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Procédé et dispositif d'injection du combustible dans les moteurs à combustion interne.
La présente invention a pour objet un procédé et le dispo- sitif relatif d'injection du combustible dans les moteurs à combustion interne. Le procédé suivant l'invention consiste es- sentiellement en ce que le combustible est introduit dans le mo- teur à travers des moyens injecteurs à commande électromagnétique, dans lesquels le combustible est sous pression, de façon que la. différence entre la pression du combustible et celle du milieu dans lequel il est injecté soit pratiquement constante.
Le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé se carac- térise principalement par le fait qu'il comporte des moyens d'in- jection à commande électromagnétique et des moyens pour trans - mettre au combustible, présent dans les moyens d'injections, une pression telle qu'il puisse pénétrer dans le moteur dès que l'on couvre les moyens d'injections, en vertu d'une différence de pres-
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sion pratiquement constante.
Selon l'invention, il est possible de déterminer la durée de l'injection et sa place dans la phase du cycle et sa varia- tion. Ces caractéristiques et d'autres de l'invention seront maintenant expliquées en se référant aux dessins annexés, qui sont donnés seulement à titre d'exemple indicatif et non limita- tif de l'invention.
La figure 1 est une vue schématique du dispositif qui peut être utilisé pour de faibles pressions.
La figure 2 montre une forme d'exécution du dispositif avec quelques organes en coupe.
La figure 3 montre une variante avec piston différentiel, spécialement utilisable pour hautes pressions.
Les figures 4 à 6 sont autant de variantes du mécanisme de commande électromagnétique.
La figure 7 est une autre variante à piston différentiel.
La figure 8 montre une application à un moteur à quatre temps.
La figure 9 est une coupe suivant la ligne 9-9 de la fig.8.
La figure 10 montre, développée en plan, une lumière trian- gulaire réglable d'admission d'air.
Les figures 11-12 montrent, en coupes longitudinale et transversale respectivement, une forme d'application à un moteur à deux temps.
La figure 13 est un diagramme qui explique la façon de se comporter du mécanisme de régulation à capsule manométrique montré dans la fig.14.
Les figures 15 et 16 montrent, dans l'application à un mo- teur à deux cylindres, un type d'interrupteur utilisable suivant l'invention.
Les figures 17 et 18 montrent une autre variante appliquée à un cylindre de moteur à quatre temps avec soupapes latérales.
Les figures 19 et 20 montrent une autre variante se référant
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à un cylindre de moteur à quatre temps avec soupapes en tête.
La figure 21 montre une autre variante avec dispositif interrupteur actionné par les variations de pressions dans la conduite d'alimentation.
La figure 22 montre une autre variante avec interrupteur actionné par les organes de commande de la soupape d'alimenta- tion.
En se référant à la figure 1, le dispositif est constitué : par l'injecteur proprement dit à commande électromagnétique de type unique pour tous les genres de moteurs, et qui se répète pour chaque cylindre d'un même moteur ; par le distributeur de courant pour la commande des différents injecteurs existant sur le moteur, qui varie dans les détails suivant le nombre d'injec- teurs qu'il doit desservir ; par l'appareil d'alimentation de combustible, sous pression, des divers injecteurs, lequel varie suivant que l'injection est effectuée à faible pression dans les conduites d'alimentation d'air du moteur (moteur avec allumage séparé) ou à haute pression dans la chambre même de compression du moteur (moteurs avec allumage spontané par compression).
L'injecteur 1 du combustible est fixé sur le cylindre 2 du moteur dans le point le plus opportun (sur la conduite d'alimen- tation ou sur la chambre de compression, suivant le cas comme il a été dit). Cet injecteur est normalement fermé par une soupa- pe interne, laquelle peut l'ouvrir instantanément par l'attrae- tion exercée par un solénolde quand ce dernier reçoit du courant fourni par la batterie 3, par effet de l'interrupteur électri- que 4 commandé par le moteur, et peut le fermer aussi instanta- nément par effet d'un ressort quand le courant cessé.
L'injecteur est continuellement alimenté de combustible sous pression par un ensemble 5, lequel peut être un réservoir accumulateur de combus- tible à pression constante dans le cas de moteurs à explosion, ou bien un dispositif spécial, qui sera décrit par la suite, dans le cas de moteurs à combustion. Le combustible étant toujours prêt à sortir de l'injecteur par effet de la dite pression à la-
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quelle il est soumis, la commande électromagnétique assure que l'ouverture et la fermeture de l'injecteur soient instantanées, et que la durée, variation et mise en phase de l'injection soient extrêmement précises à tous les régimes.
Pour ce qui con- cerne la pression effective pendant l'injection (différence en- tre les pressions absolues du liquide qui doit être injecté et de l'air dans lequel il est injecté), elle est constante par na- ture si elle est exécutée sous pression constante avec l'appareil 5 dans le premier cas (moteurs à explosion) et elle est automa- tiquement rendue constante si elle est exécutée avec l'appareil 5a spécial dans le deuxième cas (moteurs à combustion).
Les avantages offerts par le système d'injection décrit ci-dessus ont une très grande importance pratique puisqu'ils permettent de supprimer ou fortement réduire les défauts des systèmes aujourd'hui en usage :c'est-à-dire ils permettent une notable augmentation de la rapidité de combustion et par consé- quent du rendement thermique et de la vitesse po-ssible du mo- teur ; un dosage assez précis du combustible spécialement dans les moteurs polycylindriques, et par conséquent une marche régu- lière avec une faible consommation ; une grande variation de dosage jusqu'à des volumes extraordinairement petits et par con- séquent une grande élasticité de fonctionnement et une marche à vide à vitesse assez réduite ; une réduction de l'excès d'air et par conséquent de la cylindrée effective spécifique et du poids.
L'injecteur électromagnétique proprement dit est représen- té en détail dans la fig.2.
Dans le corps 6 glisse librement avec jeu la tige 7, dont le déplacement longitudinal est limité à une extrémité par le siège 8 dans lequel se trouve le trou d'injection 9, et à l'au- tre extrémité par le pivot central 10 d'une cloche 11 vissée au corps 6 ; entrele pivot 10 et la tige 7 est intercalé un ressort 12 qui pousse constamment la tige contre le siège. Le corps 6, la tige 7 et la cloche 11 sont formés d'une matière magnétique
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le pivot 10 et la tige 7 (le premier fixe et la seconde mobile) forment le noyau d'un solénolde 13, dont le circuit magnétique est interrompu seulement par le jeu qui existe entre le pivot 10 et la tige 7.
Quand un courant parcourt le solénoïde 13, ce der- nier attire instantanément la tige 7, et quand le courant cesse, la tige retombe instantanément par l'effet du ressort 12.
Moyennant une conformation convenable de la tige 7 (par exemple les trous 14, les chambres annulaires 16-17 et les rai- nures 18), le combustible qui parvient sous pression par le tuyau 19 et par le trou 14 peut arriver librement à la chambre 17 et être prêt à en sortir par le petit trou d'injection 9 quand la tige 7 le découvre en se soulevant.
L'interrupteur destiné à contrôler le passage du courant dans le solénoïde est représenté par exemple par la même figure 2 dans le cas d'un moteur monocylindrique. Un tambour 21 en ma- tière isolante porte un petit arbre 22 tournant dans le support 23 fixé au carter du moteur 24 et est entraîné par ce dernier à la même vitesse s'il s'agit d'un mûteur à deux temps ou à une vitesse réduite de moitié s'il s'agit d'un moteur à quatre temps.
Sur la surface cylindrique du tambour 21 est enchâssée une petite lame métallique 25 de forme trapézoïdale, en communica- tion électrique avec un bouton central 26 fixé au tambour 21.
Un manchon 27 en matière isolante peut glisser longitudinalement sur le support 23 et supporte deux brosses ; la première 28 est en contact constant avec le bouton 26, et la seconde 29 est en contact constant avec la surface cylindrique du tambour 21. Aux deux brosses aboutissent les conducteurs du circuit électrique dans lequel sont compris le solénoïde 13 de l'injecteur et la batterie 3'.
Quand le moteur tourne, et avec lui l'interrupteur, la du- rée de l'injection est évidemment égale à la durée du contact entre la pièce trapézoïdale 25 et la brosse 29 ; si le tambour de l'interrupteur tourne dans le sens de la flèche, déplaçant axialement le manchon 27, la durée du contact (et par conséquent
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de l'injection) varie suivant le moment où commence le déplace- ment, la fin de ce déplacement restant invariable.
Dans le cas des moteurs polycylindriques, le seul interrup- teur électrique qui contrôle le passage du courant dans les dif- férents injecteurs est analogue à celui décrit ci-dessus, duquel il diffère seulement du fait qu'il y a autant de brosses équi- distantes(telles que 29), qu'il y a de cylindres, chaque brosse étant électriquement reliée avec un injecteur ; la pièce trapé- zoidale étant unique, la durée de l'injection et sa variation est identique pour tous les cylindres.
L'appareil d'alimentation du combustible, dans le cas d'in- jection à faible pression dans les conduites d'alimentation de l'air (soit à deux ou à quatre temps), peut être constitué par un réservoir dans lequel le combustible est accumulé à pression constante par une pompe quelconque autorégulatrice à membrane ou d'un autre type connu ; ou bien il peut être constitué, dans certains cas, comme par exemple quand on se sert de l'acétylène liquide, d'une bonbonne ordinaire pourvue d'un détendeur ; de toute façon, les pressions absolues de l'air dans la conduite d'alimentation et du combustible dans l'injecteur étant constan- tes, la pression effective d'injection est aussi constante.
L'appareil d'alimentation du combustible doit par contre constituer un dispositif spécial dans le cas d'injection à haute pression (moteurs à combustion), soit parce qu'il doit fournir une pression d'injection constante quand la pression de l'air dans la chambre de compression est variable, soit parce qu'il n'est pas facile d'accumuler le combustible à fortes pressions.
Il faut par conséquent que, moyennant cet appareil, la pression absolue d'injection aille en augmentant exactement comme la pression absolue régnant dans la chambre de compression, de façon que leur différence reste constante. Cela est obtenu par chaque injecteur moyennant un piston différentiel actionné automatiquement par la pression de la chambre de combustion sur
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la paroi de grand diamètre, et qui agit à son tour sur le com- bustible contenu dans l'injecteur avec la paroi de petit diamè- tre .
L'ensemble est représenté par la figure 3 dans laquelle l'appareil d'alimentation du combustible est indiqué comme étant partie intégrante de l'injecteur dans le but d'éliminer des tuyaux extérieurs sous pression. L'injecteur électromagnétique 'est identique à celui décrit plus haut, sauf en ce qui concerne l'arrivée du combustible. Au corps 6' de l'injecteur est fixé latéralement le corps 30 dans lequel glisse un petit piston à deux diamètres 31-32. Un. ressort 33 pousse constamment ce pis- ton dans la direction du plus grand diamètre ; de ce côté, il est en communication constante avec la chambre de compression 34 du moteur au moyen du trou 35, et du côté du plus petit dia- mètre il est en communication constante avec la chambre annulai- re 16' de l'injecteur au moyen du trou 36.
Un trou 37 qui est découvert par le piston 32. à fin de course, met en communica- tion la chambre 38 avec le réservoir 39 du combustible et un trou 40, toujours ouvert, sert à décharger dans le même réser- voir 39, ou autre part, les pertes qui se présentent dans les deux petits pistons de la chambre 41. Les surfaces des deux pis- tons 31-32. sont entre elles dans le rapport que 1'on veut obte- nir entre les pressions absolues du combustible et du comburant.
Dans un moteur à quatre temps, le fonctionnement est le suivant : pendant la course d'aspiration du moteur le piston différentiel 31-32. reste, à fin de course, poussé par le ressort 33 et soumis à la succion causée par la dépression dans la chambre 34 ; pen- dant la course de compression, la pression dans la chambre 34, en augmentant, l'emporte sur le ressort 33, le piston 31-32 en se déplaçant refoule un peu de combustible à travers 37 vers le réservoir 39, et à partir de l'instant où le piston 32 referme le trou 37, en 38-36-16' s'établit une pression dont la valeur est, à celle existante dans la chambre 34, dans le même rapport que celui qui existe entre les surfaces des petits pistons 31 et
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32.
Au moment voulu, l'interrupteur commandé par le moteur (ana- logue à celui décrit plus haut) fait ouvrir électromagnétiquement l'injecteur et l'injection commence. La pression absolue du com- bustible augmente automatiquement comme celle de la chambre 34 et ensuite l'injection s'effectue à pression effective constan- te ; l'injection cesse avec le courant. Le petit piston 31-32 s'arrête dans la position où il se trouve en ce moment jusqu'à la fin de la décharge du moteur, quand, la pression en 34 s'an- nulant, il est poussé en arrière par le ressort 33 et découvre le trou 37, créant une dépression dans la chambre 38, laquelle s'alimente à nouveau de combustible pour le cycle suivant.
La pression commence ainsi à agir sur le combustible long- temps avant l'ouverture de l'interrupteur, et finit longtemps après sa fermeture, de façon qu'il existe une très grande liber- té de déplacement de la période d'injection.
Dans un moteur à deux temps, le fonctionnement est absolu- ment analogue.
La pompe automatique à pression effective constante décri- te ci-dessus, n'a ni tuyauteries soumises à pressions élevées, ni soupapes, ni commandes mécaniques ; l'usure du piston n'a pas d'effet sur la précision de l'injection, puisque cette der- niàre dépend uniquement de la commande électrique de l'injecteur, et les fuites sont compensées par l'augmentation des cylindrées du petit piston 32.
Dans les figures 4 à 6 sont illustrées des variantes con- cernant : la disposition du ressort de rappel qui agit sur la tige de l'obturateur ; ou la suppression du ressort même en pro- voquant aussi bien l'ouverture que la fermeture de la soupape par action électromagnétique et la variation de la portée du gicleur à chaque ouverture, obtenue en rendant variable la lu- mière de l'injection ou en variant la pression du liquide à in- jecter au lieu de varier la durée de l'injection.
Tandis que suivant les formes précédentes la tige de l'ob- turateur de l'injecteur était normalement poussée par un seul
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ressort contre le siège interne du corps de l'injecteur même qu'elle ouvrait par attraction du solénoïde ; suivant la présen- te variante, on procède en sens inverse (fig.4), c'est-à-dire que la petite soupape Sa (externe, de forme différente suivant les caractéristiques demandées par le jet du combustible) nor- malement tirée contre son propre siège sur le corps 6a par le ressort 12a, ouvre le gicleur annulaire 9a, quand elle est pous- sée en dehors par l'attraction du solénoïde 13a sur le noyau 42 fixé à la tige 7a de la petite soupape 8a.
Suivant une autre variante (fig.5), la commande de la tige, ou soupape obturatrice, peut avoir lieu par action électromagné- tique aussi bien à l'ouverture qu'à la fermeture sans l'inter- vention du ressort, en prévoyant deux solénoides 43 et 44 dont l'un a un noyau fixe 45 et l'autre agit sur le noyau mobile 46 relié à la tige ou petite soupape obturatrice 47. Dans un des solénoïdes, le courant passe toujours dans le même sens, tandis que dans l'autre, il est inversé alternativement de façon que, la polarité réciproque des deux solénoides changeant de sens, les deux noyaux s'attirent ou se repoussent réciproquement en provoquant l'ouverture ou la fermeture de la petite soupape ou vice-versa.
Dans ce cas, l'organe qui doit contrôler le passage du courant dans les solénoides est constitué par un interrupteur qui commande le solénoïde à polarité invariable, et par un com- mutateur ou inverseur qui commande celui à polarité variable.
Dans les formes précédentes, la variation de la quantité de combustible introduite par chacun des injecteurs était obtenue en variant la durée de l'injection, c'est-à-dire la durée du contact électrique de l'interrupteur tournant. Mais cette varia- tion peut être aussi obtenue en -triant la section effective du gicleur de l'injecteur, comme le représente l'exemple de la fig.6. Dans ce cas, l'injecteur est dans son ensemble analogue à celui précédemment décrit, sauf que 1a conduite d'amenée 14b . du combustible est latérale et que la tige 7b se termine avec un cône 8b plus pointu, sa course étant variable moyennant le
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déplacement de l'axe d'arrêt 10b, qui peut être vissé plus ou moins à fond dans la cloche llb.
Il est évident qu'en variant la course d'ouverture de la tige 7b, on varie la section de pas- sage du combustible entre le cône 8b de la tige et son propre siège.
L'axe lOb est muni d'un presse-étoupe 48 ou d'un autre ar- tifice quelconque apte à empêcher les fuites du combustible sous pression contenu dans l'injecteur, et porte à l'extérieur un levier de commande 49.
Une troisième manière de varier la quantité du liquide in- jecté peut aussi consister à modifier la pression dans le réservoir d'alimentation.
Enfin, la variation de la quantité de liquide injectée peut être obtenue avec les combinaisons diverses de deux ou des trois systèmes indiqués ci-dessus (variation de la durée, de la sec- tion, de la pression) suivant les exigences pratiques.
La variante suivant la fig. 7 concerne un autre système d'a- limentation de l'injecteur, qui consiste en une pompe à piston différentiel analogue à celle indiquée, mais actionnée par la dépression créée par l'aspiration, ou bien par la différence de pression qui se produit dans les espaces de la conduite d'alimea- tation avant et après le papillon de régulation de l'air.
Dans cette figure, 51 est le cylindre du moteur, 52 la sou- pape d'alimentation, 53-53' la conduite correspondante avec le papillon 54 de régulation de l'air commandé par le levier 55.
La conduite peut s'ouvrir à l'air libre ou bien être reliée au compresseur, et sur elle est fixé l'injecteur électromagnétique 56 qui, avec l'interrupteur 57, est inséré dans le circuit de la batterie 58 et masse M.
La pompe qui pourvoit à l'alimentation en combustible de l'injecteur, est constituée par un piston à deux diamètres 59-60 glissant dans son corps fixe 61-62 de façon à former les deux chambres 63-64. La chambre 63 est en communication constante avec la partie 53 de la conduite d'alimentation en aval du papillon 54
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au moyen du tuyau 65 et de la prise statique 66 ; le dos du pis- ton 59 est en communication constante avec l'atmosphère par le trou 67, si le moteur est alimenté par aspiration et par le tuyau 68 et la prise dynamique 69 avec la partie 53' de la conduite en amont du papillon 54 si le moteur est alimenté au moyen d'un com- presseur ;
la chambre 64 est en communication constante avec l'intérieur de l'injeeteur 56, au moyen du tuyau 70 et est mise en communication avec le réservoir 71 de combustible au moyen du tuyau 72 quant l'ouverture 73 est démasquée par le piston 60 à fin de course. Un ressort 74 pousse continuellement le piston 59-60 dans la position inférieure en comprimant un deuxième res- sort 75 plus faible que le premier et qui peut être réglé en tour- nant la vis 76 au moyen du levier 77.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant :
La soupape d'alimentation 52 s'ouvrant, il se forme dans la partie 53 de la conduite une dépression si le moteur fonctionne par aspiration ; ou bien une pression absolue plus petite que dans la partie 53' si le moteur est alimenté par un compresseur ; dans tous les cas, le piston 59-60 est sollicité à se déplacer vers le haut en détendant le ressort 75 et en comprimant dans l'injecteur le combustible contenu dans la chambre 64, dès que l'orifice 73 est fermé ; au moment opportun, l'interrupteur 57 ferme le circuit, ouvre l'injecteur et l'injection commence ; au moment opportun aussi l'interrupteur 57 rouvre le circuit, ferme l'injecteur et l'injection cesse, le piston 59-60 s'arrête et un instant après la soupape d'alimentation 52 se ferme aussi.
La dépression dans la conduite 53 ou la différence de pression entre 53 et 53' cesse alors, le piston 59-60 est renvoyé en bas par le ressort 74 créant une dépression dans la chambre 70 de façon que,l'orifice 73 se découvrant, une aspiration du combusti- ble a lieu du réservoir 71 par le tuyau 72.
On doit considérer que la pompe a seulement le but de prép rer et maintenir sous pression dans l'injecteur le combustible seulement pendant la période d'injection, mais que cette période
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est déterminée uniquement par la commande électrique.
La pression donnée au combustible par la pompe susdite va- rie suivant le régime du moteur et le degré d'ouverture du pa- pillon de l'air. Si la vitesse diminue par augmentation de la résistance extérieure, le papillon de l'air restant complètement ouvert, la pression de l'injection diminue, comme il convient qu'il soit ; si la vitesse diminue par l'étranglement de l'air, la pression d'injection augmente, et il est nécessaire de la diminuer : cette correction est obtenue en dévissant la vis 76, laquelle en détendant le ressort 75, renforce le ressort 74. Le levier 77 de la vis 76 peut être commandé à la main ou automati- quement.
Dans les fig.8 à 12 est représentée la combinaison de la méthode d'injection suivant l'invention avec un moteur à explo- sion à quatre et à deux temps. Il y est considéré en particulier la position relative de l'injecteur du combustible et de l'orga- ne régulateur de l'alimentation de l'air, la direction et les caractéristiques des jets de combustible et d'air eu égard au. meilleur mélange et la régulation des deux jets eu égard au meilleur dosage aux différents régimes du moteur et aux diverses conditions atmosphériques.
L'injecteur injecte le combustible dans la conduite d'ali- mentation, oblique par rapport au cylindre, en directions pres- que radiales par rapport à la conduite même, de façon à donner lieu à une série de jets spiralaires du combustible qui sont frappés par les jets d'air d'alimentation, lesquels sortent en sens opposé par les fentes d'injection de l'air, périphériques et coaxiales avec l'injecteur du combustible.
Ces fentes sont réglables elles-mêmes suivant l'invention de façon que les deux ordres de jets (combustible et air) puis- sent être réglés et dosés réciproquement.
Ceci pour le moteur à quatre temps ; pour le moteur à deux temps, l'invention concerne une position particulière de l'injec- teur par rapport au cylindre et par rapport aux fentes de lavage
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et d'injection d'air.
Comme le montrent les fig.8, 9 et 10, le cylindre 81 d'un moteur à quatre temps porte en tête la soupape 82 d'aspiration et la soupape 83 d'échappement.
La conduite 84 de la soupape d'aspiration est très courte et à son embouchure circulaire est fixé un manchon 85, portant au centre l'injecteur 86. Dans la paroi du manchon se trouvent des fentes 87 en direction tangentielle (fig. 9) et de forme triangulaire et trapézoidale (fig.10) ; ces fentes qui servent pour l'admission de l'air peuvent être ouvertes ou fermées par le déplacement angulaire de l'anneau obturateur 88. Avec l'obtu- rateur plus ou moins ouvert, l'air d'alimentation entre dans le manchon directement par l'extérieur,aspiré par le moteur ; si ce dernier est suralimenté, l'air est forcé par le compresseur le long de la conduite supplémentaire 89 en spirale. L'anneau obturateur 88, au lieu de tourner sur le manchon, peut glisser longitudinalement si cela est plus commode ; dans ce cas, la forme des fentes varie en conséquence.
Pendant le temps d'ouverture de la soupape d'alimentation, le combustible sort pulvérisé en très petits jets tangentiels de tout le pourtour de la tête de l'injecteur, suivant les flè- ches a, en correspondance de l'embouchure de la conduite ;ce tourbillon de combustible pulvérisé est complètement frappé et entraîné par l'air qui entre dans le manchon à travers les fentes tangentielles et se dirige vers la soupape suivant un rapide mou- vement hélicoidal (suivant les flèches b) en tournant en sens inverse de la direction du combustible ; il en résulte un mélan- ge intime du combustible avec l'air.
Le mélange ainsi formé étant amené en contact avec la sou- pape et son siège à température élevée, la vaporisation du com- bustible s'accomplit au moment même de son entrée dans le cylin- dre, et toute possibilité d- condensation ultérieure est exclue car il est immédiatement utilisé.
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La loi de variation de la quantité du combustible injecté suivant le régime du moteur, est mise en relation avec celle de la quantité d'air injecté de façon que le mélange ait toujours un très bon dosage.
A cet effet l'injecteur du combustible peut être celui ré- glable montré dans la figure 6 et le côté incliné des fentes 87 de l'air peut avoir un profil droit ou courbé le plus apte à sui- vre la loi de variation désirée.
Le cas d'un moteur à deux temps est représenté d'une façon générale dans les fig.ll et 12. Le cylindre 90 a les fentes 91 de lavage et d'alimentation, et l'échappement s'accomplit par d'autres lumières et une soupape qui n'ont pas été représentées car elles n'intéressent pas l'invention. L'injection se fait au moyen de l'injecteur 92 fixé à la conduite 93, qui sert de col- lecteur de l'air de lavage, d'alimentation et de suralimentation; le jet du combustible est en éventail et se produit le plus près possible du bord d'une fente, du côté de la fermeture, dans le but de prolonger l'injection jusqu'à la dernière minute avant que le piston 94 ne la referme dans sa course de retour ; le jet est aussi incliné sur l'axe du cylindre pour empêcher que le fond du piston, généralement convexe, vienne le frapper avant son mélange complet avec l'air.
Si les fentes de lavage et d'a- limentation sont tangentielles, le mouvement hélicoidal de l'air qui entre dans le cylindre favorisera davantage son mélange avec le combustible. L'injection est très brève et s'accomplit à la fin de l'alimentation d'air ; s'il s'agit d'un moteur dans lequel les lumières de lavage se ferment après l'échappement (moteur suralimenté) l'injection s'accomplit dans l'intervalle entre deux fermetures.
Aussi bien dans les moteurs à quatre temps que dans ceux à deux temps chaque cylindre peut avoir deux ou plusieurs injec- teurs. Par exemple dans un moteur à quatre temps avec deux sou- papes d'aspiration, chaque soupape peut avoir son propre injec- teur, et chacun être alimenté avec un combustible différent, ou
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bien un peut être alimenté avec du combustible et l'autre avec de l'air.
L'injecteur électromagnétique peut avoir une portée varia- ble pendant le fonctionnement du moteur au moyen de la variation de la course de la petite soupape.
Avec cet injecteur, une fois que les deux leviers qui com- mandent la variation de la portée de l'injecteur et la variation de l'entrée de l'air sont convenablement reliés entre eux, lais- sant constantes la pression du combustible et la durée angulai- re de l'injection, on peut obtenir par la manoeuvre de ces le- viers ce qu'on appelle la " courbe d'utilisation U " à laquelle. correspond une courbe des consommations spécifiques minima - u - représentées dans la fig.13 du dessin annexé.
Si par contre on laisse les leviers dans la position cor- respondant à la puissance maximum (point M) et si l'on augmente graduellement la résistance pour diminuer la vitesse du moteur, on obtient ce qu'on appelle la courbe de puissance P " à la- quelle correspond une courbe des consommations spécifiques p ; ces consommations augmentent graduellement avec la diminution de la vitesse par le fait que, tandis que le remplissage d'air du cylindre est à peu près constant la durée absolue de l'injec- tion augmente ; et cette augmentation est assez plus forte si l'on marche suivant la courbe de puissance, car dans ce cas, l'injection, se faisant dans un milieu où la pression absolue est plus petite, s'effectue sous une pression absolue plus grande.
L'inconvénient peut être complètement éliminé de façon à. réduire la consommation au minimum théorique pour chaque condi- tion de fonctionnement, en diminuant, avec la vitesse du moteur, la durée ou la pression d'injection ou les deux ensemble ; mais cela ne peut être obtenu automatiquement . Il est possible au contraire de réduire de beaucoup le défaut automatiquement de deux façons : la première consiste à réduire la consommation au minimum théorique dans le cas qui intéresse le plus, c'est-à- dire quand le moteur marche de préférence ou suivant la courbe
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de puissance ou suivant celle d'utilisation (le choix dépendant de l'usage auquel est destiné le moteur) ; la seconde consiste à réduire la consommation dans les deux cas mais en proportions plus petites.
La première façon peut s'avantager du fait qu'en diminuant la vitesse d'un moteur, pendant la course d'alimentation, la différence entre les pressions absolues existantes dans la con- duite d'alimentation avant et après le papillon de réglage obéit aux lois suivantes : elle croît si l'on marche suivant la cour- be d'utilisation (ligne C) et diminue si l'on marche suivant la courbe de puissance (ligne D) mais elle ae maintient toujours du même signe, c'est-à-dire que la pression absolue entre le pa- pillon et le moteur est toujours inférieure à celle qui existe entre le papillon et l'atmosphère ou entre le papillon et le compresseur. Le dispositif peut être réalisé par exemple comme indiqué dans la fig.14 du dessin annexé.
Une capsule manométri- que 101 est renfermée dans une boîte 102 et elle est fixée d'un côté au fond de la boîte ; l'autre côté, libre, porte une tige 103 qui sort du fond de la boîte et moyennant la tringle 104 est reliée au levier 105 qui commande la variation de la durée du contact dans l'interrupteur destiné à fournir les courants à l'injecteur électromagnétique, ou bien le dispositif de varia- tion de la pression du combustible.
L'intérieur de la capsule 101 est en communication constante avec 'la conduite d'alimentation d'air 106 au moyen du tuyau 107 et de la prise statique 108 qui y débouche entre le papillon régulateur 109 et le moteur ; l'in- térieur de la boîte 102 est en communication constante avec cette même conduite 106 au moyen du tuyau 110 et la prise dyna- mique 111 qui y débouche toutefois entre la papillon et l'atmos- phère et entre le papillon et le compresseur. Le levier 105 est disposé de façon que la diminution de la durée ou de la pression d'injection corresponde à l'allongement de la capsule, et vice- versa. Une vis 112 sert d'arrêt au levier 105 dans le sens de limiter le raccourcissement de la capsule.
Le fonctionnement du
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dispositif est le suivant : admettons que le papillon 109 soit tout ouvert et que le moteur tourne au régime maximum et à plei- ne puissance (point M des courbes P et U) avec consommation mi- nimum ; la tringle 104 étant réglée pour la position la plus op- portune du levier 105 en relation aux caractéristiques élasti- ques de la capsule 101 et à la différence des pressions agissant sur la capsule même et que dans ces conditions la vis soit réglée de façon qu'elle touche à peine le levier 105.
Si l'on diminue la vitesse du moteur sans varier la position du papillon 109 , c'est-à-dire en augmentant la résistance extérieure (courbe de puissance P), la différence entre les pressions agissant sur la capsule diminue (ligne D) et la capsule s'allonge, diminuant la durée ou la pression d'injection et par conséquent la consomma- tion ; si par contre on diminue la vitesse du moteur en étran- glant l'alimentation par le papillon 109 (courbe d'utilisation U), la différence entre les pressions agissant sur la capsule augmente (ligne C) mais la capsule ne peut se raccourcir par effet de l'arrêt 112, et il n'y a pas de correction dans l'ali- mentation du combustible, laquelle restera celle déterminée par la liaison entre les leviers du papillon d'air et de l'injecteur.
Dans le cas où l'on préférerait de réduire la consommation au minimum dans la courbe d'utilisation au lieu de le faire dans celle de puissance, la prise dynamique III. devra agir à l'inté- rieur de la capsule et la prise statique 108 devra agir à l'ex- térieur de la dite capsule,tout le restant du dispositif étant inchangé.
La deuxième façon consiste à relier le levier qui commande la variation de la durée ou de la pression d'injection, avec un régulateur à force centrifuge commandé par le moteur de manière que, au régime maximum, (point M des courbes) le dit levier soit dans la position correspondante à la consommation spécifique minimum, et que, le moteur ralentissant, la durée ou la pression d'injection soit diminuée. Naturellement de cette façon si l'apau- vrissement du mélange est exactement celui voulu par la courbe
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d'utilisation, il sera un peu faible dans la courbe de puissance et si c'est celui voulu par la courbe de puissance, il sera un peu excessif dans la courbe d'utilisation ; le résultat sera toutefois pratiquement efficace.
Un type d'interrupteur comportant un contact fixe et un mo- bile, commandé par une came, est représenté dans les fig.l5 et 16. Les petits leviers 121 (en nombre égal à celui des cylindres du moteur et situés à égale distance angulaire autour de la came centrale) s'appuient par leur extrémité interne sur la came 122, qui tourne à demi vitesse du moteur, si ce dernier est à quatre temps, et à même vitesse si le moteur est à deux temps. Les pe- tits leviers 121 fabriqués en matière isolante oscillent autour des axes 123 ; les ressorts 124 tendent à les maintenir appuyés sur la came, comme il a été dit ; à l'autre extrémité, ils por- tent les contacts 125 qui sont en communication électrique au moyen des ressorts 124 avec les bornes 126, fixées à la carcasse 127 de l'appareil.
Les contacts réglables 128 se trouvent en face des contacts 125 et, contre eux, s'arrêtent les petits le- viers 121 quand la came 122 leur présente la partie rentrante de son profil. Les contacts 128 sont fixés à un anneau 129 qui peut être tourné d'un petit angle autour du support 130 de façon quelconque, par exemple moyennant un excentrique 131 commandé par un levier 132. Quand une couple de contacts 125-128 se touche, le courant de la batterie 133 entre dans l'appareil par la masse M, et par le ressort 124 et la borne 126, traverse l'injecteur 134, pour revenir à la batterie 133. Les différents injecteurs du moteur sont naturellement reliés aux bornes de l'interrupteur dans un ordre cyclique convenable.
La durée angulaire du passage du courant dans chaque injecteur dépend du profil de la came et du jeu laissé entre les contacts 125 et 128 ; pour cela, en faisant tourner d'un très petit angle l'anneau qui porte le con- tact 129, on peut varier le jeu susdit et par conséquent la durée angulaire des courants lancés aux injecteurs. La rotation de l'an-
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neau 129 peut être obtenue, comme il a été dit, en déplaçant à la main le levier 132 , mais aussi automatiquement en reliant ce levier avec une capsule manométrique suivant la fig.14.
Dans les variantes suivant les fig.17 à 20, il est repré - sente une autre façon d'application de l'injecteur, suivant la- quelle l'injection du combustible est faite pendant l'alimenta- tion de l'air, mais directement dans le cylindre après la sou- pape au lieu de le faire dans la conduite qui la précède.
Dans l'exemple des fig.17 et 18, la tête 141 du cylindre 142 est du type dit "turbulent" et forme la conduite 143 de passage de l'air provenant de la soupape 144 et dirigé suivant les flèches 145 au cylindre 142.
L'injecteur 146 est situé en tête du cylindre au-dessus des soupapes, et son extrémité est façonnée de manière à produi- re un jet de combustible en éventail 147 dirigé vers le cylindre obliquement à travers la conduite 143 ; de cette façon, ce jet 147 de combustible et celui 145 de l'air sont obligés de se ren- contrer et de se traverser pendant la course d'alimentation, principalement dans la zone étranglée qui constitue la conduite 143, et ainsi à se mélanger intimement ; le tourbillon qui se produit pendant la compression successive par la présence de la conduite 143 complète le brassage.
Dans l'exemple d'exécution des fig.19 et 20 , l'injecteur 148 est situé d'un côté de la chambre de combustion 149 du cy- lindre, et a son extrémité conformée de façon à produire un jet de combustible 150 en éventail au-dessous de la soupape 151 di- visant en deux parties la chambre 149 même ; de cette façon ce j et de combustible 150 et celui 152 de l'air provenant de la sou- pape sont obligés de s'entre-croiser et se mélanger intimement ; même dans ce deuxième cas le brassage se complète pendant la compression successive.
Dans les fig.21 et 22, on a montré deux autres types d'in- terrupteurs destinés à lancer des courants aux injecteurs à fonctionnement électromagnétique.
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Le premier est actionné par les variations de pression qui se produisent dans la partie de la conduite d'alimentation de chaque cylindre comprise entre ce dernier et l'obturateur de l'air, relativement à la pression existante dans la partie de conduite au-delà de l'obturateur, soit qu'elle débouche dans l'atmosphère (cas de moteurs alimentés par simple aspiration) soit qu'elle soit reliée avec le compresseur (cas de moteurs suralimentés). Le deuxième type est actionné par les organes de commande de la soupape d'alimentation.
Dans le dispositif du premier type, fig.21, l'alimenta- tion d'air du cylindre 161 se fait à travers la soupape 162 par le conduit 163-163' dans lequel est intercalé le papillon régulateur 164 commandé par le levier 165 ; le conduit,dans sa partie 163', est de préférence de section plus grande que dans la partie 163 et peut déboucher à l'atmosphère ou être relié. au compresseur. L'injecteur électromagnétique 166, semblable à celui décrit précédemment, reçoit le combustible sous pression par le tuyau 167.
L'interrupteur est constitué par une membrane métallique élastique 168 serrée par son bord extérieur entre deux demi- boites 169 et 170, de façon à former deux chambres séparées ; la chambre 171 est en communication constante avec la partie 163 du conduit d'alimentation au moyen du tuyau 172, et de la prise statique 173, tandis que la chambre 174 est en communica- tion constante avec la partie 163' du conduit au moyen du tuyau 175 et de la prise dynamique 176. La membrane 168 est isolée dans la boite et fait partie du circuit électrique ; au centre, elle porte d'un côté un contact 177 qui correspond à un autre contact 178 fixé et isolé à la demi-boite 169, et de l'autre côté, elle porte une butée isolante 179 qui s'appuie à la demi- boîte 170 par effet de sa propre élasticité.
Une vis 180 comman- dée par le levier 181 peut comprimer plus ou moins le ressort 182 contre la membrane, de façon à varier les caractéristiques élastiques de cette dernière. Pendant la course d'alimentation
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du moteur, la pression absolue dans la partie 163 est toujours moindre que celle dans la partie 163' et cela d'autant plus que le moteur tourne plus vite ou que le papillon 164 étrangle le conduit davantage ; la différence de section du.conduit dans les deux parties peut servir à assurer que la différence de pression soit sensible même si le moteur tourne doucement ou si le pa - pillon est complètement ouvert, tandis que la présence des deux prises statique 173 et dynamique 176 sert à l'amplifier.
Cette différence entre les deux pressions agit sur la membrane 168, laquelle, en se déplaçant, réunit les deux contacts 177 et 178 qui ferment le circuit de la batterie 183 dans lequel est inséré l'injecteur 166, et l'injection du combustible a lieu. A la fin de la course d'alimentation, l'équilibre de pression dans les deux parties 163 et 163' du conduit se réta- blit, la membrane 168, par son élasticité, revient à la posi- tion normale, ouvre le circuit et l'injection cesse.
La diffé- rence de pression entre les deux parties du conduit varie de- puis zéro jusqu'à un maximum pendant chaque course d'alimenta- tion, tàndis que la valeur absolue de cette différence varie suivant le régime du moteur et la position du papillon obtura- teur de l'air ; il faut donc une régulation de la durée du con- tact de façon à obtenir dans chaque cas une durée de l'injection telle que la quantité du combustible injecté soit proportionnel- le à la quantité d'air admise. Cette régulation est obtenue moyennant le déplacement de la vis 180, laquelle, en comprimant plus ou moins le ressort 182 contre la membrane 168, rend celle- ci plus ou moins sensible à la différence entre les pressions agissant sur ses deux faces et par conséquent augmente ou dimi- nue la durée du contact, c'est-à-dire de l'injection.
Si le moteur ralentit, le papillon étant tout ouvert, à cause de l'augmentation de la résistance externe, la différence entre les pressions agissant sur le diaphragme diminue et diminue automatiquement aussi la durée de l'injection, sans qu'il soit nécessaire de faire intervenir la vis 180. Si le mo-
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teur ralentit par étranglement de l'air, la différence entre les pressions agissant sur le diaphragme augmente et augmente aussi la durée de l'injection ; il faut alors que la vis 180 intervienne pour la raccourcir. Cette intervention peut être ob- tenue à la main en agissant sur le levier 181, ou bien automati- quement en reliant ce levier à un dispositif quelconque. La fig.22 représente un exemple d'exécution du deuxième type d'in- terrupteur actionné par les organes de commande de la soupape d'alimentation.
Etant donné qu'à cet effet, on peut utiliser un quelconque des organes à mouvement alternatif qui commandent la soupape d'alimentation de chaque cylindre, dans l'exemple il a été sup- posé d'utiliser la pièce 184, laquelle moyennant la petite ba- gue 185 qui en est solidaire, fait osciller le petit levier 186 autour de son appui 187 de façon que quand la pièce 184 se sou- lève pour ouvrir la soupape 188, le levier 186 pousse l'organe intermédiaire élastique qui doit fermer le circuit électrique de l'injecteur. Cet organe peut être par exemple constitué des deux pièces 189 et 190 glissant l'une dans l'autre et maintenues à une longueur totale maximum préétablie par un ressort 191. Un deuxième ressort 192, plus faible que le précédent, maintient l'organe élastique 189-190-191 en contact avec le levier 186.
La pièce 190 porte à sa partie inférieure le contact 193 qui fait face à un autre contact 194 fixé à la vis 195 commandée par le levier 196. L'organe élastique 189-190-191 et la vis 195 sont maintenus dans les supports 197 et 198 isolés de la masse moyennant les épaisseurs 199 et, au moyen des bornes 200 et 201, ils sont intercalés dans le circuit de l'injecteur 202 et de la batterie 203.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant :
Au moment où la soupape 188 s'ouvre, le levier 186 fait glisser l'organe 189-190-191 écrasant le ressort 192 (qui est plus faible que 191) jusqu'à ce que le contact 193 vienne s'ap-
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puyer contre le contact 194 ; partir de ce moment le circuit se ferme et l'injection du combustible commence. La soupape continuant à s'ouvrir, l'organe élastique 189-190-191 se rac- courcit en écrasant le ressort 191, et au moment où la ferme- ture commence, il s'allonge jusqu'à ce que les deux bornes 193 et 194 se séparant , l'injection cesse.
En faisant tourner d'un certain angle la vis 195 on varie la distance entre les contacts 193 et 194 à soupape fermée, et ainsi on varie la durée du passage du courant par rapport à la durée d'ouverture de la soupape ; le levier 196 peut être commandé à la main ou automa- tiquement comme il a été dit pour l'interrupteur du type précé- dent.
Quoique de nombreuses variantes d'exécution et d'applica- tion aient été décrites, il est bien entendu que l'invention ne doit pas être limitée à ces formes , de nombreuses autres va- riantes pouvant être trouvées utilisant les mêmes principes et faisant partie par conséquent du domaine de la présente inven- tion.
REVENDICATIONS.
1. Procédé d'injection du combustible dans les moteurs à combustion interne consistant en ce que le combustible est introduit dans le moteur à travers des moyens injecteurs à com - mande électromagnétique dans lesquels le combustible est présent sous pression de façon que la différence entre la pression de sortie du combustible hors des moyens injecteurs et celle du milieu dans lequel il est injecté soit pratiquement constante.