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Monsieur George AMERY à Londres N.W. 6 (Angleterre). Perfectionnements aux pompes à combustible et pompes analogues et aux injecteurs pour moteurs à combustion interne.
La. présente invention comprend des perfectionnements aux pompes à combustible et pompes analogues et au injecteurs pour moteurs à combustion interne et elle a pour but de fournir une pompe convenant pour débiter de petites quantités de liquide contre une pression élevée, comme c'est nécessaire dans le cas d'une pompe à combustible pour un moteur à combustion interne .
Un autre but est de fournir une construction perfectionnée des tuyères d'injecteur.
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il a été proposé antérieurement qu'un moteur à combustion interne possède un système d'injection de combustible comprenant une pompe à plongeur reliée par des conduits à une tuyère d'injection et il a été proposé de fermer la tuyère d'injection par une soupape à pointeau' pressée par ressort, mais dans la construction ordinaire, la pompe possède une soupape de sortie automatique ou une soupape de sortie actionnée mécaniquement, interposée entre la pompe et le passage à combustible communiquant avec la tuyère à injection ;
cettesoupape de sortie sert à retenir la pression dans la tuyère d'injection lorsque la plongeur de la pompe est ramené en arrière et de cette manière la pression dans le cylindre de pompe ne correspond pas à tous moments à la pression de la tuyère. suivant la présente invention, on a prévu dans un système d'injection de combustible pour un moteur à combustion interne , la combinaison d'une tuyère à combustible, d'une soupape à pointeau fermée par .-ressort, et située dans cette tuyère, d'une pompe à pression d'huile pour débiter de l'huile à la pression d'injection, d'une communication constamment ouverte entre la pompe à pression d'huile et la tuyère à combustible et d'un dispositif à piston placé sur la soupape à pointeau,
fonctionnant sous l'effet de la pression d'huile pour déterminer l'ouverture et la fermeture de la soupape.
Suivant la présente invention, l'ouverture et la fermeture de la soupape à pointeau par ces dispositif à piston peuvent être effectuées soit par les fluctuations de pression dans le cylindre de pompe, soit par' des variations de l'admission de pression vers le dispositif à piston sous la commande d'une soupape actionnée mécaniquement, et ces deux formes de réalisation sont décrites ci-après,
La présente invention comprend, dans un système d'injection de combustible pour un moteur à combustion
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interne, la combinaison d'une tuyère à combustible, @ d'une soupape à pointeau fermée.par ressort pour la tuyère, d'un moyen par lequel la pression d'huile ap- pliquée à la tuyère agit également pour soulever la soupape à pointeau de son siège, d'un cylindre de pom- pe, d'un plongeur,
d'un moyen d'actionner le plongeur, et d'une communication constamment ouverte entre le cylindre de pompe et la tuyère de façon que la pres- sion à la soupape à pointeau $'élève et s'abaisse à tous-moments avec la pression dans le cylindre de pom- pe. Le moyen par lequel la pression d'huile appliquée àla tuyère agit également pour soulever la soupape à pointeau de son siège peut comprendre un piston monté sur la soupape à pointeau et qui par suite du fait que la soupape à pointeau est fermée par ressort, est un piston supporté élastiquement.
En conséquence, lorsqu'on augmente la pression du ressort sur le pis- ton, le degré d'ouverture de la soupape est réduit et le débit d'huile est diminué, tandis que lorsqu'on réduit la pression de ressort sur le piston, le débit d'huile est augmenté bien que le déplacement du plon- geur puisse avoir été laissé sans changement, La pres- sion contre laquelle l'huile doit être débitée est également réglée par la force du ressort. on prévoit aussi de préférence un moyen de fermer la soupape à pointeau contre son siège en com- binaison avec des moyens actionnés mécaniquement pour déterminer quand la pression d'huile est appliquée pour fermer celle-ci.
La présente invention comprend donc dans un système d'injecteur de combustible pour un mo- teur à combustion interne, la combinaison d'une tuyère à combustible, d'une soupape à pointeau fermée par res- @
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sort pour la tuyère, d'un cylindre de pompe, d'un plon- geur de pompe dans celui-ci, d'un moyen d'actionner le plongeur, d'une communication directe entre le cylindre de pompe et la tuyère et d'un moyen actionné mécaniquement pour commander l'ouverture et la fermeture de la tuyère à combustible à l'aide de la pression d'huile dans le cylindre de pompe.
Dans une construction suivant la présente inven- à pointeau tion, la soupape/est pourvue d'un piston d' ouverture, d'un piston de fermeture et de connexions de pression d'huile venant du cylindre de pompe, destinées à agir sur les deux pistons , et dans cette construction le moyen actionné mécaniquement pour commander l'ouverture et la fermeture de la soupape à pointeau comprend une soupape actionnée par une came pour déterminer la dis- tribution de la pression d'huile vers au moins une des connexions d'huile en question.
La soupape à pointeau est de préférence ouverte par la pression d'huile appliquée à la tuyère de façon que le commencement de l'injection dépende du réglage du temps pour le plongeur de pompe et que son achèvement dépende de la pression d'huile appliquée à un piston de fermeture sous la commande de la soupape actionnée méca- niquement. La soupape actionné e mécaniquement peut 'être reliée, en vue du fonctionnement, à un moyen d'actionner le plongeur à combustible par un mécanisme qui permet d'avancer ou de retarder le moment auquel il ferme la tuyère à combustible.
L'invention comprend en outre certaines caracté- ristiques de la construction de la tuyère, décrites ci- après . on trouvera ci-dessous la description, à titre d'exemples, de certaines formes de réalisation de l'in- vention, la description étant faite avec référence aux
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à combustible et dans une tuyère.
La fig. 2 montre le mécanisme de commande de cette pompe.
La fig. 3 montre une construction modifiée.
La fig, 4 montre une autre variante.
La fig. 5 montre le mécanisme de commande de la variante représentée à la fig, 4.
Sur la fig, l, le cylindre de pompe 11 contient un plongeur 12 comportant une tête 13 située à l'ex- térieur du cylindre et qui porte un galet de came 14 actionné par une came 15 montée sur un arbre 16 . Le plongeur 12 est ramené en sens inverse de l'action de la came par un ressort 17. il est à remarquer que les dessins sont schématiques en ce sens que des pré- cautions de construction bien connues, telles que l'em- ploi de bagues de bourrage ou de rainures d'obturation autour du plongeur, ne sont pas représentées. Le cylin- dre de pompe communique par un passage 18 avec une soupape d'admission qui peut être par exemple une sou- pape à bille fermée par ressort, du modèle habituelle- ment employé pour les pompes à liquide de petite ca- pacité.
En outre, le plongeur est en communication, par un passage 19 constamment ouvert, avec une tuyère à combustible.,La tuyère à combustible comprend une tuyère proprement dite 20 ayant un orifice d'injection 21 et un corps 22 qui forme un guide pour une soupape à pointeau 23. La soupape à pointeau présente un siège conique 24 pour fermer l'arrière de l'ouverture de la tuyère, elle présente une partie élargie ou un épau- lement 25 dont il sera question ci-après et un piston de fermeture 26 à l'arrière du corps 22 .
De plus, la ti. ge de la soupape à pointeau 23 est prolongée en 27 et porte extérieurement, à l'arrière du corps de la tuyè- re à combustible, une tte 28 sur laquelle prend appui @
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un ressort de fermeture 29 situé dans un chapeau vissé 30. En vissant le chapeau vers l'arrière ou vers l'avant sur le coprs de la tuyère à combustible, on peut modifier le degré de compression appliqué au ressort 29.
Le chapeau peut être immobilisé par un écrou de sûreté.
Le chapeau 30 contient en outre un arrêt vissé 31 présentant une portée carrée sur sa tête en vue du réglage et destiné à être mis en position de façon à limiter le degré d'ouverture de la soupape à pointeau 23. Si l'on revient à l'extrémité du siège de la soupape à pointeau, on observe que. par suite de l'action de l'arrêt 31, une très petite levée seulement du siège 24 par rapport à l'arrière de la tuyère 20 est autorisée. Entre ce siège et l'orifice fin 21 de la tuyère il y a un passage cylindrique 33 relativement élargi.
D'un coté du passage constamment ouvert 19 entre le cylindre de pompe 11 et la tuyère à combustible, il y a un branchement 34 qui conti ent une soupape 35 d'échappement de pression de combustible, soupape qui est maintenue abaissée par un ressort 36 contre un siège 37 au moyen d'un chapeau 38 fileté intérieurement et réglable.
D'un côté du cylindre de pompe 11, on a prévu un guide 39 pour une soupape en piston 40 dont la tige porte une tête 41 munie d'un galet 42 destiné à venir en prise avec une came 43. La came 43 est actionnée par une roue dentée 44 à partir d'une autre roue dentée 45 prévue sur l'arbre 16, comme cela sera décrit ci-après , les liaisons étant telles que le moment de fonctionnement de la soupape en piston peut être modifiée par rapport au moment de fonctionnement du plongeur de pompe. La soupape en piston constitue une soupape actionnée mécaniquement pour régler l'ouverture et la fermeture, ou tout au moins la fermeture de la sou-
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pape à pointeau 23.
La soupape en piston est normalement maintenue avec son galet 42 pressé contre la came 43 par un ressort 46. Dans le cote de la chambre de la soupape en piston s'ouvrent une lumière 47 venant du cylindre de pompe 11, et une lumière 48 aboutissant 9. un passage 49 qui se termine dans une chambre prévul dans le corps 22 de la tuyère à combustible, chambre dans laquelle le fonctionne le piston de fermeture 26.
Ily a en outre une lumière 50 qui est ouverte à l'atmosphère, Par suite de la disposition des lumières en travers desquelles la soupape en piston 40 est abaissée, le passage 49 est relié par la lumière 50 à l'atmosphère, mais lorsque la soupape en piston est soulevée, la communication avec l'amopshère est coupée et la lumière 47 venantdu cylindre de pompe est reliée à la lumière 48 et au passage 49.
Lors du fonctionnement de ce dispositif, la came 15 est reliée de telle façon au moteur à combustion interne avec lequel elle doit fonctionner que le plongeur 12 de la pompe est mis en mouvement de va et vient une fois pour chaque injection de combustible qu'il doit produire par l'intermédiaire de la tuyère 21; pendant la course d'aspiration ou de descente le combustible est aspiré par le passage 18 et l'instant de fonotionnemeit de la came est chdsi tel que la course subséquente vers le haut se produit à l'instant où l'injection est nécessaire. ceci produit une augmentation de pression dans le passage 19, la soupape en piston 4 0 étant abaissée entretemps de façon quela lumière 47 soit fermée.
Dès que la pression est augmentée jusqu'à une valeur suffisanté, la pression agissant sur l'épaulement 25 de la soupape d'injection 24 devient suffisante pour soulever la soupape ,contre le ressort 29 et l'injection commeace @l y a une atomisation préliminaire dans l'étroit espace conique entre le siège 24 de la soupape à pointeau et la tuyère 20, cet espace étant réglé de façon à être de l'ordre de quelques millièmes de pouce seulement.
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Il y a par conséquent détente et atomisation dans l'espace 33 avant que la tuyère à combustible fortement dite soit atteinte.
il y a ensuite une nouvelle détente à travers la tuyère 21 proprement dite et du combustible proprement atomisé pénètre dans la chambre de combustion du moteur qui peut être soit un moteur à combtion interne du type ordinaire, soit une turbine à combustion interne comme on l'a décrite par exemple au brevet belge 319.342. En- tretemps, le plongeur de pompe continue ' s'élever et la pression d'injection est maintenue, mais est empêchée de s'élever au-dessus d'une valeur déterminée par la soupape d'échappement 35 qui impose une limite supérieure à la pression d'injection. Le ressort 29 impose une limite inférieure et l'injection doit par conséquent se faire à une pression qui se trouve entre celle imposée par le ressort 29 et celle imposée par le ressort 36.
Si le moment de fonctionnement de la came 43 est retardé suffisamment, le plongeur à.combustible arrive à la fin de sa course et commence à retourner en arrière, Un peu après le commencement de la course de retour, le combustible dans la tuyère à combustible perd sa pression par suite de l'écoulement de 1!huile dans le cylindre de travail et le ressort 29 ferme la soupape à pointeau de nouveau sur son siège 24K Les variations de pression dans le cylindre de pompe déterminent ainsi l'ouverture et la fermeture de la soupape sans aucun mécanisme de soupape interposé.
Si l'on suppose toutefois, comme ce sera le cas excepté lorsque la période d'injection maxima possible est en fonctionnement, que la cqme 43 entre en action avant la fin de la course de débit du plongeur de pompe, dans ce cas, la soupape en piston 40 est soulevée et de l'huile sous pression passe par la lumière 48 et le conduit 49 vers le piston 26 fermant la soupape à pointeau et comme ce piston est de plus grande surface que l'épaulement 25
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qui sert de piston d'ouverture, la soupape à pointeau se ferme malgré le fait que la pression continue à s'exercer sur le siège 24.
Si l'on fait en sorte que le mécanisme qui relie l'arbre 16 à la came 43 est susceptible de va- riation pour ce qui concerne le moment de fonctionnement, on voit qu'une période d'injection variable avec un achè- vement court est obtenu de cette manière sans aucune com- plication des soupapes entre le cylindre de pompe 11 et la chambre de la tuyère. De semblables soupapes sont un inconvénient vu qu'elles conduisent à des pertes de pres- sion d'huile et sont difficiles à maintenir en ordre de marche.
Si l'on se reporte à la fig. 2, on y voit le mécanisme reliant l'arbre 16 et la came 43 avec le disposi- tif de variation du moment de fonctionnement; La came'43 est montée sur un arbre 52 qui porte une roue droite 53 engrenant avec une roue droite 54 de la même dimension -montée sur un arbre 55 Placée dans l'alignement de l'arbre 16. L'arbre 55 est pourvu d'une rainure pour recevoir un manchon coulissant 56 et le manchon 56 porte une broche 57. La broche 57 fonctionne dans une fente inclinée 58 pratiquée dans une tête creuse de l'arbre 16. Par conséquent, l'arbre 55 est actionné à partir de l'arbre 16 par l'intermédiaire de la broche 57 et si le manchon 56 est déplacé longitudinalement sur l'arbre, l'arbre 55 est avancé ou retardé par rapport à l'arbre 16.
Le manchon 56 porte un collier à gorge 60 dans lequel agit un levier bi- furqué 61 pour effectuer le mouvement longitudinal, et le manchon est sollicité vers une extrémité de son mouvement par un ressort 62. Ce dernier tend à retarder autant que possible la came 43 par rapport à la came 15 mas si l'on pousse le manchon contre l'action du ressort 62 ou avance la came 43 et on réduit la période d'injection.
Il va de soi que si on le désire, l'arbre 16 peut
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tionne au moyen d'une connexion semblable à la connexion par broche et fente b7,58, de façon à avancer ou à re- tarder l'instant du commencement de l'injection.
La fige 3 montre une variante de la pompe à com- bustible et de la tuyère d'injection, le cylindre 11 et le plongeur 12, l'enveloppe 39 et la soupape 40 étant prévus et actionnés comme précédemment. On a prévu un tuyau 70 aboutissant à l'extrémité antérieure de la tuyè- re d'inaction 71 à partir du cylindre de pompe et un tuyau 80 allant de la soupape 40 à un piston de fermeture.
Quoique ces tuyaux soient représentés au dessin comme étant très courts, il va de soi qu'ils peuvent avoir n'im- porte quelle longueur désirée et il en est de même pour les connexions représentées à la fig, 1.
Entre le cylindre de pompe 11 et l'enveloppe 39 il y a une soupape d'admission 72 reliée à une lumière d'admission 73, laquelle correspond à la lumière 18 de la fig. 1.
Le corps de la tuyère à combustible est fait en deux parties 71 et 74 qui sont vissées ensemble au moyen d'un raccord ?5¯glacé entre elles et les deux par- ties du corps sont forées axialement pour recevoir une soupape à pointeau 76 qui est pressée sur un siège 77 par un ressort 78. La soupape à pointeau porte un prolonge- ment cylindrique 79 au-delà du siège 77 et le prolonge- ment remplit presque complètement une ouverture de tuyè- re 89 entre laquelle et le prolongement en forme de bou- chon il reste une étroite fente annulaire qui peut être seulement de l'ordre d'un ou de deux millièmes de pouce de largeur ou même moins.
Cet intervalle constitue l'ori- fice de tuyère effectif et le prolongement 79 et l'ex- trémité de la tuyère sont disposés de façon à être à fleur l'un de l'autre lorsque la tuyère est fermée.
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L'orifice de tuyère s'élargit en cane lorsqu'on se déplace vers l'arrière depuis la face frontale de la tuyère, en laissant un passage annulaire défini 81 autour du pro- longement 79 et entre celui-ci et le siège 77. derrière le siège 71,:la soupape en pointeau possède un épaulement 85 qui correspond à l'épaulement 25 de la fig, 1. Autour de la soupape à pointeau, derrière l'épaulement 85, il y a une soupape d'échappement 82 en forme de manchon qui presse sur un siège 83 et est maintenue en action par un ressort 84.
La soupape d'échappement est rainurée longitudinalement en 86 pour fournir un passage pour évacuer l'huile )lorsque la soupape se soulève et-ce passage est prolongé par une rainure intérieure 87 dans le raccord 75 jusqu'à un passage 88 de soupape d'échappement, relié en 89' à l'atmosphère par un trou transversal. Le passage 89' vers l'atmosphère peut, si on le désire, être pourvu d'un raccord pour la fixation à'un tuyau d'écoulement au lieu dé déboucher directement dans l'atmopshère.
La tête 90 de la soupape à pointeau 76 sert de piston de fermeture et reçoit également la pression du ressort 78. La tête 90 est creusée pour recevoir l'extrémité d'une tige 91 coaxiale à la tête et la tige 91 est pressée normalement vers l'avant aussi loin que possible dans l'enveloppe de tuyère 74 par un ressort 92 maintenu en place par un chapeau 93 . Le chapeau 93 contient également un arrêt à vis 94 correspondant à l'arrêt 31 de la fig. 1. Cet arrêt est fixé par un écrou de sûreté 95.
Il est à remarquer que le passage d'huile 80 pour fermer la soupape à pointeau est relié à un espace autour du ressort 78 de sorte que la pression d'huile admise Par 80 s'exerce sur la tête 90 de la soupape à pointeau pour fermer celle-ci, il y a un très petit intervalle 96, ne valant pas plus qu'un ou deux millièmes de pouce ou même moins, entre la tige 91 et la tête 90 et un autre intervalle analogue 97 entre la tige 91 et l'arrêt 94. La tige
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91 est creuse et contient un passage central 98 qui communi- que avec l'espace 99 autour du ressort 92 et est delà re- lié à l'orifice atmosphérique 89'.
L'orifice atmosphérique 89' est également relié par un branchement 101 à l'espace situé à l'extrémité de la soupape en piston 40, et la soupape en piston 40 con- tient deux lumières 102, 103. L'une de celles-ci sert, lors- que la soupape est soulevée, à relier le tuyau 80 à la pression d'huile dans le cylindre de pompe 11 et l'autre lumière 102 sert, lorsque la soupape est abaissée, à re- lier le tuyau 80 au branchement 101 et de là avec l'at- mosphère.
Lors du fonctionnement de cette tuyère, lorsque le plongeur de pompe 12 se soulève, il provoque une élé- vation de pression d'huile dans le tuyau 70, ce qui sou- lève la soupape à pointeau 76 de son siège-7? par suite de l'action de la pression sur l'épaulement 85. La pres- sion à laquelle ce soulèvement de la soupape à pointeau se produit est déterminée par le ressort 78 et constitue la pression d'injection initiale. -L'amplitude de la le- vée est limitée par la valeur de l'intervalle 96 et est telle qu'une atomisation préliminaire se produit au siège 77, suivie d'une détente dans l'espace 81 -et d'une nouvel- le atomisation à travers l'orifice annulaire étroit 89.
Toute nouvelle augmentation de pression du combustible sert à soulever la soupape à pointeau un peu plus de son siège, mais la levée totale est limitée par la tige 91 fermant l'intervalle 97 et venant se placer contre l'ar- rêt 94. dette levée totale est rendue telle qu'elle n'em- pêche pas l'atomisation au siège 77, mais on-observera que par suite de la construction conique de l'orifice de tuyè- re 89, l'augmentation de surface au siège 77 est accompa- de tuyère gnée d'une augmentation de surface de l'orifice/89 de sorte que l'équilibre de détente au siège et à l'orifice
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est maintenu, S' il se produit une nouvelle augmentation de la pression d'injection,
celle-ci peut être suffisante pour soulever la soupape d'échappement 82 et aider le combustible en excès à s'échapper par les passages 86 et 87, vers l'atmosphère en 89'. De cette manière, la pression maxima d'injection est limitée comme précédemment, Soit par Inachèvement du mouvement du plongeur 12, soit par le fonctionnement de la soupape 40, la soupape à pointeau est ensuite fermée comme on l'a décrit précédemment.
Comme on l'a expliqué précédemment, une caractéristique essentielle de la présente invention est que la chambre de tuyère derrière la soupape à pointeau est ne communication ouverte permanente avec la source de pression, mais il n'est pas essentiel que la source de pression soit particulière à une tuyère , Les fig. 4 et 5 montrent un cas dans lequel plusieurs tuyères sont actionnées à partir d'une seule source de pression. La pompe n'est pas représentée mais elle est reliée au tuyau 110.
Le tuyau est relié par un branchement 111 constamment ouvert à l'extrémité antérieure de la tuyère 112 qui est construite comme on l'a décrit ci-dessus avec référence à la fig. 3. un autre branchement 113 du tuyau est rel ié par l'intermédiaire d'une soupape 140, actionnée mécanique- ment, à un piston de fermeture de la tuyère, le tuyau 113 correspondant au tuyau 80 de la fig. 3, tandis que le tuyau 111 correspond au tuyau 70. Le raccord 114 sur le corps de. la tuyère représente une connexion avec l'atmosphère ou avec un tuyau d'écoulement et la construction intérieure de la tuyère peut être supposée la même que sur la fig. 3.
La soupape 140 est disposée de façon que lorsqu'elle est abaissée, le tuyau 113 soit relie par une lumière 115 à l'atmosphère en 116 et que lorsqu'elle est soulevée le tuyau 113 soit relié à la pression du tuyau 110 au moyen de la lumière 117. Le seulement et l'abaissement de la soupape 140 sont effectués par une came
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143 montée sur un arbre 119 et l'on voit que l'injection se produit aussi longtemps que la soupape 140 est abaissée,parce que la pression dans le branchement 111 est alors capable. de soulever la soupape à pointeau de son siège, le piéton de fermeture étant alors relié à l'atmosphère par le tuyau 113 et la lumière 115.
L'injection est terminée lorsque l'arête 120 de la came 143 soulève la souè pape 140, tout à fait comme elle était terminée par le soulèvement de la soupape 40 à la fige 3, parce que ceci admet la pression venant du tuyau 110 par 113 vers le piston de fermeture situé à l'intérieur de la tuyère à combustible, En vue d'assurer dans ce cas une variation de la période d'injection, la came 143 est construite en deux parties qui sont destinées à être tournées l'une par rapport à l'autre pour faire varier la distance entre l'arête 121 qui commence l'injection et l'arête 120 qui achève celle-ci, Ce mécanisme peut être compris d'a- près la figure 5 où les parties centrales 142 des deux cames sont représentées avec des arêtes 121 pour commencer l'admission.
ces cames sont montées sur un arbre de commande 122 et elles fonctionnent pour faire commencer l'admission du combustible en un point constant du cycle de temps. Par une roue à denture hélicoïdale 123 engrenant avec un pignon 124, un contre-arbre 125 est actionné à partir de l'arbre 122. Le contre-arbre est capable d'être déplacé axialement au moyen d'un collier 126 et d'un levier bifurqué 127. Par suite de la liaison par roues à denture hélicoïdale, le mouvement axial du contre-arbre tend à faire avancer ou retarder celui-ci par rapport à l'arbre de commande 122. Le contre-arbre porte des roues à denture hélicoïdale 128,129,130 qui ont leur denture inclinée en sens opposé de celle de la roue 124 et qui engrènent avec les roues 131,132 et 133 montées folles sur l'arbre 122.
Toutes ces roues ont un même nom-
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bre de dents et par suite du fait que les roues de la paire de roues 128 et 131 sont de! sens oppossé à celui des roues 123,124, le mouvement longitudinal du contre-arbre 125 produit une avance ou un retard accentua de la roue 131 par rapport à l'arbre 122, au-delà du mouvement d'a- vanc.e et de retard produit par les roues 123,124. Il en est de même pour la roue 132 et la roue 133, toutes les roues 131,132,133 et ainsi de suite, se-il y en a d'autres, étant avancées ou retardées de la même quantité simultanémént.
Chacune des roues porte, de façon, à buter sur Des cames 142, des sections de cames 143,144,145,146 et ainsi de suite et ces sections de carnés portent les arrêts de fermeture 120 dont il a été question ci-dessus. L'arbre 122-peut être actionné au moyen d'une liaison lui permettant d'être avancé ou retardé d'une manière analogue à l'arbre 116 comme on l'a décrit déjà.
Revendications.
---------------------------- 1.- Dans un système d'injection de combustible pour un Moteur à combustion interne, la combinaison d'une tuyère à combustible, d'une soupape à pointeau fermé par ressort , située dans cette tuyère, d'une pompe à pression d'huile pour débiter l'huile à la pression d'injection, d'une communication constamment ouverte entre la pompe à p ression d'huile et la tuyère à combustible, et d'un dispositif à piston monté sur la soupape à pointeau, et fore tionnant sous l'effet de la pression d'huile pour déterminer l'ouverture et la fermeture de cette soupape.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Mr. George AMERY in London N.W. 6 (England). Improvements to fuel pumps and similar pumps and to injectors for internal combustion engines.
The present invention includes improvements to fuel pumps and the like pumps and to injectors for internal combustion engines and it aims to provide a pump suitable for delivering small amounts of liquid against high pressure, as required in the present invention. the case of a fuel pump for an internal combustion engine.
Another object is to provide an improved construction of the injector nozzles.
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it has previously been proposed that an internal combustion engine has a fuel injection system comprising a plunger pump connected by ducts to an injection nozzle and it has been proposed to close the injection nozzle by a valve spring-pressed needle, but in ordinary construction the pump has an automatic outlet valve or a mechanically actuated outlet valve interposed between the pump and the fuel passage communicating with the injection nozzle;
This outlet valve serves to retain the pressure in the injection nozzle when the pump plunger is pulled back and in this way the pressure in the pump cylinder does not at all times match the pressure in the nozzle. according to the present invention, there is provided in a fuel injection system for an internal combustion engine, the combination of a fuel nozzle, a needle valve closed by a spring, and located in this nozzle, an oil pressure pump for delivering oil at injection pressure, a constantly open communication between the oil pressure pump and the fuel nozzle and a piston device placed on the needle valve,
operating under the effect of oil pressure to determine the opening and closing of the valve.
According to the present invention, the opening and closing of the needle valve by these piston devices can be effected either by pressure fluctuations in the pump cylinder or by variations in the pressure inlet to the device. piston operated by a mechanically actuated valve, and both embodiments are described below,
The present invention comprises, in a fuel injection system for a combustion engine
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internal, the combination of a fuel nozzle, @ a closed spring-loaded needle valve for the nozzle, a means by which the oil pressure applied to the nozzle also acts to lift the valve up. needle of its seat, of a pump cylinder, of a plunger,
a means of actuating the plunger, and a constantly open communication between the pump cylinder and the nozzle so that the pressure at the needle valve $ 'rises and falls at all times with the pressure. pressure in the pump cylinder. The means by which the oil pressure applied to the nozzle also acts to lift the needle valve from its seat may include a piston mounted on the needle valve and which as a result of the needle valve being spring closed is an elastically supported piston.
Accordingly, when increasing the spring pressure on the piston, the degree of opening of the valve is reduced and the oil flow is decreased, while when reducing the spring pressure on the piston, the oil flow is increased although the displacement of the plunger may have been left unchanged. The pressure against which the oil is to be delivered is also regulated by the force of the spring. Also preferably provided is a means for closing the needle valve against its seat in combination with mechanically actuated means for determining when oil pressure is applied to close it.
The present invention therefore comprises, in a fuel injector system for an internal combustion engine, the combination of a fuel nozzle, of a needle valve closed by means of pressure.
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comes out for the nozzle, a pump cylinder, a pump plunger therein, a means for actuating the plunger, a direct communication between the pump cylinder and the nozzle and d a mechanically actuated means for controlling the opening and closing of the fuel nozzle using the oil pressure in the pump cylinder.
In a construction according to the present invention, the valve / is provided with an opening piston, a closing piston and connections for the oil pressure from the pump cylinder, intended to act on them. two pistons, and in this construction the mechanically actuated means for controlling the opening and closing of the needle valve comprises a valve actuated by a cam to determine the distribution of the oil pressure to at least one of the connections d oil in question.
The needle valve is preferably opened by the oil pressure applied to the nozzle so that the beginning of injection depends on the time setting for the pump plunger and its completion depends on the oil pressure applied to the nozzle. a closing piston under the control of the mechanically actuated valve. The mechanically actuated valve may be operatively connected to means for actuating the fuel plunger by a mechanism which allows the timing of closing the fuel nozzle to be advanced or delayed.
The invention further includes certain features of the construction of the nozzle, described below. The description will be given below, by way of example, of certain embodiments of the invention, the description being made with reference to
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fuel and in a nozzle.
Fig. 2 shows the operating mechanism of this pump.
Fig. 3 shows a modified construction.
Fig, 4 shows another variant.
Fig. 5 shows the control mechanism of the variant shown in fig, 4.
In fig, 1, the pump cylinder 11 contains a plunger 12 having a head 13 located outside the cylinder and which carries a cam roller 14 actuated by a cam 15 mounted on a shaft 16. The plunger 12 is returned in the opposite direction to the action of the cam by a spring 17. It should be noted that the drawings are schematic in the sense that well known construction precautions, such as the use of Packing rings or sealing grooves around the plunger, are not shown. The pump cylinder communicates through passage 18 with an inlet valve which may be, for example, a spring-closed ball valve, of the model usually employed for small capacity liquid pumps.
In addition, the plunger is in communication, through a constantly open passage 19, with a fuel nozzle. The fuel nozzle comprises an actual nozzle 20 having an injection port 21 and a body 22 which forms a guide for a nozzle. needle valve 23. The needle valve has a conical seat 24 for closing the rear of the nozzle opening, it has a widened portion or shoulder 25 which will be discussed below and a closing piston. 26 at the back of the body 22.
In addition, the ti. ge of the needle valve 23 is extended at 27 and carries externally, at the rear of the body of the fuel nozzle, a head 28 on which rests @
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a closing spring 29 located in a screwed cap 30. By screwing the cap backwards or forwards on the body of the fuel nozzle, the degree of compression applied to the spring 29 can be modified.
The bonnet can be immobilized by a safety nut.
The cap 30 further contains a screwed stop 31 having a square bearing on its head for the purpose of adjustment and intended to be placed in position so as to limit the degree of opening of the needle valve 23. Returning to the end of the needle valve seat, it is observed that. as a result of the action of the stop 31, only a very small lift of the seat 24 relative to the rear of the nozzle 20 is permitted. Between this seat and the fine orifice 21 of the nozzle there is a relatively widened cylindrical passage 33.
On one side of the constantly open passage 19 between the pump cylinder 11 and the fuel nozzle, there is a connection 34 which contains a fuel pressure exhaust valve 35, which valve is kept lowered by a spring 36. against a seat 37 by means of a cap 38 internally threaded and adjustable.
On one side of the pump cylinder 11, there is provided a guide 39 for a piston valve 40 whose rod carries a head 41 provided with a roller 42 intended to engage with a cam 43. The cam 43 is actuated. by a toothed wheel 44 from another toothed wheel 45 provided on the shaft 16, as will be described below, the connections being such that the operating moment of the piston valve can be changed with respect to the moment of the pump plunger. The piston valve constitutes a mechanically actuated valve to regulate the opening and closing, or at least the closing of the valve.
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needle valve 23.
The piston valve is normally held with its roller 42 pressed against the cam 43 by a spring 46. In the side of the chamber of the piston valve open a slot 47 coming from the pump cylinder 11, and a slot 48 leading to it. 9. a passage 49 which ends in a chamber provided in the body 22 of the fuel nozzle, chamber in which the closing piston 26 operates.
There is furthermore a lumen 50 which is open to the atmosphere. As a result of the arrangement of the lumens through which the piston valve 40 is lowered, the passage 49 is connected by the lumen 50 to the atmosphere, but when the piston valve is raised, communication with the amopsher is cut off, and lumen 47 from the pump cylinder is connected to lumen 48 and passage 49.
During the operation of this device, the cam 15 is connected in such a way to the internal combustion engine with which it must operate that the plunger 12 of the pump is set in a reciprocating motion once for each injection of fuel it must produce through the nozzle 21; during the aspiration or descent stroke the fuel is sucked through the passage 18 and the instant of operation of the cam is such that the subsequent upward stroke occurs at the instant when injection is required. this produces an increase in pressure in passage 19, with piston valve 40 being lowered in the meantime so that lumen 47 is closed.
As soon as the pressure is increased to a sufficient value, the pressure acting on the shoulder 25 of the injection valve 24 becomes sufficient to lift the valve, against the spring 29 and the injection commeace @lya a preliminary atomization in the narrow conical space between the seat 24 of the needle valve and the nozzle 20, this space being adjusted to be on the order of only a few thousandths of an inch.
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There is consequently expansion and atomization in the space 33 before the strongly said fuel nozzle is reached.
there is then a further expansion through the nozzle 21 proper and properly atomized fuel enters the combustion chamber of the engine which can be either an internal combustion engine of the ordinary type or an internal combustion turbine as is the case. described for example in Belgian patent 319,342. In the meantime, the pump plunger continues to rise and the injection pressure is maintained, but is prevented from rising above a value determined by the exhaust valve 35 which imposes an upper limit on. injection pressure. The spring 29 imposes a lower limit and the injection must therefore take place at a pressure which is between that imposed by the spring 29 and that imposed by the spring 36.
If the operating moment of cam 43 is delayed sufficiently, the fuel plunger reaches the end of its stroke and begins to reverse back. Shortly after the start of the return stroke, the fuel in the fuel nozzle loses pressure as a result of the oil flowing into the working cylinder and the spring 29 closes the needle valve again on its seat 24K Changes in pressure in the pump cylinder thus determine opening and closing valve without any interposed valve mechanism.
Assuming, however, as will be the case except when the maximum possible injection period is in operation, that cqme 43 comes into action before the end of the flow stroke of the pump plunger, in this case the piston valve 40 is lifted and pressurized oil passes through lumen 48 and conduit 49 to piston 26 closing the needle valve and as this piston has a larger area than shoulder 25
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which serves as an opening piston, the needle valve closes despite the fact that pressure continues to be exerted on the seat 24.
If we make sure that the mechanism which connects the shaft 16 to the cam 43 is susceptible to variation with regard to the moment of operation, we see that a variable injection period with a completion short is obtained in this way without any complications of the valves between the pump cylinder 11 and the nozzle chamber. Such valves are a drawback since they lead to losses of oil pressure and are difficult to keep in working order.
If we refer to fig. 2, we see there the mechanism connecting the shaft 16 and the cam 43 with the device for varying the operating moment; The cam 43 is mounted on a shaft 52 which carries a spur wheel 53 meshing with a spur wheel 54 of the same size -mounted on a shaft 55 Placed in alignment with the shaft 16. The shaft 55 is provided with 'a groove for receiving a sliding sleeve 56 and the sleeve 56 carries a pin 57. The pin 57 operates in an inclined slot 58 made in a socket head of the shaft 16. Therefore, the shaft 55 is operated from. shaft 16 via spindle 57 and if sleeve 56 is moved longitudinally on shaft, shaft 55 is advanced or retarded relative to shaft 16.
The sleeve 56 carries a grooved collar 60 in which a bifurcated lever 61 acts to effect the longitudinal movement, and the sleeve is biased towards one end of its movement by a spring 62. The latter tends to delay the cam as much as possible. 43 relative to the cam 15 but if one pushes the sleeve against the action of the spring 62 or advances the cam 43 and the injection period is reduced.
It goes without saying that if desired, tree 16 can
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is operated by means of a connection similar to the pin-and-slot connection b7,58, so as to advance or delay the instant of commencement of injection.
Figure 3 shows a variant of the fuel pump and of the injection nozzle, the cylinder 11 and the plunger 12, the casing 39 and the valve 40 being provided and actuated as above. There is provided a pipe 70 terminating at the front end of the inaction nozzle 71 from the pump cylinder and a pipe 80 leading from the valve 40 to a closing piston.
Although these pipes are shown in the drawing as being very short, it goes without saying that they can have any desired length and it is the same for the connections shown in fig, 1.
Between the pump cylinder 11 and the casing 39 there is an intake valve 72 connected to an intake port 73, which corresponds to the port 18 of FIG. 1.
The body of the fuel nozzle is made of two parts 71 and 74 which are screwed together by means of a 5 ¯ connection between them and the two parts of the body are axially drilled to receive a needle valve 76 which is pressed onto a seat 77 by a spring 78. The needle valve carries a cylindrical extension 79 beyond the seat 77 and the extension almost completely fills a nozzle opening 89 between which and the shaped extension from the stopper there remains a narrow annular slit which may be only on the order of one or two thousandths of an inch in width or even less.
This gap constitutes the effective nozzle orifice and the extension 79 and the end of the nozzle are arranged so as to be flush with each other when the nozzle is closed.
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The nozzle orifice widens as one moves rearwardly from the front face of the nozzle, leaving a defined annular passage 81 around the extension 79 and between it and the seat 77. behind the seat 71,: the needle valve has a shoulder 85 which corresponds to the shoulder 25 of fig, 1. Around the needle valve, behind the shoulder 85, there is an exhaust valve 82 in sleeve shape which presses on a seat 83 and is held in action by a spring 84.
The exhaust valve is longitudinally grooved at 86 to provide a passage for exhausting oil when the valve lifts and this passage is extended by an interior groove 87 in the fitting 75 to a passage 88 of the valve. exhaust, connected at 89 'to the atmosphere by a transverse hole. The passage 89 'to the atmosphere can, if desired, be provided with a fitting for attachment to a discharge pipe instead of opening directly into the atmosphere.
The head 90 of the needle valve 76 serves as a closing piston and also receives the pressure from the spring 78. The head 90 is hollowed out to receive the end of a rod 91 coaxial with the head and the rod 91 is pressed normally towards forward as far as possible into the nozzle shell 74 by a spring 92 held in place by a cap 93. The cap 93 also contains a screw stop 94 corresponding to the stop 31 of FIG. 1. This stop is secured by a safety nut 95.
Note that the oil passage 80 for closing the needle valve is connected to a space around the spring 78 so that the admitted oil pressure Par 80 is exerted on the head 90 of the needle valve for close this, there is a very small gap 96, no more than one or two thousandths of an inch or even less, between the rod 91 and the head 90 and another similar gap 97 between the rod 91 and the 'stop 94. The rod
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91 is hollow and contains a central passage 98 which communicates with the space 99 around the spring 92 and is thereafter connected to the atmospheric orifice 89 '.
The atmospheric port 89 'is also connected by a branch 101 to the space at the end of the piston valve 40, and the piston valve 40 contains two ports 102, 103. One of these- This serves, when the valve is raised, to connect the pipe 80 to the oil pressure in the pump cylinder 11 and the other lumen 102 serves, when the valve is lowered, to connect the pipe 80 to the branch 101 and thence with the atmosphere.
In operation of this nozzle, when the pump plunger 12 rises, it causes an increase in oil pressure in the pipe 70, which raises the needle valve 76 from its seat-7? as a result of the action of pressure on the shoulder 85. The pressure at which this lifting of the needle valve occurs is determined by the spring 78 and constitutes the initial injection pressure. -The amplitude of the lift is limited by the value of interval 96 and is such that a preliminary atomization occurs at seat 77, followed by relaxation in space 81 -and a new- atomization through the narrow annular orifice 89.
Any further increase in fuel pressure serves to lift the needle valve a little more from its seat, but the total lift is limited by the rod 91 closing the gap 97 and coming into place against the stop 94. debt lifted total is made such that it does not prevent atomization at seat 77, but it will be observed that as a result of the conical construction of the nozzle orifice 89, the increase in surface area at seat 77 is accompanied by a nozzle with an increase in the orifice area / 89 so that the expansion balance at the seat and at the orifice
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is maintained, If there is a further increase in the injection pressure,
this may be sufficient to lift the exhaust valve 82 and aid the excess fuel to escape through passages 86 and 87, to the atmosphere at 89 '. In this way, the maximum injection pressure is limited as previously. Either by the end of the movement of the plunger 12, or by the operation of the valve 40, the needle valve is then closed as described previously.
As explained above, an essential feature of the present invention is that the nozzle chamber behind the needle valve is in permanent open communication with the pressure source, but it is not essential that the pressure source be. particular to a nozzle, Figs. 4 and 5 show a case in which several nozzles are actuated from a single pressure source. The pump is not shown, but it is connected to pipe 110.
The pipe is connected by a constantly open branch 111 to the anterior end of the nozzle 112 which is constructed as described above with reference to FIG. 3. Another connection 113 of the pipe is connected by means of a valve 140, actuated mechanically, to a closing piston of the nozzle, the pipe 113 corresponding to the pipe 80 of FIG. 3, while the pipe 111 corresponds to the pipe 70. The fitting 114 on the body of. the nozzle represents a connection with the atmosphere or with a flow pipe and the internal construction of the nozzle can be assumed to be the same as in fig. 3.
The valve 140 is arranged so that when lowered, the pipe 113 is connected by a lumen 115 to the atmosphere at 116 and that when it is raised the pipe 113 is connected to the pressure of the pipe 110 by means of light 117. The only and lowering of the valve 140 is effected by a cam
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143 mounted on a shaft 119 and it is seen that the injection occurs as long as the valve 140 is lowered, because the pressure in the branch 111 is then capable. to lift the needle valve from its seat, the closing pedestrian then being connected to the atmosphere by the pipe 113 and the light 115.
The injection is finished when the ridge 120 of the cam 143 lifts the valve 140, just as it was finished by the lifting of the valve 40 at the pin 3, because this admits the pressure coming from the pipe 110 by 113 towards the closing piston located inside the fuel nozzle, in order to ensure in this case a variation of the injection period, the cam 143 is constructed in two parts which are intended to be rotated the one with respect to the other to vary the distance between the edge 121 which begins the injection and the edge 120 which completes the latter, This mechanism can be understood from figure 5 where the central parts 142 of the two cams are shown with ridges 121 to start the intake.
these cams are mounted on a control shaft 122 and they function to initiate fuel intake at a constant point in the time cycle. By a helical gear 123 meshing with a pinion 124, a countershaft 125 is actuated from the shaft 122. The countershaft is capable of being moved axially by means of a collar 126 and a bifurcated lever 127. As a result of the connection by helical toothed wheels, the axial movement of the countershaft tends to advance or retard the latter with respect to the control shaft 122. The countershaft carries toothed wheels helical 128,129,130 which have their teeth inclined in the opposite direction to that of the wheel 124 and which mesh with the wheels 131,132 and 133 mounted idly on the shaft 122.
All these wheels have the same name-
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ber of teeth and as a result of the fact that the wheels of the wheelset 128 and 131 are! direction opposite to that of the wheels 123,124, the longitudinal movement of the countershaft 125 produces an accentuated advance or delay of the wheel 131 with respect to the shaft 122, beyond the forward and backward movement. produced by the wheels 123,124. It is the same for the wheel 132 and the wheel 133, all the wheels 131,132,133 and so on, if there are others, being advanced or retarded by the same amount simultaneously.
Each of the wheels carries, so as to abut on cams 142, sections of cams 143,144,145,146 and so on and these meat sections carry the closing stops 120 referred to above. The shaft 122 may be actuated by means of a link allowing it to be advanced or retarded in a manner analogous to the shaft 116 as has already been described.
Claims.
---------------------------- 1.- In a fuel injection system for an internal combustion engine, the combination of a fuel nozzle, a spring-closed needle valve located in this nozzle, an oil pressure pump for delivering oil at injection pressure, a constantly open communication between the pump with oil pressure and the fuel nozzle, and a piston device mounted on the needle valve, and operating under the effect of oil pressure to determine the opening and closing of this valve .
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