CH360847A - Moteur à explosion à injection du combustible - Google Patents

Description

  Moteur à explosion à injection du combustible    L'invention a pour objet un moteur à explosion  à injection du     combustible,    pouvant être un moteur  monocylindrique ou un moteur     polycylindrique.     



  Dans les, moteurs Diesel, la     puissance    est habi  tuellement réglée par le débit de la     pompe    d'injec  tion ; la crémaillère     commandée        par    l'accélérateur  fait varier à volonté le débit par tour de cette pompe.  La     puissance    est d'autant plus     grande    que l'on intro  duit un plus grand volume de combustible dans cha  que cylindre. En revanche, le     poids    d'air reste tou  jours le même. On     travaille    toujours en principe,  quelle que soit la charge, avec de     l'air    en excès.  



  Dans les moteurs à explosion à injection du com  bustible, qu'ils     soient    à quatre temps ou à deux  temps, on ne peut     utiliser    un tel     réglage.    En     effet,     l'explosion n'est possible que dans des limites bien  déterminées de richesse du     mélange.    Il faut donc  toujours sensiblement proportionner le poids     d'es-          sence    au     poids    d'air     introduit.    Pour obtenir     ce    résul  tat dans les moteurs à explosion die     ce    genre,

   on a  jusqu'ici     commandé    le poids d'air par un papillon  placé sur la tubulure d'aspiration afin de réaliser  automatiquement la proportion     d'essence    convenable  quels que soient le régime et la charge.  



       Cette        technique    présente d'une part     l'inconvénient     que la réalisation     correcte    du dosage est toujours       délicate,    et     d'autre    part, celui que le rendement ther  mique est fortement abaissé aux charges réduites, car  on ne peut changer le taux de compression qui  devrait être beaucoup plus élevé pour compenser la  plus, grande proportion des pertes aux     parois.     



  L'invention a pour but     d'éliminer    ces inconvé  nients, et à     cet    effet le     moteur        selon    l'invention est  caractérisé par une admission d'air dépourvue d'orga  nes de réglage et par au moins un cylindre     auquel    est  adjointe une pompe d'injection dont la canalisation de  refoulement est pourvue d'une soupape de.

   décharge    commandée par     l'intermédiaire    d'un distributeur com  prenant un organe tournant     entraîné    par le moteur à  une vitesse telle qu'à un tour complet de cet organe  tournant corresponde un nombre entier, supérieur à  l'unité, de cycles de fonctionnement successifs,     ce          distributeur    étant agencé de façon qu'il puisse pren  dre plusieurs positions,

   pour     certaines    desquelles la       soupape    de     décharge    est     commandée    de     manière     qu'à l'un au moins des cycles correspondant à un  tour     dudit    organe tournant ne corresponde aucune  injection, les     injections,    qui ont     lieu    s'effectuant tou  tes à un débit     uniforme,    le tout de façon que la puis  sance     fournie    par le moteur varie lorsque le distribu  teur passe d'une desdites positions à une autre.  



  Le dessin annexé représente, à titre d'exemple,  deux formes d'exécution de l'objet de     l'invention.     La     fig.    1 représente une première forme d'exécu  tion constituée par un moteur à deux temps.  



  La     fig.    2 est un     diagramme    correspondant à la       série    d'éléments distributeurs de     ce    moteur.  



  La     fig.    3 montre un détail de cette première  forme d'exécution.  



  La     fig.    4 est un diagramme     illustrant    le     fonc-          tionnement    de cette     forme    d'exécution.  



  La     fig.    5 se rapporte à la deuxième forme d'exé  cution constituée     par    un moteur à six     cylindres.     



  La     fig.    6 représente le tambour rotatif du distri  buteur du moteur auquel se rapporte la     fig.    5.  



  La     fig.    7     illustre    le     fonctionnement    aux diffé  rentes charges de cette deuxième     forme    d'exécution.  Le moteur à deux temps     auquel    se rapportent les       fig.    1 à 4 est à quatre cylindres 5, dont un seul est  représenté, qui reçoivent l'air de balayage et d'ali  mentation par des     lumières    non représentées. L'ad  mission     d'air    est dépourvue d'organes de réglage, de       sorte    que la charge     d'air    par cycle     est    pratiquement  constante.

   Chaque cylindre est équipé d'une bougie      7 et d'un     injecteur    8.     L'essence    arrive à l'injecteur  par une     canalisation    9, chacun des     injecteurs    étant  alimenté par une pompe     individuelle    10.  



  Chaque pompe     comporte    un piston 11, com  mandé par une came 12     tournant    à la     vitesse    w du  vilebrequin 6 entraîné par les     pistons    des quatre  cylindres 5. L'axe de la came 12 est     calé        convena-          blement        par    rapport au vilebrequin pour réaliser  l'injection au moment désiré.

   L'essence     envoyée    sous  une     certaine    pression par la pompe nourrice 13, tra  verse le     filtre    14 et débouche par la     lumière    15 ;  lorsque le piston 11, poussé par la came, referme la  lumière 15, il refoule     l'essence    dans la canalisation 9  à     travers    le clapet 16.

   Une soupape de décharge  17     présente    un     pointeau    18     normalement    maintenu  en position de     fermeture    par le noyau mobile 19  d'un     électro-aimant    20.

       L'entrefer    21 de     cet    électro  aimant 20 est très     faible    et la     force    de     cet    électro  aimant est largement     calculée    pour que     lorsqu'il    est  excité la soupape 17 reste bien     fermée    sous la pres  sion     d'injection.    Si, au     contraire,    le     courant    est     coupé,     le noyau 19 n'appuie plus sur le     pointeau    18 que  de la     valeur    de la poussée du ressort 22 (qui est très  faible)

   et à la     course    de refoulement suivante du pis,  ton 11 le     pointeau    18 est soulevé avant que la pres  sion     nécessaire    pour provoquer l'injection ne puisse       s'établir    dans la     canalisation    9 et dans     l'injecteur    6 ;       l'essence    retourne par le     canal    23 à l'aspiration.

   Il  n'y a donc alors pas     d'injection        d'essence    dans le       cylindre    5, bien que la charge d'air ait été     complète.     La bougie 7 produit alors une     étincelle    sans résultat.

    L'une des bornes de chacun des     quatre    électro-ai  mants des pompes 10 est     reliée    au pôle     positif    de la  batterie     d'accumulateur,    l'autre borne est     mise    à la  masse par     l'intermédiaire    d'un plot 1, respective  ment 2, 3 et 4, frottant sur le tambour rotatif 24  d'un     distributeur,    et du balai 25. Le tambour 24 est       entraîné    en rotation     par    une roue 26 et une vis tan  gente 27 à     partir    du     vilebrequin    6 du moteur.  



  Le rapport de     démultiplication    est choisi de façon  que le     vilebrequin    6     fasse    neuf tours pendant que le       tambour    24 en fait un.  



       Le    tambour 24 est     constitué    par un empilage  d'éléments     distributeurs    en forme de disques, et est  mobile     axialement        de        façon    que les éléments distri  buteurs puissent     être    amenés chacun     successivement     en     regard    des     plots    1, 2, 3 et 4.  



  Le premier élément     distributeur        présente    une sur  face     conductrice    sur toute sa     périphérie,    et le dixième  présente une     surface        isolante    sur toute sa périphérie.

    Les autres éléments     distributeurs        présentent    à leur  périphérie des     secteurs        isolants    28     s'étendant    chacun  sur un arc de     40o.    Le deuxième élément présente un       secteur        isolant,    le troisième deux, le quatrième trois  et ainsi de suite jusqu'au neuvième élément qui en       présente    huit,     ces        secteurs    isolants étant disposés  comme     le    montre la     fig.    2.  



  Toutes les     parties        conductrices    du tambour 24  sont reliées à la masse     par    le balai 25. Ainsi, lorsque  les plots 1 à 4     frottent    sur le premier élément distri-    buteur, des     électro-aimants    20 restent     constamment     en circuit et les injections dans chacun des cylindres  5 se suivent de façon     ininterrompue    à la     cadence     d'une injection par cycle ; c'est la pleine charge.

   En  revanche, lorsque les     plots    1 à 4     frottent    sur le  dixième élément distributeur, entièrement isolant, les  circuits des     électro-aimants    20 sont     interrompus    en       permanence,    et les injections totalement     supprimées    ;  c'est la charge nulle.  



  Lorsque les plots 1 à 4 frottent sur un des élé  ments distributeurs     intermédiaires,    un     certain    nombre       d'injections    sont     supprimées    par     période        de    neuf  cycles.     Ainsi    dans le cas du deuxième élément, cha  que     cylindre    ne reçoit par période de neuf cycles,  que huit     injections,        ainsi    que le montre le diagramme  de la     fig.    4, où les injections     sont        représentées    par  des     cercles    ;

   le moteur     fonctionne    à     8/9    de charge.  Pour l'élément     distributeur    suivant, chaque     cylindre     ne reçoit que sept     injections    par période; le moteur  fonctionne à     7/9    de charge, et     ainsi    de suite jusqu'au  neuvième élément     distributeur,    pour     lequel    chaque       cylindre    ne reçoit qu'une seule injection par     période     de neuf cycles;

   c'est la     charge        1/9.    Dans     le    dia  gramme de la     fig.    4 chaque rangée     horizontale    repré  sente les neuf cycles de chacun     des    quatre cylindres  correspondant à une période, à     laquelle        correspond     un tour complet du tambour     distributeur.    La rangée  supérieure     correspond    à la pleine     charge,        celle    immé  diatement au-dessous à la charge     8/,    et     ainsi    de suite.

    On voit que chaque fois que le tambour 24 est       déplacé    suivant son axe de façon à faire passer les  plots 1 à 4 d'un élément     distributeur    à élément voi  sin, la     charge    augmente ou diminue de     1/9    suivant  le sens du     déplacement.     



  La     quantité    de     combustible    injectée dans les  cylindres à chaque     injection    est     invariable    et choisie  de façon qu'elle donne avec la quantité invariable       d'air    que     contient    chaque     cylindre    un mélange explo  sif     ayant    les     proportions        correctes    désirées.  



  Lorsque le tambour 24 est     déplacé        axialement,          ce    mouvement est     continu,    alors que ce     tambour     présente des     discontinuités.    Il     apparait    donc qu'à       certain    moment, les plots 1 à 4 seront à cheval sur  deux éléments     distributeurs,    par exemple     ceux        corres-          pondant    aux     charges        6/;1    et     5/9    ;

   dans     ce    cas, c'est       évidemment    la     fraction    de charge supérieure qui pré  vaudra. Il n'y a pas à craindre une     insuffisance    de  contact,     parce    que le courant     nécessaire    à la ferme  ture de     l'électro-aimant    est très faible; d'ailleurs la       rupture    aura     lieu    aussi bien dans le sens de la rota  tion du tambour que dans le     sens    de sa     translation.     



  Les     secteurs        isolants    des éléments     distributeurs     sont disposés de façon que     lorsqu'une    injection don  née a été     coupée    par un     secteur    isolant de     l'élément     distributeur     correspondant    à une     charge        donnée,

      elle  doit     être    également     coupée    par un     secteur    isolant  disposé de     façon    identique de chacun     des    éléments       distributeurs        correspondant    aux     charges        inférieures,     sans quoi on     risquerait,        lorsque    les plots 1 à 4 frot  tent sur     deux    éléments     distributeurs        adjacents,

      d'avoir           une    charge plus élevée que l'une des deux     charges          considérées.        Cette    disposition est visible sur la     fig.    2  où, on voit     par    exemple, qu'au     secteur    isolant de  l'élément distributeur     8/9    correspond un secteur iso  lant     de    chacun des     autres    éléments,

   qu'aux deux sec  teurs     isolants    de l'élément     distributeur    7/9     correspon-          dent    deux     secteurs        isolants        de    tous, les     autres,    etc...  



  Il résulte dé     cette        nécessité    que le     dénominateur          de    la     fraction    de charge     ne    peut pas être choisi tout  à fait quelconque si l'on veut     maintenir    les     injections     suffisamment     équidistantes.    En outre le nombre de       cycles    d'une période doit être premier avec le nombre  de cylindres.

   La     disposition    de chaque secteur isolant  s'étendant sur     400    est telle que la     coupure        qu'effectue     ce     secteur    a lieu exactement     pedant    la     durée    d'un  cycle, c'est-à-dire     qu'inversement    la     mise    sous tension  a toujours lieu pendant au moins la durée d'un cycle,       ce    qui assure     une        injection    convenable, du moment  que la     course   <B>de</B> refoulement du piston 11,     actionné     par la came 12,

       ne    prend     qu'une        petite    fraction du  cycle.  



  Il y a lieu de remarquer que dans le  moteur décrit, tous les     cylindres    travaillent ou se  reposent dans la même proportion.<B>Le.</B>     déplacement          axial    du     tambour    24 a lieu     par    une     pédale    d'accélé  ration 30 qui fait     varier    la     tension    d'un ressort 29       agissant        axialement    sur l'arbre     coulissant    33     portant     le tambour à     l'encontre    de la     force        exercée    sur 

      cet     arbre par un     régulateur        centrifuge    31, 32 entraîné  à la vitesse du     vilebrequin    6 par     des,    moyens non  représentés.  



  Ce     régulateur        peut        déplacer    le tambour axiale  ment en     sens        inverse    de la pédale     d'accélérateur     d'une ou deux     fractions    de     charge,        donnant    ainsi un       réglage        limitant    les possibilités     de    vitesse du conduc  teur.  



  Dans     le        cas    où on     ne    veut pas dépasser une       vitesse        limite    donnée, mais on veut     pouvoir    conser  ver jusqu'aux environs de     cette        limite    le     maximum          d'accélération,    par     conséquent    la charge totale, on  choisit la     disposition    de façon que le régulateur     cen-          trifuge    coupe purement et simplement le     courant    sur       l'électro,

      pendant tout le temps que la     vitesse        dépasse     la     vitesse    prévue. Dès qu'on est très légèrement     au-          dessous    de la     vitesse        limite,    le     courant    est rétabli et  la     charge    peut être maintenue maximum.  



       L'excellent        rendement    aux charges réduites du       moteur    décrit permet     dans    une variante, de choisir  une     forte        cylindrée    et d'agencer le régulateur cen  trifuge, de façon qu'il puisse     déplacer    le tambour du       distributeur    sur toute l'étendue des éléments distri  buteurs.  



  Un tel moteur aura     une        souplesse    considérable  et pourra donner un produit couple par vitesse sen  siblement     constant,    donc une     puissance    à peu près       constante.     



  Dans une autre forme d'exécution. le moteur       pourrait        être    à quatre temps. Dans un tel moteur la         vitesse    de rotation de l'arbre à came     commandant     les pompes d'injection sera de (w étant la vitesse  du     vilebrequin)    et la     vitesse    du
EMI0003.0122  
   tambour     du.    distribu  teur sera,

   par exemple de
EMI0003.0124  
    Les pointeaux 18 des pompes     d'injection    pour  raient aussi être     commandés    chacun par     une    capsule  à air     comprimé        alimentée    par un distributeur com  prenant un tambour rotatif présentant des     orifices          (correspondant    aux     ,secteurs        conducteurs    du tambour  24)

       faisant        communiquer    les     susdites    capsules avec  l'intérieur du     tambour        dans    lequel serait     introduit     de l'air     comprimé,    fourni, par exemple, par un     com-          presseur    de balayage ou de     suralimentation.    Enfin,

    des     pointeaux    18 pourraient être     commandés    mécani  quement par des     cames    dont les     creux    et les pleins       correspondraient        respectivement    aux     secteurs    isolants  et     conducteurs   <B>d'a</B>     tambour        distributeur    24.  



  Dans une     variante        polycylindrique,        l'agencement     pourrait être     tel    que     les,    injections soient     interrompues     d'abord sur un seul     cylindre    jusqu'à la mise hors cir  cuit totale de ce     cylindre,    puis     ge        continuer    sur le       cylindre    suivant et     ainsi    de suite.  



  L'avantage de     cette    variante est qu'elle permet  à la     charge    d'être beaucoup plus     facilement        frac-          tionnée,        l'inconvénient,    c'est que     certains    des     cylin-          dres    seront toujours plus chargés que d'autres. On  peut     combiner        les    deux     genres    de     commande    pré  cédemment     décrits.     



       Les        fig.    5 à 7     (correspondant    aux     fig.    2, 3 et 4 de  l'exemple     précédent    se     rapportent    à une forme  d'exécution dont la     commande    est analogue à     celle     du moteur des     fig.    1 à 4.

       Toutefois,    d'ans     ce    moteur,  qui est à six     cylindres,    les     cylindres    sont     répartis    en       dieux        groupes        de    trois, et les éléments     distributeurs     sont agencés des plots de     contact        disposés    de     façon     que de la     pleine    charge à la charge 4/8, les     cylindres     1, 2 et 3 subissent     seuls    des     coupures    d'injection,

    tandis que de la charge     4/8    à la charge 0, les     cylindres     1, 2 et 3     étant    entièrement     coupés,        les        cylindres    4,  5, 6 sont     coupés        progressivement    à leur tour,     ainsi     que le montre le diagramme de la     fig.    7.  



  Sur la     fig.    5, on voit la disposition des     plots     de contact     correspondant    aux     cylindres    1, 2, 3 et 4,  5, 6, ainsi que     celle    des     différents    secteurs     isolants     des éléments     distributeurs.        Sur    la     fig.    6, on voit       l'assemblage    des éléments     distributeurs   RTI ID="0003.0227" WI="17" HE="4" LX="1754" LY="2141">  constituant     le tambour     rotatif,    qui     est    en deux     parties,

      celle de  gauche, correspondant aux     cylindres    1, 2, 3 et     celle     de     droite        aux        cylindres    4, 5, 6.  



  Les trois plots 1, 2, 3 sont     dans    un même plan  et les     trois    plots 4, 5, 6 dans un même plan     parallèle     au     premier.     



  Le     déplacement    axial     du    tambour,     effectué    de  façon analogue à     celle        de    l'exemple des     fig.    1 à 4,       affecte    toujours deux     éléments    distributeurs;

       ce    sont  ceux qui     sont    situés sur une même     ligne        verticale     dans la     fig.    5 et auxquels     correspond    une     fraction    de  charge     déterminée.         Les quatre colonnes verticales (chiffres romains)  du diagramme de la     fig.    7 représentent la période de       fonctionnement    qui est de quatre cycles ;

   chacune de       ces    colonnes est     décomposée    en six     colonnes    repré  sentant     chacune    un     cylindre    du     moteur.     



  Les six     cylindres    sont indiqués dans     l'ordre    d'al  lumage et sur deux lignes     horizontales        décalées    de  façon à bien montrer la décomposition en deux grou  pes 1, 3 ; 2 et 5, 6, 4.     Les        lignes    horizontales repré  sentent toujours les     différentes        fractions    de charge  1,     7/$,        6/$,    etc... jusqu'à zéro inclus.  



  Les     points        d'intersection    des     lignes    horizontales  et     des        lignes        verticales    représentent, pour chaque       cylindre,        comme        précédemment,        l'instant    de l'injec  tion et lorsque l'injection est faite réellement,     ces     intersections sont     encerclées.     



       Dans    les différents exemples décrits on arrive  toujours à la     charge    zéro,     c'est-à-dire    le     fonctionne-          ment        pour    lequel le moteur     tourne,    mais aucune       injection    de combustible n'a lieu dans l'ensemble de  celui-ci. Ce     cas    se présentera dans les     descentes.  

Claims (1)

1. REVENDICATION Moteur à explosion à injection du combustible, caractérisé par une admission d'air dépourvue d'or ganes de réglage et par au moins un cylindre auquel est adjoint une pompe d'injection dont la canalisation de refoulement est pourvue d'une soupape de décharge commandée par l'intermédiaire d'un distri buteur comprenant un organe tournant entraîné par le moteur à une vitesse telle qu'à un tour complet de cet organe tournant corresponde un nombre entier, supérieur à l'unité, de cycles de fonctionnements suc- sessifs,

   ce distributeur étant agencé de façon qu'il puisse prendre plusieurs positions, pour certaines desquelles la soupape de décharge ,est commandée de manière qu'à l'un au moins des cycles correspondant à un tour dudit organe tournant ne corresponde aucune injection, les injections qui ont lieu s'effec tuant toutes à un débit uniforme, le tout de façon que la puissance fournie par le moteur varie lorsque le distributeur passe d'une desdites positions. à une autre.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Moteur selon la revendication dans lequel le distributeur comprend un tambour présentant plu sieurs éléments distributeurs en forme de disques, dont chacun assure sur une fraction de son pourtour, l'ouverture de la soupape de décharge. 2. Moteur selon la revendication, dans lequel la soupape de décharge est maintenue fermée par un relais. 3. Moteur selon la revendication, dans lequel la soupape de décharges est maintenue fermée par de l'air comprimé. 4.

   Moteur selon la revendication, dans lequel la soupape de décharge est maintenue fermée par une came. 5. Moteur selon la revendication, dans lequel le distributeur comprend un tambour présentant plu sieurs éléments distributeurs empilés, le passage d'une charge à une autre se faisant par déplacement axial du tambour. 6. Moteur selon la revendication et la sous-reven- dication 5, dans lequel le déplacement axial du tam bour du distributeur est réalisé par une pédale d'ac célérateur. 7.

   Moteur selon la revendication et la sous-reven- dication 5, dans lequel le déplacement axial du tam bour du distributeur est réalisé par une manette de commande. 8. Moteur selon la revendication et les sous-re- vendications 1, 5 et 6, caractérisé par un régulateur centrifuge capable de déplacer sur moins une partie de sa course axiale possible ledit tambour du distri buteur, le régulateur tendant, au fur et à mesure que la vitesse du moteur augmente,

   à déplacer le tambour à l'encontre de l'effort exercé sur celui-ci par ladite pédale. 9.

   Moteur selon la revendication et les sous-re- vendications 1, 5 et 7, caractérisé par un régulateur centrifuge capable de déplacer sur moins une partie de sa course axiale possible ledit tambour du distri buteur, le régulateur tendant, au fur et à mesure que la vitesse du moteur augmente, à déplacer le tambour à l'encontre de l'effort exercé sur celui-ci par ladite manette. 10.

   Moteur selon la revendication et les sous-re- vendications 1, 5, 6 et 8, caractérisé par un dispositif de limitation de vitesse commandé par le régulateur centrifuge de telle façon qu'au-delà d'une certaine vitesse limite du moteur, la soupape de décharge soit ouverte de façon à interrompre totalement les injections. 11.

   Moteur selon la revendication et la sous-re- vendication 1, constitué par un moteur polycylindri- que,

   caractérisé en ce que la fraction du pourtour de chaque élément distributeur provoquant l'ouverture de la soupape de décharge est diposée de telle manière que les coupures d'injection sur chaque cylindre qui se produisent au cours des cycles succes- sifs sont réparties de telle façon que, pour une frac tion de charge donnée, tous les cylindres travaillent ou se reposent dans la même proportion,

   le nombre de cycles par période constituant le dénominateur de la fraction de charge et le nombre de cylindres étant des, nombres premiers entre eux. 12. Moteur selon la revendication et la sous-re- vendication 1, constitué par un moteur polycyadri- que,

   caractérisé en ce que la fraction du pourtour de chaque élément distributeur provoquant l'ouverture de la soupape de décharge est disposée de telle manière qu'une réduction progressive du travail à pleine charge est tout d'abord obtenue par un accrois sement successif du nombre des coupures d'une période pour un seul cylindre seulement,

   chacun des autres cylindres n'étant ensuite soumis à des cou pures d'injection que lorsque celles du cylindre pré cédent s'étendent à tous les cycles d'une période. 13.

   Moteur selon la revendication, constitué par un moteur polycylindrique, caractérisé en ce que les cylindres sont répartis par groupes dans chacun des quels les coupures d'injection de chaque période sont réparties de telle façon que, pour une fraction de charge donnée, tous les cylindres de chaque groupe travaillent ou se reposent dans la même proportion,

   un groupe qui suit un autre groupe n'étant soumis à des coupures d'injection que lorsque celles de tous les cylindres du groupe précédent s'étendent à tous les cycles d'une période.