Pompe alternative autorégulatrice L'invention a pour objet une pompe alternative autorégulatrice, c'est-à-dire à une pompe dont le débit par cycle, au moins à partir d'une vitesse d'entrainement déterminée de la pompe, diminue lorsque cette vitesse augmente, par exemple une pompe alternative autorégulatrice servant de pompe d'injection de combustible dans un moteur, tant à explosion qu'à combustion progressive.
La pompe alternative autorégulatrice qui com porte, pour régler la quantité de liquide débitée à chaque cycle, un organe mobile ayant la forme d'un piston auxiliaire accomplissant sa course d'aller sous l'effet de la pression du liquide refoulé par le piston principal de la pompe à l'encontre d'une force de rappel, et caractérisée en ce que l'organe mobile, à la fin d'une première partie de sa course de retour, pendant laquelle il refoule du liquide à travers un étranglement d'un canal provoquant un freinage de l'organe mobile, commande un agrandissement de la section d'écoulement du liquide refoulé par lui, pro duisant ainsi une accélération brusque de sa course de retour.
Les fig. 1 à 4 du dessin ci-annexé montrent, à titre d'exemple, schématiquement et en coupe axiale, quatre pompes d'injection de combustible établies selon quatre formes d'exécution différentes.
La pompe représentée par la fig. 1 comporte un cylindre 1 dans lequel travaille un piston 2 entramé par exemple par une came non représentée, avec une vitesse qui est proportionnelle à celle du moteur sur lequel est montée la pompe pour assurer l'injection du combustible dans le ou les cylindres du moteur. Ledit piston 2 constitue le piston princi pal de la pompe. Ce piston commande une lumière 3 par laquelle débouche le conduit d'alimentation 4 dans le cylindre 1 de la pompe.
Une pompe de transfert non représentée puise le combustible dans un réservoir, également non représenté, pour le re fouler, à travers le conduit 4, dans le cylindre 1 lorsque le piston 2 se trouve dans sa position la plus basse (dans son point mort extérieur) pour laquelle il démasque la lumière 3.
Afin d'obtenir une régulation automatique du débit, on fait déplacer, par au moins une partie du combustible refoulé par le piston 2 lors de sa course de refoulement (course ascendante) et après, la fer meture de la lumière 3, un organe mobile, ayant la forme d'un piston auxiliaire et ci-après désigné brièvement par navette , qui peut coulisser contre l'action d'un ressort de rappel 6 à l'intérieur d'un cylindre 7 divisant ainsi celui-ci en deux chambres <I>7a</I> et<I>7b</I> dont la chambre<I>7a</I> est reliée, par un canal 10, contenant un clapet anti-retour 11, au cylindre 1 de la pompe, tandis que, sur l'autre chambre 7b,
est disposé le conduit de refoulement 15 de la pompe comportant un clapet anti-retour 16 et relié à l'in jecteur ou aux injecteurs devant être alimentés par la pompe.
En outre, du cylindre 7 part un canal d'échappe ment 17 qui est ouvert par la navette 5 lorsque celle-ci a accompli, en comprimant le ressort 6, une certaine course d'aller à l'intérieur du cylindre 7, ce qui détermine la position la plus haute de la navette 5 à l'intérieur du cylindre 7, tandis que la position la plus basse (ou position de repos) de la navette est déterminée par l'application d'une butée 18a, que présente l'extrémité inférieure de la na vette 5, contre le fond 18b du cylindre 7.
Lors de la descente (course d'aspiration) du pis ton 2 de la pompe, la navette 5 descend également et refoule, après avoir fermé le canal d'échappement 17, le liquide qui est renfermé dans la chambre 7a du cylindre 7 et qui ne peut retourner, en raison de l'existence du clapet anti-retour 11, dans le cylindre 1 de la pompe, à travers un canal 9 muni d'un étran glement 8, de préférence réglable par une vis-poin- teau 19, dans la chambre 7b du cylindre 7.
Ce même canal est commandé par un dispositif obturateur, en l'occurrence un tiroir 12, qui ferme le canal 9 pen dant la course de refoulement du piston 2 permet tant ainsi à la navette 5 d'accomplir sa course d'aller dans le cylindre 7 et\qui ouvre ledit canal 9 pendant la course d'aspiration du piston 2 permettant ainsi à la navette 5 de refouler le combustible, renfermé dans la chambre 7a, à travers le conduit 9.
Afin de commander le tiroir 12, en fonction des mouvements ascendants et descendants du piston 2 de la pompe comme il vient d'être dit, une partie du combustible refoulé par le piston 2 de la pompe, lors de sa course ascendante, passe à travers un canal 13 sous le tiroir 12 pour déplacer ainsi le tiroir dans son cylindre 44, contre l'action d'un ressort de rappel 14, dans une position pour la quelle le tiroir est appliqué contre une butée 43 et pour laquelle il ferme le canal 9.
Dès le début de la course descendante du piston 2, le ressort 14 repousse le tiroir 12 dans une position pour laquelle la gorge 12a, pratiquée dans le tiroir, se trouve dans la prolongation du canal 9 ouvrant ainsi celui-ci et pour laquelle l'extrémité inférieure du tiroir s'appli que contre le fond 12b du cylindre 44.
En plus du canal comportant l'étranglement 8, au moins une lumière de sortie supplémentaire 70 est commandée de façon telle par la navette 5 qu'elle s'ouvre après que la navette a parcouru une première partie de sa course de retour. De préfé rence, cette lumière supplémentaire 70 est pratiquée dans la paroi du cylindre 7 à un niveau légèrement inférieur au niveau où se trouve l'extrémité supé rieure 71 de la navette 5 lorsque celle-ci se trouve dans sa position haute dans le cylindre 7. La dis tance entre le niveau où se trouve l'extrémité 71 de la navette 5 pour la position haute de celle-ci, et le niveau où la navette, à la fin de la première partie de sa course descendante, commence à ouvrir la lumière 70, est désignée par la lettre a.
D'autre part, on a désigné par b la distance qui sépare, dans la position haute de la navette 5, la butée 18a de celle-ci d'avec le fond 18b du cylindre 7, cette dis tance étant égale à la course maximum de la navette.
La lumière 70 est reliée, à l'aide d'un conduit d'échappement 72,à un endroit du canal 9 qui se trouve entre le tiroir 12 et l'étranglement 8.
Le fonctionnement de la pompe telle que repré sentée par la fig. 1 est le suivant Quand le piston 2 monte de sa position la plus basse, il ferme d'abord la lumière 3 du conduit 4 et le liquide contenu dans le cylindre 1 est com primé et commence par soulever le tiroir 12 qui ferme le canal 9. Quand le tiroir 12 est arrivé sur sa butée 43, le liquide refoulé par le piston 2 qui continue son mouvement ascendant ouvre le clapet anti-retour 11 et rentre dans la chambre 7a du cy lindre 7. La navette 5 est ainsi soulevée dans son cylindre 7. Le liquide contenu dans la chambre 7b, ne pouvant s'échapper que par le conduit de refou lement 15, soulève le clapet de retenue 16 et arrive ainsi à l'injecteur ou aux injecteurs branchés sur le conduit 15.
Lorsque le canal d'échappement 17 est démasqué par la navette 5, celle-ci s'arrête dans la position indiquée par la fig. 1, c'est-à-dire dans une position pour laquelle l'extrémité supérieure 71 de la navette se trouve au-dessus de la lumière 70, celle-ci étant fermée par la navette. Le refoulement du liquide hors du compartiment 7b vers les injec teurs s'arrête en même temps que la navette 5.
Lorsque le piston 2 commence sa course descen dante; le tiroir 12 ouvre le canal 9 et la navette 5 peut également descendre dans le cylindre 7 en re foulant le liquide contenu dans la chambre 7a, par le canal 9 et l'étranglement 8, dans la chambre 7b, le clapet 11 étant fermé. Bien entendu, ce refoulement ne commence pratiquement qu'au moment où la navette 5 a fermé le canal 17 dont la hauteur, en réalité, vient en déduction de la première partie a du mouvement descendant de la navette 5. Une fois le conduit 17 fermé, le mouvement descendant de la navette 5 est fortement ralenti pendant que la navette parcourt ladite partie a de son mouvement descendant.
Cependant, dès que la navette démasque la lumière 70, le liquide se trouvant à ce moment encore dans la chambre 7a peut entrer directement, par le canal 72 et la lumière 70, dans la chambre 7b, de sorte que le freinage du piston 5, dû à l'étranglement 8, est supprimé à partir du moment où a lieu ledit démarquage. Le ressort 6 se détend donc brusquement et la navette parcourt très rapi dement la distance<I>b - a.</I>
Par un ajustage approprié de l'étranglement 8, on peut obtenir que, d'une part, le temps t1 que la navette met pour parcourir la première partie de sa course descendante ayant la longueur a soit très long par rapport au temps t,, que la navette met pour parcourir la deuxième partie de sa course descen dante égale<I>à b - a</I> et qu'en même temps la quantité de combustible que la navette refoule pendant la première partie a de sa course dans le compartiment 7b soit peu importante, par exemple égale ou même inférieure à la quantité de combustible nécessaire pour l'entretien de la marche à vide du moteur.
On obtient, de cette façon, une autorégulation de la quantité du combustible à injecter qui possède une très grande finesse.
On désigne par & le temps que le piston 2 met pour accomplir sa course d'aspiration (course des- cendante) dans le cylindre 1, y compris le temps d'arrêt éventuel du piston 2 dans son point mort bas. -a devient d'autant plus court que. la vitesse d'entraînement du piston 2 de la pompe devient grande.
Le temps que la navette 5 met pour descen dre de sa position haute (représentée par la fig. 1) dans sa position basse pour laquelle sa butée 18a s'applique contre le fond 18b du cylindre 7 est égal à la somme de t, -f- t,,, somme dans laquelle t, est un multiple de<U>t.,.</U> Aussi longtemps que t1 -I- t., >,a , la navette 5 transfère, pendant chaque cycle de la pompe, dans la chambre 7b, un volume qui corres pond à la course b de la navette.
Ce même volume est ensuite, pendant la montée consécutive de la navette 5, refoulé par celle-ci vers les injecteurs.
Si le temps<B>0,</B> par suite d'une augmentation de la vitesse d'entraînement de la pompe, devient infé rieur à t, -i- t",, la course descendante de la navette 5 est diminuée par la butée liquide qui se forme sous la navette 5 par suite du fait que le piston 2 commence déjà une nouvelle course ascendante avant que la navette 5 soit descendue jusqu'au fond de son cylindre 7.
Si # & devient égal à tl, la course de la navette 5 vers le bas n'est plus égale qu'à a et la quantité du combustible transféré dans le comparti ment 7b ne correspond plus qu'à un volume extrê mement réduit qui peut être fixé par construction à la quantité nécessaire à la marche à vide du mo teur à une vitesse plafond déterminée.
Etant donné que t_, est très court, on obtient donc, pour une accélération relativement légère de la vitesse du pis ton 2 au-delà de la vitesse pour laquelle 1 était en core égal à t, -I- t, une très importante réduction de la course de la navette et par conséquent du volume de combustible transféré dans la chambre 7b. Si a devient inférieur à tl, la quantité injectée est inférieure à la quantité nécessaire pour la marche à vide du moteur à la vitesse plafond.
Dans ce qui précède, on a examiné les varia tions que subit la quantité du combustible injecté à partir d'un état de marche du moteur pour lequel la navette redescend à chaque cycle sur sa butée solide 18b assurant ainsi l'injection d'une quantité maximum de combustible par cycle. Cependant nor malement, c'est-à-dire pour des couples moteurs qui se trouvent entre le couple maximum et le couple correspondant à la marche à vide pour une vitesse très légèrement au-dessous de la vitesse plafond don née par un ajustage déterminé de l'étranglement 8, on obtient un état d'équilibre pour lequel la course descendante de la navette 5 est raccourcie par le jeu de la butée liquide, ce raccourcissement étant d'au tant plus grand que le couple, et par conséquent la charge pour la vitesse considérée, s'approchent da vantage de la marche à vide.
De toute façon, si on part d'une marche à vitesse déterminée et à couple maximum pour la quelle la position inférieure de la navette 5 est déterminée par la butée solide 18b, ou si on part d'une marche à pratiquement la même vitesse et couple intermédiaire pour laquelle la position infé rieure de la navette 5 est déterminée par une butée liquide plus ou moins importante (la position basse de la navette est indiquée dans ce dernier cas par exemple par la ligne mixte ayant une distance ba de la butée 18a lorsque la navette est dans sa posi tion haute), chaque fois, par suite de la valeur très réduite du temps t., (couple maximum)
ou td (couple réduit correspondant à la distance ba), une légère augmentation de la vitesse' d'entraînement de la pompe, due à une diminution de la charge du moteur, fait accroître très rapidement la butée liquide et fait ainsi réduire la quantité injectée, par cycle, à une valeur correspondante à la marche à vide ou même au-dessous de cette valeur.
Dans ce qui précède, on a considéré le fonc tionnement de la pompe pour une vitesse donnée correspondant à un ajustage déterminé de l'étrangle ment 8. Lorsqu'on veut changer cette vitesse, on n'a qu'à changer l'ajustage de l'étranglement 8, ce qui détermine une autre vitesse plafond et pratiquement en même temps les vitesses de marche, étant donné que<B>-</B>l'écart entre celles-ci et la vitesse plafond est minime en raison de la très courte durée de t., ou t., .
On conçoit donc qu'on obtient une très grande finesse de l'auto-régulation du débit de la pompe pour toutes les vitesses que l'on peut ajuster à vo lonté par le réglage de l'étranglement 8. Cette finesse est due au fait que la loi, en fonction de la course, de la variation des vitesses avec lesquelles la navette 5 descend dans son cylindre, au lieu d'être continue présente une discontinuité permettant à la vitesse de passer brusquement d'une valeur faible à une valeur élevée. En d'autres termes, la butée liquide produit son effet plafond sur la course<I>b - a</I> ou bd <I>- a</I> parcourue dans un temps extrêmement court.
La pompe représentée par la fig. 2 se distingue de celle représentée par la fig. 1, notamment par le fait que le combustible refoulé par la navette 5, lors de la première partie a de sa course de retour, au lieu d'être transvasé dans la chambre 7b est ren voyé hors de la pompe à travers une prolongation 9a du canal 9, par exemple au réservoir, de sorte que cette quantité n'intervient plus du tout dans la régulation du débit de la pompe.
Par conséquent, le débit de la pompe vers l'injecteur ou les injec teurs tombe de sa valeur maximum ou intermédiaire à la valeur 0 lorsque l'entraînement de la pompe accélère, au-delà d'une vitesse donnée, d'une valeur qui correspond au laps de temps très réduit t, ou <I><U>La.</U></I>
Par suite de la suppression de tout transfert de combustible dans<B>là</B> chambre 7b lors de la première partie a de sa course de retour, c'est-à-dire lors de la partie de la course pendant laquelle l'étranglement 8 détermine le freinage de la descente de la navette 5, on évite également que la dépression variable dans la chambre 7b ne puisse avoir un effet perturbateur sur ledit effet de freinage, et, par conséquent, sur l'auto régulation.
Le canal 9 communique, entre le tiroir 12d et l'étranglement 8 situé dans sa prolongation 9a, avec un canal 72a qui débouche dans le cylindre 7 par la lumière 70.
Afin d'éviter que, lors du début du mouvement ascendant de la navette 5, la chambre 7b ne com munique, par le canal 72a, avec la branche 9a du canal 9, ce qui empêcherait la navette 5 de refouler le combustible se trouvant dans le compartiment 7b à travers le conduit 15 vers l'injecteur ou les injec teurs, le tiroir 12d est prolongé pour commander, non seulement le canal 9, mais également le canal 72a. Par conséquent, ce tiroir 12d, dès le début du mouvement ascendant du piston 2 de la pompe et avant le début du mouvement ascendant de la navette 5, ferme à la fois les canaux 9 et 72a et ouvre ces canaux à l'aide de ses gorges 12e et 121 seulement au moment où le piston 2 commence son mouvement descendant consécutif.
Le fonctionnement de la pompe représentée par la fia. 2 ressort clairement de ce qui précède, de sorte qu'il semble inutile d'entrer à son sujet dans des explications complémentaires.
Dans une variante des pompes qui viennent d'être décrites, le canal 72 ou le canal 72a-peut également comporter un étranglement, éventuellement même réglable, mais dont la section doit de toute façon être supérieure à la section de l'étranglement 8. Dans une autre variante, la navette 5 démasque, l'une après l'autre, lors de sa course descendante, plusieurs lumières 70, ce quia pour effet que la courbe repré sentant, en fonction de la course descendante, la variation des vitesses de la navette 5 présente plu sieurs étages à chacun desquels la vitesse de la navette passe brusquement d'une valeur inférieure à une valeur supérieure.
Dans la pompe représentée par la fig. 3, on fait déboucher, par des lumières<I>c et d,</I> dans la chambre inférieure 7a du cylindre 7, à des niveaux différents, mais tous les deux inférieurs au niveau de l'embou chure du canal d'échappement 17, les deux canaux 9 et 9a parmi lesquels le canal 9a comporte une sec tion fortement étranglée tandis que le canal 9 ne com porte pas de section étranglée. Lors du mouvement ascendant du piston 2 de la pompe, les canaux 9 et 9a sont fermés par un tiroir 12g, tandis qu'ils sont ouverts, par ce même tiroir présentant, à cet effet, des gorges 12h et 12i, lors du mouvement descen dant du piston 2.
Afin que le tiroir puisse travailler de cette façon, son extrémité inférieure s'étend jus que dans l'intérieur du cylindre 1 de la pompe, de sorte que la pression qui, lors du mouvement ascen dant du piston 2, se produit dans ce cylindre, pousse le tiroir vers le haut, à l'encontre d'un ressort 14 jusqu'à ce que l'extrémité supérieure du tiroir s'appli que contre une butée 43. Pendant la course descen dante du piston 2, c'est le ressort 14 qui ramène le tiroir 12 dans la position indiquée par la fig. 3 et pour laquelle l'extrémité inférieure du tiroir s'ap plique contre un épaulement 73 prévu à l'intérieur du cylindre 1.
Le canal 9, dont l'embouchure c dans la cham bre<I>7a</I> se trouve au-dessous de l'embouchure<I>d</I> du canal 9a dans cette même chambre, communique, à son autre extrémité, par une lumière e avec la cham bre supérieure 7b du cylindre 7, tandis que le canal 9a, par son extrémité opposée à celle d avec laquelle il débouche dans la chambre 7a, communique avec l'extérieur, ce qui n'est pas représenté dans le dessin.
Les lumières c, d et e sont disposées de façon telle dans la paroi du cylindre 7 que la navette 5 ferme la lumière e du conduit 9, lorsqu'elle est dans sa position la plus élevée indiquée par des traits mixtes, et qu'elle ouvre cette lumière au même mo ment où, lors de sa course descendante, elle ferme la lumière d du conduit 9a.
Par conséquent, lorsque la navette 5 descend, sous l'effet du ressort de rappel 6, dans le cylindre 7, descente qui débute lorsque le piston 2 commence également son mouvement descendant, la navette 5, après avoir fermé le canal d'échappement 17, refoule d'abord le liquide contenu dans la chambre 7a exclu sivement à travers le conduit 9a, la lumière e du conduit 9 étant encore fermée par la navette 5 au début de son mouvement descendant. Quand la na vette ferme, à la fin de la première partie de son mouvement descendant, l'embouchure d du canal 9a, elle ouvre en même temps la lumière e du canal 9, de sorte que, pendant la deuxième partie de son mouvement descendant, elle refoule le liquide encore contenu dans la chambre 7a exclusivement par le canal 9 dans la chambre 7b.
La position la plus basse possible de la navette 5 dans le cylindre 7 est déterminée par l'applica tion du fond de la navette contre le fond 18b du cylindre 7.
Le conduit 9a présente un étranglement 8a sus ceptible d'être réglé par une vis-pointeau 23. Le fonctionnement de cette pompe correspond à celui de la pompe représentée par la fig. 2. Au début de la course descendante de la navette 5, sa vitesse est fortement freinée étant donné que le liquide refoulé par la navette doit passer par l'étranglement 8a. Une fois la lumière e ouverte et la lumière d fer mée, la section d'écoulement du liquide refoulé par la navette 5 est agrandie, parce que la section du canal 9 est bien supérieure à celle de l'étranglement 8a, et par conséquent le mouvement descendant de la navette est brusquement accéléré.
Par le jeu de la butée liquide qui se forme à partir d'une cer taine vitesse à l'intérieur de la chambre 7a, et par le réglage de l'étranglement 8a, on obtient une autorégulation toutes vitesses . La fermeture du canal 9a par la navette 5 a l'avantage d'éviter toute fuite à travers l'étranglement 8a lors de la deuxième partie de la descente de la navette 5.
La pompe représentée par la fig. 4 se distingue de celle représentée par la fig. 3 en ce que le canal 9a comporte, à sa sortie vers l'extérieur, un étran glement fixe 8b et le canal 9 comporte un étrangle ment 8c réglable par une vis-pointeau 74. On obtient ainsi, à la place du réglage toutes vitesses , un réglage plafond.
En effet, lorsque la vitesse d'entraî nement du piston 2 de la pompe par le moteur devient si grande que la navette 5, grâce au freinage auquel est soumise sa première partie de descente par suite de la présence de l'étranglement 8b, dont la section doit toujours rester inférieure à celle de l'étranglement 8c réglé, ne peut plus ouvrir la lu mière e avant que le piston 2 commence une nou velle course ascendante, toute injection de combus tible par la pompe cesse. Cette vitesse est donc une vitesse plafond que le moteur ne peut en aucune façon dépasser.
Par contre, au-dessous de cette vitesse plafond, la présence de l'étranglement 8c dans le canal 9 al longe le temps pendant lequel la navette 5 peut transvaser vers la chambre 7b (après avoir ouvert la lumière e et fermé la lumière d) le combustible se trouvant dans la chambre 7a. On obtient ainsi une plus grande précision dans la détermination de la quantité de combustible transvasée, notamment pour des moteurs à régime élevé.
On pourrait également régler à la fois les étran glements 8b et 8c. Dans ce cas, avantageusement on relie les moyens qui commandent ces étranglements, et cela de façon telle que la vitesse de descente de la navette pendant la première partie de sa course descendante soit, de toute façon, inférieure à la vitesse pendant la deuxième partie de sa course descendante. On réaliserait ainsi, au moins dans une certaine zone de vitesses, un réglage toutes vites ses tout en adaptant ce réglage aux divers régimes du moteur.
Dans une variante des pompes représentées par les fig. 3 et 4, le canal 9a, au lieu de communiquer avec l'extérieur communique également avec la chambre supérieure 7b du cylindre 7 de la navette 5 à un endroit où la navette ne peut interrompre la communication entre le ' canal 9a et la cham bre 7b.