6 des dispositifs. En effet, en augmentant cette sec- tion, l'alimentation du cylindre est plus rapide, le piston-gaz 10 est chassé instantanément sur le joint de percussion 51 et par conséquent l'injection se produisant dans le même temps minimum, le cycle de combustion se rapprochera du cycle à volume constant.
Tandis qu'en diminuant la section d'entrée de l'air de compres- sion, l'injection sera plus lente et la combustion se rapprochera du cycle à pression constante.
Pour opérer aisément'oe réglage de la vitesse d'injec- tion, la section d'entrée de l'air comprimé est réglée par des perçages calibrés 58 pratiqués dans des bouchons vissés à l'entrée des tuyères 13.
Dans un moteur fixe (fig. 9) pour lequel le couple varie, tandis que le régime du moteur reste constant, les deux leviers de commande 34 & 36 du débit et de 1 avance à l'injection peuvent être reliés à une seule tringle 60 commandée par le ré- gulateur 61 du moteur. A l'arrêt (fig. 9) les leviers de commande 34 des débits sont dans la position du débit maximum M, et les leviers de réglage du point d'injection dans la position R, de tout retard. En marche, le régulateur 61 agira sur les commandes des dispositifs d'alimentation, de manière à augmenter le débit et le retard à l'injection lorsque la vitesse diminuera, et inver- sement, à diminuer le débit et le retard à l'injection lorsque la vitesse augmentera.
Les conditions pour obtenir le réglage per- mettant une vitesse constante du moteur pour un couple variable sont ainsi observées.
Pour l'arrêt du moteur, il suffira de pousser le levier
62 dans la.position 0 qui correspond aux débits nuls des dispositif
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Dans un moteur où le couple et la vitesse sont va- riables et pour lequel, un certain régime limite ne doit pas être dépassé, (fig. 10, 11 & 12) la tringle 63 réunissant les le- viers de commande du débit est gouvernée par une pédale d'accé- lération 64 par l'intermédiaire d'une glissière à ressort 65.
L'autre extrémité de la tringle est terminée par une glissière semblable 66 mais sans ressort. Le manchon de cette glissière 66 est articulé au levier d'un régulateur 67 de telle façon que la @ tringle 63 puisse librement jouer sous l'action de l'accéléra- teur 64 pour tous les régimes compris au-dessous de la vitesse limite, correspondant aux positions C et 13 du levier du régula- teur 67. fig. 10 & 11.
La position/3 du régulateur (fig. 11) correspond à la vitesse limite du moteur, son régime ne pourra pas s'élever sans que la glissière 66 ne ramène les leviers àe commande 34 vers la position des débits nuls 0. En effet, fige 12, la positionssdu ré- gulateur étant dépassée, la glissière 66 entraîne la tringle 63 vers la gauche, coupant ainsi l'alimentation du moteur, quelle que soit la position de l'accélérateur 64. Le régime tombera à des valeurs permises.
En réunissant les leviers de commande 36 de l'avance à l'injection par une seconde tringle 68, attachée par un ressort 69 au levier du régulateur 67, le réglage automatique du point d'injection sera assuré en fonction du régime du moteur.
Il va sans dire que l'invention n'a été decrite qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et que des modifica- tions de détail pourront y être apportées sans altérer son esprit.