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PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX: SYSTEMES D'INJECTION DE COMBUSTIBLE POUR
MOTEURS A' COMBUSTION INTERNE.
L'invention est relative aux grands moteurs à combustion interne, à injection sans air, fonctionnant suivant le cycle Diesel ou semi-Diesel, et concerne les moteurs de ce genre du type marin, réversible, deux temps, à plusieurs cylindres, comportant un arbre à cames entraîné par le moteur pour actionner des valves ou soupapes d'air de démarrage et d'ordinaire en- core d'autres dispositifs, tels que graisseurs, et comportant également, pour chaque cylindre,.une ou plusieurs pompes d'injection de combustible ac- tionnées par le moteur.
Pour diverses raisons, il est .avantageux dans les moteurs du type ci-dessus, d'utiliser l'arbre à cames pour actionner les pompes à combustible.
Ainsi, il est désirable que les pompes à combustible soient dis- posées dans des emplacements adjacents aux cylindres du moteur afin de rédui- re la longueur des conduits de liaison, et l'arbre à cames est d'ordinaire convenablement placé pour entraîner les pompes ainsi disposées. En outre, si l'arbre à cames est utilisé pour actionner les p ompes, on évite l'obligation de prévoir une commande additionnelle pour celles-ci à partir du vilebrequin du moteur.
Des pompes à combustible telles qu'utilisées d'ordïnaire dans des moteurs du type ci-dessus (c'est-à-dire des pompes à choc ou refoulement di- rect) débitent du combustible à pleine charge dans un angle'maximum d'envi- ron 20-24 du déplacement'de la manivelle et le taux où-vitesse de travail est tellement élevé qu'un fort arbre d'entraînement et une forte commande sont nécessaires. Un tel arbre et une telle commande ne sont pas en pratique satisfaisants pour actionner les cames, et il est actuellement d'usage cou- rant de placer les pompes à combustible en contrebas, au voisinage du vile- brequin avec une courte et forte commande pour celles-ci.
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La présente invention prévoit un moteur Diesel marin, réversible, à plusieurs cylindres, fonctionnant suivant le cycle à deux temps, qui com- porte un arbre à cames entraîné par le moteur pour actionner des valves d'air de démarrage et comprenant également une ou plusieurs pompes d'injection de combustible à mouvement alternatif, actionnées par le moteur, pour chacun des cylindres, caractérisé par le fait que les pompes à combustible sont du type à accumulateur et sont commandées par des cames, des excentriques ou d'autres moyens à partir de l'arbre à cames du moteur.
L'expression "pompe à accumulateur" est utilisée pour désigner une pompe ou une installation de pompe dans laquelle le débit de la pompe, ou une partie de celui-ci, est emmagasiné sous pression pendant la course de re- ¯foulement ou travail de la pompe, et la pression d'emmagasinement est emplo- yée pour injecter le combustible emmagasiné dans le cylindre du moteur. La course active d'une telle pompe peut s'étendre sur un angle d'environ.120 du déplacement de la manivelle, de sorte que la vitesse de travail est bien moindre que celle nécessaire pour une pompe à choc ou refoulement direct, et l'on évite la nécessité d'un arbre à cames excessivement fort.
Les valves ou soupapes des pompes peuvent être-actionnées par l'ar- bre à cames.
Dans une position de l'invention, chaque pompe comporte des valves d'entrée et de décharge, constituées par des lumières ménagées dans la paroi du cylindre, et qui sont recouvertes et découvertes par le piston de pompe, aux temps voulus du cycle de la pompe.
Un autre désavantage des moteurs du type précité, tels que con- struits actuellement, réside dans le fait qu'un fort mécanisme d'inversion est nécessaire.pour les pompes à choc. Ce désavantage est évité dans une dis- position préférée de l'invention suivant laquelle on utilise un agencement symétrique des moyens d'entraînement pour les pompes et leurs valves ou sou- papes.
Quelques dispositions spécifiques de moteurs selon l'invention se- ront décrites ci-après à titre d'exemple, et en référence aux dessins anne- xés, sur lesquels :
Fig. 1 montre une élévation de face d'un moteur marin;
Fig. 2 montre une coupe dans un ensemble de pompe et d'accumula- teur combinés, utilisé dans le moteur représenté figure 1;
Fig. 3 est une vue par l'arrière, partie en coupe, de la pompe montrée fig. 2 ;
Fig. 4 montre une coupe dans une deuxième disposition de pompe à combustible et d'accumulateur; et
Fig. 5 montre une coupe, obtenue suivant un plan différent de ce- lui de la figure 4, qui est pratiquée dans une autre disposition de pompe et d'accumulateur.
Le moteur, objet du premier exemple, est représenté dans les fi- gures 1 à 3. Le-moteur est un moteur marin réversible à trois cylindres, pistons opposés, fonctionnant suivant le cycle Diesel avec une injection sans air. Chacun des cylindres 1, 2,3 comporte une pompe et un accumula- teur combinés montrés en 4,5 et 6. Les trois pompes sont entraînées par un arbre à cames commun 7, commandé par une chaîne 8à partir du .-vilebrequin du moteur. Toutes les chambres d'accumulateur des pompes sont interconnec- tées par un conduit (non représenté), et elles sont toutes reliées à une pompe unique de mise en charge 10 également entraînée par l'arbre 7, et agencée pour maintenir une certaine pression dans les chambres d'accumula- teur des pompes.
Si on le désire, une deuxième pompe de mise en charge peut être prévue et les deux pompes peuvent être utilisées simultanément ou à tour de rôle.
L'arbre à cames 7 actionne également, d'une manière bien connue, des valves ou soupapes destinées à fournir de l'air de démarrage aux cylin-
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dres, et des graisseurs mécaniques pour les organes du moteur.
. Les trois pompes d'accumulateur sont de construction semblable et fonctionnent de même, et une seule d'entre-elles sera décrite en détail. La pompe est représentée aux figs. 2 et 3 et comporte un piston-plongeur 12 ac- tionné par un excentrique 13 de l'arbre à cames 7 du moteur, et la quantité mesurée de combustible à injecter est emprisonnée dans l'espace 14 pendant le mouvement ascendant du piston-plongeurr alors que la valve ou soupape 15 a été ramenée sur son siège par la came 16 et ainsi empêche l'échappement du combustible du dit espace. Au-dessus de l'espace 14 est disposé un-piston- plongeur' libre 17 dont l'extrémité inférieure est soumise à la pression du combustible dans l'espace 14, et l'extrémité supérieure est soumise à la pression de l'huile dans une chambre d'accumulateur 19.
Cette chambre est, comme déjà indiqué, reliée à une pompe de mise en charge 10, l'entrée de la chambre étant en 20.
La pompe de mise en charge 10 est entraînée par une came de l'ar- bre 7. La pompe débite de l'huile dans la chambre 19 pour y maintenir la pres- sion. La pression peut être modifiée en faisant varier le débit de la pompe.
Le soulèvement du piston-plongeur,]' 17 variera avec la quantité de combustible injectée (c'est-à-dire suivant la charge imposée au moteur), et l'on prévoit un piston indicateur, à l'extrémité supérieure du piston-plon- geur 17 dans l'exemple, pour indiquer le déplacement du piston-plongeur 17 et de ce fait montrer que celui-ci est correct pour la charge du moteur, et indiquer également que tous les pistons-plongeurs- se soulèvent de quantités égales.
On prévoit dans les chambres d'accumulateur 19 un ressort 33 enga- geant le piston-plongeur.. , 17 pour accroître l'action de la pression dans la chambre et procurer la certitude de l'existence d'un minimum de pression d'injection en cas de défaut de débit de la pompe 10.
Au cours du fonctionnement du moteur, le piston-plongeur- 12 re- tient dans l'espace 14 une quantité de combustible déterminée par le point de la course du piston-plongeur-. où la valve ou soupape 15 peut venir se po- ser sur son siège. La pression du combustible dans l'espace 14 est égale à celle de l'huile dans la chambre 19 augmentée de la pression due au ressort 33. Lorsque la soupape ou valve de débit 34 de la pompe est ouverte par la came 35 de l'arbre 7, le piston-plongeur - 17 tombe rapidement sous l'effet de la pression dans la chambre 19 et du ressort, et le combustible de l'es- pace 14 est injecté dans le cylindre du moteur.
La position dans la course ascendante du piston-plongeur-- 12, pour laquelle la soupape ou valve d'aspiration 15 peut se fermer et, par con- séquent, la quantité de combustible débitée à chaque'course de pompage, est variable par rotation d'un excentrique 36 d'un arbre 37, susceptible d'être entraîné en rotation à partir de la commande de contrôle 26 du moteur, par une timonerie 38. L e réglage de l'ouverture de la valve de décharge 34 est simultanément modifiable, d'une manière analogue, par l'excentrique 39 de l'arbre 37.
Le piston-plongeur de pompe se meut vers le haut lors de sa course de pompage ou active, pendant 180 de la rotation de l'arbre à cames.
La partie de la course qui est réellement utilisée pour le pompage c'est-à- dire la portion de la course pendant laquelle un couple d'entraînement nota- ble est requis) varie avec le point de la course où la valve ou soupape 15 peut se poser sur son siège.
A pleine charge, cette portion prend toutefois normalement 120 environ de la rotation de l'arbre à cames, ce qui est beaucoup plus grand que ce qui est pris par une pompe du type à choc. Par suite le couple maxi- mum requis est très diminué, et un arbre à cames de dimensions pratiquement satisfaisantes peut être utilisé.
La figure 4 montre une autre construction de pompe à combustible pouvant être utilisée en remplacement de celle représentée aux figs. 2 et 3 et qui, eu égard à sa simplicité, doit être préférée pour beaucoup d'appli-
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cations. La pompe est, comme dans l'exemple précédent, actionnée à partir de l'arbre 7, par un excentrique 40 qui fait aller et venir le piston-plongeur 41. Le piston-plongeur:' peut également être amené en rotation à l'aide d'une crémaillère 42 engageant des dents de pignon 43 formées sur le piston-plon- geur, la crémaillère étant animée d'un mouvement alternatif par une timonerie appropriée à partir de la commande de contrôle 26 du moteur.
Le piston-plon- geur 41 comporte, à son extrémité supérieure, un évidement 142, délimité d'un côté par un gradin en hélice 143. Ce gradin coopère avec une lumière 44 de la paroi du cylindre menant en retour à l'alimentation de combustible, pour fermer la lumière dans une position de la course du piston-plongeur 41 qui dépend de la position en rotation de ce piston-plongeur-.. Par suite, la quantité de combustible retenue dans l'espace 46, et qui est pompée, peut être modifiée. Le piston-plongeurr comporte également un passage central 45 menant à une gorge ou rainure circonférentielle 47, qui coïncide avec une lumière de décharge 48 à la limite supérieure du mouvement du piston-plon- geur.
Un piston-plongueur libre 50 est monté opposé au piston-plongeur 41, et ce piston-plongueur 50 est repoussé vers le bas, comme dans l'exemple précédent, par une pression hydraulique dans la chambre 51 et par un ressort 52.
En fonctionnement de la pompe, du combustible est amené dans le cylindre de pompe pendant la course descendante du piston-plongeur 41 et, pendant la première partie du mouvement ascendant de ce piston-plongeur, une'portion de ce combustible (la quantité dépendant de la position circu- laire autour de son axe du piston-plongeur) est retournée 9. l'alimentation par la lumière 44. Le reste du combustible est empri sonné dans l'espace 46, et la continuation du mouvement du piston-plongeur 41 provoque le soulève- ment du piston-plongeurr 50. Lorsque la gorge ou rainure 47 coïncide avec la lumière 48, le piston-plongeur 50 descend rapidement et refoule le com- bustible emprisonné par la lumière de décharge 48, à l'ajutage d'injection.
.La fig. 5 montre une modification de la pompe représentée fig. 4.
L'agencement du piston-plongeur-' 41, les moyens de commande et les lumières coopérantes dans la paroi de cylindre, sont en substance comme décrit en ré- férence à la fig. 4, et des références analogues ont été appliquées aux par- ties et organes correspondants des deux figures.
Dans cette modification, l'extrémité supérieure du piston-plongeur supérieur 50 est pourvue d'une tête élargie 60 qui fonctionne à la manière d'un piston dans une chambre 61. De l'air ou un autre gaz est maintenu sous pression, de 43 Kgs/cm2 environ par exemple, dans la chambre 61 au-dessus du piston. Le rapport entre l'étendue du piston 60 et celle du piston-plon- geur 50 détermine la pression du combustible du côté inférieur du piston- plongeur 50.La pression dans la chambre 61 peut provenir de toute source convenable, comme par exemple les bouteilles ou bonbonnes d'air de démarrage du moteur,ou bien d'un compresseur d'air auxiliaire actionné par le moteur ou d'autres moyens, ou bien le gaz peut être prélevé au cylindre du moteur; dans chaque cas le gaz est introduit dans la chambre par l'ouverture 62.
La pression dans la chambre d'accumulateur peut être réglée par une valve de ré- duction où une valve d'arrêt. Le piston 60 peut être rendu étanche par des rondelles en cuir, en forme de coupelle, 64, comme représenté, ou bien par des segments de piston. Avec la disposition de cet.exemple, la pompe 10 peut être omise.
Dans chacun des exemples ci-dessus, l'excentrique qui actionne la pompe et le ou les excentriques ou. cames, lorsqu'ils sont prévus, qui ac- tionnent les valves ou soupapes, sont tous symétriques, c'est-à-dire que les pompes fonctionneront avec le même réglage par rapport aux pistons du moteur dans l'un et l'autre sens de rotation de celui-ci. Par conséquent la nécessité d'un mécanisme d'inversion pour la commande de la pompe est sup- primée.
Le réglage des pompes est tel¯que l'injection du combustible com- mence à, ou immédiatement avant, la fin de la course de compression du mo-
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teur, et que le piston-plongueur de pompe atteint la fin de sa course ascen- dante en coincidence avec la fin de la course de compression du moteur. La fin de l'injection est déterminée par l'épuisement du combustible accumulé et est indépendante de la fermeture de la valve de décharge de la pompe qui se produit plus tard.
REVENDICATIONS.
1. - Un moteur Diesel marin, réversible, multi-cylindres, cycle à deux temps, comportant un arbre à cames entraîné par le moteur pour ac- tionner des soupapes ou valves d'air de démarrage et comportant également, pour chaque cylindre, une ou plusieurs pompes d'injection de combustible à déplacement alternatif, commandées par le moteur, caractérisé par le fait que les pompes à combustible sont du type à accumulateur et sont commandées par des cames, excentriques ou d'autres moyens à partir de l'arbre à cames du moteur.