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Perfectionnements aux dispositifs d'injection -pour moteurs à combustion interne
Demande de Brevet en Suisse du 24 novembre 1934.
L'invention se rapporte aux dispositifs pour injecter le combustible dans les chambres de combustion des moteurs à combustion interne. Elle vise plus par- ticulièrement les dispositifs de ce genre dans les- quels chaque cylindre de la pompe à combustible con- tient un piston d'accumulation et un piston de refou- lement, ce dernier commandant les passages d'admission et de sortie du combustible et pouvant être tourné au- tour de son axe. Ce piston comporte notamment un évi- dement qui, après que le combustible contenu dans la chambre de la pompe a été mis sous pression, met en communication cette chambre avec le passage de sortie.
Dans les dispositifs connus travaillant suivant ce principe, l'injection de chaque charge de combusti- ble. a lieu sans interruption. Dans certains moteurs, et pour des régimes et conditions de fonctionnement déterminés, surtout pour le démarrage à froid et le
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ralenti, il arrive que le combustible froid injecté dans la chambre de combustion ne puisse pas obtenir de l'air réchauffé par la compression une quantité de chaleur suffisante pour que son inflammation se produise.
Suivant l'invention cet inconvénient est. combattu en donnant à l'évidement du piston de refoulement ou de commande et au passage de sortie dans la paroi du cylindre une forme telle que pour une. ou plusieurs positions angulaires du piston la sor- tie du combustible se fait par un orifice de section fortement réduite en comparaison aux autres positions angulaires du piston.
Dans les dessins, des exécutions de l'invention sont représentées à titrer d'exemple seulement:
La fig. 1 contre une pompe d'injection en coupe verticale.
Les fig. 2 et 3 montrent, en élévation, la coapé- ration de l'évidement du piston de commande avec le passage de sortie aménagé dans la paroi du cylindre de poupe, ceci pour deux positions angulaires différentes du dit piston au moment de l'injection.
Les fig. 4 et 5 sont des sections horizontales passant par le canal de sortie,, le piston de commande se trouvant dans les mêmes positions qu'aux fig. 2 et 3 respectivement..
La fig. 6 représente une pompe suivant la fig. 1 dans laquelle la crémaillère servant à modifier la position angulaire du piston de commande est accouplée à un dispositif limitant le débit maximum de la pompe.
La fig. 7 montre une autre exécution de la pompe
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d'injection.
La fig. 8 en représente le piston de commande.
La fig. 9 représente un piston de commande d'une exécution différente*.
Dans les fig. 1 à 5, a désigne le cylindre de la pompe, dans lequel le piston de refoulement ou de commande b est déplacé par une came non représentée dans le dessin* Face au piston b se trouve. le piston d'accumulation c chargé par un ressort. L'arrivée du combustible se fait par le canal d commandé par l'arête e du piston b, tandis que la sortie a lieu. par le canal f que découvre l'arête ± formée par un évidement h où aboutit un passage k prévu dans le piston de commande b. l'évidement h est dis- posé de façon à mettre en communication la chambre i de la pompe et le- canal de sortie f à la fin de chaque course de refoulement du piston b.
Pour son déplacement angulaire le piston de commande b est mrznï de dents: 1. qui coulissent dans les rainures m de la roue dentée n.. Celle-ci est tournée à l'aide de la crémaillière o qui peut être déplacée dans son sens longitudinal d'une façon, arbitraire.
La quantité de. combustible qui sera injectée. est déterminée' par le volume contenu entre les pistons b et e à l'instant où le canal d'admission d est: fermé après, le passage de l'arête e à la montée du piston b@ Ce volume dépend de la position de repos du piston d'accumulation c, commandée elle-même par la position du coin p qui peut être déplacé à cet effet soit par un régulateur,. soit à la main.
Une conduite de refoulement .9. prolonge le canal
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f et mène le combustible à l'injecteur r qui est maintenu fermé par une aiguille chargée par un ressort et qui s'ouvre quand une pression déterminée est dépassée dans la conduite q.
Les figures 2 à 5 feront comprendre comment l'évidement h coopère avec le canal de sortie f. Les fi- gures 2 et 4 montrent le piston de commande b dans une position angulaire correspondant à un régime de marche normal du moteur. A la montée du piston. b le: canal f est découvert par l'évidement h dans toute sa largeur. Les figé. 5 et 5 montrent les mêmes pièces pour la position angulaire du piston b qui sera appelée " position d'étranglement ". Dans celle-ci le canal f ne sera jamais ouvert que sur une partie réduite de sa largeur, même après que l'arête g l'aura dépassé dans toute sa hauteur..
L'autre partie du canal f se trouve en dehors de l'évidement h et reste obturé par la surface de glissement du piston b.
Donc, dans cette position, la sortie du combustible se fait à travers un passage de section fortement ré- duite par rapport aux autres positions angulaires du piston b, et il se produit un étranglement dans la canalisation de sortie qui justifie le terme: employa ci-dessus pour caractériser la position angulaire du piston de commande.
Pour cette position, l'injection s'effectue de la façon suivante: Dès que l'évidement h rencontre le canal de sortie f dans la course ascendante du piston de commande b, une petite quantité de combustible passe dans la conduite q et y provoque une augmentation de pression au-delà de la pression d'ouverture
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de.la soupape d'injection r. L'aiguille de l'injec- teur sera donc soulevée et l'injection amorcée.
Tou- tefois à cause de l'étranglement qui se produit dans la canalisation de sortie h f, la quantité de oo mbusti ble qui.continue à entrer dans la conduite .9.. ne suffit pas à compenser celle qui en sort par l'injecteur r, et la pression y tombera jusqu'à ce que l'aiguille de l'injecteur retourne sur son siège, interrompant ainsi l'injection avant que la charge de combustible oontenueentre les pistons et ± ait été injectée.
Le combustible, qui se trouve sous une pression élevée dans la chambre de la pompe, continue néanmoins à alimenter la conduite a, y augmehte la pression, provoque, une seconde injection partielle, et ainsi de suite jusqu'à ce que les pistons b et c viennent à se toucher. La quantité de combustible qui fait l' objet de l'une de ces injections partielles est trop petite pour ne pas s'allumer rapidement au contact de l'air comprimé. La combustion une fois amorcée, la température restera suffisante pour brûler le combus- tible injecté par la suite. Le piston de commande sera mis en position d'étranglement de préférence pour le démarrage et pour le ralenti du moteur; on peut prévoir à cet effet soit une commande à la main, soit une commande automatique.
Puisqu'au démarrage il faut actionner encore d'au- tres dispositifs il sera utile de connecter la crémail-
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lère -0 avec là&3ts commandesa A la fig. 6, cette cré- maillère est reliée au levier s actionnant un dispositif qui sert à modifier le calage angulaire de l'arbre
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à cames u de la pompe par rapport à son arbre d' entraînement v. En tournant le piston de commande b dans sa position d'étranglement, on obtiendra, ain- si automatiquement l'avance à l'injection, favorable pour le démarrage.
Si, dans les pompes connues, l'organe 2 pour le réglage du débit est commande par un régulateur, on prévoir d'habitude une butée ajustable pour limiter la course de cet organe et par conséquent le débit maximum de la pompe,. Or,, pour démarrer, il est souvent recommandable de dépasser ce débit. Dans l'exemple de la fig. 6 la butée qui limite le débit maximum est formée par une vis w, montée sur une extrémité du levier x dont l'autre extrémité est reliée à la crémaillère o@ Quand celle-ci est déplacée pour obtenir la position d'étranglement du piston b prévue pour le démarrage, le débit maximum admis pour le régime normal du moteur peut être dépassé.
Gn pourrait aussi établir une connexion entre la commande du démarreur électrique et la crémaillère o afin de mettre le piston b en position d'étranglement chaque fois que le démarreur est actionné. Une autre variante consiste à faire agir la crémaillère o sur le dispositif de réglage du débit lui-même, pour augmenter non seulement le débit maximum admis- sible, mais le débit effectifde la pompe à l'instant du démarrage. Si la position d'étranglement est utilisée pour la marche à vitesse réduite, on raccordera avantageusement la crémaillère o soit au manchon, soit à l'organe de commande du régulateur du moteur.
Ces exemples d'exécution ne sont pas représentés dans les dessins.
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Dans l'exemple des fig. 7 et 8 la quantité de com- bustible à injecter et l'avance à l'injection sont réglées simultanément en déplaçant angulairement le piston de commande b au moyen de la crémaillère o.
La position de repos du piston d'accumulation .± est invariable; par contre l'arête e qui commande l' ad- mission du combustible est oblique par rapport à l'axe du. piston b ; suivant la position angulaire de ce dernier, elle ferme le passage d plus ou moins tôt, de sorte qu'une charge de combustible plus ou moins grande est mise sous pression pour l'injection.
@
De façon analogue,, l'arête g qui commande le ca- nal de refoulement est oblique par rapport à l'axe du piston b, de sorte que le début de l'injection est avanaé ou retardé suivant la position angulaire du piston b.
L'évidement est en outre limité par'une arête latérale y placée par rapport aux arêtes g et e de telle façon que pour la position angulaire du piston b qui correspond, à la marche à vide le débit de la pom- pe et l'avance à l'injection soient réduits et qu'il y ait étranglement à. la sortie du combustible* Une seconde position d'étranglement est celle représen- tée à la fige. 7, où le débit et l'avance sont grands ; cette position peut convenir pour le démarrage.
Etant donné que la combustion une fois amorcée, de nombreux moteurs supportent une arrivée de combus- tible plus massive qu'au début de l'injection, on pourra donner à l'arête y une forme en escalier comme à la:. fig. 9, avec laquelle l'étranglement ne se pro- duira qu'au début de l'injection.
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Improvements to injection devices - for internal combustion engines
Patent application in Switzerland of November 24, 1934.
The invention relates to devices for injecting fuel into the combustion chambers of internal combustion engines. It relates more particularly to devices of this type in which each cylinder of the fuel pump contains an accumulation piston and a discharge piston, the latter controlling the inlet and outlet passages of the fuel pump. combustible and can be rotated around its axis. This piston comprises in particular a recess which, after the fuel contained in the pump chamber has been pressurized, puts this chamber in communication with the outlet passage.
In the known devices working according to this principle, the injection of each charge of fuel. takes place without interruption. In certain engines, and for specific speeds and operating conditions, especially for cold starting and
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when idling, the cold fuel injected into the combustion chamber may not be able to obtain from the air heated by the compression a sufficient quantity of heat for its ignition to occur.
According to the invention this drawback is. fought by giving the recess of the delivery or control piston and the outlet passage in the cylinder wall a shape such as for one. or several angular positions of the piston the fuel is released through an orifice of greatly reduced section compared to the other angular positions of the piston.
In the drawings, embodiments of the invention are shown by way of example only:
Fig. 1 against an injection pump in vertical section.
Figs. 2 and 3 show, in elevation, the co-operation of the recess of the control piston with the outlet passage arranged in the wall of the stern cylinder, this for two different angular positions of said piston at the time of injection.
Figs. 4 and 5 are horizontal sections passing through the outlet channel ,, the control piston being in the same positions as in fig. 2 and 3 respectively.
Fig. 6 shows a pump according to FIG. 1 in which the rack serving to modify the angular position of the control piston is coupled to a device limiting the maximum flow rate of the pump.
Fig. 7 shows another version of the pump
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injection.
Fig. 8 shows the control piston.
Fig. 9 shows a control piston of a different execution *.
In fig. 1 to 5, a designates the cylinder of the pump, in which the delivery or control piston b is moved by a cam not shown in the drawing * Opposite the piston b is located. the accumulation piston c loaded by a spring. The arrival of the fuel is made by the channel d controlled by the edge e of the piston b, while the output takes place. by the channel f discovered by the edge ± formed by a recess h where ends a passage k provided in the control piston b. the recess h is arranged so as to place the chamber i of the pump in communication with the outlet channel f at the end of each delivery stroke of the piston b.
For its angular displacement, the control piston b has teeth: 1. which slide in the grooves m of the toothed wheel n .. This is rotated using the rack o which can be moved in its longitudinal direction in an arbitrary way.
The quantity of. fuel that will be injected. is determined by the volume contained between the pistons b and e at the instant when the intake duct d is: closed afterwards, the passage from the edge e to the rise of the piston b @ This volume depends on the position of rest of the accumulation piston c, itself controlled by the position of the wedge p which can be moved for this purpose either by a regulator ,. either by hand.
A discharge line. 9. extends the canal
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f and leads the fuel to the injector r which is kept closed by a needle loaded by a spring and which opens when a determined pressure is exceeded in the line q.
Figures 2 to 5 will show how the recess h cooperates with the outlet channel f. Figures 2 and 4 show the control piston b in an angular position corresponding to normal engine running speed. When the piston rises. b the: channel f is discovered by the recess h in its entire width. The frozen. 5 and 5 show the same parts for the angular position of the piston b which will be called "throttle position". In this one, the channel f will never be open except over a reduced part of its width, even after the edge g has passed it in all its height.
The other part of the channel f is located outside the recess h and remains closed by the sliding surface of the piston b.
Therefore, in this position, the fuel is released through a passage of greatly reduced cross-section with respect to the other angular positions of the piston b, and there is a constriction in the outlet pipe which justifies the term: employa ci -above to characterize the angular position of the control piston.
For this position, injection is carried out as follows: As soon as the recess h meets the outlet channel f in the upstroke of the control piston b, a small quantity of fuel passes into the line q and causes an increase in pressure beyond the opening pressure
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of.the injection valve r. The injector needle will therefore be lifted and the injection initiated.
However, because of the constriction which occurs in the hf outlet pipe, the quantity of fuel which continues to enter the pipe .9 .. is not sufficient to compensate for that which leaves it through the injector. r, and the pressure will drop there until the injector needle returns to its seat, thus stopping the injection before the fuel charge o held between the pistons and ± has been injected.
The fuel, which is under high pressure in the pump chamber, nevertheless continues to feed the line a, increases the pressure there, causes a second partial injection, and so on until the pistons b and c come to touch. The quantity of fuel which is the subject of one of these partial injections is too small not to ignite rapidly on contact with compressed air. Once combustion has started, the temperature will remain sufficient to burn the fuel subsequently injected. The control piston will be placed in the throttle position preferably for starting and for idling the engine; either a hand control or an automatic control can be provided for this purpose.
Since at start-up it is necessary to activate other devices, it will be useful to connect the rack.
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1st -0 with there & 3ts commanda In fig. 6, this rack is connected to the lever s actuating a device which serves to modify the angular setting of the shaft
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with cams u of the pump in relation to its drive shaft v. By turning the control piston b to its throttle position, the injection advance will automatically be obtained, favorable for starting.
If, in known pumps, the member 2 for adjusting the flow rate is controlled by a regulator, an adjustable stop is usually provided to limit the stroke of this member and consequently the maximum flow rate of the pump. However, to start, it is often advisable to exceed this speed. In the example of FIG. 6 the stop which limits the maximum flow is formed by a screw w, mounted on one end of the lever x, the other end of which is connected to the rack o @ When the latter is moved to obtain the throttling position of the piston b intended for starting, the maximum flow rate allowed for normal engine speed may be exceeded.
Gn could also establish a connection between the electric starter control and the rack o in order to put the piston b in the throttle position each time the starter is actuated. Another variant consists in making the rack o act on the flow rate adjustment device itself, to increase not only the maximum admissible flow rate, but the effective flow rate of the pump at the moment of starting. If the throttle position is used for running at reduced speed, the rack o will advantageously be connected either to the sleeve or to the control member of the engine regulator.
These execution examples are not shown in the drawings.
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In the example of fig. 7 and 8 the quantity of fuel to be injected and the injection advance are adjusted simultaneously by angularly moving the control piston b by means of the rack o.
The rest position of the accumulation piston ± is invariable; on the other hand, the edge e which controls the admission of fuel is oblique with respect to the axis of. piston b; depending on the angular position of the latter, it closes the passage d more or less early, so that a more or less large load of fuel is pressurized for injection.
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Similarly, the edge g which controls the delivery channel is oblique with respect to the axis of the piston b, so that the start of the injection is advanced or delayed depending on the angular position of the piston b.
The recess is further limited by a lateral ridge placed therein with respect to the ridges g and e in such a way that for the angular position of the piston b which corresponds to idling the pump flow rate and the injection advance are reduced and there is throttling at. the fuel outlet * A second throttling position is the one shown in the freeze. 7, where the flow and the advance are large; this position may be suitable for starting.
Given that once combustion has started, many engines support a more massive inflow of fuel than at the start of injection, the ridge y can be given a stepped shape as in :. fig. 9, with which the constriction will only occur at the start of the injection.