Dispositif de commande des pompes à combustible et des organes d'introduction d'air comprimé de mise en marche pour moteurs à combustion interne, réversibles et à injection directe. La. présente invention se rapporte aux moteurs à huile lourde à combustion interne, réversibles et à injection mécanique directe, et concerne plus particulièrement un dispo sitif de commande de pompes à combustible et des organes d'introduction d'air comprimé de mise en marche applicable à ces moteurs.
Par moteurs réversibles, il faut entendre ceux dont l'arbre moteur peut tourner à vo lonté dans deux sens de rotation opposés et correspondant, l'un à, la marche avant, l'au tre à la marche arrière.
Les moteurs à. injection directe sont ceux dans lesquels le combustible liquide, à la sortie des pompes d'injection, est envoyé di rectement dans les cylindres moteurs corres pondants sans séjourner, même pendant un court espace de temps, dans un réservoir in termédiaire quelconque.
On sait que, dans ces moteurs à injection directe, le refoulement des pompes à combus- tible doit se faire pendant que les pistons moteurs correspondants effectuent une pe tite fraction bien déterminée de leur course, au voisinage du point mort qui suit la pé riode de compression. .
Les pistons des pompes à combustible sont actionnés par des mécanismes qui re çoivent eux-mêmes leur mouvement de l'ar bre principal du moteur. Quand les moteurs sont réversibles, il faut que leurs conduc teurs puissent, par une manoeuvre rapide et simple, introduire dans le mécanisme de transmission du mouvement, des modifica tions telles que le refoulement des pompes à combustible s'effectue au moment convenable à volonté, en marche avant et en marche arrière.
Quand les mécanismes qui actionnent les pompes à combustible sont constitués par des systèmes de cames et de galets, on connaît divers moyens de réaliser la marche avant ou la marche arrière. Par exemple, chaque piston de pompe peut être commandé à vo lonté par deux cames convenables, l'une pour la marche avant, l'autre pour la marche ar rière; ou bien, la même came convient pour les deux sens de marche, et un levier dont le point d'oscillation est déplaçable porte deux galets correspondant aux deux sens de mar che, de telle manière que, suivant la posi tion du point d'oscillation déplaçable, l'un ou l'autre de ces galets vienne en prise avec la came.
Mais la commande par cames des pistons de pompes à combustible des moteurs à injec tion directe présente, dans certains cas, des inconvénients; l'injection mécanique nécessi tant une pression élevée au refoulement du combustible, le refoulement doit se faire en un temps très court, puisque pendant sa du rée, les pistons moteurs ne doivent parcou rir qu'une très faible fraction de leur course; les efforts à exercer sur les pistons des pom pes à combustible sont donc relativement éle vés; ils le sont d'autant plus que les dimen= siens des cylindres moteurs correspondants sont plus grandes.
La transmission d'efforts par le moyen de cames et de galets ne con vient pas quand les efforts à transmettre sont importants et que les vitesses de. rotation des cames sont élevées; elle est bruyante et su jette aux usures et aux matages qui produi sent un fonctionnement défectueux.
Dans les moteurs à injection indirecte, qui ne nécessitent ordinairement ni une pres sion de refoulement aussi élevée, ni une du rée de refoulement aussi brève, on préfère ordinairement actionner les pompes à combus tible par des excentriques plutôt que par des cames. La même préférence est encore plus légitime dans le cas des, moteurs à in jection directe, mais on ne connaît pas en pareil cas de dispositifs simples pour intro duire, dans les mécanismes de transmission de mouvement, les modifications nécessaires pour réaliser à volonté la marche avant et la marche arrière.
La présente invention a précisément pour principal objet de réaliser un dispositif per- mettant, dans des moteurs à combustion in terne réversibles à injection directe, d'utili ser des pompes à combustible conduites par des excentriques, et grâce auquel le passage de la marche avant à. la marche arrière, et in versement, s'effectue par la manoeuvre d'un seul levier ou d'un seul volant.
On comprendra plus clairement l'objet de l'invention en se référant aux dessins annexés dont on va analyser maintenant les figures successives.
La fia. 1 représente l'épure sinusoïdale classique du mouvement d'un piston moteur de moteur à. combustion interne fonctionnant suivant le cycle à. deux temps, et du mouve ment du piston de la pompe à combustible correspondante. Dans cette figure, la courbe a b c représente, en fonction des angles de rotation de l'arbre principal portés en abs cisses, le chemin parcouru par le piston mo teur; la courbe<I>r s t</I> u représente, en fonction des mêmes angles, le chemin parcouru par le piston de la pompe à combustible; la lon gueur a c représente un angle de 3,60 cor respondant à un tour complet de l'arbre prin cipal;
la longueur x y représente l'angle de rotation décrit par l'arbre principal pour pas ser de la position où le piston moteur est au point mort supérieur, à celle où le piston de la pompe à combustible est également à son point mort; c'est l'angle de calage de l'excen trique de commande de la pompe que nous désignerons par la lettre a. Les angles de rotation dans le sens de la marche avant étant représentés par des longueurs dirigées de a vers c, l'excentrique de la pompe est, d'a près la fia. 1, calé en avant de la manivelle motrice.
Or, l'injection du combustible doit se faire quand le piston moteur parcourt une petite fraction de sa course au voisinage du point mort: cette fraction est représentée sur la fia. 1 par l'arc 7n n, le piston de la pompe décrit pendant le même temps une fraction de sa course représentée sur la figure par l'are pi q, la limitation de.la course utile du piston de la pompe à la fraction représentée par l'arc ii q est obtenue par des moyens connus, par exemple par un dispositif maintenant le cla- pet d'aspiration de la pompe ouvert pendant toute la course de refoulement à l'exclusion de la fraction de course p,
q. La fraction utile de la course du piston de la pompe doit être celle pour laquelle la vitesse linéaire de ce piston est maximum, ce qui a lieu lorsque le piston est au voisinage de sa mi-course; en d'autres termes, l'angle de calage a doit être voisin de 90 ; les variations de la vitesse sont d'ailleurs faibles au voisinage de la mi- course; il n'est donc pas nécessaire que l'an gle a soit très voisin de 90 , il suffit qu'il n'en soit pas très éloigné.
La fig. 2 montre la projection, sur un plan perpendiculaire à l'axe de l'arbre prin cipal, .d'une manivelle motrice représentée par san axe, et.de la manivelle fictive équivalente à l'excentrique de la pompe à combustible cor- respenda.nte; pour la .commodité @die la repré- sentation, les axes autour desquels tournent ces deux manivelles sont confondus sur la fig. 2.
Le sens de rotation en marche avant est le sens de la flèche Fi; la manivelle Mo trice occupant la position 0-A, la manivelle fictive représentant l'excentrique doit occu per une certaine position 0-B1, l'angle de calage des deux manivelles ayant la valeur v, définie précédemment et la manivelle fic tive étant en avant de la manivelle motrice, dans le sens du mouvement.
L'examen de la fig. 2 montre immédiatement que pour la marche arrière dans le sens de la flèche F2, la manivelle fictive devrait occuper une posi tion 0-B2 symétrique de 0-B' par rapport <I>à 0-A.</I> On passera donc de la marche avant à la marche arrière en décalant l'excentrique de la pompe à combustible d'un angle 2 a dans le sens de la marche arrière ou d'un angle 2 (180-a) dans le sens de la marche avant.
On connaît des dispositifs -permettant de modifier le décalage d'un excentrique sur l'arbre qui l'entraîne, mais leur emploi con duirait à une grande complication dans le cas des moteurs à plusieurs cylindres. Dans la présente invention, tous les excen triques des pompes à combustible sont calés d'une manière fixe sur un seul arbre, qui re- çoit sa vitesse de l'arbre moteur par un mé canisme permettant de faire varier, à volonté, le calage relatif de l'arbre principal (ou ar bre moteur) et de l'arbre des excentriques (ou arbre des pompes à combustible).
Le montage suivant lequel tous les excen triques des pompes sont calés d'une manière fixe sur un arbre, dont le calage est varia ble par rapport à l'arbre principal, présente de nombreux avantages, comme on va le voir ci-après.
Tout d'abord, dans les moteurs à combus tion interne, l'injection du combustible se fait ordinairement avec un peu d'avance, c'est-à-dire qu'elle commence un peu avant le passage des pistons au point mort. La va leur optima de l'avance n'est d'ailleurs pas toujours la même sur un moteur donné, elle dépend de la grandeur de la charge et de la vitesse de rotation du moteur. Avec le mon tage conforme à l'invention, on peut donner simultanément, à tous les excentriques con duisant les pompes d'un moteur, un angle de calage, soit un peu plus grand, soit un peu plus petit que l'angle défini précédemment; en d'autres termes, on peut augmenter ou di minuer simultanément l'avance de tous les cylindres moteurs.
D'autre part, l'arbre à calage variable permet de faire avec une grande simplicité le lancement du moteur .à l'air comprimé, dans le sens de la marche avant et dans le sens de la marche arrière. L'air comprimé nécessaire au lancement est envoyé aux cy lindres moteurs au moyen de soupapes de lan cement, qui sont maintenues ouvertes aux moments convenables par des cames portées par l'arbre moteur ou par un arbre tournant en même temps que lui. Il faut naturelle ment soit une série de cames pour la marche avant et une autre série de cames pour la marche arrière, soit une seule série de ca mes avec des mécanismes accessoires, par exemple avec un système de leviers oscillants à. points d'oscillation déplaçables.
Le montage conforme à l'invention permet de faire le lancement dans les deux sens de marche avec une seule série de cames, sans aucun mécanisme accessoire.
La fig. 3 représente les deux cames qui seraient nécessaires pour le lancement du mo teur en marche avant et pour le lancement en marche arrière, si elles étaient montées sur l'arbre principal ou sur un arbre dont le calage par rapport à l'arbre principal serait invariable. Le sens de marche en avant est le sens de la flèche F'; le sens de la marche en arrière est le sens de la flèche F2.
A B' Cl représente le tracé de la came de marelle avant.<I>A 0 C'</I> est l'angle .de rotation /) de la machine pendant la durée de l'intro duction d'air comprimé; on sait que cet an gle doit être un peu inférieur à<B>180</B> .
<I>A</I> B2 C' représente le tracé de la came de marche arrière,<I>A 0</I> C' est l'angle de rotation de la machine pendant la durée de l'introduc tion d'air; il a la même valeur que précé demment. Les deux cames sont identiques, et chacune peut être symétrique par rapport au. rayon qui passe par son sommet.
Au contraire, si les cames de lancement sont portées conformément à. l'invention par un arbre dont le calage par rapport à l'arbre moteur est variable, oi# peut n'employer qu'une seule série de cames pour les deux sens de marche; pour passer du calage convenable pour la marche avant au calage convenable pour la marche arrière, il suffit de faire tourner l'arbre des cames par rap port à l'arbre moteur, d'un angle fl dans le sens de la marche avant.
L'arbre des excentriques des pompes à combustible devant subir, pour le passage de la. marche avant à. la marche arrière, un dé calage de \? (l80 -a) dans le sens de la. marche avant par rapport à, l'arbre moteur. comme on l'a indiqué précédemment, on voit que l'arbre des cames peut être confondu avec l'arbre des pompes à combustible, à condition qu'on ait la relation.
j3 <I>=</I> 2 (l80 -<I>a)</I> ou bien:
EMI0004.0018
L'angle
EMI0004.0019
doit être un peu plus petit que 90 ; pour que la relation soit satisfaite, il faut donc que l'angle a soit plus grand que 90 , sans en différer considérablement pour des raisons exposées plus haut; l'angle a ainsi défini a une valeur qui convient bien pour l'entrée en action de la pompe à combus tible.
Dans l'invention, les excentriques des pompes à. combustibles et les :cames de lance ment à l'air comprimé sont donc montés d'une manière fixe sur un arbre commun; dont le calage par rapport à l'arbre moteur est va riable; l'un des calages extrêmes convient pour la marche avant à la fois en ce qui con cerne l'admission d'air comprimé et l'intro duction de combustible liquide, l'autre calage extrême convient pour la marche arrière en ce qui concerne les mêmes opérations. , Le décalage de changement de marche de l'arbre portant les cames et excentriques par rapport à. l'arbre moteur peut être obtenu par tous mécanismes appropriés, et en parti- cuber à, l'aide de système d'engrenages.
Les fige 4 et 5 représentent, à titre d'exemple, deux combinaisons d'engrenages, qui peuvent être employées pour transmettre le mouvement de l'arbre principal à l'arbre des pompes et modifier le calage' relatif de ces deux arbres.
La fig. 4 représente schématiquement un système du type "train épicycloïdal". Dans cette figure, on a désigné par 1 l'arbre mo teur, 2 une roue dentée fixée sur l'arbre mo teur, 3, une roue dentée folle sur l'arbre mo teur, 4 un équipage mobile porté par l'arbre moteur, mais pouvant tourner librement au tour de cet arbre, 5 un levier de manoeuvre de l'équipage mobile, 6 un arbre secondaire porté par l'équipage mobile et pouvant tour ner librement dans ses coussinets, 7 et 8 deux roues dentées fixes sur l'arbre secondaire, et 9 une roue dentée fixée sur l'arbre 10, qui est l'arbre à calage; variable des pompes à combustible.
Le fonctionnement de cet ensemble est le suivant: Quand le levier 5 de l'équipage mobile 4 est immobilisé par un dispositif non figuré, l'arbre moteur 1 transmet son mouvement successivement aux roues 2, 7, 8, 3, 9 et fi nalement à l'arbre 10; il suffit que les dia mètres des roues que l'on vient d'énumérer soient dans un rapport convenable pour que les arbres 1 et 10 tournent à. la même vitesse.
Quand on déplace le levier 5, on imprime un mouvement de rotation à l'arbre 10, si l'arbre 1 est imiriabilisé; si cet arbre 1 est animé d'un mouvement de rotation, on accé lère ou on ralentit le mouvement de l'arbre 10, suivant le sens du déplacement; de toutes façons, ce déplacement a pour résultat de mo difier l'angle de calage des arbres 1 et 10; le levier 5 peut ainsi être immobilisé, par exemple, par des crans d'arrêt ou par tout autre moyen, dans deux séries de positions;
les positions d'une série, très voisines les unes des autres, conviennent pour le lance ment à l'air comprimé et la marche normale dans le sens avant, et en passant par ces différentes positions, on fait varier l'avance à l'injection de combustible; les positions de l'autre série également très voisines les unes des autres, conviennent pour le lancement et la marche normale dans le sens arrière; le passage de l'une à l'autre de ces positions permettant de faire varier l'avance à l'in jection.
I1 est bien entendu que le levier 5 peut être manoeuvré par un mécanisme quelconque, par exemple au moyen d'une bielle articulée sur ce levier 5 et sur un autre levier porté par un arbre de manoeuvre; il peut aussi être supprimé et remplacé par un secteur denté concentrique à l'arbre 1 et attaqué par une autre roue dentée ou par une vis sans fin. Il est de plus évident que l'arbre 1 pourrait être l'arbre des pompes, et l'arbre 10, l'arbre moteur, ou que ces deux arbres pourraient être des arbres intermédiaires reliés à l'arbre moteur et à l'arbre des pompes par des engre nages.
La fig. 5 représente schématiquement un autre système d'engrenages du type "diffé- rentiel" pouvant être substitué au système précédent. Dans cette figure, on a désigné par<B>Il</B> l'arbre principal du moteur, 12, un en grenage conique monté fixe sur l'arbre prin cipal, 13, un autre engrenage conique iden tique au précédent, mais fou sur l'arbre prin cipal, 14 un équipage mobile (réduit à son axe) pouvant tourner librement autour de l'arbre principal, 15, 15 deux engrenages co niques en prise avec les engrenages 12 et 13 et pouvant tourner librement autour de l'axe de l'équipage 14,
16 un levier solidaire de l'équipage mobile 14 permet de donner un mouvement de rotation à cet équipage ou de l'immobiliser, 17 une roue d'engrenage so lidaire de l'engrenage 13 et engrenant avec la roue 18, qui est montée fixe sur l'axe 19, l'arbre des pompes. On voit très facilement, par la simple inspection de la figure, que le dispositif décrit permet l'entraînement de l'arbre des pompes 19 par l'arbre principal 11 et la modification du calage relatif de ces deux arbres.
Il est évident que des modifications ana logues à celles qui ont été énoncées, à titre d'exemple, à propos de la fig. 4, peuvent être également apportées à la fig. 5, sans que l'on s'écarte de l'esprit de l'invention.