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"Perfectionnements apportés aux moyens de réglage de l'admission dans les moteurs à combustion interne"
La présente invention se rapporte aux moteurs à combustion interne, notamment ceux pour avions, du type muni d'un compresseur centrifuge d'air ou autre et de moyens régulateurs pour l'admission du carburant, moyens dont le fonctionnement est, tout au moins en partie, en corrélation avec la vitesse de rotation du compresseur.
Un phénomène bien connu qui caractérise le fonctionnement d'un compresseur d'air centrifuge consiste dans le fait que lorsque la masse du flux d'air baisse jusqu'à une valeur particulière (que l'on peut désigner par le tenue de point d'à-coup), il peut se produire une chute brusque ou une fluctuation très accentuée de la pression d'alimentation, cet effet étant connu sous les termes de vagues ou à-coups. L'effet en question dépend au moins en partie de la densité de l'air qui traverse le compresseur.
La présente invention a précisément pour but de permettre aux moyens de réglage de l'admission du carburant (moyens dont une des @ fonctions consiste à empêcher que le point d'à-coup ne soit atteint) de compenser d'une manière satisfaisante l'effet des variations de la densité de l'air dues aux variations de la température.
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L'invention vise à établir des moyens régulateurs de l'ad- mission du carburant capables de satisfaire la condition N = c#T, où N est la vitesse de rotation du compresseur, T - la température absolue de l'air pénétrant dans le compresseur, tandis que c est une constante.
L'invention peut être réalisée de plusieurs manières diffé- rentes. Lorsque les moyens régulateurs sont constitués par un mé- canisme centrifuge ou par un mécanisme hydraulique, dont l'action est en relation avec N et qui est contrôlé par un ressort, l'ac- tion du ressort est complétée, selon l'invention, par une force fournie par une lame.de bi-métal, ou tout autre organe expansible ou déformable sous l'effet de variations de température et cela en fonction directe de T, cet organe étant soumis à l'action de l'air dans une position appropriée quelconque.
Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, au lieu d'utiliser directement la température de l'air pour faire varier l'action du mécanisme réagissant à la vitesse, on peut faire usage d'une méthode indi- recte équivalente appropriée, laquelle dépend d'une fonction de NAIT, telle que le rapport entre les pressions de refoulement et d'admission du compresseur P2: P1.
Dans les dessins annexés :
Fig. 1 est une vue schématique d'élévation latérale en coupe d'une pompe à débit variable pour carburant liquide, établie suivant un mode d'exécution de la présente invention.
Figs. 2-à 4 sont des vues schématiques d'élévation latérale partiellement en coupe, montrant respectivement trois variantes de réalisation de l'objet de l'invention.
La pompe représentée dans la Fig. 1 comporte un corps rotatif monté dans un carter b. Plusieurs alésages, tels que c, sont pratiqués dans le corps a autour de l'axe de celui-ci. Dans chacun de ces alésages est monté à déplacement alternatif un plongeur tel que d. Le corps a est conçu pour être entraîné de toute manière appropriée par le moteur (non représenté) appelé à être alimenté en carburant liquide par la pompe, ce moteur étant alimenté en air par un compresseur centrifuge ou autre (non représenté), commandé par le moteur.
Lors de la rotation du corps a, les plongeurs ± sont déplacés, dans un sens, par le plateau ballant e, à position angulaire réglable et, dans le sens opposé, par des ressorts tels que f, ces derniers étant situés à l'intérieur des alésages c et servant à maintenir une face en bout du corps a en contact avec un siège g prévu dans le carter b. Le siège g est pourvu d'un orifice h qui communique avec un canal d'admission de liquide
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prévu dans le carter b; ce siège comporte en outre un orifice j qui communique avec un canal de refoulement de liquide k, égale- ment prévu dans le carter.
Afin que la pompe qui vient d'être décrite puisse être régie en fonction des variations de la vitesse, le corps a est établi de manière à pouvoir fonctionner également comme pompe centrifuge.
A cette fin, le corps , présente un alésage axial m, dont une extrémité communique avec le canal d'entrée i à travers un orifice n prévu dans le siège g, tandis que l'extrémité opposée de cet alésage communique avec une série de passages radiaux tels que o, pratiqués dans le corps a. Le liquide venant du canal d'entrée i s'écoule à travers l'alésage m, dont il est chassé, par la force centrifuge, à travers les passages radiaux o, vers'l'intérieur du carter b de la pompe, dans l'espace qui entoure le corps a. A une extrémité du carter b de la pompe se trouve un cylindre p, fermé aux deux extrémités. Ce cylindre p contient un piston q sollicité par un ressort r.
Partant d'une face de ce piston, une tige s s'étend de manière à traverser un alésage pratiqué dans le carter b à l'extrémité intérieure du cylindre p, cette tige étant réunie au plateau ballant e. La partie intérieure du cylindre p, c'est- à-dire la partie en regard de la face du piston q pourvue de la tige s, est en communication libre avec le canal de sortie à travers un passage t pratiqué dans le carter , cette même partie du cylindre étant en outre en communication avec l'autre partie, ou partie extérieure dece même cylindre (c'est-à-dire la par- tie qui contient le ressort r), à travers un passage étranglé u.
L'extrémité extérieure du cylindre p est munie d'un petit orifice v, dont l'extrémité extérieure forme un siège pour un organe obtu- rateur w solidaire d'une extrémité d'un levier x, ce dernier étant monté à pivotement, par un point situé entre ses deux extrémités, sur l'extrémité extérieure du cylindre p,, et étant sollicité par un ressort y qui tend à appliquer l'organe obturateur sur son siège. Le levier x est renfermé dans une chambre formée sur ou fixée à l'extrémité adjacente du carter b, cette chambre étant en communication avec le canal d'admission i de la pompe. Le côté extérieur de la chambre est limité par une membrane de commande 2 pourvue en son centre d'une butée 3, appelée à s'appuyer sur l'extrémité du levier. éloignée de l'organe obturateur w.
Sur le côté extérieur de la membrane 2 se trouve une chambre 4, limitée 'en partie par cette membrane, cette dernière chambre étant en communication avec la pompe centrifuge décrite ci-dessus, à travers un canal 5. La membrane 2 est également sollicitée par un ressort 6 disposé entre des pièces de butée 7 et 8 et renfermé dans celles-
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ci, ces pièces de butée étant solidaires respectivement de la mem- brane et de la paroi extérieure de la chambre 4.
En supposant que le plateau ballant e occupe la position d'obliquité maximum, c'est-à-dire la position dans laquelle la pompe fournit son débit maximum, ce plateau restera dans la même position aussi longtemps que la pression dans la chambre 4 (c'est- à-dire la pression agissant sur la membrane de commande 2) demeure au-dessous d'une certaine valeur déterminée d'avance. Dans ce cas, l'organe obturateur w, qui contrôle l'orifice v, est dans la posi- tion de fermeture et les pressions du liquide qui s'exercent sur les deux faces du piston q sont égales entre elles. Toutefois, lors- que la pression agissant sur la membrane 2 dépasse la valeur déter- minée d'avance, cette membrane agira de manière à soulever l'organe obturateur A de son siège.
La pression du liquide dans la partie extérieure du cylindre p baissera à partir de ce moment et le pis- ton q sera déplacé sous l'effet de la pression du fluide dans la partie intérieure du cylindre et contre l'antagonisme du ressort r, déplaçant ainsi le plateau ballant e dans une direction correspon- dant à une réduction du débit de la pompe jusqu'à ce qu'un nouvel état d'équilibre soit atteint.
Par conséquent, et étant donné que la position du plateau ballant 1 dépend de la pression du liquide dans la chambre 4, et que cette pression dépend à son tour de la vitesse de la pompe, cette dernière se trouve contrôlée par la vitesse du moteur qui commande à la fois la pompe et le compresseur d'air mentionnéplus haut. Par conséquent, l'action de la pompe est en relation avec N2.
Lors de la mise en oeuvre d. e la présente invention conformément à la Fig. 1, on adjoint au ressort 6, qui agit sur la membrane de commande 2, une .lame de bi-métal flexible 10, cette dernière étant réunie à la membrane au moyen d'une tige 11 et étant logée dans une chambre 12 en communication avec l'atmosphère, de telle sorte que l'actionnement voulu de la membrane dépend non seulement de l'action normale du fluide dans la chambre 4 et de l'action du ressort 6, mais aussi de la température de l'atmosphère.
Le mode de construction montré dans la Fig. 1 est soumis à l'action directe de la température atmosphérique. Toutefois, et comme déjà indiqué, on peut appliquer n'importe quelle autre fonc- tion de N/#t, par exemple, le rapport entre les pressions à l'en- trée et à la sortie du compresseur, un exemple faisant application de ce rapport étant montré dans la Fig. 2. Dans cet exemple, il est fait usage d'une pompe à liquide à débit variable analogue à celle décrite plus'haut, une partie de cette pompe étant représentée dans la Fig. 2, en faisant usage de.mêmes lettres de référence que celles
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employées dans la Fig. 1, mais avec adjonction de l'exposant 1.
L'orifice V1 dans l'extrémité extérieure du cylindre p est con- trôlé au moyen d'un levier X1, lequel est influencé.par les pres- sions à l'entrée et à la sortie du compresseur 13, ce dernier étant commandé par le moteur et étant destiné à fournir de l'air à celui-ci. Un point du levier X1, situé entre les extrémités de ce dernier, est fixé à une membrane 14 qui sert depoint d'appui à,ce levier, tout en formant une cloison de séparation entre deux chambres 15 et 16. La chambre 15 est pourvue d'un orifice d'admis- sion 17, qui forme un siège pour un organe obutrateur W1 solidaire de l'extrémité adjacente du levier X1, cet orifice étant en commu- nication avec un conduit ou canal 18 allant à l'orifice V1 prévu dans l'extrémité extérieure du cylindre p1.
On peut'également pré- voir une liaison entre la chambre 15 et l'admission de la pompe.
La chambre 16 contient un levier 19 monté à pivotement autour d'un axe passant par un point de ce levier situé entre les extré- mités de celui-ci. La chambre 16 contient en outre un ressort 20 travaillant à la compression et destiné à agir sur une extrémité du levier 19, ainsi qu'un soufflet à vide 21 destiné à agir sur l'autre extrémité de ce levier, dans un sens opposé à celui du ressort 20.
Entre l'extrémité du levier 19 soumise à l'action du ressort et l'extrémité adjacente du premier levier x1 se trouve interposé un organe de butée 22, grâce auquel les deux leviers peuvent agir conjointement, sous l'action du ressort 20, de manière à mouvoir l'organe boturature w1 vers son siège, réduisant ainsi la section de passage du liquide à travers l'orifice v1.A la chambre 16 est fixée une chambre auxiliaire 23, limitée d'un côté par 'une membrane' flexible 24, cette dernière servant de cloison de séparation entre la chambre 16 et la chambre auxiliaire 23.
Cette chambre auxiliaire est appelée à être reliée par un conduit ou canal 25 au raccord de refoulement du compresseur 13, une pièce d'appui 26 étant disposée entre la membrane 24 et le premier levier x1 en une position plus rapprochée du centre de pivotement de ce levier que la pièce de butée 22 mentionnée plus haut, la disposi- tion étant telle que la pression à la sortie du compresseur est transmise, par la membrane et la pièce d'appui y associée: au levier x1, et cela dans un sens quie pour effet de soulever l'or- gane obturateur w1 de son siège, contre l'antagonisme du ressort 20.
La chambre 16 est en communication, par l'intermédiaire d'un conduit ou canal 27, avec le côté admission du compresseur 13, de sorte que le soufflet à vide 21sert à réduire l'effet du ressort 20 sur le premier levier x1 lorsque la pression du côté aspiration du compresseur baisse, et vice-versa.
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La pièce de butée 22 prévue entre les leviers x1 et 19 est réunie, au moyen d'une bielle 28, à n'importe quel dispositif de réglage approprié 29, grâce auquel la pièce de butée peut être approchée ou éloignée par rapport aux centres de pivotement des leviers, de façon a établir n'importe quelle valeur voulue de N/#T.
Aussitôt que le levier X1 se trouve déséquilibré par les variations de la pression au raccord de refoulement ou au raccord d'aspiration du compresseur, le débit de la pompe en carburant subira un rajustement approprié.
Au lieu d'agir sur le levier x1 de la manière représentée dans la Fig. 2, on peut faire en sorte que les pressions respectives du côté aspiration et du coté refoulement du compresseur, agissent sur deux soufflets à vide reliés au dit levier à des distances appropriées de son centre de pivotement; ou encore, ces deux pres- sions peuvent être amenées à agir sur le levier en question par l'intermédiaire de deux membranes ou de deux plongeurs.
De plus, et en considérant que la quantité de carbunant néces- saire est proportionnelle à la pression atmosphérique, à la racine carrée de la température absolue de l'air et à une fonction de N/#T, on peut utiliser les variables, à savoir, la masse du flux de carburant, la pression atmosphérique et la température de l'air, afin de maintenir la valeur constante voulue de N/#T, un exemple d'un mécanisme convenant à cet usage étant représenté dans la Fig. 3. Dans cet exemple, on utilise une pompe à carburant à débit variable, semblable à celle employée dans chacun des exemples décrits jusqu'ici, une partie de cette pompe étant représentée dans la Fig. 3 et comportant les mêmes signes de références que dans la Fig. 1, mais pourvus de l'exposant 2.
Dans ce dernier exemple de construction, on fait usage, pour assurer le contrôle du passage du liquide à travers l'orifice v prévu dans l'extrémité extérieure du cylindre p2 d'un piston 30 mobile dans une chambre cylindrique 31, cette dernière étant formée dans un corps creux 32. Le piston 30 est supporté par une tige 33 qui traverse les deux parois ex- trêmes de la chambre 31 et dont une extrémité peut agir de manière à fermer un orifice d'admission 172 par lequel le liquide venant de l'orifice v2 peut pénétrer dans une partie du corps creux 32 isolée de la chambre 31, le dit orifice v2 et la dite ouverture d'admission étant réunis entre eux par un conduit ou canal 182.
Le piston 30 est sollicité par un ressort 34 qui agit sur l'extré- mité de la tige de piston 33, éloignée de l'ouverture d'admission 172, et qui tend à déplacer cette tige dans un sens correspondant à la fermeture de l'ouverture d'admission. L'action du ressort 34 est renforcée par celle d'une lame de bi-métal 35 ou autre dispo-
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sitif équivalent réagissant à la température atmosphérique et qui est appelé à agir sur la même extrémité de la tige de piston 33 que le dit ressort.
Les extrémités de la chambre 31 sont en communi- cation, par l'intermédiaire de passages 36, avec les côtés opposés d'un orifice à section variable 37, prévu dans le corps 32 et à travers lequel le carburant liquide venant d'un conduit ou canal de décharge 38, qui communique avec le côté refoulement de la pompe, s'écoule vers le moteur. Par conséquent, les deux côtés du piston 30 sont soumis à des pressions de fluide différentes, suivant la section de'passage de l'orifice 37. Cette section de passage peut être modifiée à l'aide d'un pointeau conique 39 qui se déplace dans le sens axial sous l'action d'un ressort 40 et d'un soufflet à vide 41.
Le ressort 40 agit sur le pointeau conique 39 dans un sens qui correspond à la réduction de la section de passage de l'orifice 37, cette action s'exerçant par l'intermédiaire d'un piston 42 faisant corps avec le pointeau ou fixé à celui-ci, ce piston étant monté à coulissement dans une chambre 43 faisant par- tie du corps 32, tandis que le ressort 40 est situé à l'extrémité extérieure de cette chambre. L'extrémité intérieure de la chambre 43 est en communication, par un passage étranglé 44, avec un espace 45, à travers lequel le carburant liquide venant'de l'ouverture d'admission 172 peut s'écouler vers un orifice d'échappement 46 et par lequel le dit corps creux peut être mis en communication avec le raccord d'aspiration de la pompe.
Le pointeau conique 39 est muni de passages radiaux 47 et d'un passage axial 48, par lesquels l'extrémité intérieure de la chambre 43 peut être mise en communi- cation avec l'orifice 37 à section de passage variable, sous le contrôle d'une tige 49 réunie au soufflet à vide 41. Ce dernier est monté dans une chambre auxiliaire 50 solidaire de l'extrémité ex- térieure de la chambre 43, cette chambre auxiliaire étant pourvue d'une ouverture 51 par laquelle le soufflet 41 est soumis à l'action de l'atmosphère.
La tige 49, attachée au soufflet 41, trarse la paroi d'extrémité extérieure de la chambre 43 et pénètre dans un orifice 52 pratiqué dans l'extrémité extérieure du pointeau conique 39, l'extrémité intérieure de cette tige servant à obturer l'extrémité adjacente du passage axial 48 du pointeau lorsque ce dernier vient occuper une position adéquate sous l'action de la pression du fluide sur la face intérieure du piston 42.
Une autre méthode pour utiliser la masse du courant de carbu- rant, la pression atmosphérique et la température de l'air, en vue de maintenir une valeur constante de N/#T est représentéedans la Fig. 4, dans laquelle les organes correspondants à ceux des Figs. précédentes sont désignés par les mêmes signes de référence, mais
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suivis de l'exposant 3. Dans ce dernier exemple, il est fait usage d'une membrane 303 qui sert à diviser une chambre 313, prévue dans le corps 323, en deux compartiments. Cette membrane est réunie en son centre à une tige 333 disposée axialement et qui traverse les parois extrêmes de la chambre 313, une extrémité de cette tige étant appelée à obturer le passage d'admission 173 qui communique avec l'orifice mentionné plus haut.
La membrane 303 est soumise à l'action d'un ressort 343, qui tend à déplacerla tige 333 dans le sens de la ferme ture du passage d'admission 173; cette membrane est en outre soumise à. l'action d'un soufflet à vide 53, exposé à la pression atmosphérique et qui agit sur l'extrémité de la tige oppo- sée au ait orifice d'admission.
Le carburant liquide venant du conduit de refoulement 383de la pompe s'écoule vers le moteur en passant par une'soupape 59 soumise à l'action d'un ressort et qui est influencée par la pression de décharge de la pompe, cette soupape étant conformée de telle façon que la section de passage entre elle-même et son siège 60 varie d'une manière qui est en rela- tion avec la pression du liquide agissant sur cette soupape, cette dernière étant aestinée à agir en sorte que la pression de refoule- ment de la pompe soit une fonction linéaire de la masse du courant de carburant.En un point situé entre la pompe et la soupape 59, le conduit 383 communique avec un passage de dérivation étranglé 54 prévu dans le corps creux 323 et communiquant à son tour avec un espace 55 faisant partie du même corps,
à travers un orifice 373 à section de passage variable, ce passage étranglé et ce dernier espace étant réunis par des conduits 36 à la chambre 313, ces conduits débouchant sur les deux côtés opposés de la membrane 303, tandis que le dit espace est en communication avec une ouverture 56 par laquelle le dit corps peut être mis en communication avec le côté aspiration de la pompe. La section de passage de l'orifice 373 peut être modifiée au moyen d'un pointeau 57 qui est déplacé dans le sens axial par un tube de Bourdon 58 ou autre dispositif sensibleà la pression atmosphérique.
On verra donc que la mem- brane 303 est influencée par la pression atmosphérique, ainsi que par une pression du fluide qui est directement proportionnelle à la masse du courant de carburant liquide venant de la pompe, mais inversement proportionnelle à la racine carrée de la température.
Toutefois, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits ci-dessus, vu qu'elle peut être réalisée de plusieurs autres maniè- res, à condition que le réglage de l'admission du fluide soit tou- jours influencée {directement ou indirectement) 'par N/#T.