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Injecteur pour machine à combustion interne.
Les injecteurs actuellement utilisés pour l'in- jection de combustible dans les cylindres des machines à combustion interne comportent généralement une soupape en forme d'aiguille soumise à l'action d'un ressort tendant à la maintenir en contact avec un siège afin d'interrompre la communication entre la conduite d'injection et les ori- fices de sortie de l'injecteur. L'ouverture de cette sou- pape est réalisée par un déplacement de celle-ci en sens inverse du courant du combustible d'alimentation provoqué par la pression du combustible d'alimentation.
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La conception même de ces injecteurs a pour consé- quence que la valeur de la poussée exercée sur la soupape pendant sa fermeture est toujours notablement plus petite que celle de la poussée provoquant son ouverture.
Il existe également des injecteurs comportant une soupape en forme d'aiguille dont l'ouverture est réalisée par un déplacement de celle-ci dans le sens d'écoulement du combus- tible et dans lesquels ce combustible traverse premièrement le siège de soupape, puis passe par-dessus un épaulement en forme de piston aménagé sur la soupape et renfermant les ori- fices de sortie de l'injecteur, et enfin est injecté dans la chambre de combustion du moteur à travers les dits orifices de sortie. Ces constructions présentent l'inconvénient qu'une relativement grande quantité de combustible soumise à la pression de fermeture de la soupape est retenue dans l'espace situé entre le siège de soupape et les orifices de sortie. Il s'ensuit qu'après la fin de l'injection il se produit un écou- lement de combustible qui encrasse l'injecteur.
La présente invention a pour objet un injecteur de combustible pour machine à combustion interne comportant un organe d'obturation coulissant dans un corps dont les déplace- ments commandent l'éjection de combustible au travers d'orifices de sortie alimentés par des conduits reliés à un orifice d'ali- mentation, les déplacements d'ouverture de cet organe s'effec- tuant dans le sens d'écoulement du combustible et étant provo- qués par la pression du combustible d'alimentation.
Cet injec- teur tend à éliminer les inconvénients cités par le fait que le dit organe d'obturation est constitué par un piston compor- tant deux parties de diamètres différents et coulissant dans des guides étanches situés de part et d'autre d'une chambre de @
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compression alimentée en combustible par l'orifice d'alimen- tation, celle des deux dites parties du piston présentant le plus grand diamètre étant disposée de manière qu'un déplace- ment de celui-ci dans le-sens d'écoulement du combustible provoque une diminution du volume de la chambre de compression, et par le fait que le piston et le corps présentent des parties coopérant les unes avec les autres pour provoquer, lors d'un tel déplacement du piston,
d'une part la fermeture de la dite chambre de compression et d'autre part l'éjection du combustible à travers les orifices de sortie.
Les parties coopérant les unes avec les autres pour provoquer d'une part la fermeture de la chambre de compression et d'autre part le début de l'éjection de combustible peuvent être aménagées soit sur celle des deux dites parties du piston qui présente le plus grand diamètre et sur le guide étanche de cette dite partie, soit sur celle des deux dites parties du piston qui présente le plus petit diamètre et sur le guide étanche de cette dite partie.
Les orifices de sortie peuvent être aménagés sur celle des deux dites parties du piston qui présente le plus petit diamètre et être entièrement ouverts lorsque les parties du piston et du corps coopérant les unes avec les autres éta- blissent la liaison entre les dits orifices de sortie et l'orifice d'alimentation de sorte que ces dites parties com- mandent le début et la fin de l'éjection.
Le piston peut présenter un seul orifice de sortie pratiqué dans sa paroi frontale. Cet orifice peut être de section circulaire ou annulaire formé par exemple par l'extrémité d'une tige flexible engagée dans un perçage de la paroi du piston.
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Les orifices de sortie peuvent être reliés à un canal axial du piston par des canaux de sortie disposés tan- gentiellement et aménagés dans celle des deux parties du piston qui présente le plus petit diamètre.
La liaison entre la chambre de compression et l'ori- fice d'alimentation peut être interrompue avant l'établisse- ment de la liaison entre le dit orifice d'alimentation et les canaux de sortie.
Le dessin annexé montre schématiquement et à titre d'exemple quelques formes d'exécution de l'injecteur.
La fig. 1 est une vue en coupe axiale d'un injecteur selon une première forme d'exécution comportant plusieurs orifices de sortie.
La fig. 2 est une vue en coupe transversale partielle d'une variante d'exécution de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en coupe axiale d'un injecteur selon une seconde forme d'exécution, le piston étant en posi- tion de repos.
La fig. 4 est une vue en coupe semblable à celle de la fig. 3, le piston étant toutefois en position de service.
La fig. 5 est une vue partielle en coupe axiale d'une variante d'exécution de l'injecteur représenté en fig. 3 et 4.
La fig. 6 est une vue en coupe d'un injecteur selon une troisième forme d'exécution comportant un seul orifice de sortie central.
La fig. 7 est une vue en coupe transversale par- tielle d'une variante d'exécution de la fig. 6
Les organes et parties équivalentes des différentes formes d'exécution sont désignées dans toutes les figures par les mêmes chiffres de référence.
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Dans la forme d'exécution selon la fig. 1 l'injecteur présente un corps 1 muni d'un piston comportant une tête '.2 et deux parties 2, 3, dont l'une 2 présente un diamètre plus petit que l'autre 3, qui elle-même est d'un diamètre plus petit que la tête T. Ce piston est déplaçable axialement dans des guides étanches 4, 5 de diamètres correspondants aux diamètres des parties 2 et 3 du piston et situés de part et d'autre d'une chambre de compression 6. Un ressort de rappel 7 logé dans cette chambre 6 et prenant appui d'une part sur le fond 8 de celle-ci et d'autre part sur l'épaulement 9. formé à l'endroit du change- ment de diamètre du piston, tend à maintenir ce dernier dans sa position de repos définie par l'entrée en contact de la face frontale postérieure 10 de sa tête T avec une surface d'appui 12.
Cette tête T est située à l'intérieur d'une chambre 20 limitée d'une part par ladite surface d'appui 12 et d'autre part par une surface d'arrêt 13. Le piston présente un perçage axial 14 s'étendant sur la plus grande partie de sa longueur et dans lequel débouchent : a. un canal calibré 15 qui le met en liaison avec la chambre de compression 6. b. des canaux de sortie 16 situés dans des plans radiaux disposés symétriquement autour de l'axe b du piston et dont les axes forment des angles a avec cet axe b.
Un orifice d'alimentation 18,destiné à être relié par une conduite à une pompe d'injection non représentée, débouche dans la chambre 20.
Le fonctionnement de l'injecteur décrit est le suivant :
En position de repos, c'est-à-dire entre deux in- jections de combustible, les organes de l'injecteur occupent
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les positions représentées à la fig. 1 du dessin annexé.
Le ressort 7 maintient le piston dans sa position axiale définie par la face frontale 10 coopérant avec la face d'appui 12. Pour cette position du piston, les canaux de sortie 16 débouchent sur une partie de la surface cylindrique de la partie 2 du piston, située à l'intérieur du guide 4, de sorte que ces canaux sont obturés. Par contre, le canal calibré 15 établit une communication entre la chambre de compression 6 et le perçage 14.
Lorsque la pompe d'injection (non représentée) refoule du combustible par l'orifice dtalimentation 18, la pression du combustible refoulé dans la chambre 20 tend à déplacer le piston axialement. Ce déplacement axial provoque une diminution du volume de la chambre de compression 6 et donc : a. la compression du combustible contenu dans cette chambre 6 b. le refoulement d'une partie de ce combustible à travers le canal calibré 15 dans le perçage 14 qui est en liaison avec la chambre 20.
Un déplacement axial du piston d'une valeur h amène le canal 15 dans le plan du fond 8 lequel commande son obtu- ration. Lorsque ce canal est entièrement obturé, le combus- tible enfermé dans la chambre 6 ne peut plus s'en échapper, de sorte que la pression dans celle-ci augmente rapidement en fonction du déplacement axial du piston.
Lorsque ce dernier a effectué un déplacement d'une valeur h' les orifices des canaux 16 sont situés dans le plan de la face frontale de l'injecteur, de sorte que.l'arête 22 commande leur ouverture. L'ouverture totale des canaux 16 est effectuée avant que l'épaulement 11 de la tête T entre en contact avec le fond 13 de la chambre 20.
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De ce qui précède et de l'examen du dessin annexé, on peut constater que la valeur de la compression du combus- tible au début de l'injection est définie par les poussées exercées sur le piston et s'opposant à son déplacement axial dans le sens de l'ouverture des canaux 16 et qui sont : a. la faible poussée exercée par le ressort de rappel 7 b. la poussée exercée sur la face frontale antérieure 24 du piston par les gaz comprimés dans le cylindre du moteur. c. la poussée exercée sur l'épaulement 9. par le combustible comprimé dans la chambre de compression 6
Or, on constate que la première poussée mentionnée est constante, tandis que la seconde est donnée par la cons- truction du moteur.
Par contre, la valeur de la dernière poussée citée est variable selon la quantité de combustible refoulée à travers le canal calibré 15 avant son obturation complète.
Il est clair que cette quantité est d'autant plus grande que le diamètre du canal 15 est grand, que la vitesse de déplacement du piston est petite et que le chemin devant être parcouru par le piston jusqu'à obturation complète du canal 15 est grand.
Or, la vitesse de déplacement du piston étant d'au- tant plus grande que la vitesse du moteur est grande, il s'ensuit que la pression régnant dans la chambre de compres- sion 6 et par conséquent la pression du combustible pendant l'injection, et particulièrement celle existant à la fin de l'injection, augmente avec la vitesse du moteur, ce qui pré- sente de grands avantages pour le bon fonctionnement de celui- ci.
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Dès que l'alimentation de la chambre 20 en combus- tible est interrompue, la pression dans celle-ci diminue rapi- dement et le piston est repoussé jusque dans sa position de repos (fig. 1) par : 1. la poussée du ressort de rappel 7¯ 2. la poussée du combustible comprimé dans la chambre 6 3. la poussée des gaz en cours de combustion dans le cylindre.
Or la pression dans le cylindre pendant la combus- tion des gaz est toujours beaucoup plus élevée que le taux de compression du moteur, de sorte que la résultante des poussées exercées sur le piston et provoquant son recul (déplacement de fermeture) est toujours plus grande que la résultante des poussées exercées sur lui pour provoquer l'ou- verture des canaux 16.
Lors du recul du piston, l'arête 22 commande l'obturation des canaux 16, puis le fond 8 commande l'ou- verture du canal 15. Les pressions régnant dans les chambres 20 et 6 peuvent alors s'égaliser.
Il est évident que le nombre, le diamètre et l'in- clinaison a des canaux 16 doivent être adaptés à la forme et aux dimensions de la .chambre de combustion du moteur.
Dans une variante d'exécution de l'injecteur décrit ci-dessus en référence à la fig. 1, les canaux 16 peuvent être disposés approximativement tangentiellement au canal 14 (fig. 2). Dans ce cas, le combustible traversant ces canaux inclinés engendre, pendant l'injection, une rotation du piston autour de son axe b. Ainsi le combustible est réparti de manière homogène dans toute la chambre de combustion du moteur.
Dans la forme d'exécution selon les fig. 3 et 4 l'injecteur comporte une chambre de compression 6, alimentée en combustible par l'intermédiaire du guide 5, d'une gorge @
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annulaire 25 pratiquée dans le corps 1 et d'un canal 26. Par contre, les orifices de sortie 16 sont alimentés à travers le canal axial 14 dont l'extrémité supérieure est obturée, et des canaux radiaux 27 établissant une communication entre le canal 14 et la gorge 25. La position de service (fig. 4) du piston est variable et définie par la poussée agissant sur l'épaulement 9. La butée à billes 29. fixe le déplacement maximum du piston. Cette butée à billes prend appui sur le fond 13 de la chambre 20.
Le fonctionnement de cette forme d'exécution est semblable à celui de l'injecteur décrit en référence aux fig.
1 et 2. En effet, lorsque du combustible est refoulé, à travers le canal d'alimentation 18 par la pompe d'injection non représentée, le piston est déplacé axialement à partir de la position de repos représentée à la fig. 3, jusqu'à sa position de service. Au cours de ce déplacement, l'arête 28 de l'épaulement 9. coopérant avec l'arête 30 formée par l'in- tersection'de l'une des parois de la gorge 25 avec la surface cylindrique du guide 5., interrompt la liaison entre la chambre 20 et la chambre de compression 6. Fuis le piston poursuivant son déplacement axial, l'arête 22 formée par la surface cylin- drique du guide 4 et la face frontale de l'injecteur commande l'ouverture des canaux 16.
Enfin, avant que l'épaulement 11 vienne prendre appui sur la butée à billes 29, l'arête 31 formée par l'une des parois de la gorge 25 et la surface cylindrique du guide 5 commande l'ouverture des canaux 27.
Dès lors la chambre 20 est en liaison avec les canaux de sortie 16 qui sont entièrement dégagés de sorte que du com- bustible est éjecté à travers ceux-ci. La pression du combus- tible pendant l'injection est donc fonction de la pression dans la chambre 6.
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Le recul du piston est provoqué en fin d'injection par la chute rapide de la pression à l'intérieur de la chambre 20.
Dans la variante représentée à la fig. 5, le piston ne comporte qu'un seul orifice de sortie central. Le début et l'arrêt de l'injection sont commandés, comme décrit ci-dessus, par l'arête 31 formée par la surface cylindrique du guide 5. et l'une des parois de la gorge 25.
Selon cette forme d'exécution, une tige 38 est logée dans le perçage axial 14 dont l'une des extrémités est engagée dans le perçage de la paroi frontale du piston de manière à réaliser un orifice de sortie annulaire. L'autre extrémité de cette tige est fixée de manière amovible dans la partie 3. du piston. A proximité de son encastrement cette tige présente une partie 39 de section réduite lui conférant une élasticité suffisante pour que lors de l'injection de combustible, son extrémité 37 se centre automatiquement dans le perçage de la paroi frontale du piston.
Dans la forme d'exécution représen- tée, la fente annulaire 16 présente la forme d'un cercle et l'extrémité 37 la forme d'un cône,mais il est clair que cette fente et cette extrémité peuvent présenter toutes autres formes désirées, celles-ci étant choisies selon la forme du jet de combustible désiré.
Des essais pratiques ont prouvé que, dans le cas d'une extrémité 37 excentrée mécaniquement à l'intérieur de son perçage, celle-ci est automatiquement rappelée dans l'axe du perçage pendant l'injection, par l'action du combustible traversant l'orifice de sortie 16.
On peut aussi prévoir plusieurs parties de section réduite, telles que 39 qui peuvent être remplacées par deux parties aplaties suivant des plans perpendiculaires l'un à l'autre.
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Dans la forme d'exécution selon la fig. 6 l'injecteur ne comporte qu'un seul orifice de sortie central. Le canal 14 est obturé en dessous du canal calibré 15 afin de supprimer toute liaison entre ce canal 14 et l'orifice de sortie 16.
Ce dernier débouche dans un canal axial 14a alimenté par des canaux 32 pratiqués dans la partie 2 du piston. Un conduit 33 relie la chambre 20 à une gorge 34 pratiquée à l'intérieur du guide 4.
Le début et la fin de l'injection sont commandés par l'arête 35 formée par l'une des parois de la gorge 34 et la surface cylindrique du guide 4.
En position de service, c'est-à-dire pendant l'in- jection, le piston occupe une position axiale pour laquelle les canaux 32 relient la gorge 34 au canal axial 14a.
Dans la variante d'exécution représentée à la fig. 7 la tête! du piston présente des canaux 36 reliant ses faces frontales 10 et 11. Ces canaux sont disposés obliquement par rapport à des plans radiaux passant par l'axe b du piston de manière que le combustible refoulé dans la chambre 20 et pas- sant à travers ces canaux engendre une rotation du piston.
Quelques formes d'exécution de l'injecteur objet de l'invention ont été décrites ici en référence au dessin schématique annexé, mais il est évident que de multiples détails constructifs peuvent être modifiés sans sortir du cadre de la protection revendiquée.
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REVENDICATIONS 1. Injecteur de combustible pour machine à combustion interne comportant un organe d'obturation coulissant dans un corps dont les déplacements commandent l'éjection de combustible à travers au moins un orifice de sortie alimenté par un conduit relié à un orifice d'alimentation, les déplacements d'ouverture de cet organe s'effectuant dans le sens du combustible et étant provoqués par la pression du combus- tible d'alimentation, caractérisé par le fait que le dit organe d'obturation est constitué par un piston comportant deux parties de diamètres différents et coulissant dans des guides étanches situés de part et d'autre d'une chambre de compression alimentée en combustible par l'orifice d'ali- mentation,
celle des deux dites parties du piston présen- tant le plus grand diamètre étant disposée de manière qu'un déplacement de celui-ci dans le sens d'écoulement du com- bustible provoque une diminution du volume de la chambre de compression, et par le fait que le piston et le corps présentent des parties coopérant les unes avec les autres pour provoquer, lors d'un tel déplacement du piston, d'une part la fermeture de la dite chambre de compression et d'autre part l'éjection du combustible à travers l'orifice de sortie.