Procédé de dosage et d'injection de combustible léger dans un moteur à combustion interne et pompe à injection pour la mise en #uvre de ce procédé. Les moteurs à combustion interne s'ali mentent, pour la plupart, en aspirant le mélange de l'air comburant et de carburant au travers d'un carburateur et d'une tuyau- terio dans la chambre du cylindre.
Ce procédé classique d'alimentation d'un moteur thermique par un carburateur ne com porte pas un dosage précis pour chaque puis- sunce; il conduit donc à une consommation élevée de combustible.
Le rendement est parfois- amélioré au moyen de pompes à injection qui dosent et injectent le combustible. Ces pompes sont gé néralement à membranes ou à pistons et che mises étanches. Ces dernières, à pistous et chemises étanches sont du genre des pompes à injection mécanique qui équipent souvent les moteurs Diesel alimentés à l'huile lourde. On connaît aussi un procédé consis tant à amener le combustible dans l'injecteur d'où, au moyen d'une commande mécanique, le combustible est dosé et insufflé séparément par l'air sous haute pression.
Le procédé de dosage et d'injection de combustible léger dans un moteur à combus tion interne, objet de l'invention consiste à doper, et insuffler simultanément le combus tible dams le comburant, par exemple dans le cylindre du moteur, ou en avant de la sou pape d'admission, au moyen d'une-pression constante de gaz comprimé, qui peut être de L'air ou autre. Cette insufflation est contrôlée par la le vée d'une soupape et la durée d'ouverture de celle-ci.
En injectant le combustible directement dans le cylindre avec, une pression de gaz suf fisamment élevée, le brassage, dans le cylindre même, du combustible avec l'air aspiré à l'air libre est assuré par une grande vitesse d'in jection et, par conséquent, une bonne péné tration, surtout si on choisit le moment d'in- j@ection un peu avant la fermeture d'admis sion, tandis que, dans les moteurs alimentés par un carburateur, le mélange est fait avant l'entrée dans le cylindre.
La durée de cette injection peut être choi sie entre la fermeture de la soupape d'échap pement et peu avant la fin de la compression, c'est-à-dire sur un angle de rotation de l'ar bre manivelle d'environ 300 degrés.
Le procédé, objet -de l'invention, a l'avan tage d'assurer un, meilleur remplissage du cylindre que les. procédés utilisant un carbu rateur à dépression muni d'un papillon dont la présence dans le canal .d'aspiration crée des pertes de charge. Il augmente donc par rap port aux procédés mentionnés, la puissance par litre de cylindrée d'un moteur à combus tion interne; le moteur pourrait être équipé d'un dispositif de suralimentation.
Par la mise en oeuvre du procédé, on ali mente un moteur comme le ferait un carbu rateur à pression constante, qui permettrait un doisa.ge variable -et une vitesse d'insuffla- tien très, grande, en même temps une aug mentation de la richesse du mélange combus tible du moteur dés qu'il se trouve en sur- charge, c'est-à-dire quand la vitesse de rota tion diminue.
En effet, du fait d'une pression constante, la quantité de gaz d'insufflation et, par con séquent, la quantité de combustible injectée est fonction: 1 De la hauteur de levée de ladite sou pape.
2 Du temps d'ouverture de cette soupape qui dépend de l'an gle d'attaque de la soupape par une came contre le poussoir et de la vi tesse de rotation du moteur, de telle sorte que le volume du mélange gaz-combustible injecté par cycle augmente avec le ralentisse ment de la vitesse de rotation du moteur et fait accroître la richesse du mélange, étant donné que le remplissage varie peu avec le régime. A régime constant, toute la gamme de dosage est ainsi donnée de zéro aux maxi mum avec un dispositif de réglage conve nable.
Ce procédé est applicable à tous les mo teurs à combustion interne alimentés par un combustible léger comme l'essence, l'alcool ou outres, que ces moteurs soient à deux ou quatre temps, avec ou sans balayage, avec ou sans alumage électrique.
Pour la mise en #uvre du procédé, on peut utiliser suivant l'invention. une pompe à in jection qui comprend une buse d'injection communiquant avec une chambre à combus tion, buse dans laquelle, pour doser etinjecter le combustible, du gaz comprimé est insufflé en quantité d'autant plus grande qu'une sou pape est davantage soulevée, la hauteur de levée de cette soupape étant réglable entre l'ouverture maxima et la fermeture totale, par le glissement entre la queue de la tige de soupape et la tête d'un poussoir commandé par un arbre à cames, d'un doigt de hauteur décroissante vers son extrémité.
La pompe peut comporter autant d'élé ments de pompage et de dosage qu'il y a de cylindres moteurs à alimenter en combus tible. Selon une variante d'exécution, cette pompe peut ne comporter qu'un seul dispositif de dosage employé en combinaison avec un organe distributeur tournant, consistant en un rotor enfermé dans une chambre étanche et comportant une canalisation mettant suc cessivement et alternativement en communi cation avec l'orifice de sortie de la buse cha cune des tubulures conduisant le mélange gaz-combustible au cylindre correspondant.
Dans ce but, au moins un clapet automa tique ferme hermétiquement chacun des ca naux d'accès à la buse pour s'opposer à toute infiltration de combustible à son intérieur.
Des exemples de réalisation du procédé, objet de l'invention, sont décrits dans ce qui suit en regard des dessins schématiques an nexés représentant, à titre d'exemple, quatre formes d'exécution de la pompe à injection suivant l'invention pour la mise en #uvre de ce procédé.
Fig. 1 et 2 en sont des vues en élévation, respectivement en coupe partielle, suivant 1-1 de fig. 2, -et en coupe suivant 2-2 de fig. 1.
Fig. 3 et 4 sont des coupes verticales, res pectivement suivant 3-3 de fig. 4 et 4-4 de fig. 3.
Fig. 5 est, à une échelle réduite, une vue .en plan :de la face supérieure d'un rotor. Fig. 6 et 7 sont des coupes verticales id'une pompe destinée à alimenter, respectivement un -cylindre et plusieurs cylindres, d'ans la.- quelle le combustible léger est amené à la buse par une pression .d'air comprimé.
ri ig. 8 et 9 sont des coupes verticales, d'une pompe destinée à alimenter respectivement un cylindre et plusieurs cylindres, dans laquelle le combustible léger parvient à la buse sous l'effet d'une dépressson.
Selon la forme d'exécution -représentée aux fig. 1 et 2, la pompe à injection est,com- posée -d'un corps de pompe 2, dans lequel est logé un arbre à ,cames 3 qui soulève une sou pape 4 par l'intermédiaire d'un poussoir 5 et d'un doigt 6. La soupape est guidée par une chemise 7 et tenue dans sa position fer mée par un ressort 8.
La hauteur @de levée de la soupape et en même temps la durée de l'ouverture de la soupape sont réglées par un excentrique 9. Le dispositif de l'excen trique se compose d'un arbre 11, de l'excen trique 9 et d'un doigt 6.
Dans la position représentée fig. 2, 1e doigt 6 est dans la position la plus engagée qu'il puisse occuper entre la queue de la sou pape 4 et la tête 12 du poussoir 5. En faisant tourner l'arbre 11 de l'excentrique 9 de 90 , par exemple dans le sens des aiguilles d'une montre, le doigt 6 laissera un jeu entre la partie haute de son extrémité 13 et la queue de la tige de la soupape 4 qui, dans le cas de la fig. 2 peut atteindre 3 mm. Dans cette nouvelle position du doigt 6, la soupape, n'étant plus soulevée par le poussoir, restera fermée et l'injection ne se fera plus. Ce dis positif à excentrique sert donc comme accé lérateur à main ou automatique; éventuelle ment, l'arbre 11 peut être accouplé à un ré gulateur.
Dans le corps de la pompe se trouve une chambre 14 pour emmagasiner l'air comprimé qui peut être fourni par un compresseur, par prélèvement d'air du cylindre moteur pendant sa course compression, par prélèvement des gaz d'échappement pendant la course échap pement, ou enfin, par un dispositif de com presseur logé dlans le corps de la pompe même.
Quand la soupape 4 est soulevée, de la chambre 14, l'air comprimé parvient à la buse d'air 15 par les orifices 16 percés dans la paroi de la chemise 7 et les cannelures 17 de la tige de la soupape 4. Cette buse est pla cée dans la chambre 18 contenant le comibus- tible à injecter et communique avec elle par les orifices 19 et 21 percés dans sa paroi. La chambre à combustible 18 est séparée par une soupape automatique 22 d'une rampe commune 23 d'arrivée de combustible.
La pressions de l'air comprimé arrivant dans la chambre en amont de la buse 15 se fait sentir par le canal 19 dans la chambre à combustible 18. Le combustible s'échappe de cette, chambre par le canal 21 vers la Chambre aval de 1a buse 15 d'où il est en- traîné par l'air en se mélangeant à lui. Ce mélange passe de là, par une soupape de re foulement 24 logée dans un raccord 25 et une tuyauterie 26, dans le cylindre même du mo teur ou en avant de la soupape d'admission.
Selon une autre forme d'exécution (fig. 3 à 5), cette pompe permet, avec un seul dis positif de dosage, d'alimenter alternativement et simultanément en combustible plusieurs cylindres de moteur à combustion quelcon ques utilisant un mélange combustible.
Dans ce but, la pompe ne comprend qu'un unique corps de pompe 102, dans lequel est logé l'arbre 103 dont l'unique came 103a sou lève l'unique soupape 104 par l'intermédiaire du poussoir 105 et du doigt 106.
Pour que le mélange combustible soit in jecté alternativement dans chacun des cylin dres du moteur à alimenter, au-dessus de la buso 115, dans une chambre 131, il est placé un distributeur tournant ou rotor 132.
Par l'intermédiaire d'un roulement à billes à butée 133, ce rotor repose sur le bou chon 134 qui maintient en place la buse 115 et qui est percé d'un orifice central 135 pour le passage du mélange gazeux.
Cet organe est entraîné en rotation par sa couronne dentée 136 en prise avec le pi gnon 137 claveté sur l'arbre 138 portant à son autre extrémité un pignon conique 139 en prise avec le pignon conique 141 calé sur l'arbre 103. Il est surmonté d'un chapeau fixe 142 portant, répartis sursapériphérie, autant d'orifices 143 et de tubulures 144 qu'il y a de cylindres de moteur à alimenter.
Pour que le rotor 132 puisse tourner li brement, le chapeau fixe 142 est pressé contre sa face supérieure par un ressort 145 com primé par l'écrou fixe 146. Son déplacement axial, est guidé par les goujons fixes 147 soli daires du couvercle 148 formant la cham bre 131.
L'étanchéité et le graissage entre les sur faces mobiles du rotor et les surfaces fixes à 'leur contact sont assurées par l'huïle qui remplit la chambre 131 -et qui est amenée entre elles, sous pression et par la foroe,cen:- trifuge, par le)s çanalisiations, telles que 7.49, percées dans l'épaisseur du rotor, inclinées dans 1e sens de la marche et du centre à la périphérie.
La communication entre l'orifice de sortie 135 (fig. 3) de la busse 115 et l'orifice 143 d'une tubulure, telle que 144 est établie mo mentanément par le passage, sous l'orifice de cette tubulure, de l'orifice 151 du canal 152 percé au travers du rotor 132. La durée de cette intercommunication peut être aug mentée en donnant à l'orifice 151 de ce canal une forme allongée comme celle représentée fig. 3, dont la longueur est fonction de l'an gle de la came 103a.
Pour que cette pompe puisse remplir son rôle, on sait que le rapport du nombre de tours de son arbre 103 par rapport à celui de l'organe tournant 132 est fonction du nom bre des tubulures 144 portées par le chapeau 142 et des cames telles que 103b et 103e (fig. 4).
Le dispositif d'injection proprement dit est le même que celui de la pompe montrée fig. 1 et 2 dans lequel ce dispositif est cons titué par les pièces 24 et 25.
La soupape 104, guidée par la chemise 107, est tenue dans sa position fermée par le ressort 108. La levée de la soupape et, simul tanément, sa durée d'ouverture, sont réglées par le déplacement du doigt 106 commandé par la came excentrique 109 calée sur l'ar bre 111.
Dans la position représentée fig. 3, le doigt 106 est dans la position la plus enga gée qu'il puisse occuper entre la queue de la tige de la soupape 104 et la tête du poussoir 105. En faisant tourner l'arbre 111 de 90 dans le sens de la flèche 110 par exemple, la came excentrique 109 éloigne le doigt 106 qui laisse un jeu entre la partie haute de son extrémité 113 et la queue de la tige de lia soupape 104. Dans cette nouvelle position du doigt 106, la soupape, n'étant plus soulevée par le poussoir 105, reste fermée et l'injec tion ne se fait plus. Ce dispositif à excentri que sert donc comme accélérateur manuel ou automatique. Eventuellement, l'arbre 111 peut être accouplé à un régulateur. L'air comprimé est emmagasiné dans la chambre 114.
Quand la soupape 104 est soulevée, l'air parvient de la chambre 114 à la buse 115 par les orifices 116 percés dans la paroi de la chemise 107 et les cannelures 117 de la tige de soupape 104. Le combustible à injecter parvient de la chambre 118 à la buse 115 par les canaux d'intercommunication 19 et 21.
Dans les formes d'exécution qui viennent d'en être décrites, cette pompe à injection ne peut fonctionner que s'il est maintenu un ni veau constant au liquide contenu dans leur chambre à combustible, ce qui limite forcé ment leur emploi à l'alimentation des mo teurs figes. Pour que l'on puisse s'en servir pour l'alimentation des moteurs d'avions, on peut avoir recours, entre autres, à l'une ou l'autre des formes d'exécution ci-après, dans lesquelles la chambre à combustible doit être alimentée sous une légère pression.
Selon l'une d'elles (fig. 6 et 7), deux cla pets automatiques 201 et 202 empêchent que le combustible puisse accéder à la partie ré trécie 203 de la buse 204 et à la chambre 205 située entre elle et l'aval de la soupape 206, qui contrôle l'admission de L'air com primé arrivant par la canalisation 207.
La quantité d'air comprimé admise dans la buse est dosée par la levée et la durée de la levée de la soupape 206 représentée soule vée fig. 7 à l'intérieur de la chambre 205. La faible partie de cet air, dérivé vers la chambre à combustible 208 est dirigé par le canal 209 vers la chambre annulaire 210.
Lorsque la pression s'est établie l'air com primé repousse le clapet 202 maintenu sur son siège par le ressort antagoniste 211, passe dans: la chambre 208 alimentée en. combus tible par la @canalisation 212 'et, par le canal 213, fait monter le combustible :dans la cham bre, 214 située au-dessus de la partie ,rétrécie 203 de la buse.
La pression d'air :comprimé régnant dans la chambre 210 fait ouvrir le :clapet 201 sou mis! à l'effort antagoniste du ressort 215. En s'écoulant, l'air comprimé emmène une quan tité :de combustihle fonction -du diamètre de la canalisation 213 et de leur nombre, de la durée de l'écoulement d'air et de la diffé rence de pression entre l'amont et l'aval de la partie rétrécie 203, c'est-à-dire dans la cham- bire des soupapes d'admission du moteur ou dans le cylindre lui-même.
Dans la forme d'exécution montrée fig. 7, la pompe d'injection comportant le même dis positif monocylindrique d'injection que celui de la fig. 6 est pourvue, en outre, d'un or gane -distributeur tournant 216 consistant en un rotor enfermé dans une chambre étanche et comportant une canalisation mettant, suc cessivement et alternativement, en eommuni- cation avec l'orifice de sortie de la buse d'in jection chacune des tubulures conduisant le mélange combustible au cylindre, analogu's à celui montré aux fig. 3 et 4.
Les variantes d'exécution, montrées par les fig. 8 et 9, concernent encore la même façon de doser et d'injecter le combustible.
La buse 220 comporte une chambre 221 en aval de la soupape 222 contrôlant l'ad mission d'air comprimé arrivant par la cana lisation 223. Dans sa partie rétrécie 224 prend naissance une canalisation 225 contrô lée à son départ par un orifice calibré 226 et communiquant avec le réservoir à combus tible 227 par l'intermédiaire d'une soupape 228 prolongée par un tube 229 plongeant au fond dudit réservoir.
L'étanchéité de la canalisation 225 est assurée par un écrou 231 et un bicône 232. Un couvercle 233 ferme le réservoir 227 ali menté en combustible par la canalisation 230 dont une vis de purge 234 permet d'assurer le rempllsage complet.
La soupape 222 comporte un corps de soupape 235, dans lequel sont vissés au sou dés les tubes 225 et 229, le clapet 228, en celeron, par exemple, ou autre, appliqué sur son siège par le ressort de rappel 236 main tenu en place par l'écrou 237 serré sur un joint étanche 238.
Lorsque la soupape 222 laisse passer plus ou moins d'air comprimé à une pression cons tante, la vitesse de passage crée dans, le tube 224 une dépression qui soulève le clapet 228 et provoque l'entraînement d'une certaine quantité de combustible, quantité qui est fonction, en outre, du diamètre de l'ori fice 226, de la vitesse de passage et de la durée de passage, vitesse et du rée réglées par la levée de la soupape 222 comme il a été montré fig. 1 et 2.
Cette variante d'exécution du dispositif d'alimentation de la buse en combustible lé ger montré fig. 8 est applicable non seule ment aux pompes d'injection monocylindri ques, mais aussi à celles pourvues d'un or gane distributeur tournant 239 analogue à celui montré fig. 9.
Dans l'une et l'autre de ces formes d'exé cution, et dans chacune de ses applications, ce mode d'alimentation en combustible évite la cuve à niveau constant remplacée par le ou les clapets automatiques disposés sur les canalisations amenant à la buse le combusti ble léger.
Les différentes formes d'exécution de pompes représentées au dessin permettent de doser exactement,et ,d'injccter le combustible léger, par exemple l'essence, l'alcool, le benzol ou autres dans le cylindre même du moteur qui as pire -de l'air frais à son intérieur par le collecteur d'admission, commun ou indivis, quand le piston est aux environs du point mort bas pendant la course d.'admission peu avant la fermeture de la soupape d'admis sion.
La pompe à injection injecte la quan tité nécessaire d'essence mélangée avec de l'air, ce dernier servant au transport 4e l'es sence. Cette injection se fait par l'intermé diaire d'un injecteur dans le cylindre dont le piston remonte, c'est à-di.re pen dant la course -de compression. Elle donne un bon mélange qui est bien. brassé avec le comburant aspiré par le moteur.
On peut aussi injecter avant la soupape d'admission le -combustible léger par un in jecteur au lieu,de l'injecter directement dans chacun des ,cylindres ,du moteur. Le co<U>m</U>mence ment -de l'injection se fait à ce moment peu après l'ouverture de la soupape d'admission et se termine peu avant sa fermeture. Dans ce cas, l'injection se fait au centre de l'entrée d'air dans le cylindre.
Pour ne pas gêner pour un moteur de plusieurs cylindres le va- et-vient de l'injection, on utilise des dispo sitifs individuels d'entrée d'air.