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"Perfectionnements aux pompes d'injection pour moteurs à carbu- rant liquide"
La présente invention concerne des pompes d'injection pour moteurs à carburant liquida, ces pompes comprenant un plongeur qui exécute un mouvement alternatif, pour fournir du carburant depuis un cylindre à un ajutage qui assure l'injection dans la chambre ou espace de combustion du moteur. Le plongeur effectue une course de refoulement de carburant pendant laquelle s'opère l'injection, et une course de retour, pendant laquelle le cylindre se remplit de nouveau de carburant.
L'invention vise à établir,une construction perfectionnée d'une telle pompe d'injection, construction compacte et moins @ exposéd àd la détérioration des organes mobiles, en fin de course.
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Selon l'invention,une pompe à injection comprend : un corps d'injecteur; un plongeur à mouvement alternatif, agissant dans un cylindre prévu dans ce corps, pour fournir du carburant par intermittences à un ajutage prévu à une extrémité de la pompe d'injection; un piston à gaz sollicité par un ressort et monté pour agir dans une chambre du corps de pompe sous l'effet d'un fluide sous pression admis dans cette chambre, ce piston et ce plongeur étant réunis par une liaison de commandede façon à. se déplacer comme un ensemble unique ; et des moyens pour constituer un tampon amortisseur, afin d'arrêter le plongeur et le piston en fin de course.
Selon une caractéristique de l'invention, des moyens qui constituent un tampon amortisseur agissant en fin de course consistent en un prolongement conique du piston à gaz, disposé de façon à, réduire progressivement la section effective d'un orifice calibré par lequel s'écoule le fluide sous pression, contrôlant ainsi la sortie de ce fluide de la chambre.
On verra que, pendant le fonctionnement, ce prolongement conique étrangle le flux du fluide sous pression sortant de la chambre lors de la course de retour, ralentissant ainsi les organes mobiles et empêchant leur détérioration, Ce prolongement présente de pré- férence une conicité entre 1 sur 16 et 1 sur 4. Cette dispo- sition présente en outre l'avantage que, comme la pression dans la chambre augmente pendant la course d'injection, le degré d'étranglement diminue, de sorte qu'on obtient une injection plus rapide que si l'orifice calibré présentait une section effective uniforme pendant toute la course.
Il est en outre préférable que, lorsque le piston est à la fin de sa course de retour, l'orifice calibré possède une sec- tion effective qui représente 0,5% environ à. 2% environ de la section du piston à gaz, afin d'obtenir un amortissement suffi- sant et une communication avec la source de* fluide sous pression et afin d'éviter la nécessité de prévoir un dispositif de
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contrôle supplémentaire pour réduire la charge du ressort sur le piston à gaz, pour la mise en marche.
On a également constaté que le volume que présente la cham bre du piston à gaz lorsque ce dernier est à la fin de sa course de 'retour exerce un effet de contrôle sur la température des gaz dans.cette chambre, sur la vitesse de la levée du piston à gaz et, par conséquent, du plongeur de l'injecteur, ainsi que sur l'action d'amortissement réalisé à la fin de cette course de retour. Partant de là, et conformément à une autre caractéris- tique de l'invention, le volume que présente la chambre du pis- ton à gaz lorsque ce dernier est à la fin de sa course de retour est choisi de façon à représenter 5% à 60% du volume équivalant à la section de la chambre à gaz multipliée, par la course du piston à gaz.
L'orifice calibré s'ouvre utilement vers l'extrémité de la pompe d'injection où est situé; l'ajutage,, ce dernier étant supporté par le prolongement conique du piston, de telle façon que le fluide sous pression qui commando le piston à gaz est constitué par les gaz provenant'de la chambre de combustion alimentée par cet ajutage. Dans une telle construction, il est préférable que le volume que présente la chambre à gaz lorsque le piston est à la fin de sa course de retour soit choisi de façon à ne pas dépasser 5% du.volume de la course. Pendant la course d'injection, le degré d'étranglemetn de l'orifice cali- bré décroît de telle manière qu'on obtient une injection plus rapide que si cet orifice présentait une section effective uni- forme pendant toute la course.
De plus, il est préférable que la section de passage effec- tive que possède l'orifice calibré lorsque le piston est µ la fin de sa course représente environ 0,5% à 2% de la section du piston à gaz, pour réaliser un amortissement satisfaisant et une communication avec la source de fluide sous pression et afin d'éviter la nécessité de prévoir un moyen de contrôle auxiliaire
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pour réduire la charge du ressort s'exerçant sur le piston à gaz, aux fins de Mise en Marche.
On a également constaté que le volume due présente la cham bre du piston à gaz lorsque le piston est à la fin ùe sa course de retour détermine la température des gaz dans cette chambre, la vitesse de la levée du piston à gaz et partant du plongveur d'injection, et l'effet d'amortissement obtenu à la fin de la. course de retour. Pour cette raison, et selon une autre carac- téristique de l'invention, le volume que présente la chambre du piston à, gaz, lorsque ce dernier est à la, fin de sa course de retour, est choisi de façon à représenter 5% à 60% du volume équivalent à la section de la chambre à, gaz, multipliée par la course du piston à gaz.
L'orifice calibré s'ouvre utilement vers l'extrémité de la pompe d'injection où est situé l'ajutage, ce dernier étant porté par le prolongement conique du piston à gaz, de telle sorte que le fluide sous pression qui commande le piston à, gaz est cons- titué par les gaz agissant dans la chambre de combustion à la- quelle on fournit le carburant. Dans une telle construction, il et préférable que le volume que possède la chambre à gaz lorsque le piston est à la. fin de sa course de retour soit choisi de façon à ne pas dépasser 5% du volume que présente la chambre de combustion du moteur auquel on fournit le carburant, lorsque le piston du moteur est à son point mort haut. Un volume trop important de la chambre àd gaz influence défavorablement le fonc- tionnement du moteur.
Conformément à une autrecaractéristique de l'invention, l'amortissement du mouvement des organes mobiles à la fin de la course d'injection est assuré par des moyens hydrauliques, par le fait que le plongeur emprisenne une quantité de carburant dans le cylindre vers la fin de la course d'injection.
Dans une construction préférée de la pompe d'injection, le plongeur présente une tête profilée qui coopère avec l'orifice
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d'arrivée de carburant, vers le cylindre monté à rotation dans le corps d'injecteur, de telle manière que l'instant, au cours de la course d'injection, auquel cet orifice est masquée peut être modifié. De cette manière, la quantité de carburant injectée et l'instant dans le cycle moteur, auquel a lieu le début de l'injection, peuvent être modifiés.
Le plongeur présente de préférence une tige convenablement profilée qui, pendant l'injec- tion du carburant, établit une communication entre des parties du canal conduisant du cylindre vers l'ajutage.et qui est appe-. lée à relier ce canal à un orifice de décharge afin d'interrom- pre l'injection de carburant avant la fin de la course d'injec- tion et de couper ensuite la communication entre la partie de/ce canal allant vers le cylindre, d'une part, et l'orifice d'évacua- tion et la partie de ce canal allant vers l'ajutage, d'autre part, de façon à emprisonner du carburant dans le cylindre.
Selon une autre caractéristique de l'invention, une soupape sollicitée par un ressort est prévue pour contrôler l'écoulement du carburant dans le canal, des moyens étant prévus pour faire varier la charge agissant sur cette soupape, afin de faire varier le point de la course d'injection auquel débute l'injection du carburant.
Pour la facilité de l'exécution, il est préférable que le piston à gaz et le plongeur" soient en une pièce.
La pompe d'injection comportant les caractéristiques de l'in- vention sera décrite ci-après-à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels
Fig. 1 est une vue d'élévation de la pompe d'injection,
Fig. 2 est une coupe longitudinale à plus grande échelle,
Figs. 3 à 7 sont des vues schématiques'montrant le fonction- nement du plongeur, et.
Fig. 8 représente une variante.
Comme montré dans les Figs. 1 et 2, la pompe d'injection
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comporte un corps 10 dont la partie supérieure (en regardant les dessins) renferme une pompe à carburant, et sa partie inférieure - les organes de commande de la pompe. De cette façon, la partie supérieure est refroidie par le carburant qui pénètre dans la pompe. A l'intérieur du corps 10 est fixée une pièce d'écartement 11 qui sert de butée à un ressort 12 agissant sur un piston ou à gaz 13 mobile dans une chambre 14 constituée par la paroi du corps 10 et un écrou 15 vissé dans le fond de ce corps.
Cet écrou présente un orifice central 15a que traverse un prolongement conique 16 du piston 13 et dont l'extrémité extérieure porte un ajutage d'injection 17. Le prolongement 17 est traversé par un canal 18, de sorte que le carburant peut arriver à l'ajutage depuis la pompe, le plongeur 19 de celle-ci ayant la forme d'un prolongement axial du piston à gaz 13. Une cheville de guidage 20 prévue entre la jupe du piston à gaz 13 et la tige de ce piston est appelée à pénétrer dans une fente 21 d'-un prolongement 2,2 de la pièce d'écartement, afin d'empêcher la rotation du piston à gaz et du plongeur en cours de fonctionnement.
Un tampon élastique 23 est prévu dans la pièce d'écartement entre la jupe et la tige du piston pneumatique et sert d'organe de sécurité pour arrêter les organes mobiles et empêcher leur détérioration.
La pompe d'injection représentée dans les dessins est du type prévu pour être actionné par la pression qui règne dans la chambre de combustion à, laquelle le carburant est destiné.
On a constaté que, pour assurer le fonctionnement le plus efficace, les dimensions du piston 13 et de la chambre 14 doi- vent être choisies avec soin.
Ainsi, par exemple,on a constaté que, pour assurer un amor tissement efficace du mouvement des organes mobiles à la fin de la course de retour, tout en réalisant une communication effi- cace entre la chambre 14 et l'espace de compression dans toutes les conditions de fonctionnement, la section active de l'orifice
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de communication, lorsque le piston 13 est à la fin de sa course de retour (c'est-à-dire dans une position où sa face inférieure bute contre l'épaulement 45 de l'écrou 15). doit être choisie de 0,5% environ à 2% environ de la section transversale du pis- ton. En choisissant une telle section de passage de l'orifice, il n'est pas nécessaire de prévoir une commande auxiliaire pour neutraliser la charge du ressort 12 en vue de la mise en marche.
De plus, il est préférable de faire en sorte que la section de l'orifice 15a augmente lors de la course d'injection. Ainsi, la pression dans la chambre 14 augmente brusquement pendant la période d'injection, ce qui assure une meilleure injection. A ce propos, on a constaté qu'on obtient les meilleurs résultats lorsque le prolongement conique, présente une conicité située entre 1 sur 16 et 1 sur 4. Si cet orifice présentait une section uniforme dans toute la durée de la course d'injection, la courbe de pression caractéristique pour la chambre 14 serait une ré- plique de la courbe de compression caractéristique du moteur, dont la pente diminue normalement lorsque le moteur atteint son point mort haut. Une telle caractéristique de pression empêche- rait une injection rapide du carburant.
On a également constaté que, lorsque le piston est en fin de sa course de retour, le volume de la chambre du piston à gaz exerce un effet de contrôle sur la température des gaz à l'inté- rieur de la chambre, sur la vitesse de levée du piston à gaz et, par conséquent, du plongeur de l'injecteur, ainsi que sur l'action d'amortissement qui s'exerce à la fin de la course de retour. Par conséquent, et conformément à une autre caractéristi- que de l'invention, le volume que présente la chambre du piston à gaz lorsque ce dernier est en fin de sa course de retour, est choisi de façon à se situer entre 5% et 60% d'un volume équi- valant à la.section de la chambre à gaz, multipliée par la course du piston à gaz.
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On a également constaté que lorsque le volume de la chambre à gaz 14 (le piston à gaz étant en fin de sa course de retour) est trop grand, le fonctionnement du moteur s'en trouve affecté et, par conséquent, il est préférable que ce volume soit l'unité à une valeur ne dépassant pas 5% du volume de la chambre de combustion du moteur, ce dernier volume étant calculé lorsque le piston du moteur est au point mort haut.
Entre la pièce d'écartement 11 et un collier fileté ;29, on prévoit un manchon 24 présentant des parties pleines 25 pour assurer la position voulue du manchon dans le corps 10, ainsi que des orifices 26 qui assurent la communication entre un raccord d'arrivée de carburant 27 et une chambre 28 formée dans la surface intérieure du manchon.
A l'intérieur du manchon 24 se trouve un cylindre 30 dans lequel se déplace le plonguer 19 et qui peuL être tourné à. l'aide d'un levier 31 fixé à une tête 32 calée sur le cylindre 30 par une cheville 33. Un écrou 34 vissé sur la paroi externe du cylin- dre 30 et sur la tête 32, porte sur le manchon 24 de façon à appliquer une bride 35 solidaire du cylindre contre ce manchon.
On prévoit un orifice d'arrivée de carburant 36, qui réunit la chambre 28 à la chambre du cylindre, un canal 37 étant formé dans la paroi du cylindre, pour relier la chambre de celui-ci au canal 18 à travers une partie convenablement conformée, du plongeur. Le cylindre est également muni d'orifices de décharge
38 juste au-dessous du niveau de l'orifice d'arrivée 36 Un canal d'amorçage de pompe 39, formé dans la tête 32 est nonne- lement obturé par un bouchon 40.
Le plongeur 19 qui est un prolongement axial du piston à gaz 13, présente une tête comportant un bord hélicoïdal 41 On voit donc que, par la rotation du cylindre 30 on peut Modifier le point de la course d'admission de carburant, auquel corres- pond l'obturation de l'orifice d'arrivée 36. De cette façon, on -peut varier la quantité de carburant fournie à l'ajutage, ainsi
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que le temps d'injection. L'extrémité supérieure du canal 18 communique avec un canal transversal 42 s'ouvrant vers une saignée 43 formée sur la tige du plongeur 19.
La pompe d'injection fonctionne comme suit :
Lorsque le piston à gaz 13 et le plongeur 19 se trouvent à la fin de la course de retour, c'est-à-dire au début de la course d'injection, la pression dans la chambre 14 augmente len- tement.avec la pression dans la chambre de combustion, jusqu'à ce qu'elle surmonte l'antagonisme du ressort 12. A ce moment, le piston 13 et le plongeur 19 commencent la course d'injection, le plongeur se déplaçant depuis'la position selon Fig. 3, jus- qu'à ce que l'arête hélicoïdale 41 de la tête du plongeur mas- que l'orifice d'arrivée 36 (Fig.
4), point auquel commence l'injection du carburant, lequel est refoulé à travers le canal 37, l'orifice 47, autour de la saignée 43, à trars le canal transversal 42, par le canal 18 et au-delà des soupapes à billes 48, jusqu'à l'ajutage 17.
L'injection du combustible se poursuit jusqu'à ce que la saignée 43.découvre l'orifice d'évacuation 38'de façon qu'il 'communique avec l'espace qui entoure cette saignée (Fig. 5), faisant ainsi tomber la pression dans les canaux 18, 37 et dans le cylindre.
Le piston à gaz et le plongeur continuant leur mouvement ascendant, le bord inférieur de la saignée masque l'orifice 47 (Fig. 6) de sorte que le carburant est emprisonné dans le cylin- dre,et dans le canal 37 et constitue un amortisseur hydraulique pour la fin de la course d'injection. On a vite ainsi une dété- rioration des organes mobiles par un choc brutal.
Au cas où le cylindre est vide, les organes mobiles sont arrêtés par l'entrée en contact du tampon élastique 23 avec l'extrémité du prolongement tubulaire 49 de la pièce d'écarte- ment 11.
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Les organes amorcent désormais leur course de retour. A mesure que la pression diminue dans la chambre de combustion, des gaz s'échappent de la chambre 14 à travers l'orifice calibré 15adont la section de passage effective diminue graduellement de façon à étrangler l'écoulement des gaz, permettant ainsi un arrêt doux des organes mobiles par la butée 45 à la fin de la course de retour.
Lors de cette dernière course, une dépression s'établit dans le cylindre,de sorte que le carburant est aspiré dans ce dernier à travers l'orifice 36, et aussi partiellement à travers l'orifice de décharge 38 et le canal 37, jusqu'à ce que l'orifice 36 soit masqué par la tête du plongeur.
Pour la mise en marche, on peut amorcer le cylindre en desserrant le bouchon 40 et en injectant du carburant à travers l'orifice d'arrivée 36, par gravité ou par pression, en laissant l'air s'échapper par le canal 39.
Fig 7 montre la position du cylindre 30, à laquelle ne correspond aucune injection, étant donné que l'arête hélicoïdale ne masque pas l'orifice d'arrivée 36 tant que l'orifice de décharge 38 n'est pas démasqué.
Confie il résulte de ce qui précède, l'invention établit un système simple et compact de pompe ,l'injection, dans lequel le risque de détérioration des organes mobiles est considérablement réduit grâce à la prévision d'un'tampon amortisseur hydraulique à la fin de la course d'injection, ainsi que d'un écoulement de gaz étranglé, qui contrôle la course de retour. De plus, grâce à un choix convenable des dimensions des divers organes de la pompe d'injection, on réalise une injection efficace du barbu- rant, tout en évitant des effets défavorables sur la marche du moteur.
La Fig 8 où les chiffres de référence utilisés dans la Fig 2 désignent des organes analogues, représentent un moyen auxiliaire pour varier le point de la course d'injection auquel
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commence l'injection du carburant. Ce moyen comporte.une soupape- pointeau 50 comportant une tige 51 de plus grand diamètre et montée dans la tête 32. La soupape-pointeau 50 est normalement appliquée sur son siège,- lequel constitue un orifice de sortie 52 enre le cylindre et le canal 37 - par un ressort de charge 53 dont la tension peut être modifiée au moyen d'une vis de butée 54. Grâce à cette disposition, le carburant ne peut pas arriver jusqu'à l'ajutage tant que la pression dans le cylindre n'est pas suffisante pour vaincre le ressort 53.
Lorsque la soupape 50 est écartée de l'orifice 52, la pression du carburant agit sur l'extrémité de la tige'51 de plus grand diamètre, assu- rant ainsi une levée rapide de la soupape.
REVENDICATIONS.
1 - Pompe d'injection comprenant: un corps d'injecteur; .un plongeur à mouvement alternatif, agissant dans un cylindre prévu dans'ce corps, pour fournir du carburant par intermitten- ces à un ajutage prévu à une extrémité de la pompe d'injection; un piston à gaz sollicité par un ressort et monté pour agir dans une chambre du corps d'injecteur sous l'effet d'un fluide sous pression admis dans cette chambre, ce piston et ce plongeur étant réunis par une liaison de commande, de façon à se déplacer comme un ensemble unique; et des moyens pour constituer un tam- pon amortisseur, afin d'arrêter le plongeur et le piston à gaz à la fin d'une course.