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BREVET D'INVENTION PERFECTIONNEMENTS AUX SYSTEMES D'ALIMENTATION POUR MOTEURS A
COMBUSTION
La présente invention a trait à des systèmes d'alimentation pour moteurs à combustion et plus particulièrement à un système destiné à délivrer du combustible sous pression à un moteur d'aéronef.
Le système d'alimentation décrit ici est destiné à être utilisé dans les installations de moteurs d'aéronefs, en particulier quand le moteur est équipé avec un dispositif générateur de mélange du type à injection sous pression. Dans les carburateurs de ce genre ou de genres analogues, où le système d'amenée de combustible du carburateur est entièrement clos, par opposition aux systèmes du type à cuve à flotteur qui comportent une surface libre de combustible, toute vapeur qui est délivrée au carburateur, à moins d'être évacuée dans l'atmosphère, passe à travers l'orifice calibré sous forme de bulles, ce qui réduit momentanément la masse du combustible délivré dans le moteur.
Si les bulles qui atteignent l'orifice calibré sont petites
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et peu nombreuses, leur seul effet est un léger appauvris- sement du mélange. Toutefois, si le volume d'une bulle quelconque est trop important ou si les bulles sont trop nombreuses, il peut, en résulter un allumage défectueux et le moteur peut même s'arrêter complètement.
Un autre inconvénient résultant de la formation de vapeur, et connu parfois sous le nom de blocage par la vapeur de la pompe à combustible, se produit quand une grande quantité de vapeur se trouve dans le conduit d'ad- mission de la pompe. Dans ces conditions, la pompe, bien que délivrant la quantité normale de combustible, reçoit une telle quantité de vapeurs que la masse de combustible délivrée au carburateur est inférieure à celle que nécessi- tent les conditions de fonctionnement existantes du moteur.
L'appauvrissement résultant du mélange détermine une perte de puissance et un échauffement qui peut être préjudiciable au moteur.
Comme les combustibles utilisés dans l'aviation se vaporisent à des températures et à des pressions voisi- nes de celles qui règnent au niveau de la mer, la réduc- tion de la pression atmosphérique qui accompagne une as- cension rapide a pour conséquence le fait que le combustible qui se trouve dans les réservoirs d'alimentation contient souvent une grande quantité de vapeurs.
Bien qu'une par- tie des vapeurs qui se forment dans les conditions existan- tes de température et de pression constitue des bulles qui se rassemblent et s'élèvent à travers le combustible contenu dans les réservoirs, et s'échappent par l'évent de ces derniers, une quantité considérable reste dans le combustible jusqu'à ce qu'il soit agité, par exemple quand il passe à travers le conduit d'alimentation, ou jusqurà @
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ce que la pression soit réduite comme c'est le cas dans le conduit d'admission de la pompe à combustible. Il en résulte la formation d'une gronde quantité de vapeurs dans le conduit comprisentre le réservoir et le carburateur, et ces vapeurs, si elles ne sont pas éliminées, nuisent aux conditions de fonctionnement normal du moteur, comme indiqué précédemment.
Dans les anciens avions, la vitesse ascensionnelle était suffisamment faible pour que l'abaissement de température qui se produisait au cours de l'ascension refroidisse le combustible dans les réservoirs d'alimentation. La tendance de la vapeur à se former du fait de la réduction de la pression barométrique était donc au moins partiellement compensée par l'abaissement de la température du combustible.
par contre, dans les avions modernes à haute puissance, la vitesse ascensionnelle est si élevée qu'ils peuvent atteindre une altitude de 6500 mètres, pour laquelle la pression atmosphérique est environ la moitié de la pression au niveau de la mer, sans que le combustible contenu dans les réservoirs d'alimentation se soit refroidi de plus de quelques degrés Il est évident que de telles manoeuvres aggravent dans une large mesure les problèmes de formation de vapeurs de combustible.
Un objet de la présente invention estde réaliser un dispositif perfectionné qui fournisse à un moteur à combustion interne du combustible ne contenant pas de vapeurs.
Un autre objet de l'invention est de monter dans le carburateur, en amont de l'orifice calibré, des moyens permettant d'éliminer toute la vapeur qui arrive dans le carburateur ou est formée dans celui-ci.
Un autre objet de l'invention est de réaliser
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une nouvelle disposition des pompes à combustible auxquelles sont associés des moyens pour éliminer les vapeurs de combustible.
Un autre objet de l'invention est de prévoir un dispositif qui contrôle une pompe à combustible en fonction de l'altitude.
Un autre objet de l'invention est de prévoir deux pompes à combustible, le fonctionnement de l'une d'entre elles étant commandé par un élément sensible à l'action de la température et de la pression absolue de la source de combustible.
D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront de la description suivante et des dessins annexés, sur lesquels :
La figure 1 est une vue schématique montrant l'application de la présente invention à un moteur équipé avec un carburateur du type à. injection ;
La figure 3 est une coupe à plus grande échelle de la chambre d'évacuation des vapeurs et de la pompe à combustible entraînée par le moteur.
La figure 3 est une vue schématique du système de dosage principal du carburateur danslequel il est prévu une soupape d'évacuation des vapeurs;
La figure 4 est un dispositif qui peut être substitué à celui de la réalisation montrée sur les figures précédentes pour contrôler le fonctionnement de la pompe à combustible auxiliaire.
En se référant spécifiquement à la figure 1, on a représenté un réservoir d'alimentation en combustible 11 comportant un système de remplissage et un bouchon d'évent indiqué dans son ensemble par la référence 12. Un conduit
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14 relie le fond du réservoir 11 à un raccord en T, 16, dont une sortie aboutit à une chambre fermée 18 et l'autre à l'entrée 20 d'une pompe centrifuge 22 qui, comme représenté, est disposée de façon à être entraînée par un moteur électrique 24.
Une source d'énergie électrique, représentée schématiquement en 26, et qui est de préférence le système batterie-générateur du moteur à combustion, alimente le moteur par un circuit comprenant la source 26, le conducteur 28, un interrupteur comportant les bornes 30 et 32, le conducteur 34, le moteur 24, le conducteur 36 et la source 26. Les bornes peuvent être isolées l'une de l'autre et de la chambre 18 d'une façon connue quelconque.
Une capsule 40, montée dans la chambre 18, est fixée à sa partie inférieure à la paroi de la chambre 18, de façon réglable, par le prolongement fileté 42 de la plaque de fermeture 44 de la capsule. La capsule peut être bloquée en position et les fuites le long des filets éliminées par des moyens connus quelconques, tels par exemple que l'écrou de blocage 46, le chapeau 48 etla garniture 50. Une barre métallique 54 est portée par la plaque de fermeture de l'extrémité libre de la capsuleet vient en contact avec les bornes 30 et 32 pour fermer le circuit du moteur quand la capsule se dilate d'une certaine quantité.
Un mécanisme élastique convenable, de construction connue, peut, si on le désire, être subs- titué à la construction représentée.
Un vide psrtiel est réalisé dans la capsule 40 dont les déplacements sont ainsi régis à la fois par la température et la pression absolue du combustible qui pénètre dans la pompe 22. En réglant la pression qui
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règne à l'intérieur de la capsule ou en mettant dans cette dernière une certaine quantité de liquide volatil, sa sensibilité, respectivement aux variations de pression et de température, peut être telle que le circuit du moteur de la pompe soit fermé quand la tendance des vapeurs du combustible à se former atteint un certain degré, que ces vapeurs prennent naissance du fait de la réduction de la pression atmosphérique,
de l'élévation de la température du combustible ou de la combinaison (le ces deux facteurs.
Le conduit de sortie 60 de la pompe 22 aboutit à l'entrée d'une pompe 62, actionnée à 'la main et d'un type convenable quelconque, qui est généralement montée dans le poste de pilotage. Si le dispositif d'alimentation en combustible est du type à pression, c'est-à-dire du type où le combustible est délivré dans le conduit d'admission du moteur à une pression supérieure à la pression atmosphérique, il faut en général utiliserune pompe à main pour créer une pression de combustible suffisante pour délivrer le combustible au moteur durant l'opération d'entraînement.
Pour certains types de dispositifs d'alimentation, une quantité de combustible suffisante pour le démarrage est aspirée dans la tubulure du moteur à partir du réservoir du dispositif, du seul fait de l'aspiration créée durant l'entraînement, auquel cas la pompe à main 62 n'est pas nécessaire. La pompe 62 comporte de préférence des soupapes de retenue (non représentées), grâce auxquelles une très faible résistance est offerte au passage du combustible à travers ces soupapes quand le moteur est démarré, et que le combustible est délivré par une pompe entraînée par le moteur.
Un conduit 66 relie la sortie de la pompe à
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l'entrée 67 de la chambre d'évacuation des vapeurs indiquée dans son ensemble par la référence 68, qui est ici venue d'une seule pièce avec le carter d'une pompe à combustible 70 entraînée par le moteur. Un conduit 74 relie un orifice 76 prévu à la partie supérieure de la chambre 68 au réservoir d'alimentation en combustible et traverse la paroi de ce dernier à sa partie supérieure; il se prolonge vers le bas en 78 à l'intérieur du réservoir pour aboutir en un point voisin du fond de ce dernier. Une description plus détaillée de la chambre 68 et de la pompe 70 sera donnée par la suite.
Un conduit de combustible 84 réunit la sortie de la pompe 70 à un orifice d'admission 86 du dispositif d'alimentation qui comprend une tubulure d'admission comportant un conduit d'air 90, un papillon 92 contrôlé par la tige 94 qui aboutit au poste de pilotage, un système de'dosage de combustible 96, un injecteur 98 régi par la pression et un économiseur 100. La tubulure dtadmission du dispositif d'alimentation en combustible aboutit à l'entrée d'un compresseur 102 de moteur, non représenté.
Un conduit 104 relie le dispositif de dosage de combustible au conduit d'évacuation des vapeurs pour éliminer celles-ci do ce dispositif, comme il sera décrit ultérieurement.
La chambre68, montrée sur la figure 2, comprend un corpsprincipal 110 et un couvercle 112 qui lui est fixé de façon étanche grâce à une garniture 116, au moyen de boulons 114. L'intérieur de la chambre 68 est divisé en deux compartiments 124 et 126 par un tamis relativement fin 128 qui est placé au-dessous de l'admission 67 de combustible.
La pompe à combustible 70, entraînée par le
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moteur et comprenant le rotor 130 èt les palettes coulissentes 132, est placée au fond du corps principal 110 de la chambre 68 et reçoit le combustible du compartiment 126 par le passage 134. Ce combustible est délivré sous une pression appréciable au conduit 84. Un by-pass 140 est prévu entre la sortie de la pompe et le compartiment 124 au-dessus du tamis 128. Une soupape 142, sollicitée vers son siège par le ressort 144, contrôle d'une façon réglable le by-pass 140, afin de maintenir la pression de décharge de la pompe à combustible sensiblement constante comme il est bien connu.
Un flotteur 146, auquel est fixé un levier 148 qui pivote en 150 dans le couvercle 112, contrôle une soupape 152 coopérant avec un siège 154 où est ménagée une sortie de vapeur 76. Le flotteur et la soupape sont disposés de façon à fermer le conduit 74 quand le niveau du combustible atteint approximativement la ligne X-X. Quand les vapeurs se rassemblent dans la chambre 68, le niveau du combustible s'abaisse, ce qui permet l'ouverture de la soupape 152 et l'évacuation de l'excès des vapeurs par le conduit 74.
On peut prévoir une butée pour le flotteur et un guide qui maintient la soupape 152 alignée avec le siège 154 quand le niveau se trouve au-dessous de la ligne X-X. par suite de la tension superficielle, un tamis relativement fin offrira une résistance considérable au p assage d'une bulle de vapeur à travers sa surf ace; il en résulte que le tamis 128 interdit efficacement à la vapeur délivrée avec le combustible par l'entrée 67 d'atteindre le conduit 134 de la pompe 70.
Comme mesure de précaution supplémentaire s'opposant à l'accès de la vapeur à l'orifice calibré du dispositif d'alimentation en combustible, on prévoit dans le
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dispositif de dosage 96 une soupape à flotteur 160 qui commande le conduit 104, comme montré sur la figure 3, les éléments essentiels du dispositif d'alimentation étant représentés schématiquement. Le conduit 104 et la soupape 160, bien que constituant une garantie supplémentaire, peuvent être supprimés, si on le désire.
Le système de dosage est divisé en cinq compartiments 162, 163, 164, 165 et 166 par les grands diaphragmes 168 et 170 et les petits diaphragmes 172 et 174. A leur périphérie, les diaphragmes sont fixés au boîtier, tandis que leur partie centrale, qui est plane, est fixée une tige de commande 176. Un tiroir 178, solidairede la tige de commande 176, contrôle par sa position axiale la section effective offerte au passage du combustible qui, venant du conduit d'alimentation 84, passe dans la chambre 166 contenant le combustible non dosé.
La chambre 166 du combustible non dosé communique avec la chambre 162 par le conduit 182 ménagé dans la tige de commande 176 et avec la chambre à combustible dosé 165 par le conduit 186, l'orifice calibré 188 et le conduit 190.
La chambre du combustible dosé communique avec l'injecteur 98 par les conduits 190 et 192. L'injecteur comprend une soupape 194 fixée au diaphragme 195 et solli- citée vers la position de fermeture par le ressort de compression 196. Le combustible à une pression supérieure à la pression atmosphérique, qui est délivré à la chambre 198 de l'injecteur, exerce sur le diaphragme une action qui détermine l'ouverture de la soupape et permet l'injection du combustible dans la tubulure d'admission, en aval du papillon 92. Il est évident qu'on peut contrôler
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la pression d'injection en faisant varier les caractéris- tiques du ressort 196.
La chambre 165 communique, par un conduit 200, la chambre annulaire 202' prévue autour du Venturi 204 et les tubes 206, avec l'entrée d'air 90. La chambre 163 est.donc soumise à la pression dé l'air entrant dans la tubulure d'admission. La chambre 164 communique par le ' conduit 208 avec. une chambre annulaire 210 qui débouche au col du petit Venturi 212.
A la partie supérieure de la chambre 166 contenant du combustible non dosé est prévue une chambre 220 où. se rassemblent les vapeurs, et dans laquelle est montée la soupape 160 actionnée par un flotteur, cette soupape étant maintenueen position par 1"étrier 222 qui coopère avec l'axe 224 du flotteur. Quand le combustible contenu dans la chambre 220 atteint un niveau déterminé, la soupape à flotteur 160 se soulève pour venir obturer le conduit de vapeur 104. Toute vapeur qui arrive dans la chambre 166 contenant le combustible non dosé, ou qui est formée dans cette chambre, s'élève dans la chambre 220 où elle se rassemble en déplaçant le combustible qui y est contenu, et en permettant à la soupape à flotteur 160 de s'ouvrir et de laisser passer les vapeurs.
Un tamis 226 est de préférence prévu à l'entrée du conduit 186 pour éviter le passage des bulles de vapeur qui se trouvent dans la chambre 166 dans le conduit 186.
Pendant les périodes de fonctionnement où la température et la pression du combustible sont telles que des vapeurs de combustible ne peuvent se former, le circuit du moteur est interrompu par l'interrupteur contrôlé par la capsule et par suite la pompe 22 est inopérante. Dans ces
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conditions, le combustible est aspire dans la chambre 68, du fait de la dépression, créée normalement Par la pompe 70 pour les installations où le réservoir d'alimentation 11 estsitué à un niveau inférieur à celui de la pompe, et tombe par gravité dans cette chambre, dans les installations où le réservoir est situé au-dessus de la pompe.
Dans le premier cas, la dépression créée dans la chambre 68 peut provoquer l'aspiration du combustible aussi bien par le conduit d'évacuation 74 de la vapeur que par le conduit d'admission normal 66. Il est donc essentiel que le conduit de vapeur se prolonge vers le bas dans le réservoir de combustible, comme indiqué en 78, pour s'assurer que du combustible et non de l'air est aspiré dans la chambre 68.
Il est évident que des soupapes de retenue peuvent être montées dans le conduit74, afin d'interdire l'écoulement en direction de la chambre 68, auquel cas le conduit 78 peut s'arrêter au-dessus du niveau du combustible dans le réservoir.
Quand la température et la pression du combustible ont des valeurs telles qu'elles déterminent la fermeture du circuit du moteur, la pompe 22 délivre à la chambre 68 du combustible à une pression relativement faible.
Dans ces conditions, toute vapeur entraînée dans le combustible liquide pourra'se dégager par suite de l'agitation créée par la pompe 22 et se rassemblera à la partie supérieure de la chambre 68. Quand le volume de la vapeur rassemblée en ce point excède une certaine valeur, la soupape 152 actionnée par le flotteur s'ouvre et permet eux vapeurs de passer par les conduits 74 et 78 dans le réservoir; elles s'élèvent dans ce dernier et sortent par l'orifice d'évacuation qui y est prévu.
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Toute vapeur qui atteint la chambre 166 de combustible non dosé du dispositif d'alimentation en combustible se rassemble dans la chambre 220 et en est évacuée par les conduits de vapeur 104, 74, 78, quand la quantité de vapeur dans la chambre 220 égale ou excédé la quantité pour laquelle la soupape 160 s'ouvre.
Bien que le fonctionnement de la pompe 22 soit décrit ici comme étant contrôlé par un élément sensible à la température et à la pression absolue du combustible, il est bien évident que d'autres moyens, tels qu'un interrupteur à main manoeuvré à volonté par l'opérateur:, peuvent être utilisés ; l'élément sensible à l'action de la pression et de la température peut également, comme représenté sur la figure 4, être soumis seulement à l'action de l'atmosphère; le moteur peut aussi être monté de façon à fonctionner quand le moteur à combustion tourne, auquel cas l'interrupteur régi par la pression et la température peut être éliminé.
Il estégalement entendu que,, bien que la pompe 22 soit actionnée ici par un moteur électrique, on peut également utiliser d'autres moyens, tels qu'un moteur hydraulique actionné par un fluide sous pression, ou même, un entraînement mécanique à distance à partir du moteur à combustion.
L'élément sensible à la pression et à la terapérature peut être utilisé pour actionner une valve qui contrôle le passage du fluide moteur, dans le premier cas, ou le déplacement d'un organe d'embrayage, dans le second..
Bien que seulement certains modes de réalisation aient été décrits et représentés en détail, dtautres encore, qui apparaîtront aisément à tout homme de l'art, entrent dans le cadre de la présente invention.