Procédé d'injection du combustible dans un moteur à combustion interne, et dispositif pour sa mise en #uvre. La présente invention comprend un pro cédé d'injection du combustible dans un mo teur à combustion interne, ainsi qu'un dispo sitif pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Le procédé que comprend l'invention est caractérisé en ce qu'on introduit le combus tible dans le moteur à travers des moyens in jecteurs à commande électromagnétique, dans lesquels le combustible est présent sous une pression qui est influencée par la pression existant, au moment de l'injection, dans la chambre de combustion, de façon que la dif- férence entre la pression de sortie du combus tible hors des moyens injecteurs et celle du milieu dans lequel il est injecté soit pratique ment constante.
Le dispositif que comprend l'invention, pour la mise en #uvre dudit procédé, com porte des moyens d'injection à commande électromagnétique, des moyens pour la com mande périodique de l'injection et des moyens pour transmettre au combustible, présent dans les moyens d'injection, une pression qui est influencée par la pression existant dans la chambre de combustion, de façon que le com bustible puisse entrer dans le moteur dès que s'ouvrent les moyens d'injection, en vertu d'une différence de pression pratiquement constante.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, quelques formes d'exécution du dispositif que comprend l'invention, ainsi que des variantes de certaines parties de ces- for mes d'exécution.
La fig. 1 est une section générale d'une première forme d'exécution du dispositif; les fig. 2, 3 et 4 représentent trois va riantes du mécanisme de commande électro magnétique de la soupape -d'injection; la fig. 5 est une vue générale d'une autre forme d'exécution du dispositif; la fig. 6 est une vue partielle d'une forme d'exécution du dispositif d'injection, appli quée à un moteur à quatre temps;
la. fig. 7 est une coupe suivant la ligne 1-7 de la fi-.<B>6;</B> la fig. 8 montre en détail, développée en plan, une lumière triangulaire réglable d'ad mission d'air; les fi-. 9 et 10 montrent, en partielles coupes longitudinale et transversale respecti- vement, un moteur à deux temps muni d'une forme d'exécution du dispositif que comprend l'invention, ce dispositif n'étant que partielle ment représenté; la fig. 1.1 est un diagramme qui explique le fonctionnement d'un mécanisme de réglage montré dans la fig. 12 et pouvant faire partie d'une forme d'exécution du dispositif selon l'invention;
les fig. 13 et 14 montrent un interrupteur qui comporte une forme d'exécution du dispo sitif selon l'invention, destinée à être appli quée à un moteur à deux cylindres; les fig. 15 et 16 montrent partiellement une autre forme d'exécution du dispositif, appliquée à un cylindre de moteur à quatre temps avec. soupapes latérales; les fi-. 17 et 18 montrent l'application d'une forme d'exécution du dispositif, repré sentée partiellement, à un cylindre de moteur à quatre temps avec soupapes en tête; la fig. 19 montre une autre forme d'exé cution du dispositif d'injection que comprend l'invention _;
la. fig. 20 montre une dernière forme d'exécution de ce dispositif d'injection.
Bien que certaines formes d'exécution du dispositif que comprend l'invention ne soient représentées que partiellement, il est entendu que toutes ces formes d'exécution comportent des moyens d'injection à commande électro magnétique, des moyens pour la commande périodique de l'injection et des moyens pour transmettre au combustible, présent dans les moyens d'injection, une pression qui est in fluencée par la pression existant dans la chambre de combustion.
Dans la première forme d'exécution du dispositif représentée en fig. 1. le combustible est fourni par un réservoir 5 à un injecteur comprenant un corps 6 dans lequel une sou- pape à tige 7 peut se déplacer longitudinale ment, étant. normalement poussée par un res sort 12, de façon que l'extrémité 8 de la sou pape s'applique contre une ouverture 9 de l'injecteur.
'Vin noyau central 10 est prévu en alignement avec l'axe de la soupape 7 et il se prolonge vers l'intérieur d'une enveloppe 11 vissée au corps 6, le ressort 12 s'appuyant contre l'extrémité interne du noyau 10. Dans l'enveloppe 11 est disposé un enroulement 13 pour solénoïde, convenablement isolé et entou rant le noyau 10 et l'extrémité renflée de la soupape 7 adjacente.
On voit donc que la soupape à tige 7 forme le noyau du solénoïde, le circuit ma gnétique étant interrompu seulement par le ,jeu qui. existe normalement entre l'extrémité interne du noyau 10 et l'extrémité adjacente de la soupape 7. Des petits canaux 15 éta blissent une communication entre l'extrémité creuse de la soupape 7 qui reçoit le ressort 12 et une chambre annulaire 16 entourant l'ex trémité antérieure de ladite soupape, tandis que des rainures 18, établies dans un organe qui sert de guidage pour l'extrémité anté rieure de la.
soupape, établissent une commu nication entre la chambre 16 et un espace 17. immédiatement adjacent au gicleur de l'in jecteur.
1"n moyen de commande à contact tour nant est schématiquement indiqué en 4. la forme d'exécution représentée en fig. 1 étant destinée à un moteur monocylindrique.
Le moyen de commande à contact tour nant comporte un tambour 21 en matière iso lante, monté à l'extrémité d'un arbre tournant dans un support 23 fixé au carter 24 du mo teur, l'arbre étant disposé de façon à tourner, moyennant un dispositif ,de transmission, en synchronisme avec le moteur, c'est-à-dire à la vitesse de l'arbre moteur s'il s'agit d'un mo teur à deux temps et à une vitesse réduite de la moitié s'il s'agit d'un moteur à quatre temps.
Sur la surface cylindrique du tambour 21 est prévu un contact métallique 25 de forme trapézoïdale, en communication électrique avec un bouton central 26 fixé au tambour. Un support 27 en matière isolante est monté sur le manchon 23 et peut glisser longitudina lement par rapport à ce dernier; le support 27 est pourvu de deux brosses, dont une, 28, est en contact permanent avec le bouton 26, tan dis que l'autre, 29, est poussée par un ressort contre la surface cylindrique du tambour 21.
Les brosses 28, 29 sont reliées en série avec le circuit d'une batterie 3 et l'enroule ment du solénoïde 13.
Quand le tambour tourne dans le sens de la flèche, pendant la marche du moteur, il est clair que la durée de la période de l'injection, c'est-à-dire la durée de l'excitation de l'en roulement 13, sera égale à la durée du contact entre le contact 25 et la brosse 29-, en -dépla çant axialement le support 27 par rapport au tambour, la durée de contact peut être variée, en variant le moment où commence le contact, tandis que le moment où finit ce contact reste invariable.
Dans une forme d'exécution destinée à un moteur polycylindrique, -le moyen de com mande à contact sera analogue à celui indiqué plus haut, mais il sera construit comme distri buteur; dans ce cas, il est seulement nécessaire de prévoir des brosses supplémentaires telles que 29 sur le support 27, une brosse pour cha cun des cylindres du moteur, et de placer les brosses dans une position angulaire en rap port avec celle des coudes de l'arbre moteur correspondant aux divers cylindres du mo teur, chaque brosse étant électriquement re liée au solénoïde d'un des injecteurs. Puis qu'on utilise un seul contact trapézoïdal 25, il est clair que la période d'injection,
et toutes ses variations pouvant être effectuées, seront les mêmes pour tous les cylindres du moteur.
La forme d'exécution représentée en fig. 1 est telle que la pression absolue d'injection va en augmentant exactement comme la pression absolue régnant,dans la chambre de compres sion du moteur, de façon que leur différence reste constante. Cela est obtenu moyennant un piston différentiel pour chaque injecteur, actionné automatiquement par la pression de la chambre de compression sur la paroi de grand diamètre du piston différentiel, tandis que la paroi à diamètre inférieur agit sur le combustible contenu dans l'injecteur.
Dans la fig. 1, le dispositif d'alimentation est montré -comme formant une partie inté grante de l'injecteur dans le but d'éliminer les tuyaux extérieurs.
Au corps 6 de l'injecteur est fixé latérale ment un corps -de pompe 30 dans lequel peut glisser un piston différentiel, avec deux extré mités 31, 32 de différents diamètres dans des cavités cylindriques dûment dimensionnées dans le corps 30.
Un ressort 33 sollicite constamment ce pis ton différentiel vers le haut. L'espace de com pression 34 -du cylindre moteur est mis en communication constante, par l'intermédiaire d'un canal 35, avec la cavité cylindrique sur la face externe de l'extrémité de plus grand diamètre 31 du piston, tandis que l'espace du cylindre 38 sous l'extrémité plus petite 32 du piston est constamment en communication par l'intermédiaire d'un canal 36, avec l'espace annulaire 16 autour de la soupape à tige de l'injecteur. Une ouverture 3 7 d'aspiration est prévue dans la cavité cylindrique 38 et est mise en communication avec le réservoir 5 du.
combustible, tandis qu'une ouverture 40, se trouvant dans une position intermédiaire entre les deux extrémités du piston, sert à déchar ger les infiltrations au delà des pistons.
Les surfaces des deux pistons 31, 32 sont établies dans, le rapport que l'on veut obtenir entre les pressions absolues du combustible et du comburant. Si le dispositif est appliqué à 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 sou mis à l'aspiration causée par la dépression dans la chambre 34;
pendant la course de compression, la pression dans la chambre 34, en augmentant, surmonte la pression du res sort 33, le piston 31, 32 en se déplaçant re foule 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 qui est telle que le rap- part de cette pression à celle existant dans la chambre 34 est le même que celui qui existe. entre les surfaces des petits pistons 31 et 32. Au moment voulu, l'interrupteur com mandé par le moteur (analogue à celui décrit plus haut) fait ouvrir électromagnétiquement l'injecteur et l'injection commence.
La pres sion absolue du combustible augmente auto matiquement comme celle,de la chambre 34 et ensuite l'injection s'effectue à pression effec- tive constante; l'injection cesse avec l'inter ruption du courant. Le petit piston 31, 32 s'arrête dans la position<B>où</B> il se trouve en ce moment jusqu'à. la. fin de la décharge du mo teur. A ce moment, la pression en 34 s'annu lant. il est sollicité en arrière par le ressort 33 et découvre le trou 37, de façon à créer une dépression dans la chambre 38, laquelle s'alimente à nouveau en combustible pour le cycle suivant.
La pression commence ainsi à agir sur le combustible longtemps avant l'ouverture de l'interrupteur, et se termine longtemps après sa. fermeture, de façon qu'il existe une très grande liberté de déplacement de la période d'injection.
Lorsque le dispositif est appliqué à un moteur à. deux temps, le fonctionnement est absolument analogue.
La pompe automatique à pression effec tive constante que comporte le dispositif re présenté en fig. l., n'a ni tuyauteries soumises à pressions élevées, ni soupapes, ni com mandes mécaniques; l'usure du piston n'a pas d'effet sur la précision de l'injection, puisque cette dernière dépend uniquement de la ,com mande électrique de l'injecteur, et les fuites sont compensées par l'augmentation des cy lindrées du petit piston 32.
Dans les fi* 2 à 4 sont illustrées des va riantes concernant: la disposition du ressort de rappel qui agit sur la tige de la soupape d'injection, ou la. suppression du ressort même en provoquant aussi bien l'ouverture que la fermeture de la soupape par action électro magnétique; ou la variation de la portée du gicleur à chaque ouverture, obtenue en ren dant variable la lumière de l'injection ou en variant la pression du liquide à injecter au lieu de varier la durée de l'injection.
Tandis que dans la forme d'exécution de la fig. 1 la tige de la. soupape de l'injecteur était normalement sollicitée par un ressort unique contre le siège interne du corps de l'injecteur même qu'elle ouvrait par attrac tion du solénoïde, dans la variante suivant la fig. 2, une petite soupae 8a externe (de forme différente suivant les caractéristiques demandées par le jet du combustible) est nor malement sollicitée sur son propre siège sur le corps 6a par un ressort 12a.
Cette soupape 8a ouvre le gicleur annulaire 9a, quand elle est sollicitée en dehors par l'attraction du so lénoïde 13a sur le noyau 42 fixé à la tige 7a de la petite soupape 8a.
Suivant la fig. 3, la commande de la. tige, ou soupape obturatrice, peut avoir lieu par ac tion électromagnétique aussi bien à l'ouver ture qu'à la fermeture sans l'intervention d'un ressort. A cet effet, deux solénoïdes 43 et 44 sont prévus, dont l'un a un noyau fixe 45 et l'autre agit sur un 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 in versé alternativement de façon que, la. polarité réciproque des deux solénoïdes changeant de signe, les deux noyaux s'attirent ou se re poussent réciproquement. en provoquant l'ou verture ou la fermeture de la petite soupape ou vice versa.. Dans ce cas, l'organe qui doit contrôler le passage du courant dans les so lénoïdes est constitué par un interrupteur qui commande le solénoïde à polarité invariable, et par un commutateur ou inverseur qui com mande celui à polarité variable.
Dans les formes d'exécution précédentes, la variation de la quantité de combustible in troduite par chacun des injecteurs était obte nue en variant la durée de l'injection, c'est-à- dire la durée du contact électrique de l'inter rupteur tournant. Mais cette variation peut être aussi obtenue en variant la section effec tive du gicleur de l'injecteur, comme c'est le cas dans la variante de la fig. 4.
Dans ce cas, l'injecteur est dans son ensemble analogue à celui précédemment décrit, sauf que la con duite d'amenée 14b du combustible est située latéralement et que la tige 7 b se termine avec un cône 8b plus pointu, sa course étant varia ble moyennant le déplacement d'un axe d'arrêt 10b qui peut être vissé plus ou moins à fond dans la cloche 11b. Il est évident qu'en va riant la course d'ouverture de la tige 7b, on varie la section de passage du combustible entre le cône 8b de la tige et son propre siège.
L'axe 10b est muni d'un presse-étoupe 48 ou d'un autre dispositif quelconque servant à empêcher les fuites du combustible sous pres sion contenu dans l'injecteur, et porte à l'exté rieur un levier de commande 49.
Dans d'autres formes d'exécution, la va riation de la quantité du liquide injecté peut être obtenue par la modification de la pres sion dans le réservoir d'alimentation.
Enfin, on pourrait prévoir des formes d'exécution dans lesquelles la variation de la quantité de liquide injectée est obtenue par des combinaisons diverses de deux ou des trois facteurs indiqués ci-dessus (variation de la durée, @de la section, de la pression), suivant les exigences pratiques.
La forme d'exécution du dispositif repré senté en fig. 5 comporte une pompe à piston différentiel analogue à celle que comporte le dispositif de la fig. 1, mais actionnée par la dépression créée par l'aspiration du moteur, ou bien par la différence de pression qui se produit dans les espaces de la conduite d'ali mentation avant et après le papillon de ré glage de l'air.
Dans cette figure, 51 est le cylindre du moteur, 52 la soupape d'alimentation, 53, 53' la conduite correspondante avec le papillon 54 de réglage de l'air commandé par un levier 55. La conduite peut s'ouvrir à l'air libre ou bien être reliée à un compresseur, et sur elle est fixé l'injecteur électromagnétique 56 du dispositif qui, avec un interrupteur 57, est inséré dans le circuit d'une batterie 58 et masse 1Y1.
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 for mer 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, au moyen d'un tuyau 65 et d'une prise statique 66;
le dos du piston 59 est en communication constante avec l'atmosphère par un trou 67, si le moteur est alimenté par aspiration, et par un tuyau 68 et une prise dynamique 69 avec la partie 53' -de la con duite en amont du papillon 54, si le moteur est alimenté au moyen d'un compresseur; la chambre 64 est en communication constante avec l'intérieur de l'injecteur 56, au moyen d'un tuyau 70 et est mise en communication avec le réservoir 71 de combustible au moyen d'un tuyau 72 quand l'ouverture 73 est déga gée par le piston 60 à fin de course.
Un res sort 74 sollicite continuellement le piston 59, 60 vers la position inférieure, en compri mant un deuxième ressort 75 plus faible que le premier et qui peut être réglé en tournant une vis 76 au moyen d'un levier 77.
Le fonctionnement du dispositif repré- semé en fig. 5 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 as piration; 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, dés que l'orifice 73 est fermé; à un moment donné, l'interrup teur 57 ferme le circuit, ouvre l'injecteur et l'injection commence; à un moment donné aussi, l'interrupteur 57 coupe à nouveau 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 diffé rence de pression entre 53 et 53' cesse alors, le piston 59, 60 est ramené en bas vers le ressort 74 créant une dépression dans la chambre 70 de façon que, l'orifice 73 se découvrant, une aspiration du combustible a lieu du réservoir 71 par le tuyau<B>72.</B>
La pompe a pour but de préparer et main tenir sous pression dans l'injecteur le combus tible seulement pendant la période d'injection, mais la durée de cette période est déterminée uniquement par la. commande électrique.
La pression donnée au combustible par la. pompe susdite varie suivant le régime du mo teur et le degré d'ouverture du papillon 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 correc tion est obtenue en dévissant la vis 76, la quelle en détendant le ressort. 7 5 renforce le ressort 74. Le levier 77 de la vis 76 peut être commandé à. la main ou automatiquement.
Dans les fi-. 6 à 10 est représentée l'ap plication d'un dispositif selon l'invention à un moteur à explosion à quatre et à deux temps, le dispositif n'étant que partiellement représenté. Il est tenu compte, en particulier, de la position relative de l'injecteur du com bustible et de l'organe régulateur de l'alimen tation de l'air, de la direction et des caracté- ristiques des jets de combustible et d'air en considération du meilleur mélange et du ré glage des deux jets eu égard au meilleur do sage aux différents régimes du moteur et aux diverses conditions atmosphériques.
L'injecteur injecte le combustible dans la conduite d'alimentation, oblique par rapport au cylindre, en directions presque radiales par rapport à la conduite même, de façon à don ner lieu à une série de jets en spirales 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, périphé riques et coaxiales avec l'injecteur du com bustible.
Ces fentes sont réglables elles-mêmes de façon que les deux ordres de jets (combusti ble et air) puissent être réglés et dosés réci proquement. Ceci pour le moteur à quatre temps; pour le moteur à deux temps, on prévoit une posi tion particulière de l'injecteur par rapport au cylindre et par rapport aux fentes de lavage et d'injection d'air.
Comme le montrent les fig. 6, 7 et 8, le cylindre 81 d'un moteur à quatre temps porte en tête une soupape 82 d'aspiration et une soupape 83 d'échappement.
Le conduit 84 de la soupape d'aspiration est très court et à son embouchure circulaire est fixé un manchon 85, portant au centre l'injecteur 86 d'une forme d'exécution du dis positif selon l'invention. Dans la paroi du manchon se trouvent des fentes 8 7 en direc tion tangentielle (fig. 7) et de forme triangu laire (fig. 8); ces fentes qui servent à l'admis sion de l'air peuvent être ouvertes ou fermées par le déplacement angulaire d'un anneau obturateur 88.
Avec l'obturateur 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 un compresseur le long d'une conduite supplémentaire 89 en spirale. L'anneau obturateur 88, au lieu de tourner sur le manchon, peut glisser longitudinale ment si cela est plus commode; dans ce cas, la forme des fentes varie en conséquence.
Pendant le temps d'ouverture de la sou pape d'alimentation, le combustible sort pul vérisé en très petits jets tangentiels sur tout le pourtour de la tête de l'injecteur, suivant les flèches a, en correspondance de l'embou chure de la conduite; ce tourbillon de com bustible 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 mouvement hélicoïdal (suivant les flèches b) en tournant en sens inverse de la direction du combus tible;
il en résulte un mélange intime du combustible avec l'air.
Le mélange ainsi formé étant amené en contact avec la soupape et son siège à tempé rature élevée, la vaporisation du combustible s'accomplit au moment même de son entrée dans le cylindre, et toute possibilité de con- densation ultérieure est exclue, car il est im médiatement utilisé.
La. loi de variation de la. quantité du com bustible injecté suivant le régime du moteur est mise en relation avec celle de la quantité d'air injecté, de façon que le mélange ait tou jours un très bon dosage.
A cet effet, l'injecteur du combustible peut être celui réglable montré dans la fig. 4 et le côté incliné des fentes 87 de l'air peut avoir un profil droit ou courbé le plus apte à suivre la loi de variation désirée.
Le cas d'un moteur à deux temps est re présenté d'une façon générale dans les fig. 9 et 10. Le cylindre 90 a des lumières 91 de balayage et d'alimentation, et l'échappement s'accomplit par d'autres lumières et une sou pape qui n'ont pas été représentées, car elles n'intéressent pas l'invention.
L'injection se fait au moyen d'un injecteur 92, d'une forme d'exécution du dispositif selon l'invention, cet injecteur étant fixé à la conduite 98, qui sert de collecteur de l'air de balayage, d'alimen tation et de suralimentation; le jet du com bustible se produit en éventail et le plus près possible du bord d'une lumière, 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 par rapport à l'axe du cy lindre pour empêcher que le fond du piston, généralement convexe, vienne le frapper avant son mélange complet avec l'air.
Si les lu mières de balayage et d'alimentation sont tan gentielles, le mouvement hélicoïdal de l'air qui entre dans le cylindre favorisera davan tage son mélange avec le combustible. L'injec tion 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 balayage se fer ment après l'échappement (moteur surali menté), l'injection s'accomplit dans l'inter valle 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 soupapes d'aspiration, cha- que soupape peut avoir son propre injecteur et chacun être alimenté avec un combustible différent, ou bien l'un peut être alimenté avec du combustible et l'autre avec de l'air.
L'injecteur électromagnétique des disposi tifs décrits peut avoir une portée variable pendant le fonctionnement du moteur au moyen de la variation de la course de la pe tite soupape.
Avec un tel injecteur, une fois que les deux leviers qui commandent la variation de la portée de l'injecteur et la variation de l'en trée de l'air sont convenablement reliés entre eux, en laissant constantes la pression du com bustible et la durée angulaire 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 con sommations spécifiques minima 2c représentées dans la fig. 11.
Si par contre on laisse les leviers dans la position correspondant à la puissance maxi- mum (point < 11) et si l'on augmente graduel lement la résistance pour diminuer la. vitesse du moteur, on obtient ce qu'on appelle la courbe de puissance P" à laquelle correspond une courbe des consommations spécifiques p;
ces consommations augmentent graduelle ment 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'injection augmente; et cette aug mentation est encore plus forte pour un ré gime suivant la courbe de puissance car, dans ce cas, l'injection se faisant dans un milieu où la pression absolue est plus petite, s'ef fectue sous une pression absolue plus grande.
L'inconvénient peut être complètement éliminé, de façon à réduire la consommation au minimum théorique pour chaque condition de fonctionnement, en diminuant, avec la vi tesse du moteur, la durée ou la pression d'in jection ou les deux ensemble; mais cela ne peut être obtenu automatiquement. I1_ est pos sible 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 inté- resse le plus, c'est-à-dire quand le moteur marche de préférence ou suivant la courbe 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 pro portions plus petites.
La première façon peut être avantageuse du fait qu'en diminuant la vitesse d'un mo teur, pendant. la course d'alimentation, la dif- férence entre les pressions absolues existantes dans la conduite d'alimentation avant et après le papillon de réglable obéit aux lois sui vantes:
elle croît si l'on marche suivant la courbe d'utilisation (ligne C) et diminue si i 'on marche suivant la courbe de puissance ( ligne D), mais elle se maintient toujours de même signe, c'est-à-dire que la pression absolue entre le papillon 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 réa lisé, par exemple, comme indiqué dans la fig. 1.2.
Une capsule manométrique 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 une tringle 104, est reliée à un levier 105 qui commande la varia tion de la durée du contact dans l'interrupteur destiné à fournir les courants à l'injecteur électromagnétique,
ou bien le dispositif de va riation de la pression du combustible. L'inté rieur de la capsule 101 est en communication constante avec la conduite d'alimentation d'air 106 au moyen d'un tuyau<B>107</B> et d'une prise statique 108 qui y débouche entre le papillon régulateur 109 et le moteur; l'inté rieur de la boîte 1(12 est en communication constante avec cette même conduite 106 au moyen d'un tuyau 110 et d'une prise dyna mique 111 qui y débouche toutefois entre le papillon et l'atmosphère ou 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 correspond à l'al longement de la capsule, et vice versa. Une vis 112 sert d'arrêt au levier 105, afin de limiter le raccourcissement de la capsule.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant: admettons que le papillon 109 soit tout ou vert et que le moteur tourne au régime maxi mum et à pleine puissance (point<B>M</B> des cour bes<I>P et U)</I> avec consommation minimum; la tringle 104 étant réglée pour la position la plus opportune du levier 105 en relation aux caractéristiques élastiques 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 <B>109,</B> c'est-à-dire en augmentant la résistance extérieure (courbe de puissance P), la diffé rence entre les pressions agissant sur la cap sule diminue (ligne D) et la capsule s'allonge, diminuant la durée ou la pression d'injection et par conséquent la consommation;
si, par contre, on diminue la vitesse du moteur en étranglant l'alimentation par le papillon 1(19 (courbe d'utilisation U), 1a différence entre les pressions agissant sur la capsule augmente (ligne C), mais la capsule ne peut se raccour cir par effet de l'arrêt 112 et il n'y a pas de correction dans l'alimentation du combusti ble, 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 réduire la consommation au minimum dans la courbe d'utilisation au lieu de le faire dans celle de puissance,
la prise dynamique 111 devra agir à l'intérieur de la capsule et la prise statique 108 .devra agir à l'extérieur de ladite capsule, tout le restant du dispositif étant inaltéré.
La deuxième façon consiste à relier le le vier qui commande la variation de la durée ou de la pression d'injection, avec un régula teur à force centrifuge commandé par le mo teur, de manière que, au régime maximum (point<I>dl</I> des courbes), ledit levier soit. dans la position correspondant à la consommation spé cifique minimum, et que, le moteur ralentis sant, la durée ou la pression d'injection soit diminuée.
Naturellement, de cette façon, si l'apauvrissement du mélange est exactement celui voulu par la courbe 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'uti lisation; le résultat sera toutefois pratique ment efficace.
Certaines formes d'exécution du dispositif selon l'invéntion peuvent présenter un inter rupteur comportant un contact fixe et un mo bile, commandé par une came, tel que celui représenté dans les fig. 13 et 14. Des petits le viers 121 (en nombre égal à celui des cylin dres du moteur-et situés à égale distance an gulaire autour de la came centrale) s'appuient par leur extrémité interne sur une came 122, qui tourne à -demi-vitesse du moteur si ce der nier est à quatre temps, et à la même vitesse si le moteur est à deux temps.
Les petits le viers 121, fabriqués en matière isolante, os cillent autour d'axes 123; des ressorts 124 tendent à les maintenir appuyés sur la came, comme il a été dit; à l'autre extrémité, ils portent des contacts 125 qui sont en commu nication électrique au moyen des ressorts 124 avec des bornes 126, fixées à une carcasse 127 de l'appareil. Des contacts réglables 128 se trouvent en face des contacts 125 et, contre eux, s'arrêtent les petits leviers 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 d'un support 130, au moyen d'un excentrique 131 commandé par un levier 132.
Quand une paire de contacts 125-128 se touche, le courant d'une batterie 133 entre dans l'appareil par la masse 31 et par le res sort 124 et la borne 126, traverse l'injecteur 134, pour revenir à la, batterie 133. Les dif férents injecteurs du moteur sont naturelle ment reliés aux bornes de l'interrupteur dans un ordre cyclique convenable.
La durée angu laire du passage du courant dans chaque in jecteur dépend du profil de la came et du jeu laissé entre les contacts 125 et 128; et pour cela, en faisant tourner d'un très petit angle l'anneau qui porte le contact 129, on peut varier le susdit jeu et par conséquent la durée angulaire des courants envoyés aux injecteurs. La rotation de l'anneau 129 peut être obtenue comme il a été dit, en déplaçant à la main le levier 132, mais aussi automatiquement en re liant ce levier avec une capsule manomé- trique.
Les fig. 15 à 18 se rapportent à l'applica tion d'un dispositif selon l'invention sur des moteurs, le dispositif étant représenté partiel lement et étant disposé de façon que l'injec tion -du combustible est faite pendant l'ali mentation de l'air, mais directement dans le cylindre après la soupape au lieu de la faire dans la conduite qui le précède.
Comme représenté en fig. 15 et 16, la tête 141 d'un cylindre 142 est du type dit "tur- bulent" et forme une conduite 143 de passage de l'air provenant d'une soupape 144 et di- rigé suivant les flèches 145 au cylindre 142.
L'injecteur 146 d'une forme d'exécution du dispositif selon l'invention est situé en tête du cylindre au-dessus des soupapes, et son extré mité est façonnée de manière à produire un jet de combustible en éventail 1.47 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 à se mélanger ainsi intimement;
le tourbillon qui se produit pendant la compression successive, par la présence de la conduite 143, complète le brassage.
Comme représenté en fig. 17 et 18, l'injec teur 148 d'une forme d'exécution du disposi tif selon l'invention est situé d'un côté de la chambre de combustion 149 du cylindre, et a son extrémité conformée de façon à produire un jet de combustible 150 en éventail au dessous d'une soupape 151 divisant en deux parties la chambre 149 même; de cette façon, ce jet de combustible 150 et celui 152 de l'air provenant de la soupape sont obligés de s'entre-croiser et se mélanger intimement; même dans ce deuxième cas, le brassage se complète pendant la compression successive.
Les fig. 19 et 20 montrent deux autres formes d'exécution partielles du dispositif que comprend l'invention.
La forme d'exécution de la fi g. 19 com prend un interrupteur actionné par les varia tions de pression qui se produisent dans la partie de la conduite d'alimentation de chaque cylindre comprise entre ce dernier et l'obtura teur de l'air, relativement à la pression exis- tante dans la partie de conduite au delà. de l'obturateur, soit qu'elle débouche dans l'at mosphère (cas de moteurs alimentés par sim ple aspiration), soit qu'elle soit reliée avec un compresseur (cas de moteurs suralimentés).
Comme représenté en fig. 19, l'alimenta tion en air du cylindre<B>161</B> se fait à. travers une soupape 162 par un conduit 163, 163' dans lequel est intercalé un papillon régula teur 164 commandé par un levier 165; le con duit, dans sa partie 163' est de section plus grande que dans la partie<B>163</B> et peut débou cher à l'atmosphère ou être relié à un com- presseur. Un injecteur électromagnétique 166, semblable à celui que comportent les formes d'exécution précédentes reçoit le combustible sous pression.
L'interrupteur est constitué par une mem brane métallique élastique 168 serrée par son bord extérieur entre deux demi-boîtes 169 et 170, de façon à, former deux chambres sépa rées; une chambre 171 est. en communication constante avec la partie 163 du conduit d'ali mentation au moyen d'un tuyau 172 et d'une prise statique 173, tandis qu'une chambre 174 est en communication constante avec la partie 163' du conduit au moyen d'un tuyau 175 et d'une prise dynamique 176.
La membrane 168 est isolée dans la boîte 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-boîte<B>169,</B> et de l'autre côté, elle porte une butée isolante 179 qui s'appuie sur la demi-boîte 170 par effet de sa propre élasticité. Une vis 180 com mandée par un levier 181 peut comprimer plus ou moins un ressort 182 contre la mem brane, de façon à. varier les caractéristiques élastiques de cette dernière.
Pendant la course d'alimentation du moteur, la pression absolue dans la partie 163 est toujours moindre que celle dans la partie l63', et cela d'autant plus que le moteur tourne plus vite ou que le pa pillon 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 lentement ou si le papillon est com plètement 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, la quelle, en se déplaçant, réunit les deux con tacts 177 et 178 qui ferment le circuit de la batterie 183 dans lequel est inséré l'injecteur <B>166,</B> 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 rétablit, la membrane 168, par son élasticité, revient à la position normale, ouvre le circuit et l'injection cesse.
La différence de pression entre les deux parties du conduit va rie depuis zéro jusqu'à un maximum pendant chaque course d'alimentation, tandis que la valeur absolue de cette différence varie sui vant le régime du moteur et la position du papillon obturateur de l'air; il faut donc un réglage de 1a durée du contact, de façon à obtenir dans chaque cas une durée de l'injec tion telle que la quantité du combustible in jecté soit proportionnelle à la quantité d'air admise.
Cette régulation est obtenue moyen nant le déplacement de la vis 180, laquelle, en comprimant plus ou moins le ressort 182 con tre la membrane 168, rend celle-ci plus ou moins sensible à la différence entre les pres sions agissant sur ses deux faces et, par con séquent, augmente ou diminue la durée du contact, c'est-à-dire de l'injection.
<B>Si</B> le moteur ralentit, le papillon étant. tout ouvert, à cause de l'augmentation de la résis tance externe, il se produit une diminution de la différence entre les pressions agissant sur le diaphragme et automatiquement aussi de la durée de l'injection, sans qu'il soit nécessaire de faire intervenir la vis 180. Si le moteur ralentit par étranglement de l'air, la diffé- reiice entre les pressions agissant sur le dia phragme croît ainsi que la durée de l'injec tion; il faut alors que la vis 180 intervienne pour la diminuer.
Cette intervention peut être obtenue à la main en agissant sur le levier 18l., ou bien automatiquement en reliant ce levier â un dispositif quelconque. La fig. 20 représente une forme d'exécution du disposi tif qui comporte un interrupteur actionné par les organes de commande de la soupape d'ali mentation.
Etant donné qu'à cet effet, on peut utili ser un quelconque des organes à mouvement alternatif qui commandent la soupape d'ali mentation de chaque cylindre, dans l'exemple représenté il a été supposé d'utiliser la pièce 184, laquelle, au moyen d'une petite bague 185 qui en est solidaire, fait osciller un petit levier 186 autour de son appui 187, de façon que quand la pièce 184 se soulève pour ouvrir la soupape 188, le levier 186 pousse un or gane intermédiaire élastique qui doit fermer le circuit électrique de l'injecteur. Cet organe est constitué par deux pièces 189 et<B>190</B> cou lissant l'une dans l'autre et maintenue à une longueur totale maximum prédéterminée 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 in férieure un contact 193 qui fait face à un autre contact 194 fixé à une vis 195 comman dée par un levier 196. L'organe élastique 189, 190, 191 et la vis 195 sont maintenus dans des supports 197 et 198 isolés de la masse moyennant des épaisseurs- 199 et, au moyen de bornes 200 et 201, ils sont intercalés dans le circuit d'un injecteur 202 et d'une batterie 203.
Le fonctionnement du dispositif repré senté en fig. 20 est le suivant: Au moment où la soupape 188 s'ouvre, le levier 186 fait coulisser l'organe 189, 190, 191 en comprimant le ressort 192 (qui est plus faible que 191) jusqu'à ce que le contact 193 vienne s'appuyer contre le con tact 194;à partir de ce moment, le circuit se ferme et l'injection du combustible com- mence. La soupape continuant à s'ouvrir, l'or gane élastique 189, 190, 191 se raccourcit en comprimant le ressort 191, et au moment où la fermeture commence, il s'allonge jus qu'à ce que les deux bornes 193 et 194 se sé parent et l'injection cesse.
En faisant tourner d'un certain angle la vis 195, on varie la dis tance 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 com mandé à la main ou automatiquement comme il a été dit pour l'interrupteur du dispositif de la fig. 19.
Method of injecting fuel into an internal combustion engine, and device for its implementation. The present invention comprises a process for injecting fuel into an internal combustion engine, as well as a device for implementing this process.
The method which the invention comprises is characterized in that the fuel is introduced into the engine through electromagnetically controlled injector means, in which the fuel is present under a pressure which is influenced by the existing pressure at the time. injection, into the combustion chamber, so that the difference between the outlet pressure of the fuel outside the injector means and that of the medium into which it is injected is practically constant.
The device that the invention comprises, for the implementation of said method, comprises electromagnetically controlled injection means, means for periodic control of the injection and means for transmitting to the fuel, present in the fuel. injection means, a pressure which is influenced by the pressure existing in the combustion chamber, so that fuel can enter the engine as soon as the injection means open, by virtue of a pressure difference practically constant.
The appended drawing shows, by way of examples, some embodiments of the device which the invention comprises, as well as variants of certain parts of these embodiments.
Fig. 1 is a general section of a first embodiment of the device; figs. 2, 3 and 4 represent three variants of the electromagnetic control mechanism of the injection valve; fig. 5 is a general view of another embodiment of the device; fig. 6 is a partial view of an embodiment of the injection device, applied to a four-stroke engine;
the. fig. 7 is a section taken along line 1-7 of fig. <B> 6; </B> fig. 8 shows in detail, developed in plan, an adjustable triangular air inlet light; the fi-. 9 and 10 show, in partial longitudinal and transverse sections respectively, a two-stroke engine provided with an embodiment of the device included in the invention, this device being only partially shown; fig. 1.1 is a diagram which explains the operation of an adjustment mechanism shown in fig. 12 and which may form part of an embodiment of the device according to the invention;
figs. 13 and 14 show a switch which comprises an embodiment of the device according to the invention, intended to be applied to a two-cylinder engine; figs. 15 and 16 partially show another embodiment of the device, applied to a cylinder of a four-stroke engine with. side valves; the fi-. 17 and 18 show the application of an embodiment of the device, shown partially, to a cylinder of a four-stroke engine with overhead valves; fig. 19 shows another embodiment of the injection device which the invention comprises;
the. fig. 20 shows a final embodiment of this injection device.
Although certain embodiments of the device that the invention comprises are shown only partially, it is understood that all these embodiments include electromagnetic control injection means, means for periodically controlling the injection. injection and means for transmitting to the fuel, present in the injection means, a pressure which is in fluenced by the pressure existing in the combustion chamber.
In the first embodiment of the device shown in FIG. 1. the fuel is supplied by a tank 5 to an injector comprising a body 6 in which a stem valve 7 can move longitudinally, being. normally pushed by a res out 12, so that the end 8 of the valve rests against an opening 9 of the injector.
The central core 10 is provided in alignment with the axis of the valve 7 and it extends inwardly from a casing 11 screwed to the body 6, the spring 12 resting against the internal end of the core 10. In the casing 11 is arranged a winding 13 for a solenoid, suitably insulated and surrounding the core 10 and the swollen end of the adjacent valve 7.
It can therefore be seen that the stem valve 7 forms the core of the solenoid, the magnetic circuit being interrupted only by the clearance which. Normally exists between the inner end of the core 10 and the adjacent end of the valve 7. Small channels 15 establish communication between the hollow end of the valve 7 which receives the spring 12 and an annular chamber 16 surrounding the valve. ex front end of said valve, while grooves 18, established in a member which serves as a guide for the anterior end of the.
valve, establish communication between chamber 16 and a space 17. immediately adjacent to the nozzle of the injector.
1 "n rotating contact control means is schematically indicated at 4. the embodiment shown in Fig. 1 being intended for a single cylinder motor.
The rotating contact control means comprises a drum 21 of insulating material, mounted at the end of a rotating shaft in a support 23 fixed to the housing 24 of the motor, the shaft being arranged so as to rotate, by means of a transmission device in synchronism with the engine, that is to say at the speed of the motor shaft in the case of a two-stroke engine and at a speed reduced by half s 'this is a four-stroke engine.
On the cylindrical surface of the drum 21 is provided a metal contact 25 of trapezoidal shape, in electrical communication with a central button 26 attached to the drum. A support 27 of insulating material is mounted on the sleeve 23 and can slide longitudinally with respect to the latter; the support 27 is provided with two brushes, one of which, 28, is in permanent contact with the button 26, while the other, 29, is pushed by a spring against the cylindrical surface of the drum 21.
The brushes 28, 29 are connected in series with the circuit of a battery 3 and the winding of the solenoid 13.
When the drum turns in the direction of the arrow, while the engine is running, it is clear that the duration of the injection period, that is to say the duration of the excitation of the rolling 13 , will be equal to the duration of the contact between the contact 25 and the brush 29-, by -moving the support 27 axially relative to the drum, the duration of contact can be varied, by varying the moment when the contact begins, while the moment at which this contact ends remains invariable.
In one embodiment intended for a polycylindrical motor, the contact control means will be similar to that indicated above, but it will be constructed as a distributor; in this case, it is only necessary to provide additional brushes such as 29 on the support 27, one brush for each of the motor cylinders, and to place the brushes in an angular position in relation to that of the elbows of the motor. motor shaft corresponding to the various cylinders of the motor, each brush being electrically linked to the solenoid of one of the injectors. Since a single trapezoidal contact 25 is used, it is clear that the injection period,
and all its variations which can be carried out, will be the same for all the cylinders of the engine.
The embodiment shown in FIG. 1 is such that the absolute injection pressure increases exactly like the absolute pressure prevailing in the compression chamber of the engine, so that their difference remains constant. This is achieved by means of a differential piston for each injector, automatically actuated by the pressure of the compression chamber on the large diameter wall of the differential piston, while the smaller diameter wall acts on the fuel contained in the injector.
In fig. 1, the feed device is shown as forming an integral part of the injector for the purpose of eliminating external pipes.
To the body 6 of the injector is laterally fixed a pump body 30 in which a differential piston can slide, with two ends 31, 32 of different diameters in duly dimensioned cylindrical cavities in the body 30.
A spring 33 constantly urges this udder differential upwards. The pressure com pressure space 34 of the engine cylinder is placed in constant communication, via a channel 35, with the cylindrical cavity on the external face of the end of larger diameter 31 of the piston, while the The cylinder space 38 under the smaller end 32 of the piston is constantly in communication through channel 36, with the annular space 16 around the injector stem valve. A suction opening 37 is provided in the cylindrical cavity 38 and is brought into communication with the reservoir 5 of the.
fuel, while an opening 40, located in an intermediate position between the two ends of the piston, serves to discharge the infiltrations beyond the pistons.
The surfaces of the two pistons 31, 32 are established in the ratio which one wishes to obtain between the absolute pressures of the fuel and of the oxidizer. If the device is applied to a four-stroke engine, the operation is as follows: during the engine suction stroke, the differential piston 31, 32 remains at the end of stroke, pushed by the spring 33 and subjected to the suction caused by the vacuum in chamber 34;
during the compression stroke, the pressure in the chamber 34, on increasing, overcomes the pressure of the res exits 33, the piston 31, 32 while moving re pushes some fuel through 37 to the tank 39 and, from the instant when the piston 32 closes the hole 37, at 38, 36,
16 is established a pressure which is such that the ratio of this pressure to that existing in the chamber 34 is the same as that which exists. between the surfaces of the small pistons 31 and 32. At the desired moment, the switch controlled by the engine (analogous to that described above) causes the injector to open electromagnetically and injection begins.
The absolute pressure of the fuel increases automatically like that of the chamber 34 and then the injection is carried out at constant effective pressure; the injection ceases with the interruption of the current. The small piston 31, 32 stops in the position <B> where </B> it is currently up to. the. end of unloading of the motor. At this moment, the pressure at 34 is canceled out. it is biased backwards by the spring 33 and discovers the hole 37, so as to create a vacuum in the chamber 38, which is again supplied with fuel for the next cycle.
The pressure thus begins to act on the fuel long before the switch opens, and ends long after its. closure, so that there is great freedom of movement of the injection period.
When the device is applied to a motor at. two-stroke, the operation is absolutely similar.
The constant effective pressure automatic pump that the device shown in fig. l., has no piping subject to high pressure, no valves or mechanical controls; the wear of the piston has no effect on the injection precision, since the latter depends only on the electrical control of the injector, and the leaks are compensated by the increase in the cylinders of the small piston 32.
In fi * 2 to 4 are illustrated variations concerning: the arrangement of the return spring which acts on the rod of the injection valve, or the. elimination of the spring even causing both the opening and the closing of the valve by electromagnetic action; or the variation of the throw of the nozzle at each opening, obtained by making the injection lumen variable or by varying the pressure of the liquid to be injected instead of varying the duration of the injection.
While in the embodiment of FIG. 1 the stem of the. The injector valve was normally urged by a single spring against the internal seat of the injector body itself which it opened by attrac tion of the solenoid, in the variant according to fig. 2, a small external valve 8a (of different shape depending on the characteristics required by the fuel jet) is normally urged on its own seat on the body 6a by a spring 12a.
This valve 8a opens the annular nozzle 9a, when it is urged out by the attraction of the so lenoid 13a on the core 42 fixed to the rod 7a of the small valve 8a.
According to fig. 3, the order of the. stem, or shutter valve, can take place by electromagnetic action both on opening and closing without the intervention of a spring. For this purpose, two solenoids 43 and 44 are provided, one of which has a fixed core 45 and the other acts on a movable core 46 connected to the stem or small shutter valve 47.
In one of the solenoids, the current always flows in the same direction, while in the other, it is reversed alternately so that, the. reciprocal polarity of the two solenoids changing sign, the two nuclei attract or push each other back. by causing the opening or closing of the small valve or vice versa. In this case, the organ which must control the passage of the current in the solenoids is constituted by a switch which controls the solenoid with invariable polarity, and by a switch or inverter which controls the variable polarity one.
In the previous embodiments, the variation in the quantity of fuel introduced by each of the injectors was obtained by varying the duration of the injection, that is to say the duration of the electrical contact of the switch. turning. But this variation can also be obtained by varying the effective section of the nozzle of the injector, as is the case in the variant of FIG. 4.
In this case, the injector is generally similar to that previously described, except that the fuel supply pipe 14b is located laterally and that the rod 7b ends with a more pointed cone 8b, its stroke being varied. ble by moving a stop pin 10b which can be screwed more or less fully into the bell 11b. It is obvious that by going laughing at the opening stroke of the rod 7b, the cross section of the fuel passage is varied between the cone 8b of the rod and its own seat.
The shaft 10b is provided with a stuffing box 48 or some other device serving to prevent leakage of the pressurized fuel contained in the injector, and carries a control lever 49 on the outside.
In other embodiments, the variation in the amount of the injected liquid can be obtained by changing the pressure in the supply tank.
Finally, embodiments could be provided in which the variation in the quantity of liquid injected is obtained by various combinations of two or of the three factors indicated above (variation of the duration, of the section, of the pressure. ), according to practical requirements.
The embodiment of the device shown in FIG. 5 comprises a differential piston pump similar to that included in the device of FIG. 1, but actuated by the vacuum created by the suction of the engine, or by the pressure difference which occurs in the spaces of the supply line before and after the air regulating throttle.
In this figure, 51 is the engine cylinder, 52 the supply valve, 53, 53 'the corresponding pipe with the air regulating butterfly valve 54 controlled by a lever 55. The pipe can open at the air or be connected to a compressor, and on it is fixed the electromagnetic injector 56 of the device which, with a switch 57, is inserted into the circuit of a battery 58 and mass 1Y1.
The pump which provides the fuel supply to the injector consists of a piston with two diameters 59, 60 sliding in its fixed body 61, 62, so as to form two chambers 63, 64. The chamber 63 is in constant communication with the part 53 of the supply pipe, downstream of the butterfly 54, by means of a pipe 65 and a static outlet 66;
the back of the piston 59 is in constant communication with the atmosphere through a hole 67, if the engine is supplied by suction, and through a pipe 68 and a dynamic connection 69 with the part 53 '- of the pipe upstream of the throttle 54, if the engine is supplied by means of a compressor; the chamber 64 is in constant communication with the interior of the injector 56, by means of a pipe 70 and is put in communication with the fuel tank 71 by means of a pipe 72 when the opening 73 is cleared by the piston 60 at the end of the stroke.
A spring 74 continuously biases the piston 59, 60 towards the lower position, compri mant a second spring 75 weaker than the first and which can be adjusted by turning a screw 76 by means of a lever 77.
The operation of the device shown in fig. 5 is the following: When the supply valve 52 opens, a vacuum forms in the part 53 of the pipe if the engine is operated by suction; or else an absolute pressure smaller than in part 53 'if the engine is supplied by a compressor;
in all cases, the piston 59, 60 is urged to move upwards by relaxing the spring 75 and by compressing the fuel contained in the chamber 64 in the injector, as soon as the orifice 73 is closed; at a given moment, the switch 57 closes the circuit, opens the injector and injection begins; at a given moment also, the switch 57 cuts the circuit again, closes the injector and the injection ceases; the piston 59, 60 stops and a moment later the supply valve 52 also closes.
The vacuum in the pipe 53 or the pressure difference between 53 and 53 'then ceases, the piston 59, 60 is brought down towards the spring 74 creating a vacuum in the chamber 70 so that, the orifice 73 being exposed , fuel is sucked from the tank 71 via the pipe <B> 72. </B>
The purpose of the pump is to prepare and keep the fuel under pressure in the injector only during the injection period, but the duration of this period is determined solely by the. online order.
The pressure given to the fuel by the. said pump varies according to the engine speed and the degree of opening of the air throttle. If the speed decreases by increasing the external resistance, with the air throttle remaining fully open, the injection pressure decreases, as it should be; if the speed decreases by the throttling of the air, the injection pressure increases, and it is necessary to decrease it: this correction is obtained by unscrewing the screw 76, which by relaxing the spring. 7 5 strengthens the spring 74. The lever 77 of the screw 76 can be controlled from. by hand or automatically.
In the fi-. 6 to 10 is shown the application of a device according to the invention to a four-stroke and two-stroke combustion engine, the device being only partially shown. In particular, account is taken of the relative position of the fuel injector and of the air supply regulator, of the direction and characteristics of the fuel jets and of the fuel jets. air in consideration of the best mixture and the adjustment of the two jets with regard to the best do sage at the different engine speeds and the various atmospheric conditions.
The injector injects the fuel into the feed line, oblique to the cylinder, in directions almost radial to the line itself, so as to give rise to a series of spiral jets of fuel which are struck by the cylinders. supply air jets, which exit in the opposite direction through the air injection slots, peripheral and coaxial with the fuel injector.
These slots are themselves adjustable so that the two orders of jets (fuel and air) can be adjusted and metered reciprocally. This for the four-stroke engine; for the two-stroke engine, provision is made for a particular position of the injector with respect to the cylinder and with respect to the washing and air injection slots.
As shown in Figs. 6, 7 and 8, the cylinder 81 of a four-stroke engine carries at its head a suction valve 82 and an exhaust valve 83.
The duct 84 of the suction valve is very short and to its circular mouth is fixed a sleeve 85, carrying in the center the injector 86 of an embodiment of the positive device according to the invention. In the wall of the sleeve are slits 8 7 in tangential direction (fig. 7) and triangular in shape (fig. 8); these slits which serve for the admission of air can be opened or closed by the angular displacement of a shutter ring 88.
With the shutter more or less open. the supply air enters the sleeve directly from the outside, sucked in by the motor; if the latter is supercharged, air is forced by a compressor along an additional spiral duct 89. The obturator ring 88, instead of rotating on the sleeve, can slide lengthwise if this is more convenient; in this case, the shape of the slits varies accordingly.
During the opening time of the supply valve, the fuel comes out pulverized in very small tangential jets all around the perimeter of the injector head, following the arrows a, in correspondence with the mouth of the conduct; this vortex of pulverized fuel is completely struck and driven by the air entering the sleeve through the tangential slots and heading towards the valve in a rapid helical motion (following arrows b) rotating in the opposite direction of the direction fuel;
this results in an intimate mixture of fuel with air.
The mixture thus formed being brought into contact with the valve and its seat at elevated temperature, the vaporization of the fuel takes place at the very moment of its entry into the cylinder, and any possibility of subsequent condensation is excluded, since it is im mediately used.
The law of variation of the. quantity of fuel injected according to the engine speed is related to that of the quantity of air injected, so that the mixture always has a very good dosage.
For this purpose, the fuel injector can be the adjustable one shown in fig. 4 and the inclined side of the air slots 87 may have a straight or curved profile most suitable to follow the desired law of variation.
The case of a two-stroke engine is shown in general in Figs. 9 and 10. The cylinder 90 has 91 scavenging and supply ports, and the exhaust is accomplished by other ports and a valve which have not been shown, since they are not of interest to the cylinder. invention.
The injection is done by means of an injector 92, one embodiment of the device according to the invention, this injector being fixed to the pipe 98, which serves as a collector of the purging air, of the feed tation and overeating; the jet of the fuel occurs in a fan and as close as possible to the edge of a lumen, on the closing side, with the aim of prolonging the injection until the last minute before the piston 94 closes it in its return run .; the jet is also inclined relative to the axis of the cylinder to prevent the bottom of the piston, generally convex, from hitting it before it is completely mixed with the air.
If the sweeping and supply lights are natural, the helical movement of the air entering the cylinder will further promote its mixing with the fuel. The injec tion is very brief and is accomplished at the. end of air supply; in the case of an engine in which the scavenging lights close after the exhaust (supercharged engine), the injection is carried out in the interval between two shutdowns.
In both four-stroke and two-stroke engines, each cylinder may have two or more injectors. For example in a four-stroke engine with two suction valves, each valve may have its own injector and each be supplied with a different fuel, or one may be supplied with fuel and the other with different fuel. the air.
The electromagnetic injector of the devices described can have a variable range during the operation of the engine by means of the variation of the stroke of the small valve.
With such an injector, once the two levers which control the variation of the range of the injector and the variation of the air inlet are suitably connected to each other, keeping the fuel pressure constant and the angular duration of the injection, it is possible to obtain by maneuvering these levers what is called the “utilization curve U”, to which corresponds a curve of the minimum specific consumption 2c represented in FIG. 11.
If, on the other hand, we leave the levers in the position corresponding to the maximum power (point <11) and if we gradually increase the resistance to decrease the. engine speed, we obtain what is called the power curve P "to which corresponds a curve of specific consumption p;
these consumptions increase gradually with the decrease in speed by the fact that, while the air filling of the cylinder is more or less constant, the absolute duration of the injection increases; and this increase is even greater for a speed according to the power curve because, in this case, the injection being carried out in a medium where the absolute pressure is smaller, takes place under a greater absolute pressure.
The drawback can be completely eliminated, so as to reduce the consumption to the theoretical minimum for each operating condition, by reducing, with the speed of the engine, the duration or the injection pressure or both together; but this cannot be obtained automatically. On the contrary, it is possible to greatly reduce the fault automatically in two ways:
the first consists in reducing consumption to the theoretical minimum in the case which interests the most, that is to say when the engine runs preferably or according to the power curve or according to that of use (the choice depending on the intended use of the engine); the second is to reduce consumption in both cases, but in pro smaller portions.
The first way can be advantageous because by decreasing the speed of a motor, during. the supply stroke, the difference between the absolute pressures existing in the supply line before and after the adjustable throttle obeys the following laws:
it increases if we walk according to the use curve (line C) and decreases if we walk according to the power curve (line D), but it always maintains the same sign, that is to say that the absolute pressure between the throttle and the engine is always lower than that which exists between the throttle and the atmosphere or between the throttle and the compressor. The device can be implemented, for example, as shown in fig. 1.2.
A pressure capsule 101 is enclosed in a box 102 and it is fixed on one side to the bottom of the box; the other side, free, carries a rod 103 which comes out of the bottom of the box and, by means of a rod 104, is connected to a lever 105 which controls the variation of the duration of the contact in the switch intended to supply the currents to the electromagnetic injector,
or else the device for varying the fuel pressure. The interior of the capsule 101 is in constant communication with the air supply line 106 by means of a pipe <B> 107 </B> and a static outlet 108 which opens there between the regulating butterfly valve. 109 and the engine; the interior of the box 1 (12 is in constant communication with this same pipe 106 by means of a pipe 110 and a dynamic plug 111 which, however, opens there between the butterfly and the atmosphere or between the butterfly and the compressor.
The lever 105 is arranged so that the decrease in the injection time or pressure corresponds to the length of the capsule, and vice versa. A screw 112 serves as a stop for the lever 105, in order to limit the shortening of the capsule.
The operation of the device is as follows: let us assume that the butterfly 109 is all or green and that the engine is running at maximum speed and full power (point <B> M </B> of the curves <I> P and U) </I> with minimum consumption; the rod 104 being adjusted for the most opportune position of the lever 105 in relation to the elastic characteristics of the capsule 101 and to the difference in the pressures acting on the capsule itself and that in these conditions the screw is adjusted so that it touches barely lever 105.
If the engine speed is reduced without varying the throttle position <B> 109, </B> that is to say by increasing the external resistance (power curve P), the difference between the pressures acting on the capsule decreases (line D) and the capsule lengthens, reducing the duration or the injection pressure and consequently the consumption;
if, on the other hand, the engine speed is reduced by throttling the supply by throttle valve 1 (19 (duty cycle U), the difference between the pressures acting on the capsule increases (line C), but the capsule cannot will be shortened by the effect of the stop 112 and there is no correction in the fuel supply, which will remain that determined by the connection between the levers of the air valve and the injector. case where it would be preferable to reduce consumption to a minimum in the use curve instead of doing so in the power curve,
the dynamic grip 111 must act inside the capsule and the static grip 108. must act outside said capsule, the remainder of the device being unaltered.
The second way consists in connecting the lever which controls the variation of the injection time or pressure, with a centrifugal force regulator controlled by the engine, so that, at maximum speed (point <I> dl </I> curves), said lever is. in the position corresponding to the minimum specific consumption, and that, with the engine slowing down, the injection duration or pressure is reduced.
Naturally, in this way, if the depletion of the mixture is exactly that desired by the use curve, it will be a little low in the power curve and if it is that desired by the power curve, it will be a little excessive in the use curve; however, the result will be practically effective.
Certain embodiments of the device according to the inconvenience may have a switch comprising a fixed contact and a mo bile, controlled by a cam, such as that shown in FIGS. 13 and 14. Small viers 121 (in number equal to that of the cylinders of the engine - and situated at an equal angular distance around the central cam) are supported by their internal end on a cam 122, which turns at - half-speed of the engine if it is four-stroke, and at the same speed if the engine is two-stroke.
The small viers 121, made of insulating material, bones around axes 123; springs 124 tend to keep them pressed on the cam, as has been said; at the other end, they carry contacts 125 which are in electrical communication by means of springs 124 with terminals 126, fixed to a frame 127 of the apparatus. Adjustable contacts 128 are located opposite the contacts 125 and, against them, the small levers 121 stop when the cam 122 presents to them the re-entrant part of its profile. The contacts 128 are attached to a ring 129 which can be rotated at a small angle around a support 130, by means of an eccentric 131 controlled by a lever 132.
When a pair of contacts 125-128 touch each other, current from a battery 133 enters the device through ground 31 and through res 124 and terminal 126, passes through injector 134, back to the battery. 133. The various injectors of the engine are naturally connected to the terminals of the switch in a suitable cyclic order.
The angular duration of the passage of the current in each injector depends on the profile of the cam and on the clearance left between the contacts 125 and 128; and for this, by rotating the ring which carries the contact 129 by a very small angle, the aforesaid clearance and consequently the angular duration of the currents sent to the injectors can be varied. The rotation of the ring 129 can be obtained, as has been said, by moving the lever 132 by hand, but also automatically by connecting this lever with a pressure capsule.
Figs. 15 to 18 relate to the application of a device according to the invention on engines, the device being shown partially and being arranged so that the injection of the fuel is made during the supply of the fuel. air, but directly into the cylinder after the valve instead of passing it through the line before it.
As shown in fig. 15 and 16, the head 141 of a cylinder 142 is of the so-called "turbulent" type and forms a duct 143 for passage of the air coming from a valve 144 and directed along the arrows 145 to the cylinder 142.
The injector 146 of one embodiment of the device according to the invention is located at the head of the cylinder above the valves, and its end is shaped so as to produce a fan jet of fuel 1.47 directed towards the cylinder. obliquely through pipe 143; in this way, this jet 147 of fuel and that 145 of air are forced to meet and cross during the feed stroke, mainly in the constricted zone which constitutes the pipe 143, and thus to mix intimately ;
the vortex which occurs during the successive compression, by the presence of the pipe 143, completes the stirring.
As shown in fig. 17 and 18, the injector 148 of an embodiment of the device according to the invention is located on one side of the combustion chamber 149 of the cylinder, and has its end shaped so as to produce a jet of fuel 150 in a fan below a valve 151 dividing the chamber 149 itself into two parts; in this way, this jet of fuel 150 and that 152 of the air coming from the valve are forced to cross and mix intimately; even in this second case, the stirring is completed during the successive compression.
Figs. 19 and 20 show two other partial embodiments of the device which the invention comprises.
The embodiment of fi g. 19 comprises a switch actuated by the pressure variations which occur in the part of the supply line of each cylinder between the latter and the air shutter, relative to the pressure existing in the cylinder. part of driving beyond. shutter, either that it emerges into the atmosphere (in the case of motors supplied by single suction), or that it is connected to a compressor (in the case of supercharged motors).
As shown in fig. 19, the air supply to the cylinder <B> 161 </B> takes place at. through a valve 162 by a conduit 163, 163 'in which is interposed a throttle valve 164 controlled by a lever 165; the duct, in its part 163 ', has a larger cross section than in part <B> 163 </B> and can open to the atmosphere or be connected to a compressor. An electromagnetic injector 166, similar to that included in the previous embodiments, receives the fuel under pressure.
The switch is constituted by an elastic metal mem brane 168 clamped by its outer edge between two half-boxes 169 and 170, so as to form two separate chambers; a room 171 is. in constant communication with the part 163 of the supply duct by means of a pipe 172 and a static plug 173, while a chamber 174 is in constant communication with the part 163 'of the duct by means of a pipe 175 and a dynamic socket 176.
The membrane 168 is insulated in the box and is part of the electrical circuit; in the center, it carries on one side a contact 177 which corresponds to another contact 178 fixed and isolated to the half-box <B> 169, </B> and on the other side, it carries an insulating stopper 179 which relies on the half-box 170 by effect of its own elasticity. A screw 180 commanded by a lever 181 can more or less compress a spring 182 against the membrane, so as to. vary the elastic characteristics of the latter.
During the supply stroke of the engine, the absolute pressure in the part 163 is always less than that in the part l63 ', and this all the more as the engine runs faster or as the pin 164 throttles the conduit more;
the difference in section of the duct in the two parts can be used to ensure that the pressure difference is appreciable even if the engine is running slowly or if the throttle is fully open, while the presence of the two static 173 and dynamic 176 connections serves to amplify it. This difference between the two pressures acts on the membrane 168, which, by moving, brings together the two contacts 177 and 178 which close the circuit of the battery 183 in which the injector is inserted <B> 166, </ B > and fuel injection takes place.
At the end of the supply stroke, the pressure balance in the two parts 163 and 163 'of the duct is reestablished, the membrane 168, by its elasticity, returns to the normal position, opens the circuit and the injection ceases .
The pressure difference between the two parts of the duct goes from zero to a maximum during each feed stroke, while the absolute value of this difference varies according to the engine speed and the position of the shutter valve. air; it is therefore necessary to adjust the duration of the contact, so as to obtain in each case a duration of the injection such that the quantity of fuel injected is proportional to the quantity of air admitted.
This regulation is obtained by means of the displacement of the screw 180, which, by compressing the spring 182 more or less against the membrane 168, makes the latter more or less sensitive to the difference between the pressures acting on its two faces and , consequently, increases or decreases the duration of the contact, that is to say of the injection.
<B> If </B> the engine slows down, the throttle being. fully open, because of the increase in external resistance, there is a reduction in the difference between the pressures acting on the diaphragm and automatically also in the duration of the injection, without it being necessary to intervene screw 180. If the motor slows down by restricting the air, the difference between the pressures acting on the diaphragm increases as does the duration of the injection; it is then necessary that the screw 180 intervenes to reduce it.
This intervention can be obtained by hand by acting on the lever 18l., Or else automatically by connecting this lever to any device. Fig. 20 shows an embodiment of the device which comprises a switch actuated by the control members of the supply valve.
Since any of the reciprocating members which control the supply valve of each cylinder can be used for this purpose, in the example shown it was assumed to use part 184, which at by means of a small ring 185 which is integral with it, oscillates a small lever 186 around its support 187, so that when the part 184 rises to open the valve 188, the lever 186 pushes an elastic intermediate member which must close the electrical circuit of the injector. This member is constituted by two pieces 189 and <B> 190 </B> neck smoothing one inside the other and maintained at a predetermined maximum total length by a spring 191.
A second spring 192, weaker than the previous one, maintains the elastic member 189, 190, 191 in contact with the lever 186. The part 190 has at its lower part a contact 193 which faces another contact 194 fixed to a screw 195 controlled by a lever 196. The elastic member 189, 190, 191 and the screw 195 are held in supports 197 and 198 isolated from the mass by means of thicknesses- 199 and, by means of terminals 200 and 201, they are interposed in the circuit of an injector 202 and a battery 203.
The operation of the device shown in fig. 20 is as follows: As the valve 188 opens, the lever 186 slides the member 189, 190, 191 compressing the spring 192 (which is weaker than 191) until the contact 193 comes. lean against contact 194; from this moment the circuit closes and fuel injection begins. As the valve continues to open, the elastic organ 189, 190, 191 shortens by compressing the spring 191, and as the closing begins it elongates until both terminals 193 and 194 separates and the injection stops.
By rotating the screw 195 by a certain angle, the distance between the contacts 193 and 194 with the valve closed is varied, and thus the duration of the passage of the current is varied with respect to the duration of the opening of the valve; the lever 196 can be controlled by hand or automatically as has been said for the switch of the device of FIG. 19.