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procédé et dispositif pour le réglage de la marche des moteurs à injection.
On sait que dans les moteurs à combustibles, la charge maximum, pour chaque vitesse, est déterminée par la quantité de combustible susceptible d'être brû- lée dans le cylindre pendant une course motrice. Quant à la quantité de combustible qui peut être brûlée en une fois dans le cylindre, elle est elle-même limitée par la quantité d'air ou d'oxygène contenue dans le cylin- dre. Dans les moteurs qui travaillentàvitesse variable, par exemple les moteurs de véhicules, la quantité d'air qui remplit le cylindre est plus grande aux vitesses élevées qu'aux petites vitesses.
Dans les moteurs à explosion, la quantité de com- bustible introduite dans le cylindre est toujours propor-
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tionnelle à la quantité d'air qui pénètre dans le cylin- dre, car dans ces moteurs, c'est un mélange de combus- tible et d'air qui est aspiré. ou introduit dans le cy- lindre. Donc, pour les petites vitesses, il entre éga- lement dans le cylindre, avec la plus grande quantité d'air, plus de combustible par course d'aspiration, c'est à dire par temps moteur, que: pour les vitesses plus grandes. C'est pourquoi la raison pour laquelle la puis- sance du moteur à explosion et le couple correspondent respectivement, en fonction de la vitesse, aux courbes ACB et SG (figure 1).
Par contre, dans les moteurs à injection, tels que les moteurs Diesel par exemple, la quantité de combusti- ble fournie par la pompe de combustible, par course, est indépendante de la quantité d'air qui arrive dans le cylindre. four les véhicules munis de tels moteurs, le réglage de l'arrivée de combustible est généralement opéré à la main, conformément aux conditions de marche (vitesse, pente, etc..). La quantité maxima de combus- tible qu'on peut régler à la main est déjà limitée, dans tous les moteurs Diesel, en raison de la formation de fumée, le plus souvent au moyen d'une butée ou analogue, Cette butée ou arrêt, et par suite la quantité de com- bustible introduite à chaque cycle dans le cylindre , est réglée dans ces moteurs de telle manière que, pour la vitesse maxima,
à laquelle le cylindre reçoit la quantité d'air minima, on obtienne encore une combustion sans fumée. Cette quantité de combustible correspond au point G de la figure 1, ou encore à la longueur DG. A cette quantité de combustible correspond un couple, qui peut être représenté par la longueur DG, car le couple est proportionnel à la quantité de combustible intro- duite par cycle moteur:
ce couple et la vitesse (nombre
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de tours) maxima nmax,correspondent à la chqrge ou puissance maxima Lmax, représentée à la figure 1 par l'ordonnée DB.'
Dans tous les moteurs Diesel connus jusqu'ici, le terme générique de "moteur Diesel" s'appliquant à tous les moteurs à combustion où le combustible est introduit par compression dans l'air comburant surchauffé, la quan- tité maxima de combustible introduite à chaque course motrice reste invariablement la même pour toutes les vitesses, et par suite le couple reste aussi invariable- ment constant pour toutes les vitesses (figure 1, ligne GH), de sorte que la puissance maxima du moteur croit linéairement avec la vitesse, suivant la ligne AEB, tan- dis que dans les moteurs à mélange, comme on l'a déjà vu plus haut,
la quantité de combustible utilisée par temps moteur n'est pas constante, mais varie proportionnelle- ment à la quantité d'air aspirée, de sorte que le couple varie suivant la courbe JG et la puissance suivant la courbe ACB.
Le fait que le couple est invariable dans les moteurs Diesel présente de grands inconvénients pour leur application aux véhicules. Ces moteurs sont en particulier dépourvus de l'élasticité qui caractérise les moteurs à mélange. L'élasticité ou souplesse d'un moteur est déterminée par le produit de deux facteurs.
Le premier facteur est constitué par la valeur de la variation que présente le couple maximum lorsqu'on fait varier la vitesse, le second facteur étant constitué par le rapport entre les vitesses maxima et minima. D'après cette formule, l'élasticité des moteurs Diesel est égale à zéro., puisque le premier facteur est nul.
La présente invention repose sur cette découverte qu'onpeut également obtenir, dans les moteurs à, injection une élasticité comparable à cellequi est atteinte dans les moteurs à mélange, en faisant varier les deux fac-
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vitesse, de la même manière que ces facteurs varient avec la vitesse dans les moteurs à mélange. On peut ainsi obtenir, dans les moteurs à injection, une variation du couple correspondant à la variation du couple avec la vitesse dans les moteurs à mélange, en réglant la quantit¯é maxima de combustible introduite dans le cylin- dre par course, c'est à dire par cycle moteur, pour les différentes vitesses, par rapport à la quantité d'air entrant dans le cylindre pour la même vitesse.
Ainsi, la quantité de combustible.maxima, pour les vitesses réduites, est augmentée en rapport avec la plus grande quantité d'air entrant dans le cylindre pendant une course motrice et inversement ; ou bien, en d'autres ter- mes, la quantité maxima de combustible introduite par cycle dans le cylindre est modifiée conformément à la variation du rendement volumétrique, c'est à dire à la variation de la quantité d'air aspirée pendant une course d'aspiration.
Un tel procédé, qui repose principalement sur un réglage de la charge maxima du moteur pour les peti- tes vitesses, permet donc, ce qui constitue encore une des bases de l'invention, d'augmenter convenablement le second des facteurs mentionnés plus haut, tandis que la vitesse minima, à laquelle le moteur peut encore fonc- tionner, est notamblement réduite.
Grâce à l'invention, on arrive à rendre le mo- teur Diesel au moins comparable au moteur à mélange en tant que moteur pour véhicules, au point de vue de l'élas- ticité.
La vitesse minima d'un moteur est limitée par le fait qu'elle doit, en tous cas, être assez grande pour que l'énergie accumulée dans le volant puisse vain- cre le travail de .compression, dans que le moteur subis- se un ralentissement nuisible à la régularité de sa mar-
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che.
Mais, comme le travail de compression dépend de la pression finale de cette compression, et comme cette pression finale est déterminée, dans les moteurs Diesel, par la nécessité d'assurer l'auto-allumage du combusti- ble injecté, et s'élève par suite à un multiple de la compression finale de la course de compression des mo- teurs à mélange, le volant doit donc *être plusieurs fois plus grand ou plus lourd que celui d'un moteur à mélange, pour que la vitesse minima, à laquelle peut fonctionner le moteur, soit la même dans les deux cas.
Dans lesmoteurs Diesel pour véhicules, on prévoit le plus souvent un régulateur centrifuge, qui évite au moteur de dépasser la vitesse déterminée par la masse du volant et le travail de la compression.
La présente invention a donc encore pour but .de réduire conjointement auréglage du couple maximum, cette vitesse-minima à laquelle le moteur peut encore travailler régulièrement. L'invention met à profit le fait que le travail de la compression, dans le cylindre, peut être réduit par diminution de la quantité d'air admis au cylindre (par exemple par étranglement), sans faire descendre pour cela la température en fin de com- pression ; cette réduction de la quantité d'air cons- titue par suite unmoyen d'abaisser la vitesse limite pour laquelle le moteur peut encore fonctionner réguliè- rement. La température de compression dépend, en parti- culier, d'une part de la température initiale (tempéra- ture avant compression) et d'autre part, du taux de compression .
Un étranglement n'agit aucunement, comme on le sait, sur la température de départ. La température de début de la compression reste donc constante, et comme le taux de compression (c'est à dire le rapport du volume représenté par la course du piston au volume de la cham- bre de compression) reste le même, la température de com-
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pression correspondant à la marche normale, reste cons- tante, même pour des compressions réduites par étrangle- ment, Conformément à l'invention, pour des charges infé- rieures à la charge maxima, lorsqu'on effectue par ré- glage une réduction de charge, la quantité d'air est ré- duite en même temps que la quantité de combustible,
et il en résulte que la pression finale de la compression peut être réduite jusqu'à une valeur voisine de la.pres- sion finale des moteurs à mélange ; la vitesse minipa à laquelle le moteur peut encore marcher régulièrement se trouve ainsi réduite dans la même proportion.
Conformément à l'invention, l'élasticité des moteurs Diesel est donc augmentée,' d'une part, par l'ac- croîsement du couple maximum aux petites vitesses, ré- sultant d'une augmentation de l'admission maxima de com- bustible aux petites vitesses, correspondant à l'excès d'air à ces petites vitesses et, d'autre part, par l'a- baissement de la limite inférieure de vitesse du moteur, grâce à la réduction, pour les petites charges, obtenues en diminuant la quantité de combustible de la quantité d'air proportionnellement à la réduction de la quantité de combustible.
On a représenté aux dessins des exemples de réa- lisation de l'invention, dans lesquels la quantité maxima de combustible fournie par la pompe est limitée au moyen d'une butée, qui est réglée automatiquement suivant la vitesse de la machine, l'organe réglant l'entrée.d'air étant relié à cette butée.
Les figures 2 et 4. représentent schématiquement un dispositif qui sert à la fois à l'augmentation du cou- ple maximum et à la réduction de la vitesse maxima, tan- dis qu'on a représenté schématiquement à la figure 3 un
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dispositif qui ne sert qu'à l'accroissement du couple maximum .
D'après la,.figure 2, un régulateur, centrifuge sert au contrôle de la quantité de combustible pour l'élé- vation de la charge en puissance maxima..aux vitesses ré- duites ; J est un levier qui peut être basculé vers le bas, soit à la main, soit au pied-(au moyen d'une pé- dale) ; il pivote autour du point fixe K et est relié par une tringle Ç4 à l'organe régulateur de la pompe de combustible . Le levier à main J, de forme coudée, est soumis à l'action d'un ressort R, qui tire le levier vers le haut, de telle manière que, lorsque le levier repose, sous l'action du ressort R, contre la butée F, la pompe de combustible débite la quantité de combustible minima.
La quantité de combustible maxima¯débitée par la pompe est déterminée par la face de butée T d'une pièce 0, contre'laquelle vient buter la saillie p du levier J.
La pièce 0 est guidée par une glissière S, dans laquelle elle peut monter et descendre librement.
A la figure 2, cette pièce 0 est représentée à peu près dans sa position moyenne. La position de la pièce 0 est déterminée par le régulateur centrifuge L, auquel elle est reliée par le levier N.
Lorsque la vitesse croit, le manchon du régula- teur s'élève, desorte que la pièce 0 descend, la quanti- té de combustible maxima est alors réduite. Dans le cas d'un déplacement inverse, il se produit un accroissement de la quantité maxima de combustible que peut débiter la pompe. La face dorsale T de la pièce 0 a une forme telle que le réglage de la quantité de combustible maxima cor- responde à la quantité d'air aspirée pour cette position du régulateur, c'est à dire pour cette vitesse. Cette quantité d'air peut être déterminée, dans un type de mo- teur donné, pour chaque vitesse, au moyen d'une seule ex-
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périence, par exemple par la mesure de la pression finale de l'aspiration ou de la compression.
Dans l'exemple de réalisation de l'invention re- présenté à la figure 3, le réglage est effectué par la dépression formée dans la conduite d'aspiration. Lorsque la vitesse croît,l'air s'écoule dans la conduite d'aspi- ration avec plus de rapidité et y établit donc une plus grande dépression. On réalise un réglage automatique de la limite par la transmission de cette dépression à l'or- gane qui limite la quantité maxima de combustible.
A la figure 3, J. représente le levier soumis à l'action d'un ressort de traction R, et réglant, par sa position, la charge de la pompe à combustible. La pièce 0 est reliée dans ce cas au piston Z, qui peut mon- ter et descendre librement dans le cylindre Y.
Le piston Z est poussé vers le bas par le res- sort X. Le cylindre Y communique avec la conduite d'as- piration u par l'intermédiaire du conduit W débouchant en V dans la conduite d'aspiration. ce point V doit. être choisi le plus près possible du cylindre. Lorsque la vitesse du moteur croît, la dépression en V augmente ; par suite, le piston Z est déplacé vers le haut contre l'action du ressort X, et la butée du leviér, ainsi , par suite, que la charge maxima de la pompe sont ainsi réglées. ce mode de réglage est particulièrement avanta- geux dans les cas où., lors du réglage de la charge maxi- ma des moteurs Diesel pour les diverses vitesses, la quan- tité d'air est modifiée d'une manière conforme à la va- riation de la quantité de combustible, pour les plus pe- tites charges.
Dans le cas de l'exemple de réalisation repré- senté à la figure 3, la conduite W doit déboucher en un point V de la conduite d'aspiration situé derrière la sou-
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pape d'étranglement, représentée en traits pointillés.
Pour effectuer simultanément les deux réglages, on peut, dans le cas de l'utilisation du régulateur cen- trifuge de la figure 2, adopter une disposition telle, que l'organe servant au réglage du clapet d'étranglement, pour la réduction de lacharge, effectue en même temps le réglage de la butée du levier J, par exemple en dé- plaçant de bas en haut le pivot K de ce levier, lors de l'étranglement (comme représenté en traints pointillés à la figure 2) ; la quantité d'air est ainsi réglée en même temps que la quantité de combustible,, Le clapet d'étranglement D est déplace par le levier A, relié au point de pivotement K par la tringle D, ce point de pi- votement K pouvant se déplacer librement de haut en bas et inversaient dans un organe de guidage non représenté.
Dans l'exemple de réalisation de la figure 4, on utilise un régulateur agissant sur l'organe d'étrangle- ment de l'arrivée d'air et sur la pompe de combustible.
On arrive, avec cette disposition, à réduire le travail de compression nédessaire pour le démarrage du m oteur sans a-baisser pour cela la température de la compression.
On utilise à cet effet cette particularité déjà mention- née plus haut, que la température de compression dépend, d'une part, de la température initiale (température avant compression) et, d'autre part, du taux de compression, de sorte que la température de compression correspondant à la marche normale peut également être atteinte par étranglement, dans le cas de la compression réduite.
Dans l'exemple de réalisation de la figure 4, la quantité d'air aspirée est tout d'abord réglée, pendant la périoè. de de démarrage , au moyen d'un régulateur de démarrage, agissant sur l'organe d'étranglement, et sur la pompe de combustible, de telle manière que la quantité d'air n'excède que de peu celle qui correspond à la quantité
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de combustible nécessaire pour la régularité de marche à vide de la machine ; en même temps, la pompe de combus- tible est réglée de manière à fournir une quantité de combustible un peu supéreiure à celle de la marche à vide ;
puis, par suite de l'accélération toujours crois- sante du moteur, l'organe de réglage diminue constamment l'étranglement de l'aspiration d'air et fait varier le débit de la pompe, de la manière nécessaire pour obtenir la pleine vitesse de la machine.. Dans l'exemple de réa- lisation représenté au dessin, un tel régulateur sert également, à la place du régulateur L représenté à la figure 2, au réglage de la charge maxima aux différen- tes vitesses.
Le régulateur 1 est relié, par l'intermédiaire du levier 2, monté à pivot en 18, et de la tringle 3, avec un corps régulateur 4 pourla quantité de combusti- ble, ce corps régulateur agissant gar un profil 5 dé- terminé expérimentalement . L'organe régulateur 4 est relié dune part à un levier 7, par l'intermédiaire d'une tringle 6 et, d'autre part, au clapet d'étranglement 11, disposé dans la conduite d'aspiration 12, par l'inter- médiaire d'une tringle 13 et d'un levier 10. La dispo- sition réalisée est telle, que la liaison avec le cla- pet d'étranglement 11 est effectuée par l'intermédiaire d'un levier 10, fixé au clapet et auquel la tringle 13 est accouplée élastiquement, au moyen d'une cheville 14 et avec interposition d'un ressort 15.
Une tringle 8, qui se déplace librement de haut en bas dans un guide et est munie d'une tête 9, assure la liaison entre le levier mentionné plus.haut et le bras 10 du clapet d'étrangle- ment, pour des positions données du levier coudé 7.
Le profil de came b coopère avec un galet 17 porté par une tige 16, cette tige 16 étant reliée, d'une ma- nière non représentée par le dessin, à l'organe régula-
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teur du débit de la pompe.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant :
Lorsque le moteur est au repos, le régulateur se trouve dans la position représentée en 1. Pour la vitesse à laquelle cesse l'étranglement nécessaire au démarrage, c'est à dire à laquelle le clapet d'étranglement 11 se trouve dans sa position d'ouverture complète (représen- tée en traits pleins à la figure), le régulateur prend la position II (toutes les pièces sont représentées en traits pleins dans cette position). Dans les positions intermédiaires entre les positions 1 et II, le clapet d'étranglement est déplacé par la tringle 13 ou par le ressort 15, de sa position fermée I correspondant à la vitesse minima à sa position 11 d'ouverture complète.
Pour mieux comprendre l'invention, on supposera que le moteur tourne à 1000 tours. La position II doit correspondre par exemple à la vitesse de 300 tours, c' est à dire à la vitesse pour laquelle le volant sur- monte déjà tout le travail de la compression.
La position 111 du régulateur correspond à la vi- tesse maxima de 1000 tours. pendant que le régulateur passe de; la position 11 à la position III, l'organe régulateur 4 agissant sur la quantité de combustible est déplacé, et la qualité de combustible maxima est réglée conformément à la vitesse, à chaque instant, au moyen du profil de came 5.
La position ii du clapet d'étranglement coincide avec la position III. Le levier 10 repose sur la t'ète 9 et ne peut plus être déplacé par le ressort 15.
Si la vitesse du moteur a tendance à croître, lors- que la charge diminue, le régulateur passe de la position III à la position IV, et l'organe régulateur de combus- tible 4 diminue la quantité de combustible fournie au moteur, tandis que le levier 7 déplace la tringle 8 vers
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