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" Perfectionnements apportés aux dispositifs d'alimentation avec injection directe du combustible dans les moteurs à combustion interne " .
L'invention est relative aux dispositifs d'alimenta- tion avec injection directe du combustible dans les moteurs à combustion interne.
On connaît des dispositifs d'alimentation ae ce gen- re pour lesquels le combustible est injecté directement aans la chambre de combustion ou en un point quelconque de la tubu- lure d'admission du moteur par une pompe d'injection qui, en même temps, assure le dosage du combustible à injecter.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients inhérents à ce mode d'alimentation par linter- médiaire de ce'dispositif connu dont la fonction est à la fois de doser et d'injecter le combustible.
Elle consiste, principalement, à constituer les dis-
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positifs d'alimentation du genre en question, par deux disposi- tifs distincts dont l'un assure uniquement le dosage du combus- tible et dont l'autre est destiné seulement à l'injection en temps et lieu voulus du combustible qui lui est fourni, en quantités dosées, par le premier dispositif.
Elle consiste, mise à part cette disposition princi- pale, en certaines autres dispositions, qui s'utilisent de préférence en même temps mais peuvent être utilisés indépendam- ment et dont il sera plus explicitement parlé ci-après, notam- ment: en une deuxième disposition, consistant à utiliser, pour l'injection du combustible, une pompe dont la cylindrée est indépendante de la c uantité de combustible à injecter, lequel peut remplir une partie seulement de la cylindrée dont la par- tie @ stante est comblée par un autre fluide tel que de l'air ;
en une troisième disposition, consistant à constituer le piston, de la pompe d'injection du combustible, en plusieurs parties reliées positivement entre elles et séparées entre el- les par un liquide sous pression, tel que de l'huile, qui trans- met les efforts axiaux, sollicitant le piston, d'une partie à l'autre de celui-ci tout en remplissant constamment l'espace subsistant entre ces parties;
en une quatrième disposition, consistant à agencer la pompe d'injection de...anière que la fin de l'injection du com- bustible se produise automatiquement au même point du cycle moteur quelle que soit la quantité de combustible injectée et de manière qu'on obtienne automatiquement la variation du dé- but de l'injection suivant la quantité de combustible à injec- ter par la compression d'une quantité d'air aspirée, par la pompe d'injection, en même temps que le combustible; en une cinquième disposition, consistant à assurer le dosage du combustible par un dispositif comportant une pompe volumétrique ou centrifuge tournant en synchronisme avec le mo-
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teur qui débite par un orifice dont la section varie avec le déplacement d'une aiguille commandée par des moyens manuels ou automatiques, par exemple barométriques ou manométriques;
en une sixième disposition, consistant à interposer/entre le dispositif de dosage et le dispositif d'injection, ces mo- yens propres à soustraire le dispositif de dosage à l'effet de la dépression résultant de l'aspiration du dispositif d'injec- tion; en une septième disposition, consistant à conjuguer le dispositif de dosage du combustible avec celui qui règle la quantité d'air aspirée par le moteur, cet ensemble pouvant comporter des moyens automatiques pour corriger la richesse du mélange en fonction de la densité de l'air admis de manière à obtenir un mélange dont la richesse convient à toutes les allures et à toutes les densités de l'air aspiré par le moteur ;
en une huitième disposition, consistant à adjoindre aux dispositifs d'alimentation du genre en question un régulateur automatique pour l'admission d'air auquel on fait comporter des moyens proportionnant automatiquement le débit du combustible avec le débit d'air; et en une neuvième disposition, consistant à conjuguer, avec les variations des débits d'air et de combustible, la course du piston simple ou multiple de la pompe d'injection de manière à modifier les points du cycle moteur qui corres- pondent au début et à la fin de l'injection et, au besoin, le volume total du fluide injecté.
Elle vise plus particulièrement certains modes d'ap- plication ainsi que certains modes deréalis ation desdites dispositions ; et elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les dispositifs d'alimentation du genre en question comportant application desdites dispositions, les éléments et outils spéciaux propres à leur établissement, ainsi que les moteurs à combustion in- terne, les véhicules automobiles et plus spécialement les en-
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gins de locomotion aérienne équipés avec de semblables dispo- sitifs d'alimentation.
Et elle pourra, de tote façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication.
La fig. 1 montre, en coupe verticale schématique, : un moteur muni d'un dispositif d'alimentation établi confor- mément à un premier mode de réalisation de l'invention.
Les fig. 2, 3 et 4 montrent, seblablement et res- pectivement, des parties des trois autres modes de réalisation de 1'invention.
Selon l'invention et plus spécialement selon celui de ses modes d'application ainsi que ceux des moues de réali- sation de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant de faire comporter à un moteur à combustion interne -- par exemple un moteur d'a- viation --, un dispositif d'alimentation avec injection directe du combustible, on s'y prend comme suit, ou de façon analogue.
Sur les dessins et plus spécialement sur la fig. 1 on a montré schématiquement un moteur à explosions et plus spécialement un moteur à quatre temps et à soupapes; d'un ty- pe courant et pour lequel le combustible est injecté dans la chambre de combustion du cylindre. Bien entendu., l'invention pouvait s'ap pliquer avec les mêmes effets et avantages à tou- tes les sortes de moteurs, quels que soient leur cycle de fonc- tionnement, leur mode d'alimentation et l'endroit où se fait l'injection du combustible. En particulier cette injection pourrait se faire en dehors du cylindre dans la tubulure d'ad- mission d'air, notamment immédiatement en amont de l'orifice d'admission du cylindre.
Sur la fig. 1 on a désigné par 1 le cylindre ou un des cylindres du moteur, par 2 le piston, par 3 le vilebrequin,
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par 4 une soupape d'admission et par 5 une soupape d'échappe- ment. On n'a pas montré les moyens, par exemple des bougies, par lesquels on obtient l'allumage du mélange explosif.
On alimente le cylindre en air par un conduit 6 dans lequel on établit un volet ou obturateur 7 commandé à distance par le conducteur ou pilote à l'aide d'un levier ou manette 8 et d'une tringlerie 9.
L'alimentation en combustible a lieu, conformément à l'invention, par l'intermédiaire de'deux dispositifs ou ap-
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pareils distincts et indépendants dont l'un sert au dosage du combustible et l'autre à l'injection proprement dit de ce com- bustible préalablement dosé.
La pompe qui sert à l'injection du combustible com- porte un corps cylindrique 10 dans lequel se déplace un piston, avantageusement constitué en plusieurs parties et par exemple en deux parties 11 et 12 reliées entre elles d'une manière positive et notamment par une tige à épaulèrent 13, montée sur la face inférieure de la partie 11 et qui est engagée, avec un certain jeu axial, dans une cavité 14 ménagée dans la face supérieure de la partie 12.
Le piston 11-12 est entraîné, suivant un mouvement alternatif, par une bielle 15 et par une commande appropriée par exemple par un poussoir 16 et par un ressort de rappel 17, ledit poussoir étant commandé par une came 18 entraînée par le vilebrequin 3 par l'intermédiaire d'une transmission démulti- plicatrice 19 qui, dans le cas d'un moteur à quatre temps et à cycle normal, réduit de moitié la vitesse de rotation de la came par rapport à celle du vilebrequin. Entre la bielle 15 et le poussoir 16 on établit un doigt 151 articulé à un levier 15monté sur un point fixe 153 et qui peut être relié par
4 une tringle 15 au levier de commande 8 du volet d'air 7, ou à un organe de commande indépendant.
Entre les parties 11 et 12 du piston subsiste donc un intervalle 20 qui est mis en communication, quand le piston
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arrive à proximité du point mort bas,c'est-à-dire la position montrée sur la fig. 1, avec un conduit 21 contenant de l'hui- le ou tout autre liquide sous pression de manière que cet in- tervalle 20 soit toujours complètement rempli et que les per- tes ou les fuites d'huile ou analogue soient constamment et automatiquement compensées ou renouvelées. Quand le piston se trouve au voisinage de la position susindiquée, la chambre 22 de la pompe est mise en communication avec un conduit 23 par lequel le combustible est amepé. Par la montée du piston 11-12, le combustible est refoulé par un canal 24 qui peut être pro- longé par un éjecteur 25 constitué par exemple par une soupape ou un pointeau.
Une soupape de retenue, telle qu'une bille à ressort 26, est établie dans le canal 24 et empêche le retour du combustible vers la pompe.
Le combustible est puisé dans un réservoir 27 par une canalisation 58 alimentant une pompe volumétrique ou cen- trifuge 29 dont le nombre de tours est proportionnel à celui du moteur. Cette pompe refoule dans un canal 30 qui vient alimenter une capacité 31 par un orifice calibré 32 dont la section variable est déterminée par la position d'une aiguille de profil convenable 33. En plus de l'orifice 32, le canal 30 alimente l'orifice calibré 34 qui permet au combustible de s'échapper parle canal 35 et de retourner au réservoir ou à la canalisation 28. La capacité 31 alimente par un conduit 37 une chambre 36 dans laquelle débouche également un conduit d'air 38 ouvert à l'air libre ou communiquant avec l'entrée d'air générale 6, cet air pouvant éventuellement être réchauffé.
Cet- te chambre 36 communique avec une capacité 39 par des orifices calibrés 40. Le mélange air-combustible est fourni, hors de cette capacité 39, par le conduit 23 à la chambre 22 de la pompe.
Les dimensions et les emplacements des orifices 40
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et du conduit d'air 38 sont tels que la dépression, qui peut s'exercer à l'aspiration par la pompe d'injection, ne soit pas transmise à la chambre 36 par le canal 23, d'une part, et que, d'autre part, le combustible venant du canal 37 passe toujours dans les orifices 40 avant de pouvoir s'échapper par le canal 23 quelles que soient les positions qu'occupe dans l'espace le moteur sur lequel est adapté ce dispositif.
Le débouché du conduit 23 n'est mis en communication avec la chambre 22 de la pompe que lorsque la piston 11-12 arrive au point mort bas de sa course. La position de l'ai- guille 33 est déterminée par le mouvement d'un palonnier 41 dont une extrémité est reliée, par une tige 42, à l'axe du volet ou de l'obturateur d'air 7 et dont l'autre extrémité reçoit son mouvement d'un dispositif barométrique ou manomé- trique quelconque soumis à l'action de la densité de l'air et qui, sur la fig.1, est constitué par une capsule barométrique 43 enfermée dans une chambre 44 communiquant, par un canal 45, avec l'entrée d'air 6. La position de cette capsule est réglable par un écrou 46.
Il est à remarquer que la capacité 31 peut compor- ter plusieurs conduits d'évacuation tels que 37. Sur la fig.
1, on en a indiqué un deuxième conduit 371 aboutissant à une autre pompe d'injection, étant entendu qu'il est possible de prévoir autant de conduits 37 ou 371 que nécessaire, chaque conduit d'alimentation alimentant une pompe à piston, analogue à celle désignée par 10.
Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant:
Lorsque le moteur est mis en marche, l'admission d'air dans le cylindre 1 est déterminée par l'ouverture de la soupape 4 commandée par un moyen approprié quelconque par exemple par un arbre à cames.
La quantité d'air admise est déterminée par la po- sition du volet ou de l'obturateur 7 qui dépend elle-même de
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la position du levier'8 mis à la disposition du pilote.
Le combustible est injecté en temps voulu par la pompe à piston 10 dont le fonctionnement est le suivant:
Quand le piston 11-12 de la pompe occupe sa position du point mort haut, c'est-à-dire à la fin de l'injection, la partie 12 du piston est rappelée par le ressort 17 et commence à descendre en entraînant la partie,11. Pendant la descente du piston il se produit, évidemment, un vide dans la chambre 22 et aussitôt que le piston 11-12 est venu suffisamment près du point mort bas, il découvre le débouché du canal 23 et la cham- bre 52 se remplit avec un mélange d'air et de combustible four- ni par la capacité 39, ia quantité de combustible étant déter- minée par la section libre de l'orifice 32 et le complément vo- lumétrique étant de l'air fourni par le canal 38.
Lorsque le piston 11-12 est au point mort bas, la chambre 22 contient la quantité de combustible nécessaire pour une explosion et le reste du volume de cette chambre est comblé avec de l'air pro- venant du conduit 38.
D'autre part, lorsque la partie 12 du piston arrive aux environs du point mort bas, elle découvre le débouché du cahal ---le mettant ainsi en communication l'intervalle 20 avec le conduit 21 contenant l'huile sous pression. Dès que la par- tie 12 du piston de la pompe commence à remonter, elle entrai- ne la partie 11 du piston par l'intermédiaire de l'huile em- prisonnée dans l'intervalle 20 en comprimant le combustible et l'air admis dans la chambre 22, cette compression n'ayant lieu qu'à partir du moment où le débouché du canal 23 est com- plètement obturé. Pratiquement, cette obturation se passe en un temps très court car l'orifice du canal 23 est très petit comparativement à la course du piston 11-12.
La partie 12 de celui-ci vient également obturer le débouché du conduit 21 de sorte que l'huile est emprisonnée dans l'intervalle 20.
Le dispositif tel que décrit présente l'avantage que
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l'huile emprisonnée dans l'intervalle chercne à s'échapper par le jeu qui existe entre le cylindre 10 et lesparties 11 et 12 du piston de la pompe ce qui assure donc le graissage de ces parties. Par suite de la compression de l'air, faisant partie du mélange air-combustible contenu dans la chambre 22, le pis- ton 11-12 effectue une certaine course avant que l'on obtienne dans la chambre 22 une pression suffisante pour soulever le clapet 26. A ce moment seulement, le contenu de la chambre
22 est chassé dans le canal 24 puis il soulève la soupape 25 et est'injecté dans le cylindre 1 jusqu'à ce que le piston
11-12 de la pompe arrive au point mort haut. A ce moment là le fonctionnement recommence de la même faon.
On voit donc que, grâce à ce dispositif, on obtient en premier lieu une variation possible au volume de combusti- ble injecté sans changer la cylindrée engencrée par le mouve- ment du piston et même sans toucher à aucun organe de réglage de la pompe.
On voit également que- la fin de l'injection se pro- duit toujours au même point du cycle moteur puisqu'elle a lieu - lorsque le piston 11-12 est au point mort haut.
Au contraire, le début de l'injection est variable suivant la quantité de combustible à injecter, car il est bien évident que plus la chambre 22 contient de combustible -- qu'on suppose naturellement être un liquide incompressible -- plus .la compression nécessaire pour soulever le clapet 26 sera ra- pidement obtenue et, par suite, l'injection commencera en un point plus écarté du point mort haut du piston 11-12 de la pompe. Le débit du combustible est réglé par le déplacement de,l'aiguille 33, déplacement conjugué avec l'obturateur d'air
7. Le profil de 1'aiguille est déterminé, de manière que, pour chaque position de l'obturateur d'air 7, on obtienne une pro- portion. convenable d'air et de combustible admis au moteur.
La capsule barométrique 43 sert à modifier la position de l'ai-
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guille 33 par rapport à l'orifice 32 suivant la densité de l'air aspiré. En effet, pour une même position de l'obturateur d'air 7, et si la densité de l'air diminue, ml faut diminuer le volume du combustible envoyé au moteur, de manière à con- server toujours les mêmes proportions entre le poids d'air et le poids de combustible. A cet effet, la capsule barométrique 43 se dilate en entraînant l'aiguille 33 vers le bas, ce qui produit bien la diminution voulue du débit de combustible.
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Sur la fig. 1, on a montré une liaison 15 entre
2 le levier de commande 8 et le levier 15 . De cette manière on obtient le déplacement de l'axe d'articulation du doigt 151 et on modifie ainsi, d'une part, le moment d'obturation du con- duit 21, ce qui a pour effet de changer le moment où se pro- duit lecébut de l'injection et, d'autre part, ds modifie-- le bras de levier du pâint d'attaque du doigt 15 par le pous- soir 16, ce qui fait varier ainsi la cylindrée totale de la
4 pompe. Naturellement, cette liaison 15 n'est nullement obli- gatoire.
Elle peut servir dans certains cas, mais le fonction- nemen du dispositif montre sur la fig. 1 peut, tout aussi bien,être obtenu sans qu'on moàifie la position de l'axe d'ar- ticulation du doigt 151 établi entre la commande 16 de la pom- pe 10 et le piston 11-12 de celle-ci.
La fig. 2 montre, semblablement à la fig. l, les mê- mes dispositifs séparés utilisés pour le dosage et pour l'in- jection du combustible dans le cylindre 1. Seuls les moyens pour contrôler le débit du combustible ont été modifiés, ce contrôle étant effectué automatiquement en fonction de la pression qui règne dans l'entrée d'air générale 6 entre le volet ou obturateur d'air 7 et le moteur 1.
A cet effet on relie l'aiguille ou le pointeau de réglage 33 à un dispositif barométrique ou manométrique, par exemple une capsule barométrique 431, dont le réglage initial s'effectue par un écrou 461 et qui est logée dans une chambre
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441 communiquant, par un canal 451, avec la tubulure d'admis- sion d'air 6 entre l'obturateur 7 et le moteur.
'Cette disposition permet d'obtenir un réglage automa- tique du débit de combustible en fonction de la pression qui règne dans la tubulure 6 en aval de l'obturateur 7. Il permet, en outre, de supprimer les liaisons mécaniques entre l'aiguil- le 33 et le levier de commande 8 du volet 7 et présente l'a- vantage de tenir compte automatiquement de la variation de la densité de l'air.
La fig. 3 montre une disposition semblable à celle de la fig. 1, mais pour laquelle le moteur est alimenté en air par un compresseur 47 qui prend l'air dans une entrée d'air 6 et débite dans le moteur par l'inter édiaire d'un conduit 48.
Ce compresseur est muni d'un régulateur d'admission d'air constitué par un obturateur 49 dont l'axe est excentre par r apport à celui du conduit dans lequel il est monté. Cet obturateur est relié par une attache 50 à un ressort 51 fixé dans une douille 52 qui peut coulisser dans un guide 53. La position de cette douille 52 est déterminée par le mouvement d'un levier 54 articulé à un point fixe 55 et qui reçoit lui- même son mouvement du levier de commande 8 par la tringlerie 9. Au levier 54 est articulée une tringle 56 aboutissant à l'aiguille 33 chargée de contrôler le débit du combustible par l'orifice 32.
Tout ce qui concerne l'alimentation en combustible et l'injection est identique à ce qui a été dit au sujet ae la fig. 1.
On sait que le rôle du régulateur automatique d'ad- mission, constitué par l'obturateur excentré 49 et ses diffé- rents organes de réglage, est d'assurer un débit d'air cons- tant pour une position donnée du levier 54 quelle que soit la densité de l'air aspiré.
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Il est donc logique que, pour une position détermi- née du levier 54, on ait une position et une seule de l'ai- guille 33 dans son orifice 43. C'est pourquoi on a relié cette aiguille 33, par une liaison positive 56, au levier 54.
Si l'on modifie la tension du ressort 51, ce qui a pour effet de changer le débit d'air envoyé au moteur, on chan- ge également par le même mouvement la section de l'orifice 32 et, par suite, le débit du combustible. Naturellement, le profil de l'aiguille est déterminé pour obtenir toujours la meilleure proportion d'air et de combustible envoyée au mo- teur.
Il est à remarquer que, dans le cas où la densité de l'air tombe au-dessous d'une valeur telle que l'obturateur 49 ne puisse plus s'ouvrir davantage, on peut prévoir un dis- positif qui permet de modifier à volonté la position de l'ai- guille 33 en fonction de la densité de l'air, par exemple en modifiant le point d'attache entre le levier 54 et la tringle 56, sans changer la position de l'obturateur 49.
La fig. 4 montre un moteur analogue à celui de la fig. 1 et alimenté par un compresseur 47, muni également d'un régulateur automatique d'admission d'air 49, ce régulateur étant basé sur un principe différent de celui montré sur la fig. 3.
Dans ce cas on commande l'obturateur 49, par l'in- termédiaire d'un piston 66 logé dans un clindre 57. Ce cylin- dre communique à ses deux extrémités avec un distributeur à tiroir 58 actionné par une capsule manométrique 59 et qui per- met d'envoyer un fluide sous pression arrivant par une canali- sation 60 sur une des faces du piston, pendant que l'autre face est mise en communication avec une évacuation 61 pour ce même fluide.
La capsule 59 est logée dans une chambre 62 qui com- munique par un tube 63 avec le conduit 48 dans lequel débite le compresseur 47. D'autre part on accroche la capsule 59 à un
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levier 64, articulé à un point fixe 65 et par lequel l'aiguille 33 est déplacée à distance par le levier de commande.
Ce dispositif régulateur qui, d'ailleurs, est d'un type connu, agit d'une manière analogue à celui montré sur la fig. 3, c'est-à-dire que la position du levier 64 suffit à déterminer.la quantité d'air introduite dans le moteur, quelle que soit la densité de cet air. Pour les mêmes raisons, la position de l'aiguille 33 est fonction de la position du le- vier 64 auquel elle est reliée par l'intermédiaire de la liai- son 56.
Dans les cas des fig. 3 et 4, on pourrait également remplacer la liaison positive 56 pour la commande de l'aiguil- le 33 par une commande automatique, constituée par un moyen barométrique ou manométrique tel qu'une capsule anéroïde sou- mise à la pression qui règne entre le compresseur et le moteur.
Comme il va de soi, et comme il résulte déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application non plus qu'à ceux des modes de réali- sation de ses diverses parties, ayant plus spécialement été indiqués; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes.
RÉSUMÉ.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.