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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de
BREVET D'INVENTION pour "DISPOSITIF POUR L'ALIMENTATION DES MOTEURS A COMBUSTION
INTERNE" formée par
Louis Henri Libert B E L L EM.
Conv Int :Priorité d'une demande de brevet déposée en France le 28 mai 1926 et d'un premier certificat d'addition \déposé le 27 octobre 1926.
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La présente invention est relative à un dispo- sitif permettant 1' alimentation des moteurs à combustion interne au moyen de tous combustibles, et plus particu- lièrement au moyen de combustibles lourds.
Le dispositif selon l'invention, qui s'appli- que plus particulièrement aux moteurs à quatre temps du genre de deux dans lesquels le combustible ou l'émulsion riche de combustible, et l'air comburant sont admis sépa-
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rément dans chaque cylindre penaant le temps d'aspiration, est essentiellement caractérisé por la combinaison d'une pompe à piston unique et d'un distributeur à voies multi- ples assurant l'uniformité du débit dans chacun des cylin- dres du moteur, le refoulement de la pompe précitée s'ef- fectuant durant une course du moteur inférieure à celle suivant laquelle s'effectue un temps d'aspiration.
Selon une caractéristique de l'invention, la pompe précitée, à débit réglable, est une pompe à piston plongeur du genre de celles dans lesquelles le cylindre est entraîné, par l'intermédiaire de tout système de fric- tion approprié au début de chacune des courses fonctionnel- les du piston, le réglage du débit de cette pompe étant obtenu en réglant l'amplitude de la course du cylinare, au moyen d'une butée par exemple.
Le distributeur peut être d'un type quelconque, par exemple un distributeur rotatif à voies multiples.
Le dispositif selon l'invention présente, sur ceux actuellement connus, des avantages importants. Tout d'abord le fait d'avoir une pompe unique pour toue les cylindres du moteur permet d'avoir toujours, quelle que soit l'usure des différents organes du dispositif, un débit uniforme pour chacun des cylindres, ce qui ne se produit pas avec les pompes à pistons multiples. De plus, grâce au fait que la course de refoulement s'effectue durant un temps plus court que le temps d'aspiration, le refoule- ment de combustible dans le cylindre sera toujours achevé avant que la soupape d'admission se ferme, en sorte que, au temps d'aspiration suivant, on n'aura pas à craindre l'admission du combustible immédiatement à l'ouverture de la soupape, c'est-à-dire sans pulvérisation.
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On avait bien essayé dans les dispositifs connus, d'obtenir un résultat semblable en commandant les pompes par l'intermédiaire de cames ou dispositifs analo- gues, mais ces dispositifs étaient d'un fonctionnement défectueux et irrégulier. Au contraire, selon l'invention, la pompe peut être commandé directement par le moteur avec la multiplication voulue, la pompe devant tourner, au minimum, à une vitesse double de celle du moteur. Dans le cas d'un moteur à quatre cylindres, cette pompe tour- nera à le vitesse double du moteur;dans le cas d'un moteur à six cylindres. elle tournera à une vitesse trois fois plus grande que celle du moteur. De même, pour le cas d'un moteur présentant un nombre de cylindres plus grand, on déterminera dans les mêmes conditions la vitesse de la pompe.
Dans tous ces cas, le distributeur présente un nombre de anaux de refoulement égal à celui des cylindres.
Selon l'invention, dans le cas où le nombre des cylindres est inférieur à quatre, la pompe tournera toujours à la vitesse double du moteur, le nombre de canaux de refoulement du distributeur étant alors toujours égal à quatre, ceux de ces canaux, ne correspondant pas à un cylindre, faisant retour au réservoir d'alimentation.
Selon une caractéristique de l'invention, ce dispositif comporte un système de réglage susceptible de 3 or varier simultanément, le débit du combustible, en agiscant sar la butée réglable de la pompe, et le débit de @ en agissant sur un boisseau d'alimentation, soit cans la mâce @ens afin de faire varier le débit du mélange sans sangaz son, degré de richesse, soit en sens contraire de sur @ à faire varier la richesse de ce mélange.
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L'invnetion vise également en eux-mêmes certains perfectionnements aux pompes à piston unique ainsi qu'aux distributeurs rotatifs particulièrement applica- blés au dispositif selon l'invention.
Les caractéristiques et avantages de ces per- fectionnements ressortiront de la description qui va être faite en regard des dessins annexas dans lesquels.
La fig. 1 montre, partie en coupe longitudinale une forme de réalisation du dispositif selon l'invention.
La fig. 2 est une vue de détail du boisseau réglant le débit de l'air.
Les figs. 3 et 4 montrent une forme de ré- lisation de la pompe à combustible.
Les fige* 5, 6 et 7 montrent des variantes de construction de cette pompe* la f ig. 8 est une vue de détail.
La fige 9 montre le pulvérisateur.
Les fige, 10, 11 et 12 montrent deux formes de réalisation du distributeur, la fig. 11 étant une coupe suivant XI-XI, fig. 9.
Ainsi qu'on le voit sur la fige 1, le moteur comporte une pompe, désignée d une façon générale par A, unique pour tous les cylindres du moteur et qui alimente par une conduite , un diatributeur à voies multiples envoyant, par une conduite 27 pour chaque cylindre, le combustible liquide à un pulvérisateur C au moment où is scupape de oeiui-ci s'ouvre automatiquement sous l8 action d'une forte dépression créée dans le cylindre par le piston E, la soupape d'admission d'air 29 étant maintenue fermée par une came spéciale 30.
Le combustible est finement pulvérisé dans le cylindre par le pulvérisateur SI et, vers la fin du temps d'aspiration. la soupape 29 s'ouvre pour laisser
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entrer l'air nécessaire pour parfaire la cylindrée. L'ex- plosion est produite normalement au troisième temps avec tout appareil d'allumage d'usage courant 31.
La pompe de combustible A qui pourrait être d'un type quelconque'sera, de préférence, selon l'invention, une pompe à piston plongeur avec entraînement du cylinare su début des deux courses fonctionnelles du piston et munie de perfectionnements propres à l'invention. On a représer.té sur les fige. 3 et 4 une forme de réalisation de cette pompe. Comme en le voit sur ces figures, la pompe comprend essentiellement un bâti a présentant, à sa par- tie supérieure, un évidement formant un réservoir à combus- tible . Ce n-éservoir est fermé à sa partie supérieure par un courercle b comportant une tubulure bl par laquelle le combustible arrive dans le réservoir a1.
Ce couvercle b est en outre muni d'une tubulure ± comportant à l'intérieur, une soupape àbille. désignée d'une façon générale par ± , cette tubulure c s'ouvrant à l'intérieur du réservoir a1 por une embouchure conique c2 réalisée de préférence en fibre ou matière analogue. Cette tubulure .± est destinée au refoulement du combustible dans le distributeur B, par a conduite 26. La pompe proprement dite comprend essen- tiellement un corps de pompe d réélise, dens le cas repré- senté, par deux pièces se vissant l'une sur l'autre et qui est -[. lésé intérieurement, comme on le voit en d1, de manière à constituer le cylindre de la pompe. Dans ce cylindre :4.1 est engagée la tige de piston . de le pompe.
Ce piston est animé d'un mouvement alternatif qui lui est commanué par l'arbre f, commandé lui-même, par l'arbre du moteur. pour que le piston entraîne, au début de chacune de ses courses, le corps de pompe ou cylindre d. on a préu
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un système d'entraînement permettant indifféremment, soit le déplacement simultané de ce piston et de ce cylindre, soit le déplacement relatif de ces deux organes. Ce sys- tème d'entraînement peut être construit de plusieurs manières.
Dans le cas représenté sur les fige. 3 et 4, il consiste essentiellement à interposer entre le corps de pompe d et la tige de piston e, une bague fedue g réalisée de préférence en fibre, ou matière de friction analogue, et qui enserre la tige de piston ± sous l'action d'un organe de pression élastique qui peut être constitué par une seconde douille fendue ± en acier ou métal ana- logue, de manière à présenter une certaine élasticité. Ces douilles ± et IL 1 sont coincées dans le sens longitudinal entre les deux pièces constituant le corps de pompe d et dont il a été question plus haut. Pour l'étanchéité, un cuir embouti h est coincé entre l'extrémité supérieure de ces douilles et un épeulement de la pièce supérieure du corps d.
Entre ce cuir h et les douilles, on peut d'ail- leurs disposer une rondelle métallique telle que h1
Dans ces conditions, du fait du frottement de la douille sur la tige de piston e et du fait que, dans le sens longitudinal, cette douille ± est rendue soli- daire du corps de pompe d, résultera 1 ' entraînement de ce corps 1 par le piston dans les deux sens de son mouvement.
Le mouvement du corps de pomp e d entraîné par le piston est limité dans le sens ascendant du fait que sa tête supérieure ± vient s'appliquer contre l'embouchure conique c2. dont elle épouse d'ailleurs exactement la forme, pour une bonne étanchéité. Dans le sens descendant, le mouvement de ce corps de pompe d est limité par une butée 1,-de position réglable et qui peut être constituée, par exemple, par une douille servent de guide au piston e
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et guidée elle-même dans un alésage a du bâti a, La posi- tion de cette butée 1 peut être commandée par un secteur denté j, en prise arec une crémaillère il prévue sur la douille i.
Le fonctionnement de cette pompe est le sui- vant:Le réservoir et étant constamment rempli de combus- tible qui arrive par la tubulure b1. de manière à assurer, en même temps que l'alimentation du moteur, le graissage des organes de la pompe, lors du mouvement descendant de cette pompe, une partie du combustible s'introduit dans le cylindre dl vers la partie supérieure de ce dernier.
Au début de ce mouvement descendant, le corps de ponpe d et le piston se déplacent simultanément jusqu'à ce que ce corps d rencontre la partie supérieure de la butée i, le piston continuant alors tout seul sa course. Au début de la course ascendante suivante, le corps de pompe d sera tout d'abord entraîné en sorte que sa tête e3 viendra faire joint étanche avec l'embouchure c2.A ce moment là. le piston terminera seul se course ascendante et refoule- ra le combustible se trouvant dans le cylindre d1par la soupape à bille c3, On se rend facilement compte que le débit du combustible dépend uniquement de l'amplitude du déplacement relatif du piston et du corps de pompe d.
Par suite, en réglant convenablement la position de la butée i, de laquelle dépend l'amplitude de ce mouvement relatif, on pourre régler le débit de la pompe pour chaque coup de piston.
Pour l'évacuation de l'air lors de la mise en marche initiale, on a prévu sur le tubulure bi une ouver- ture pouvant être commandéc par une vis ou un robinet, ou tout autre système analogue.
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On a représenté sur la fig.5 une variante de construction- permettant d'obtenir une pompe d'une grande compacité.Selon cette variante, la garniture de friction qui peut être constituée, comme représente, par une douille fendue R , en fibre par exemple, sur- laquelle agissent des ressorts indépendants R1, est interposée entre le cylindre d, de la pompe et un cylindre auxiliaire 1 solidaire du piston e et mobile avec lui, ce piston pouvant par exemple être vissé en 11 sur le cy- lindre 1, La garniture de friction est logée dans un évidement 1 2 de ce dernier et y est maintenue par un chapeau vissé 13 de manière à se déplacer avec ce cylindre, tandis que le cylindre ± de la pompe peut se déplacer dans un évidement 14 du cylindre auxiliaire 1.
Les mouvements du piston e sont donc transmis au cylindre d par l'intermédiaire du cylindre 1. et de la garniture de friction qui agit sur la périphérie du oy- lindre d c'est-à-dire sur un organe de diamètre relativement grand. La surface de friction se trouve dono augmentée et l'usure diminuée
Cette disposition permet en outre de prévoir, pour l'étanohéité entre le piston et le cylinare d et sans augmenter l'encombrement, en outre du cuir em- bouti h, une garniture d'étanohéité logée dans le cy- lindre ±. et qui peut avoir unessez grande longueur. De même la douille i formant butée peut avantageusement être disposée concentriquement par rapport au cylindre auxiliaire 1, cette butée coopérant alors avec une butée d2 du cylindre d.
On obtient ainsi une pompe d'une grande compacité et d'un fonctionnement sur .
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Un autre perfectionnement que présente cette poupe oonsiste dans la disposition du réservoir à com- bustible il 4 qui se trouve alors déterminé entre une cloison a5 et un chapeau a6 qui porte les tubulures d'arri- vée et de sortie de combustible. Le cylindre d traverse la cloison a5 et si l'on prévoit pour le passage de ce 7 cylindre un presse-étoupe a7, on voit que le combusti- ble contenu dans le réservoir a4 ne pourra pas venir se mélanger avec le lubrifiant contenu dans le réservoir a1 pour le graissage des organes de la pompe et que, par suite, ce graissage pourra être obtenu avec un lubrifiant quelconque quel que soit le combustible employé .
Les figs.6 et 7 nontrent deux variantes de construction suivant lesquelles la garniture de fric- tion agit sur une partie e1 du piston e, cette partie e1 étant de plus grand diamètre que la partie active du dit piston. Ces deux variantes se différend ent seulement par le fait que dans le cas de la fig.7 on a prévu une garniture d'étanch6ité m entre le piston et le cylindre.
Au lieu de réaliser la garniture de friction au moyen d'une bague unique , on peut réaliser cette garniture par la superposition de plusieurs bagues sur chacune desquelles agit un ressort indépendante c'est ce qu'on a représenté sur la fig.8 .
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Le distributeur selon l'invention désigné
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d'une façon générale par ± ( fig|U|î et représenté en détail sur les fi..::s.10et il comprend essentiellement un btti 1 pouvant être fixé, en tout endroit voulu et par tous moyens appropriés, sur le bibi du moteur auquel il est appliqué. Dano un éviuement supérieure de ce bâti est logé un tiroir rotatif 1 réalisé de préférence, en fibre, bois dur ou similaire et auquel le mouvement de rotation est commandé par l'arbre ¯± du moteur, par l'in- termédiaire ci 'un dispositif qui sera décrit plus loin. Ce
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tiroir rotatif 3, qui présente une lumière 5, coopère, pour la distribution du combustible, avec une table fixe
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6 rapportée sur le b ti 2 par tous moyens approprias.
Cette table 1 est percée d'un canal central 7 qui se trouve en communication cons tente, d'une part, avec la conduite d'arrivée de combustible qui peut se visser, par exemple, sur une tête filetée et, d'autre part, avec la lumièro centrale 5 du tiroir 3 Cette table .6 présente, en outre,
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des canüux 2 dont le nombre et la disposition varieront suivant le nombre des cylindres que comporte le moteur.
C'est ainsi par exemple que si l'on a un moteur à quatre cylindres, le table 6 présentera quatre canaux 9, Chacun
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de ces centux débouche sur la surface 1Ç de la table 6, en contact avec le tiroir , et se trouve en outre en communication avec une tubulure 11 correspondant chacune
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à l'un des cylindres d.4 moteur par l'intermédiaire des conduitee/27 spécifiées plus haut. Les dits canaux 9 débou- chent sur la surface 10 dans une position telle que, durant la rotation du tiroir 3. la lumière centrale ,5 qui commu- nique toujours avec la conduite d'arrivée de combustible
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7, soit susceptible de venir successivement en connunication
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avec chacun des dits canaux 9.
La conduite ¯7 se trouve donc successivement en communication rvec chacune des tubulures 11 et, par suite, avec chacun des cylindres au moteur qui se trouvent ainsi successivement alimentés.
Le commande du mouvement de rotation du tiroir 3 est obtenue de la feçon suivante: L'arbre ± commande, par l'intermédiaire d'un système de roue et vis sans fin 12. un premier arbre 13 logé dans un alésage 14 du bâti 1.
A sa partie supérieure, cet arbre 13 qui, à sa partie inférieure peut reposer sur une butée à billes 15, présente un évidement central 16 dans lequel s'engage un second arbre 17 qui est entraîné dans le mouvement de rotation de 1* arbre 13 par une clrvette 18 solidaire du ait arbre 13 et sur laquelle s'engage une rainure 19 de l'arbre 17.
Avec ce dispositif, ce dernier se trouve donc entraîné en rotation tout en pouvant se déplacer longitudindlement par rrpport à l'arbre 13,
Cet erbre 17 est constamment poussé contre le tiroir 3. ou plus exactement contre un disque 20 rendu solidaire de ce tiroir par l'intermédiaire d'ergots, tels que 21, por un ressort 22 prenant appui contre le fond de 11-évidement 16. Cette action de poussée de l'arbre 17 contre le tiroir 3, qui a pour effet d'appliquer fortement ce dernier contre la surface 10 de la table ± et d'assurer ainsi une bonne étanchéité, est exercée par l'intermédiaire d'une calotte sphérique 23. ou dispositif similaire, per- mettant une légère oscillation du tiroir 3 par rapport à l'arbre 17.
Pour l'entraînement du tiroir 3, cet arbre 17 présente à sa partie supérieure une rondelle 25. dentée
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extérieurement COLTIne on le voit en particulier sur la r ':r et qui est engagée dans un évidement à denture interne pratiqué dans le disque 20 dont il a été question plus
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haut.En prévoyant un léger jeu entre cette rondelle 25 et l'évidenent correspondant de ce disque 20 le léger nouvement relatif du tiroir 3, nécessaire pour que, sous l'action de poussée de l'arbre 17, il vienne plaquer exactement contre la surface 10, sera toujours possible.
L'étanchéité obtenue sera par conséquent excellente.
Naturellement, on déterminera le système de roue et vis sans fin 12 de telle manière que le tiroir 3 tourne à la vitesse voulue suivant le type de moteur au- quel il eet appliqué. C'est ainsi par exemple que pour un moteur à quatre temps, ce tiroir 3, devra tourner à mi- vitesse du moteur.
La forme du tiroir 3, et par conséquent la nature de la surface 10 contre laquelle ce tiroir vient porter, pourront varier. Dans l'exemple de la fig.10, le tiroir 3 est en forcie de cône, la surface 10 étant alors une surface de révolution conique de même angle au eanmnet.
Dans le cas de la fig.12, au contraire, le tiroir 3 est plan:c'est d'ailleurs la seule caraotéris- tique particulière du distributeur représenté sur cette figure.
La vitesse de rotation de la pompe A qui, selon l'invention, doit toujours tourner au moins à une vitesse double de celle du moteur, est déterminée d'a- près lo nombre des cylindres du moteur. C'est ainsi par exemple que s'il s'agit d'un moteur à quatre cylindres à quatre temps, c'est-à-dire d'un moteur dans lequel il est nécessaire d'avoir quatre injections de combustible pour deux tours du moteur, la pompât tournera à une vitesse double ae celui-ci.
Pour un moteur à six cylindres,elle tournera à une vitesse triple, et ainsi de suite o
On remarquera que dans tous ces cas, le dis- tributeur , qui tourne toujours à mi-vitesse du moteur, présentera autant de conduites de refoulement 27 qu'il y de cylindres, et on remarquera également que chaque refov
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lement de la pompe A, c'est-à-dire chaque injection de combustible dans un cylindre, s'effectuera suivant une course du moteur inférieure à la course durant laquelle s'effectue le temps a'aspiration.
Par suite, avec cette disposition, on n'aura pas à craindre que, au moment de la fermeture de la soupape , du combustible s'amasse dans le pulvérisateur 1 pour être admis dans le cylindre au prochain temps d'aspiration, sans aucune pulvérisation.
Dans le but d'obtenir ce même avantage, même lorsqu'il s'agit de moteurs mono-cylindriques ou à deux cylindres, la pompe sera toujours commandée à une vitesse double de celle du moteur, le distributeur B, présentant alors toujours quatre refoulements 27, celles de ces conduites qui ne correspondent pas à des cylindres du moteur faisant alors retour au réservoir d'alimentation.
On peut également avantageusement disposer dans chacun des conduits 7, de préférence à proximité du cylindre correspondent, un organe présentant une cer- taine résistance à l'écoulement du combustible aans le but d'éviter toute solution de continuité dans la colonne de combustible refoulée dans le conduit 27 à chaque coup de pompe. On pourra, dans cet ordre d'idées, prévoir une membrane perforée, une soupape automatique ou similaire.
La fig.8 montre une forme de construction avantageuse de ce dispositif. Sur cette/figure on a repré- senté un pulvérisateur 42. du type de celui décrit dans un brevet américain ? l.527,829. et qui est essentielle- ment caractérisé par une soupape pulvérisatrice 43 logée dans le corps de ce pulvérisateur 42. Le canal d'arrivée de combustible 27 débouche dans le pulvérisateur, juste en regard de la dite soupape 42. L'orifice de ce canal 27
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peut être obturé par une soupape auxiliaire 44 montée à l'extrémité d'une tige 45. disposée à l'intérieur du canal 27. Un ressort 46 tend toujours à appliquer cette soupape 44 contre l'extrémité du canal 27 Cette soupape auxiliaire 44 oppose ainsi une certaine résistance au passage du combustible, ce qui est le but cherché.
Pour assurer la proportionnalité entre la quantité d'air admise au cylindre par la soupape et le débit du combustible, il est prévu sur la conduite abou- tissant à cette soupape, un boisseau rotatif 32. ( figs.
1 et 2) et entre ce boisseau et le levier ,il de commande de la butée i de la pompe , une liaison qui se fait par exemple au moyen d'une chaîne 33 guidée dans des tubes 34, lesquels sont munis eux angles de poulies de renvoi à gorge 35. Le boisseau 32 est rappelé en sens inverse de son mouvement d'ouverture, par un ressort 36 et il porte d'autre part une poulie 37 sur laquelle se trouve attachée la chaîne ; un brin de la chaîne va au levier de commande 39 tandis que l'autre brin passe sur une poulie 40 dépla- çable par un deuxième levier 41. et aboutit ensuite au levier j1 réglant la cylindrée de la pompe.
En maintenant le levier 41 fixe et en agissant sur le levier 39, on donne plus ou moins d'air et, simul- trnément plus ou moins de combustible. En laissent au con- traire le levier 39 fixe et en manoeuvrant le levier 41. on modifie la teneur en combustible du mélange. En abais- sant le levier 41. on enrichit oe mélange, en élevant ce levier on l'appauvrit 'Au démarrage, il est nécessaire de partir avec l'air entièrement fermé; on met le levier 39 dans la position de fermeture de l'arrêt et on abaisse le levier 41 pour avoir le levier j1 tout à fait en haut,
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et par suite la quantité maximum de combustible.
Cette disposition présente l'avantege de pou- voir être installée commodément pour tous les types de moteurs, sur n'importe quel véhicule, ce qui évite l'é- tude d'une tringlerie spéciale, inévitable avec les anciens systèmes.
Le présent système permettra essentiellement une grande régularité de marche et assurera constamment pour tous les cylindres une uniformité de débit quelle que soit l'usure éventuelle, grâce à la pompe à piston unique.
Il va d'ailleurs de soi que l'invention n'a été décrite et représentée ici qu'à titre purement expli- catif mais nullement limitatif et qu'on pourrait y appor- ter diverses modifications de détail sans altérer son esprit.