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Procédé de fonctionnement de moteur à combustion interne à injection et pompe à combustible pour la réalisation de ce procédé.
La présente invention concerne un procédé pour le fonctionne- ment de moteurs à combustion interne à injection, dans lesquels l'in- jection dans chaque cylindre a lieu au moyen d'une seule pompe ou de plusieurs pompes à combustible travaillant en même temps, et l'invention est particulièrement applicable à des moteurs relativement grands, à marche rapide.
Dans des moteurs de ce genre, il était jusqu'ici de pratique courante d'injecter le combustible pendant toute la période d'in- jection sous une pression constante ou approximativement constante, comme c'est le cas par exemple lors de Utilisation d'accumulateurs de pression, ou d'utiliser, au début de la période d'injection,une
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pression un peu plus faible, de faire augmenter cette pression pen- dant la période d'injection et de la laisser diminuer à nouveau '4 la fin de cette période.Mais ce procédé a pour effet que,précisé-ment au début de la période d'injection, avant que le piston parvienne dans la position de point mort ou pendant que le piston se trouve dans cette position, en particulier dans des cylindres dimensionnés de manière à donner lieu à de grandes puissances,
il est produit un très fortaccroissement de pression, de telle sorte que la pression, ré- 'gnant momentanément au-dessus du piston, peut être notablement plus grande que la pression maximum normale d'explosion et peut s'élever jusqu'au double de celle-ci. Ceci a pour effet d'abord un accroisse- ment des vibrations du moteur à combustion interne et de ses éléments, et en outre pour ainsi dire tous les éléments du moteur à combustion interne doivent être dimensionnés pour pouvoir supporter cette sur- pression, de telle manière qu'il est nécessaire, en raison de ces pressions, de donner aux éléments du moteur des dimensions excessives à un haut degré.
Ces inconvénients sont évités par l'application du procé- dé selon l'invention, suivant lequel on utilise, il est vrai, une pression maximum normale d'explosion, qui est un peu plus grande que la pression maximum normale d'explosion dans les moteurs à com- bustion interne connus, mais suivant lequel la pression ne dépasse pas notablement cette pression, qui n'est qu'un peu supérieure à la pression normale jusqu'ici.
Ceci est atteint, conformément à l'in- vention, par le fait qu'on donne à la pression d'injection, en vue d'obtenir une pulvérisation fine et un allumage facile de l'huile combustible, une grande valeur initiale et que, après qu'il s'est écoulé un certain temps, sans interrompre l'opération d'injection, en vue d'obtenir une pulvérisation plus grossière et une combustion plus lente de la partie restante de l'huile combustible, on donne à la pression d'injection une valeur notablement plus basse, éven- tuellement par étage, et de telle manière que la pression soit maintenue approximativement constante à chaque étage.
La pulvéri- ration grossière et la combustion plus lente de la partie restan-
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te, de beaucoup la plus grande comme quantité, de l'huile combus- tible ont pour effet qu'on obtient, dans l'ensemble, une combus- tion approximativement uniforme, ne comportant pas le caractère analogue à une explosion habituel aux procédés d'injection utili- sés jusqu'ici.Conformément à l'invention, il est avantageux,mais non nécessaire que la quantité de combustible,injectée pendant l'unité de temps,soit approximativement constante pendant toute la période d'injection.
La variation de pression peut, conformément à l'invention, le mieux être produite par le fait que l'huile combustible est in- jectée par un dispositif de pompage,travaillant avec un débit ap- proximativement constant pendant l'opération d'injection,pendant la première partie de l'opération d'injection dans le cylindre,par un nombre d'orifices d'injection plus petit que pendant la derniè- re partie de l'opération d'injection; il faut entendre par "le nom- bre d'orifices d'injection"non pas tant le nombre de tuyères que le nombre de conduites allant à la ou aux tuyères à partir de la ou des pompes..
Le procédé selon l'invention est d'ailleurs décrit ci-après de façon plus détaillée en référence aux dessins ci-joints, qui montrent entre autres quelques courbes théoriques d'injection.
Il y a lieu de remarquer ici qu'en pratique les courbes recevront une allure plus arrondie, ce qui n'a aucune influence sur le prin- cipe de l'invention.
Sur les dessins ci-joints:
La fig. 1 représente un diagramme pressïon-temps se rappop- tant à l'injection par deux orifices d'injection pour la même tuyère;
La fig. 2 représente un diagramme pression-temps se rappor- tant à l'injection au moyen de deux tuyères, pour chacune des- quelles il est prévu trois orifices d'injection;
La fig. 3 représente un diagramme pression-temps se rap-
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portant à l'injection par une seule tuyère avec trois orifices d'injection, dont il n'est utilisé que deux à un moment considéré quelconque; et
La fig. 4 représente une pompe à combustible pour la réa- lisation du procédé.
La fig. 1 représente la pression de l'huile combustible à la sortie de chacun de deux orifices d'injecti.on dans une tuyère d'un moteur à combustion interne. Il y a toutefois lieu de remar- quer que l'expression "un orifice" peut très bien comprendre un jeu d'orifices agissant en même temps, dans le cas où cette dispo- sition devrait être considérée comme avantageuse. L'opération d'injection commence au moment a, car la conduite allant au pre- pier orifice d'injection est ouverte à ce moment. Au moment b, la conduite allant à cet orifice est complètement ouverte, et la pression a atteint sa valeur maximum ; cette valeur,- on ob- tient une pulvérisation fine du combustible et par suite un allu- mage rapide et facile de celui-ci.
Au moment c, la conduite allant au deuxième orifice d'in- jection est ouverte, de sorte que la pression au premier orifice d'injection diminue, car l'huile combustible s'écoule alors aussi par le deuxième orifice d'injection, tandis que la pression au deu- xième orifice d'injection augmente jusqu'à ce que la conduite allant à cet orifice soit entièrement ouverte, au moment b. L'injection ul- térieure a alors lieu aux pressions ainsi produites, qui sont nota- blement plus petites que la pression initiale, et le combustible est par suite pulvérisé plus grossièrement, ce qui a pour effet une combustion tranquille. L'énergie fournie, qui dépend de la quantité de combustible amenée, est réglée par réglage de la durée d'injec- tion sous la basse pression. Les points e1 et e2 indiquent la fin de l'opération d'injection à deux moments différents.
Au lieu de deux étages,comme représenté sur la fig.l, on peut également utiliser un plus grand nombre d'étages, de même on peut utiliser plusieurs systèmes qui travaillent chacun avec une
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tuyère, mais avec amenée de combustible à partir d'une pompe commu- ne. Ceci est représenté sur la fig.2, qui est un diagramme pression temps se rapportant à l'utilisation de deux systèmes comportant cha cun trois orifices d'injection.Les deux tuyères, appartenant aux systèmes,peuvent être diagonalement opposées ou disposées dans un bloc commun dans la culasse du cylindre.
L'opération d'injection commence au moment f à l'un des orifices d'injection du premier système,de sorte qu'on obtient une pression maxiumum et par suite un allumage facile du combustible en cet endroit.Un peu plus tard,au moment g,l'un des orifices d'in- jection du deuxième système est ouvert. La pression diminue ainsi légèrement,est toutefois continuellement assez élevée, et comme la combustion a été provoquée par le premier système et agit ainsi par- tiellement dans toute la chambre de combustion,un allumage facile est atteint par le deuxième système, sans difficulté,pour une pres- sion un peu plus basse. Au moment h, les orifices restants d'injec- tion des deux systèmes sont ouverts, et la pression diminue forte- ment, de sorte qu'on obtient une combustion tranquille. Au moment i tous les orifices d'injection sont fermés.
En utilisant deux sys- tèmes,on obtient que, malgré l'utilisation d'une seule pompe,on atteint une combustion répartie uniformément dans tout l'espace du cylindre et par suite la meilleure utilisation du combustible, et en même temps on conserve les avantages résultant de la pression d'injection initiale élevée. Il est connu, il est vrai, d'effectuer l'injection par plusieurs systèmes, et cela aussi de telle manière que les systèmes ou des parties des systèmes n'agissent pas en même temps ; mais, dans les procédés connus, l'injection par les systèmes partiels individuels est interrompue à des moments différents,tan- dis que,d'après le procédé mentionné ci-dessus,l'injection reste ininterrompue à chaque orifice, ce qui est important au point de vue de la technique de la combustion.
Ilpeut parfois être avantageux d'effectuer l'injection par des orifices différents à des moments différents.Ceci est re- ±La--
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présenté sur la fig.3, qui montre un diagramme pression-temps se rapportant à l'opération d'injection par trois tuyères. Le combus- tible est d'abord allumé par l'injection sous une pression élevée par un seuorifice ou tuyère, puis on ouvre le deuxième orifice, de sorte que la pression diminue,et l'injection a lieu en même temps par 'le premier et le deuxième orifices.Après quelque temps,le premier orifice est fermé,mais en même temps le troisième orifice est ouvert, de sorte que la pression dans le deuxième orifice n'est pas modifi,é, et la combustion tranquille est maintenue.
La fig. 4 représente schématiquement une pompe destinée à être utilisée pour la réalisation du procédé selon l'invention.
1 désigne un piston, qui est exactement ajusté dans un corps de pompe fermé 2 et qui est actionné, de manière connue,par le moteur. A la partie supérieure 3, de diamètre réduit,du piston 1 est ménagé un organe de distribution 4, qui, pendant le mouvement de va-et-vient du piston, détermine l'ouverture et la fermeture d'un orifice d'admission 5 dans le corps de pompe 2.L'organe de distri- bution 4 comporte une arête frontale supérieure 6 et une arête fron- tale inférieure 7 ;
arêtes frontales sont construites de telle manière que le moment de l'ouverture et de la fermeture de l'orifice d'admission 5 peut être réglé par un mouvement angulaire de rdation du piston 1, qui peut avoir lieu,de manière connue, par le fait que le piston est muni d'organes (non représentés), par lesquels le mou- vement angulaire de rotation du piston peut être produit à la main ou mécaniquement,par exemple au moyen d'un régulateur ou d'une au- tre façon.
Entre l'organe de distribution 4 et le corps du piston 1 il existe un espace annulaire 8, qui est relié par des canaux ra- diaux 9 au canal axial 10, partant de la face supérieure du piston, de telle manière que cet espace 8 est en communication avec la cham- bre de pression 11, située au-dessus du piston 1, 3, de la pompe.
Dans le corps de la pompe sont prévus en outre trois ori-
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fices de sortie 12, 13 et 14, qui sont représentés en alignement avec l'orifice d'admission 5; ils peuvent toutefois être disposés en un endroit quelconque dans le corps de pompe,mais doivent se trou- ver en avant du corps de piston proprement dit,lorsque le piston oc- cupe sa position la plus basse. Les orifices de sortie 12,13 et 14, à partir desquels le combustible est amené aux orifices d'injec- tion du cylindre,coopèrent avec des rainures 15,16 et 17,qui sont ménagées dans la surface latérale extérieure du piston 1 et qui communiquent par des canaux 18,19 et 20 avec le canal axial 10 et par suite avec la chambre de pression 11 de la pompe.
Les rainures 15,16 et 17 présentent une forme et des di- mensions telles, et sont disposées par rapport aux orifices de sor- tie 12, 13 et 14 de telle manière que, lorsque l'arête frontale su- périeure 6 de l'organe de distribution 4 ferme l'orifice d'admis- sion 5, un ou plusieurs des orifices de sortie, agissant en même temps en parallèle, sont ouverts en même temps,tandis que quelque temps plus tard un plus grand nombre d'orifices de sortie sont dé- couverts,de sorte que la pression, dans chacune des conduites par- tant des orifices de sortie,diminue,comme expliqué précédemment de façon détaillée.
Les orifices de sortie agissant d'abord peuvent toutefois aussi, pendant la partie initiale de la course de piston, être en communication directe avec la chambre de pression 11, de sorte que l'accroissement de pression dans ces orifices commence en même.temps que la course effective de la pompe. La forme des rainu- res peut en outre être telle que l'ouverture de l'orifice d'admis- sion 5 ait lieu en même temps que la fermeture du dernier orifice de sortie 12,13 ou 14.
Les rainures peuvent également être construites de telle manière que quelques-uns des orifices de sortie soient fermés seu- lement notablement plus tard pendant la course du piston,après que la pression a été réduite entièrement ou partiellement par l'ori- fice d'admission 5 ou éventuellement par un orifice particulier
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d'échappement. Entre la pompe et le pulvérisateur il est en générai également prévu des soupapes à fermeture automatique.
La durée d'injection et le moment auquel l'injection doit être effectuée sont déterminés par un mouvement angulaire de rotation du piston, par le fait que la forme des rainures, par conformité avec les arêtes frontales 6 et 7 de l'organe de distribution 4, est telle que les orifices de sortie "correspondent" toujours avec l'orifice d'admission 5, ce qui assure une ouverture et une fermeture posi- tives des différents orifices de sortie; ceci contribue à donner au diagramme pression-temps une allure qui se rapproche autant que possible du diagramme théorique et idéal, et en même temps la coo- pération précise de l'orifice d'admission avec l'orifice de sortie a pour résultat que des effets de choc et des vibrations ainsi pro- duites sont évités dans les canaux à combustible.
REVENDICATIONS.
1. Procédé de fonctionnement de moteurs à combustion in- terne à injection, dans lesquels l'injection dans chaque cylindre a lieu au moyen d'une seule pompe ou de plusieurs pompes à combus- tible travaillant en même temps, caractérisé en ce qu'on donne à la pression d'injection, en vue d'obtenir une pulvérisation fine et un allumage facile de l'huile combustible, une grande valeur initiale et que, après qu'il s'est écoulé un certain temps, sans interrompre l'opération d'injection, en vue d'obtenir une pulvérisation plus grossière et une combustion plus lente de la partie restante de l'huile combustible, on donne à la pression d'injection une valeur notablement plus basse, éventuellement par étages, et de telle ma- nière que la pression soit maintenue approximativement constante à chaque étage.