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"Perfectionnements aux pompes et dispositifs d'injection de carburant pour moteurs à combustion interne*1' *@ Cette invention a trait à un moteur à combustion interne, à une pompe servant à alimenter ce moteur de carbu- rant au dispositif régulateur prévu pour le moteur et aux dé- tails de la pompe. Elle concerne aussi la construction de 'sou- pape disposée à l'intérieur de la pompe et les soupapes de by- pnss dont est munie la pompe*Son but est d'établir une pompe dont toutes les pièces de travail sont convenablement lubri- fiées, dans laquelle les fuites sont réduites au minimum, dans laquelle les jeux entre les pièces de travail sont diminués de telle sorte que le plongeur travaille sans garniture et sans
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fuites appréciables.
Un autre but est de prévoir une dispo- sition grâce à laquelle l'entraînement de matières étrangères telles que l'air et le gaz dans la. pompe à fluide est empêché ou réduit au minimum et grâce à laquelle le circuit de la pom- pe est débarrassé automatiquement et continuellement de 1' air ou des autres substances étrangères susceptibles d'avoir été entraînés par le fluide.
Dans la forme de réalisation représentée, la pompe est d'un type particulièrement agencé en vue de son applica- tion aux moteurs à combustion interne à injection directe d' hydrocarbure danslesquels des pressions élevées sont appli- quées et dans lesquels le carburant est injecté seul et sans l'aide d'une pompe à air, d'un injecteur d'air ou de n'importe quel autre moyen ou agent de transport, Toutefois, les pompes du type général représenté sont susceptibles de recevoir un grand nombre d'autres applications, et l'invention n'est pas limitée à l'application particulière envisagée.
Dans la construction de soupape, la soupape de by- pass s'ouvre vers l'extérieur et est commandée pur le régula- teur de vitesse. Cette soupape a la forme d'un pointeau. Il s'ensuit que la partie de la soupape exposée à lapression ré- @ gnant dans le cylindre de pompe est extrêmement petite et que, même avec une pression d'injection dans le cylindre atteignant 350 kilos par centimètre carré, la charge oui s'exerce sur la surface exposée de la soupape ne sera que 7 kilos
Le système de régulation suivant l'invention com- prend des moyens pour effectuer la régulation en commençant l'alimentation du carburent fluide à un angle d'avance fixe pour une vitesse donnée sans l'influence du régulateur de vitesse, et en réglant ensuite par le dit régulateur la quan- tité totale admise de carburant,
soit en arrêtant ou coupant l'admission progressivement à partir d'un point de la partie
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finale de la course, au fur et a mesure que la charge décroît, soit en faisant varier le débit.
En d'autres termes, l'invention consiste en un procédé de régulation qui ne modifie pas'l'angle d'avance et qui diminue la quantité totale admise de combustible en dimi- nuant le débit ou en interrompant et coupant progressivement l'admission de carburrnt'à partir d'un point de la partie fi- nale de la course, au fur et à mesure que la charge décroît.
L'invention sera représentée sur les dessins annexés dans lesquels :
Fig. 1 est un plan d'un moteur à cylindre simple et à piston double auquel le dispositif est appliqué.
Fig. 2 est une coupe verticale à plus grande échel- lesuivant 2-2, fig.1.
Fig. 3 est une vue de côté du dispositif représenté séparément du moteur.
Fig* 4 est une vue fragmentaire du côté opposé à la fig. 3.
Fig. 5 estun détail en coupe d'une autre forme de réalisation.
Fig. 6 est une vue de côté de la construction re- présentée sur la fig.6.
Fig. 7 est une coupe transversale verticale de la pompe.
Fig. 8 est un plan de la pompe, certaines pièces étant représentées en coupe.
Fig. 9 eat une coupe transversale suivant 9-9, fig.
7.
Fig. 10 est un détail à plus grande échelle de la soupape de by-pass.
A désigne un moteur comportrnt un cylindre A1, un
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vilebrequin A2, un tuyau d'échappement A3 partant du ditmo- teur et un tuynu d'alimentation de carburnnt A4 aboutissant à ce moteur et communiquant nvec une tuyère d'injection A5 de façon que le carburant refoulé par ce tuyau puisse être déli- vré ou injecté à l'intérieur du cylindre.
B est un excentrique monté sur le vilebrequin et entouré par un collier excentrique B1 qui actionne une tige d'excentrique B2. Cette tige pivote sur un bras B3 de l'arbre à came B4. B5 est une came fixée rigidement à l'arbre B4 et agencée pour agir sur la surface plate d'-une came B6 pivo- tant sur un axe à excentrique B7 qui peut être réglé en posi- tL on pour changer l'axe de rotation de la came B6 par la manoeu- vre d'une manette B8, ce qui permet de modifier manuellement l'angle d'avance. B9 est un ergot de réglage combiné avec la manette B8 et coopèrent avec des vis B10 et B11 de façon que les pièces puissent être verrouillées en position pour assurer la fixité de l'angle d'avance.
C$ est le piston de pompe qui coulisse dans un corps de pompe C1 boulonnésur une patte C2 du cylindre C3, patte qui fait corps avec une boîte C4.C C5 est une crosse montée pour effectuer un mouvement de va-et-vientCette crosse, soumise à l'une de ses extrémités à l'action d'un galet C6 porté par la came B6, est creuse et contient l'extrémité ex- terne du plongeur de pompe qui, à la dite extrémité externe,
est fixe/ rigidement à une pièce C7 sur laquelle prend appui un ressort C8 intercalé entre une bride de la pièce C7 etle corps de pompe
D est un tuyau d'aspiration aboutissant à la source de carburant et débouchant dans la. chambre de ion D1 par l'intermédiaire d'une soupape de retenue D2 pressée surson siège par un ressorte Le tuyau A4 délivrant le carburant part de la chambre de pression Dl, une soupape de retenue D pres-
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sée sur son siège par un ressort étant intercalée entre le
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dit tuyau e.t la chambre 1L.. l Ces deux soupapes de retenue à ressort sont du type ordinaire comportant des rebords servant à les centrer sur leurs sièges.
E est une boite vissée dans l'extrémité du corps de pompe et renfermant une soupape de décompression El constituée par un pointeau qui une lumière de décompression com-
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muniquant evec la chambre Di de telle sorte que lorsque le pointeau E1 est mis à même de quitter son siège, le fluide sous pression peut s'échapper par un tuypu de trop-plein E2 pour
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revenir pu réservoir. ]J3 est une tige eu contact pvec l'ex- trémité du pointeau E1 et maintenue fermement contre ce poin- teau par un ressort E4 suffisamment puissant pour maintenir le pointeau appliqué sur son siège en antagonisme à toutes les pressions de travail qui peuvent se développer dans le
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dispositif d'injection.
ri, 5 est une barre coulissante fixée rigidement à l'extrémité de la pièce E3 et soumise à l'action du ressort E, ce qui maintient la soupape Es fermée. 6 est un levier à carne pivotant sur l'extrémité de la tige E5 et agencé pour être élevé et abaissé par une biellette E7 reliée au régulateur de vitesse et commandée par ce régulateur. Le
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levier E porte à son extrémité une came inclinée 8 qui est plus épaisse en haut qu'en bas et se termine par une fourche
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Tette came est soumise à l'action d'une goupille de dé- compression rii 10 montée sur le bras B3e et sa position est régie par le régulateur qui détermine le point de la rotation du
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vilebrequin ruquel la came est heurtée par la goupille E10 et puquel la soupape de décompression est mise à même de s' ouvrir.
Dans la variante de la fig. 5, le tuyau à huile D
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pst de la paroi latérale d'une boîte terminale E, de sorte qu'un poussoir F1 peut passer à travers un presse-étoupe F2 /
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et agir sur la face inférieure de la soupape de retenue D2.
Le poussoir F1 est l'équivalent de la.. pièce ]]3, et lorsqu'on applique cette disposition, au lieu d'avoir un ressort qui ferme la soupape de décompression et de comprimer ce ressort pour dégager la soupape, on fait en sorte que le mécanisme heurte la soupape de retenue de façon à l'ouvrir et à la faire travailler tantôt comme soupape de retenue et tantôt comme soupape de décompression.
Ceci est réalisé comme suit :
G est un levier coudé pivotpnt en G1 sur une con-
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sole G2" Le bras G 3 du levier est destine à venir heurter l'extrémité inférieure du poussoir Fl, et son autre bras G4 est relié de façon pivotante à la barre coulissante E5.Un petit ressort à boudin G5, dont une extrémité est fixée à la
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co>nsole G2 et l'autre au levier Gp pour effet d'amener les pièces à la position dans laquelle une goupille G6 portée
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par la barre E5 agit sur une pièce de guidage G fixée au bâti de pompe C, ce qui maintient les pièces dans la dite position représentée fig. 6.
La pompe et ses détails seront décrits ci-après en se référant aux figs. 7 à 10 inclus.
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H est un bâti de pompe élargi al' une de ses extré- mites coi,-mie représente en Hl e.t' présentant une cavité cylin- drique H dans laquelle un coulisseau T est destiné à rece- voir un r'101Jvél6nt de va-et-vient. Ce coulisseau présente une cavité interne I1 et est fermé à l'une de ses extrémités com- me représenté. Son extrémité fermée est munie d'un galet pi-
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votant I.
J est un arbre à came dont une extrémité pénètre dans l'élargissement Hl du bâti de pompe 2 Sur l'arbre est montée une came Jl agencée pour agir sur le galet I'o Près ce la came jl est disposé un excentrique J qui est entouré par un collier d'excentrique J3 portant une oreille J4 sur la- quelle pivote, par une de 'ses extrémités,un levier K pivotant @
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par son autre extrémité sur un axe K1solidaire du bâti H, comme représenté. tans la cavité I1 du coulisseau 1 est fixée une tige L portant à son extrémité interne un élargissement lA¯ Autour de la tige L est fixée une pièc'e de retenue L2 qui es t perforée comme on le voit en L3 et qui comporte un élargisse- ment L4 à son extrémité interne.
M désigne le corps de pompe fixé au bâ-ti H et dans lequel est aussi fixée une garniture M1.Un ressort L5 en- toure la pièce de retenue L2 et prend appui par une de ses extrémités sur l'élargissement L4 et par son autre extrémité sur le corps de pompe*
N est un plongeur de pompe agencé pour coulisser dans la garniture M1 et traversant le trou L3 de la pièce de retenueL2. Ce plongeur est muni d'un élargissement N1 logé dans la pièce L2 et en contact avec la tige La M2 estune chambre de pompe ménagée dans la garniture M1. Avec cette cham- bre communique un conduit d'admission 0 qui est -normalement fermé par une soupape 01 s'ouvrant en antagonisme à l'action @ d'un ressort 01 par l'aspiration régnant dans la chambre de pompe.
Avec cette chambre communique aussi un conduit de sortie P qui est normalement fermé par une soupape 3? laquelle sou- pape est agencée pour être ouverte en antagonisme à l'action d'un ressort P2 par la pression régnant dans la chambre de pompe. Quand cette soupape est ainsi ouverte, le carburent est refoulé à travers elle et dans le tuyau d'admission P3. &
Avec la chambre de pompe communique un by-pass Q agencé pour être ferménormalement par une soupape Q1. Cette soupape estnormalement appliquée sur son siège par un ressort Q2 qui entoure une tige de soupape séparée Q3 portant un collet Q4 et guidée en o La tige de soupape est séparée de la /
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soupape et est normalement en contact avec elle.
Elle est ré- trécie à son extrénité interne, corne on le voit en J6, et autour de cette partie rétrécie est disposé un ressort Q7 qui, lors de la course d'aspiration, contribue à fermer promptement la soupape indépendamment, de la position de la tige de soupa- pe séparée.
Autour d'un point intermédiaire du levier K pivote une biellette R assujettie à un poussoir R.1Ce poussoir porte à son extrémité externe un coin R2. R3 désigne un second poussoir portant à son extrémité interne une plaque R4. A l'extrémité externe du poussoir R3 est fixée de façon réglable une console R5. R6désigne un ressort moteur entourant R3.
S est une tige reliée par toute tringlerie conve- nable au régulateur de vitesse et agencée pour être déplacée vers l'intérieur et vers l'extérieur par ce régulateur. Les détails de cette construction n'ont pas été représentés par ce qu'ils ne font pas partie de l'invention.
Sur l'extrémité du poussoir S, est ironie un coin S1. Cornue représenté, ce coin est en contact avec le coin R2 et avec le bloc R4. Suivant la position du coin S1 déplacé vers l'intérieur et vers l'extérieur par le régulateur, la longueur de la triglerie située entre le levier K et le bloc R4 varie, de même que le moment où la console R5 entre en contact avec le collet Q4, ce qui fait varier l'instant auquel la sa.upape Q1 s'ouvre et l'instant de la course de refoulement de la pompe auquel le carburant cesse d'être délivré à la sou- pape d'injection et auquel il commence à être délivré par la .soupape Q1 pu réservoir à carburant
Le mode d'emploi et le fonctionnement @u dispositif suivant l'invention sont les suivants :
Lorsque le vilebrequin tourne, il actionne l'excen- trique qui, à son tour, à l'aide de sa tige d'excentrique, fait
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osciller le levier du dispositif de commande à came. La.came, en oscillant, fait coulisser le plongeur de pompe qui, effec- tuant un mouvement de va-et-vient à chaque course du moteur, aspire hors du réservoir, et refoule dans le cylindre du mo- teur, une certaine quantité de carburant à chaque mouvement de va-et-vient Si cette pompe n'est soumise à aucune autre in- fluence, elle débitera exactement la même quantité de carbu- rant dans le cylindre à chaque course .de refoulement, et comme il existe une relation fixe entre la vitesse du piston plongeur et celle du moteur,
il y aura une relation fixe en- tre la vitesse du piston et la quantité de carburant injectée jusque toute position angulaire du vilebrequin.
Il existe une soupape de décompression associée à la chambre dnns laquelle le plongeur travaille, soupape normalement fermée par un ressort. La régulation est effectuée par un appareil qui ouvre la soupape de décompression en anta- gonisme à la pression du ressort à diverses positions angulai- res du vilebrequin, c' es t-à-dire qui varie l'instant de ferme- ture de l'admission,car, aussitôt que la soupape de décompres- sion a commencé à s'ouvrir, elle découvre un conduit qui est plus grand que celui de la tuyèred'injection et qui offre moins de résistance que celle-ci, de sorte que toute injection de carburant dans la chambre de combustion cesse immédiate- ment
La soupape de décompression est ouverte à des ins- tants variables, ou à des positions angulaires variables du vilebrequin,
par une goupille portée par le levier du dispositif de commande à came et venant heurter une came prévue à l'ex- trémité du levier recevant un mouvement de monte-et-baisse du régulateur. Lorsque la vitesse s'élève, ce dernier levier est mû par le régulateur de façon à amener la partie la plus large de la came sur le trajet de la goupille de commande, ce qui,
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coupe l'admission plus tôt, et, lor-sque la vitesse diminue, le régulateur amène une partie plus mince de la cane sur le trajet de la goupille, ce qui permet à celle-ci d'effectuer un mouvement d'oscillation plui3 grand avant de heurter la came et d'effectuer la décompression.
La commande des divers moyens de réglage prévus pour mettre les pièces en position et régler le montage initial de l'appareil est bien entendu importante, mais on pourrait évidemment prévoir d'autres dispositifs.
Comme représenté, les moyens prévus pour effectuer la. décompression sont constitués dons un cas par une soupape de décompression séparée et dnns un outre cas, par une goupil- le de commande qui ouvre la soupape d'aspiration.
Le mode d'emploi et le fonctionnement de la pompe sont les suivants :
Quand l'arbre à came tourne, le poussoir reçoit un mouvement de va-et-vient, la longueur totalede la tringlerie du poussoir étant modifiée par le mouvement du coin, lequel mouvement estrégi par le régulateur.
L'action de l'ensemble des poussoirs est la sui- vente :
Pendant le mouvement des deux poussoirs vers 1' extérieur, la console portée par le poussoir externe vient buter contre le collier de la tige de soupape séparée et fait mouvoir celle-ci vers l'extérieur en antagonisme à l'action du ressort entourant cette tige. Ce mouvement de la tige de sou- pape libère la soupape, qui est alors repoussée à l'écart de son siège par la pression régnant dans la @nambre de pompe, le by-pass s'ouvrant par suiteLans l'ouverture de la soupape, l'effet du petit ressort qui entoure l'élément rétréci de la tige de soupape séparée est négligeable en comparaison avec la pression antagoniste de la chambre de pompe qui agit sur la soupape.
Il s'ensuit que l'ouverturede la soupape estré-
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gie d'une façon entièrement mécanique, mais sa fermeture., que l'on va décrire, est purement automatique.
Au moment, pratiquement, où le plongeur de pompe commence sa course de retour, la pression régnant dans la chambre de pompe est remplacée par- une aspiration qui se com- bine avec l'action du petit ressort prenant nppui contre la soupape pour déterminer une fermeture rapide aussitôt que com- mence la course d'aspiration. Après que la soupape s'est fer- mée, l'ensemble des poussoirs effectue sa course de retour jusqu'au point où le ressort le plus grand est mis à même de ramener la tige de soupape à la position de la fig* 1, et les pièces sont ramenées à cette position avant qu'aucune pression se soit établie dans la chambre de pompeLa soupape est alors maintenue fermée en antagonisme à la pression d'injection par le ressort le plus grand jusqu'au moment où le cycle précédem- ment décrit recommence.
Etant donné que la soupape elle-même est sé- parée de la, tige de soupape relativement grande et lourde et des autres pièces travaillantes, que la soupape, qui est petite, estfermée automatiquement avrnt le mouvement de re- tour de la tige, et que la tige de soupape et les autres pièces peuvent, par cette construction, être ramenées graduel- ) lement à leur position, la fermeture prompte sera réalisée sans les chocs et battements qui résulteraient de l'inertie de pièces lourdes .
Si la soupape était d'une seule pièce avec sa tige et était reliée positivement aux autres éléments du mécanisme de commande de la soupape en vue d'effectuer la fer- meture rapide de cette soupape, il serait nécessaire de com- muniquer un mouvement très rapide aux pièces de commande et les chocs nuisibles de la soupape sur son siège seraient con- sidérablement augmentés
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Le plongeur de pompe effectue ses courses de va-at- vient à l'unisson avec le moteur, s'il est actionné par le moteur, ou avec son mécanisme de commande, si un moteur n'in- tervient pas.
DAns sa course de retour, il aspire dans le circuit de l'huile qui traverse à une vitesse relativement é- levée la soupape d'admission en se mouvant au contact de tou- tes les parties du circuit d'admission, et confie il n'existe pas d'espaces morts ou de poches rentrantes, on ne court pas le risque d'avoir des zones stagnantes dans ce circuit ni une séparation d'air et d'huile chargée de gaz ou la formation et l'emprisonnement de bulles quelconques. Par suite, les bul- les ou l'huile chargée de gaz ou d'air susceptibles d'être présentes pénétreront et s'élèveront dans le cylindre de pompe, et comme, à la fin de la course, l'agitation est nulle, ou tout au moins très faible, cette huile chargée de gaz ou d'air pourra s'élever à la partie supérieure du cylindre de pompe.
Après la course de retour du plongeur, il s'établira immédiatement une pression qui sera presque immédiatement assez grande pour ouvrir la soupape de refoulement, et l'huile qui se trouve au-dessous de la partie du cylindre de pompe où s' effectue la séparation de la partie chargée d'air ou de gaz et plus légère de l'huile sera délivrée à travers la soupape de refoulement à la tuyère ou pièce d'injection ou au cylinare de moteur, suivant le cas.
A mesure que continue le mouvement de refoulement du plongeur, l'extrémité de ce dernier pénètre dans une par- tie de la boite renfermant la soupape de by-pass. A quelque point de ce mouvement, le régulateur, la main de l'opérateur , ou n'importe quelle autre source de mouvement convenable ou- vrira la soupape de by-pass.
Quand ceci a lieu, la pression tombe immédiatement et la soupape de refoulement se ferme instantanément, et
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pendant que le plongeur continue son mouvement de va-et-vient, l'huile est refoulée en avant du piston à travers la soupape de by-pass. La disposition préférée d'un piston ou plongeur pointu et d'une douille pointue vers laquelle ce piston se meut a pour but de permettre des vitesses de liquide relati- vement élevées même avant la fin de la course, et ceci, con- jointement avec l'action de balayage de l'épaulement du plon- geur dans le cylindre de pompe tend à refouler, chasser ou entraîner toutes les bulles séparées plus légères ou l'huile chargée d'air ou de gaz, mais ce à travers la soupape de by- pass.
Il en résulte que, à chaque mouvement de va-et-vient du plongeur, le circuit est débarrassé de tout le gaz ou l'air séparés et que le temps est insuffisant pour permettre d'en recueillir aucune quantité appréciable dans le circuit.
Dans la construction de la pompe, tous les efforts possibles ont été faits pour réduire au minimum le jeu entre le plongeur et la cavité ou cylindre dans lequel il coulisse et leurs pièces adjacentes. L'huile entraîne en effet une certaine quantité d'air et de gaz qui, si elle doit être éva- cuée, doit se mouvoir à une vitesse élevée pendant le temps d'évacuation, afin que toutes les bulles soient balayées sû- . rement et positivement hors de la chambre de pompe.
Quand le plongeur et la cavité dans laquelle il est .monté et coulisse ont été usés jusqu'à ce qu'on ait obtenu un joint de travail convenable, leur relation est telle que le plongeur est suspendu dans la dite cavité sur une très mince couche d'huile qui l'entoure complètement, et cette couche est si mince que la tension superficielle de l'huile elle-même est suffisante pour résister à l'action de cisaillement ré- sultant du mouvement du plongeur, même lorsque les pressions sont très élevées. Ceci produit une pellicule d'huile continue et contribue beaucoup à empêcher le fluide de fuir de la pompe le long du plongeur.