Dispositif électromécanique destiné à travailler à vitesse élevée. L'invention a pour objet un dispositif électromécanique destiné à travailler à vitesse élevée, qui peut s'appliquer partout où il est nécessaire d'obtenir sur une courte distance un mouvement mécanique, dont la vitesse soit très grande et réglée exactement.
Il existe des machines innombrables, dont certaines parties doivent se mouvoir sur de courtes distances à des vitesses très élevées. Jusqu'ici, on a obtenu généralement ces mou vements par des moyens purement mécani ques, par exemple à l'aide de cames à levée rapide, de mécanismes agissant par coups de marteaux, etc. Ces mécanismes sont. loin de donner satisfaction, parce que l'usure due aux fortes charges est rapide, parce qu'on éprouve de grandes difficultés à empêcher un bruit excessif et parce que ces mécanismes doivent être faits avec une grande exactitude et avec des matériaux très durs, de sorte que leur fabrication est. onéreuse.
De plus, l'iner tie mécanique impose des limites défavorables aux vitesses de déplacement. qui peuvent être obtenues avec sécurité par des moyens méca niques. La présente invention a pour but d'éviter ces défauts et ces restrictions et à créer un moyen électromécanique à l'aide du quel on puisse obtenir, sur de courtes dis tances, des mouvements puissants, à. vitesse très élevée et., s'il y a lieu, réglée exactement et qui soit. relativement simple, peu encom brant et d'un fonctionnement sfir. L'invention peut s'appliquer dans une très large mesure à des machines de genres très différents, trop nombreux et trop variés pour qu'ils puissent tous être indiqués.
On peut cependant mentionner parmi les applica tions de l'invention, mais seulement. à titre d'exemples, la mise en marche de presses mé caniques et la commande des soupapes d'un moteur à combustion interne, en particulier d'un moteur Diesel à injection de carburant, puisque ces deux cas sont des exemples typi ques des problèmes que l'invention cherche à résoudre. On considérera en premier lieu le dernier cas, celui de la commande des sou papes d'un moteur Diesel à injection de car burant.
Théoriquement, une soupape d'injection de carburant d'im moteur Diesel doit s'ou vrir instantanément et exactement. en un point. déterminé d'avance du cycle de fonc tionnement du moteur. Il est évident que cet idéal théorique ne peut. être atteint, puisqu'il faut. un certain temps pour que la soupape s'ouvre.
Dans les études récentes de moteurs à combustion interne, on cherche à obtenir due les soupapes se déplacent aussi rapide ment que possible de la position où elles sont complètement fermées, à celle où elles sont entièrement ouvertes; les limites mécaniques d'un mécanisme actionné par des cames sont telles que, même si on apporte le plus grand soin à l'étude et à la fabrication d'un tel mé canisme, les résultats restent en fin de compte bien en dessous de l'idéal et l'on peut dire qu'on a presque atteint la limite du perfec tionnement possible du mécanisme actionné par des cames et qu'il y a peu de chances qu'on fasse encore de grands progrès dans cette direction.
En appliquant la présente in vention pour faire fonctionner les soupapes de moteurs Diesel et d'autres moteurs à com bustion interne, on peut actionner lesdites soupapes avec une rapidité considérablement plus grande que celle qui est possible avec des cames ou autres organes semblables, tout en obtenant -Lin réglage beaucoup plus précis.
Il est également connu que l'efficacité et le rendement d'une presse mécanique dépen dent dans une très large mesure de la vitesse et de l'exactitude du mouvement des organes de la presse et, dans ce cas aussi, on peut dire qu'on a presque atteint la limite du perfec tionnement possible des presses mécaniques usuelles actionnées mécaniquement.
En appli quant la présente invention au fonctionne ment d'une presse mécanique, on peut attein dre une vitesse considérablement plus élevée des organes de la presse, tout en obtenant une très grande exactitude. , Le dispositif électromécanique, destiné à travailler à vitesse élevée, objet de l'inven tion, comprend un moyen pour accumuler de l'énergie électrique, un moyen pour déchar ger brusquement une partie au moins de l'énergie dudit moyen d'accumulation dans un circuit de décharge, à un moment déter- miné d'avance,
au moins une bobine de ré pulsion intercalée dans ledit circuit de dé charge, un organe de répulsion non ferro magnétique de bonne conductibilité électrique disposé de manière à être adjacent à ladite bobine de répulsion, et un moyen pour utili ser, en vue d'actionner un organe mécanique devant être mis en mouvement, la force de répulsion entrant en jeu entre ladite bobine de répulsion et ledit organe de répulsion, quand ladite décharge se produit au travers du circuit de la bobine de répulsion.
Des forces et des taux d'accélération très grands sont réalisables avec un tel dispositif, la force augmentant avec l'intensité du cou- rant passant dans l'enroulement et l'accélé ration augmentant avec la vitesse d'augMen- tation du courant.
Pour n'en donner qu'un exemple contrôlé expérimentalement, un en roulement coopérant avec un organe ayant la forme d'un anneau de cuivre pesant 100 grammes et disposé pour supporter im cou rant de 3000 ampères pendant 1/=@@o de se conde, produit sur l'anneau ime force de l'or dre de grandeur de 5000 kilogrammes et une accélération de l'ordre de grandeur de 100 000 g (g = 981 cm/sec2).
Le moyen d'accumulation de l'énergie électrique peut comprendre, de préférence, un condensateur électrostatique qui est chargé à une tension élevée à partir d'un réseau prin cipal ou d'une autre source, et déchargé subi tement au moment voulu dans un circuit de décharge, dont l'inductance est telle qu'avec la valeur de la capacité employée et la résis tance ohmique de l'enroulement, l'amortisse ment de la décharge oscillante soit plus faible que la valeur critique.
Dans l'exemple numé- r ique du paragraphe précédent, on employait un condensateur de 140 millifarads, chargé à 5500 volts, le circuit. de décharge présen tant une induction de 500 microhenrys et une résistance de<B>0,15</B> ohms. Il donnait une dé charge oscillante amortie d'environ 600 pé riodes par seconde, dans laquelle un courant maximum d'environ 3000 ampères était atteint à la fin du premier quart de période.
Naturellement, des forces de cette grandeur ne sont pas toujours nécessaires: par exem ple, pour faire fonctionner la soupape d'in jection de carburant d'in moteur Diesel, un condensateur de 8 à 12 millifarads, chargé à environ 2000 volts développera une force suf fisante.
L'organe conducteur non ferromagnétique, appelé dans ce qui suit organe de répulsion, peut être utilisé comme organe moteur, ou bien c'est l'enroulement, appelé dans ce qui suit enroulement d'impulsion, qui peut être employé comme tel, ou bien ce sont aussi ces deux organes qui peuvent être utilisés en même temps. -Un mouvement dans un sens peut être effectué, comme il est dit plus haut, et un mouvement. de rappel peut être pro voqué par un moyen constitué, par exemple, par un autre enroulement agissant sur un or gane de répulsion ou d'une autre manière, selon les nécessités de la machine à laquelle le dispositif s'applique.
Un mouvement. de rap pel peut, par exemple, être effectué au moyen d'un enroulement agissant sur un organe ferromagnétique, comme dans un solénoïde ordinaire. Dans certains cas, dans lesquels le premier mouvement effectué est provoqué par de grandes forces, l'utilisation pour le mouvement de rappel d'un solénoïde ordi naire, alimenté avec du courant continu, ne donnerait pas satisfaction, parce qu'il fau drait que ce solénoïde eût des dimensions et une puissance telles que leur grandeur aurait de sérieux inconvénients.
Dans Lui tel cas, un second condensateur, chargé à partir d'une source convenable, peut être prévu et dé chargé au travers d'un solénoïde relativement petit pour provoquer le mouvement de rap pel.
Dans un tel cas, le solénoïde devrait, en général, avoir un nombre de spires suffisant pour donner à l'inductance et à la résistance de son circuit des valeurs dépassant le point d'amortissement critique (en tenant compte de la valeur de la capacité du circuit), de fa çon qu'il se produise dans le solénoïde une pulsation relativement faible d'un courant redressé, dont la valeur maximum soit beau coup plus élevée que celle qui serait admissi ble dans un solénoïde du même type, actionné à la manière ordinaire par du courant. con tinu. De cette manière, on obtient. un champ magnétique ondulé agissant sur l'organe ferromagnétique pour effectuer un mouve ment de rappel.
Lorsqu'on emploie une action de répulsion ou une action produite par un champ magnétique pulsatoire, comme cela a été décrit plus haut pour les deux sens de mouvement, on doit prévoir des moyens re tardateurs pour régler les durées relatives des mouvements en avant et de rappel . En réglant le retard, on peut ajuster la du rée de la période d'ouverture des soupapes, dans le cas où l'on applique le dispositif objet de l'invention pour actionner les soupapes d'un moteur à combustion interne.
Si l'on applique ce dispositif pour action ner une soupape réglant. un fluide sous pres sion, on peut exercer une action de rappel soit. entièrement, soit en partie, en se servant de la pression du fluide, le réglage de la du rée d'ouverture étant alors effectué en réglant la pression effective, ou la force de l'impul sion en avant ou les deux.
On peut employer plusieurs procédés d'ajustement de l'impulsion. L'un d'eux con siste à ajuster le potentiel auquel on charge le condensateur et un autre à ajuster la ré sistance ohmique du circuit de décharge. Ces deux procédés qui peuvent être employés iso lément ou ensemble, peuvent être appelés pro cédés d'ajustement. extérieur, puisqu'ils ne comprennent pas de modifications de la va leur de l'inductance de l'enroulement moteur, ni de la capacité du condensateur. On remar quera que cet ajustement de la. résistance ohmique du circuit. de décharge produit un ajustement de la constante de temps et de l'amortissement du circuit de décharge, la constante de temps étant accrue (et par con séquent l'accélération diminuée), lorsqu'on augmente la résistance.
De plus, un ajus tement peut être effectué en réglant la va leur du condensateur, ou celle de l'induc tance, ou toutes les deux. Ces ajustements modifieront la rapidité de l'action en modi fiant la fréquence du train d'ondes amorties nui se produit quand le condensateur se dé charge.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, plusieurs formes d'exécution du dispositif objet. de l'invention et illustre quel ques-unes de ses applications.
La fig. 1 montre, schématiquement et d'une manière simplifiée, une presse mécani que ou un mécanisme analogue, auquel on applique le dispositif objet de l'invention en employant dans un sens un entraînement par répulsion et, pour le mouvement de rappel, un entraînement par champ électromagnéti que pulsatoire, tandis que les autres figures illustrent l'application du dispositif à la commande des soupapes d'un moteur à com bustion interne.
Dans la presse représentée à la fig. 1, l'or gane devant être mis en mouvement- est fi guré schématiquement par -une tige 1 qui doit être déplacée sur -une courte distance avec une vitesse très élevée dans le sens de la flè che en trait plein et rappelée dans le sens de la flèche en trait pointillé.
On obtient le pr e- e muer mouvement au moyen d'un organe de répulsion non ferromagnétique 2, par exem ple un disque de cuivre épais, et le second au moyen d'un piston plongeur ferromagnétique 3, les pièces 2 et 3 étant toutes deux fixées sur la tige 1. L'organe de répulsion 2 est placé de manière à être très voisin d'une face d'une bobine de répulsion 4 et le piston plon geur 3 -est placé dans la cavité axiale d'un so lénoïde 5. On obtient un mouvement rapide de l'organe de répulsion dans le sens de la flèche en trait plein par une décharge subite d'un condensateur 6.
A la fig. 1, cela s'effec tue en fermant - des contacts 7 d'im relais, comprenant in enroulement. 8 qui est ali menté à partir d'une source appropriée, re présentée par une batterie 9, par l'intermé diaire d'un segment de contact 10 et d'un balai 11 d'un commutateur 12, qu'on fait tourner dans le sens de la flèche. Quand la bobine 4 est excitée par la pulsation de la décharge du condensateur 6, l'organe 2 se dé place très brusquement vers la gauche de la figure et, quand in déplacement déterminé d'avance s'est effectué, l'organe 3 ferme des contacts 13 et excite ainsi, à partir d'une source appropriée, représentée par une batte rie 16, un enroulement 14 d'un relais, dont les contacts sont indiqués en 15.
L'excita tion de la. bobine 14 provoque la fermeture des contacts 15 et, de ce fait, celle d'un cir cuit de décharge pour un condensateur 17 au travers de la bobine 5 qui, par conséquent, est excitée par une pulsation de courant et applique une force de rappel à l'organe 3.
Les condensateurs 6 et 17 peuvent être chargés d'une manière appropriée quelcon que, bien connue en elle-même. Comme cela a été représenté dans la figure, une source principale, reliée à des bornes 18, alimente; par l'intermédiaire d'un transformateur à gradins 19, -un groupe redresseur ordinaire 20 à tube à décharge, duquel est dérivé in courant continu ondulé pour les condensa teurs 6 et 17.
Afin d'empêcher qu'un courant trop élevé ne passe dans les enroulements du transformateur 19 et ne détériore le tube du redresseur 20 quand les condensateurs 6 et 17 se déchargent, les circuits de décharge ayant des résistances ohmiques faibles, il est préférable de protéger les circuits de charge. Dans la figure, cette protection est. assurée en intercalant, en série avec le primaire du transformateur 19, des contacts de relais 21 et 22 qui, normalement, sont fermés, mais qui sont disposés de manière à s'ouvrir quand des enroulements 23 et 24 de leurs relais res pectifs s'excitent.
L'enroulement de relais 23 est excité juste avant l'excitation de l'enrou lement de relais 8, au moyen d'im balai sup plémentaire 25 du commutateur 12, tandis que l'enroulement 24 est excité juste avant l'enroulement 14 au moyen d'une paire sup plémentaire de contacts 26 actionnée par l'organe 3, quand ce dernier se déplace dans le sens de la flèche en trait plein.
En géné ral, le relais 24 avec son contact 22 et le cir cuit qui lui est adjoint ne sont pas nécessai res, le circuit de la bobine 5 n'ayant pas d'habitude une résistance assez faible pour qu'il soit nécessaire de prévoir une protection des appareils 19 et 20; cette protection est cependant représentée à la fig. 1 pour que cette dernière soit complète.
Un dispositif, tel que celui que représente la, fig.1, s'adapte parfaitement à la commande d'une presse mécanique et permet d'obtenir relativement facilement des forces puissantes. Dans une presse d'essai, la bobine de répulsion avait un diamètre extérieur de 76,2 mm, un dia mètre intérieur de 12,7 mm et une épaisseur de 12,7 mm; elle était constituée par 180 spires de fil émaillé, recouvert de coton, de 1 mm de diamètre. La face adjacente à l'or gane de répulsion était recouverte d'une tôle d'acier inoxydable de 0,65 mm d'épaisseur.
L'organe de répulsion était im, disque d'alu- minium de 76,2 mm de diamètre et de 6,35 mm d'épaisseur; il était fixé à une tige centrale d'aluminium de 25,4 mm de diamètre et de 76,2 min de longueur, qui était prolongée par une tige d'acier doux, ayant aussi 25,4 mm de diamètre et 50,8 mm de longueur. Un ressort léger enroulé autour de la tige d'aluminium maintenait l'organe de répul sion contre le revêtement d'acier de la bo bine de répulsion. La matrice de la presse était montée sur l'extrémité d'une tige d'acier qui passait au travers d'un bloc de guidage en acier, ladite matrice s'ajustant, à la fin de la course, dans un bloc d'acier durci per ; foré de manière à pouvoir la recevoir.
Le solénoïde de rappel était monté juste au-des sus du bloc de guidage en acier et consistait en 4000 spires de fil émaillé, recouvert de soie, de 0,2 mm de diamètre, constituant une bobine d'environ 76,2 mm de diamètre exté rieur, 38,1 mm de diamètre intérieur et 38,1 mm d'épaisseur.
lie condensateur, à partir duquel la bo bine de répulsion était alimentée en courant ondulé avait une capacité de 50 inicrofarads et était chargé de 4000 volts. Lors d'une dé charge, la force de répulsion résultante, pro duite sur l'organe de répulsion, était d'envi ron 5 tonnes, de sorte que le poinçon péné trait dans le métal placé juste en dessous et au-dessus du bloc de matrice. La décharge se produisait en environ 1 millième de seconde. Le même condensateur fut employé tant pour l'excitation de la bobine de répulsion que pour celle du solénoïde de rappel, mais, pour faire fonctionner ce dernier, il n'était chargé qu'à 1500 volts.
Environ un quart. de seconde après avoir fait. fonctionner l'organe de ré pulsion, le condensateur (à 1500 volts) était déchargé dans le solénoïde de rappel qui, agissant sur la partie clé la tige en acier, ra menait le poinçon en le retirant du métal, dans lequel il avait pénétré pendant la course de répulsion. La seconde impulsion ou impul- Sion de rappel durait environ 1 cinquième de seconde. L'impulsion de répulsion exigeait environ 400 joules d'énergie et la course de rappel près de 62 joules, de sorte qu'environ 462 watts-secondes étaient prélevés sur la source d'énergie électrique.
Puisque, dans le ; cas de la bobine de répulsion, 400 joules étaient libérés en 1 millième de seconde, la puissance électrique disponible pendant cette période était de 400 k@V et, en admettant que le rendement de conversion en énergie méca nique soit d'environ<B>8%,</B> comme c'est le cas dans la pratique, cela correspond à une puis sance d'environ 43 chevaux.
La fig. 2 représente schématiquement une forme d'exécution de l'invention appliquée à, la commande d'une soupape d'injection de carburant d'un moteur Diesel.
A la fi-. 2, un organe de répulsion 2, ayant la forme d'un disque d'aluminium, de cuivre, d'argent ou d'un autre métal bon con-, ducteur de l'électricité, est monté dans un cy lindre 27, formé par un élargissement d'un tuyau 28 et 29 d'alimentation en huile coiu- bust.ible, fait en acier inoxydable ou autre matière de faible conductibilité électrique et . perméabilité magnétique; il est fixé à une broche évidée 30, en acier inoxydable ou ana logue, se trouvant dans le tuyau fixé à l'une des faces plates du cylindre 2.
L'organe d'im pulsion possède une ouverture centrale con duisant à l'évidement intérieur de la broche, dont les parois sont percées d'une ou plu sieurs ouvertures pour le passage de l'huile. A son autre extrémité (non dessinée), la bro che porte une soupape à pointeau (non des- f Binée) réglant l'injection de l'huile. Autour du tuyau 29, dans lequel se trouve la broche, et presque contre la face du cylindre, est placée une bobine d'impulsion 4, reliée par des contacts 7 et, éventuellement, au travers , d'une résistance réglable (non représentée), à un condensateur 6 chargé d'une manière con tinue. Le circuit de charge n'est pas repré senté à la fig. 2.
Quand les contacts 7 se fer ment, le condensateur 6 se décharge au tra vers de la bobine 4 et l'organe de répulsion 2 se déplace très rapidement vers la gauche de la fig. 2 pour ouvrir la. soupape à pointeau.
A la fi-. 2, on obtient également un mou vement de rappel par un effet de répulsion, une seconde bobine 4' étant montée autour du tuyau 2$ fixé sur l'autre face du cylindre, et cette bobine étant reliée (également, si c'est nécessaire, au travers d'une résistance régla ble non représentée) à im second condensa ;
teur 6 chargé d'une manière continue, ce cir cuit comprenant des contacts 7', disposés pour être fermés à un moment déterminé d'avance et, s'il y a lieu, variable après la fermeture des .contacts 7 dans le circuit du premier condensateur 6.
Une autre forme d'exécution, dans la quelle on obtient un effet de rappel réglé par un ressort, est représentée à la fi-. 3. Ici, un ressort 32 qui peut être réglable, est monté dans un cylindre 27, pour s'opposer au mou vement d'un organe de répulsion 2, quand un condensateur 6 se décharge, le second enrou lement 4' et le circuit du condensateur qui lui est adjoint à la fig. 2 n'étant naturelle , ment plus nécessaires. A la fig. 3, une résis tance réglable 33 est représentée couplée en série avec la bobine 4.
Au lieu d'un rappel par ressort ou par répulsion, une action magnétique de rappel peut être obtenue, par exemple comme mon tré à la fig. 4, en montant sur la broche un, manchon 3', en matière ferromagnétique, et en disposant une bobine 5', coopérant magné tiquement avec lui, à l'extérieur d'une partie appropriée d'un tuyau 29. Cette bobine peut être alimentée, par une source locale 34, au travers d'un rhéostat 35, à l'aide duquel on peut régler l'effet magnétique de rappel.
Ainsi, par un ajustement du courant dans la bobine magnétique 5', on peut régler, pour une impulsion donnée de décharge, le dépla cement de l'organe de répulsion et ajuster ainsi la durée de l'ouverture de la soupape. Toutefois, on peut aussi employer un rappel électromagnétique en excitant l'enroulement par pulsation, à partir du circuit de décharge d'un condensateur, de la même manière que la bobine 5 et le condensateur 17 et les con tacts 15 qui lui sont raccordés à la fig. 1.
En général, on préfère, bien que ce ne soit en aucune façon nécessaire, employer des bobines d'impulsion du type plat en ga lette , c'est-à-dire dans lesquelles le diamètre de la bobine est plus grand que sa longueur, plutôt que des bobines longues, de petit dia mètre, parce que l'efficacité (rapport de la variation d'énergie cinétique de l'organe de répulsion à la variation d'une charge d'éner gie dans le condensateur) est plus élevée avec le premier type de bobine.
Toutefois, des formes très diverses peuvent être adoptées pour la bobine de répulsion et l'organe de ré pulsion. Ainsi, comme on le voit à la fi-. 5, -une bobine 4 peut avoir une forme de solé noïde, avec un anneau ou disque 2 pénétrant d'environ =/3 de sa longueur à l'intérieur de la.
bobine, ou bien un organe de répulsion en forme de disque ou d'anneau plat peut être appuyé contre la face latérale d'une bobine de répulsion, comme dans les fig. 1 à 4, ou enfin, comme le montre la fig. 6, l'organe de répulsion peut avoir la forme d'in cône tron qué et la face latérale de la bobine 4 avoir une forme conique correspondante sur à peu près la moitié de la longueur de la bobine, pour recevoir l'organe de répulsion.
Les dispositions dans lesquelles de très forts courants passent dans -une bobine de ré- pulsion pendant des temps très courts, c'est à-dire quand on emploie des condensateurs de grande capacité chargés sous une tension élevée en liaison avec des bobines de répul sion, dont. le nombre de spires et l'inductance sont relativement faibles, il est avantageux de se servir de bobines appelées à enroule ment ondulé , bien connues par elles-mêmes.
Cela contribue à donner de la régularité au fonctionnement en évitant des déplacements subits de spires dans la bobine elle-même, quand le courant de décharge la traverse.
Dans les formes d'exécution décrites et illustrées jusqu'ici, l'organe de répulsion a. été supposé mobile et la ou les bobines d'im pulsion fixes. Il est évident que cela n'est pas indispensable, puisque la force de répulsion étant relative, l'organe de répulsion ou la bo bine de répulsion ou tous les deux peuvent être mobiles.
Dans une forme d'exécution de ce genre, représentée à la fig. 7, un organe de répulsion 2 est monté sur l'extrémité d'une tige de poussée 36, par exemple en acier inoxydable (out tune autre matière appropriée quelconque, non magnétique et de faible con- ductibilité électrique), qui actionne une sou pape d'injection de carburant (non représen tée) et glisse dans le sens de sa longueur, dans un support 37 monté dans un tuyau 38, qui peut aussi être en acier inoxydable.
Ce tuyau est ajusté dans l'axe d'un cylindre 39, fermé à l'une de ses extrémités par tune paroi plane (au travers de laquelle sortent, comme on le voit, le tuyau et la tige de poussée) et à l'autre par un organe 40 semblable à un piston, susceptible de glisser sur le tuyau et présentant. de l'autre côté un évidement pour donner la place nécessaire à une bobine d'im pulsion 4 qui y est logée. Le tuyau porte des ouvertures 41, débouchant dans le cylindre, près de la face plane, de manière que de l'huile combustible puisse être introduite dans ledit cylindre par un conduit 42, à tra vers une soupape d'arrêt et. à partir d'une alimentation appropriée sous pression (non représentées).
Quand une impulsion est. don née à la bobine d'impulsion 4, l'organe de ré pulsion 2 et la bobine 4 (à laquelle est fixé le piston 40) sont déplacés dans des sens opposés, le premier ouvrant la soupape de carburant et la seconde produisant un effet de pom page pour forcer l'huile à passer dans le i tuyau 38 et dans la soupape qui maintenant est ouverte. Après l'impulsion, la pression d'huile ramène la bobine à sa position initiale et l'organe de répulsion est rappelé aussi par l'un quelconque des procédés déjà décrits. L'organe de répulsion peut être placé dans un logement 43, pourvu d'un tuyau 44 con duisant à une pompe à huile combustible (non représentée), de faon que toute l'huile qui pourrait suinter par le support 3 7 de la tige de poussée soit récupérée.
Si on le désire, le piston 40 peut être ramené par un ressort à sa position initiale (celle qui est représen tée), de faeon qu'après une impulsion, il soit rappelé par le ressort et qu'ainsi il aspire de l'huile dans le cylindre 39 par la soupape 42. Dans ce cas, les dispositions peuvent être telles qu'il n'y ait pas besoin de fournir l'huile combustible sous pression.
Là où l'on se sert d'un rappel magnétique de l'organe de répulsion par une bobine ma gnétique excitée d'une manière continue (comme à la fig. 4), dans le cas où l'on em ploie le dispositif objet de l'invention pour l'injection de carburant dans des moteurs Diesel, on peut obtenir un réglage automa tique en appliquant des pulsations d'ampli tude constante à la. bobine d'impulsion et en réglant le temps d'ouverture de la soupape à carburant par Lui réglage du courant de la bobine.
Le temps d'ouverture de la soupape sera d'autant plus long pour une impulsion donnée que le courant de la bobine est plus faible. La. fi-. 8 représente une disposition de cette nature. Un rhéostat 35, branché dans le circuit d'une bobine 5', est utilisé pour agir comme réglage d'admission, tendant à faire --injecter une plus grande quantité d'huile et à accélérer le moteur, si la résis tance 35 est. augmentée. La tension de la bo bine 5' est modifiée en fonction de la vitesse du moteur.
Comme représenté en fig. 8, cette tension peut. être dérivée d'une petite géné ratrice 45, à courant continu et à basse ten sion, actionnée par le moteur et on obtient ainsi un effet de réglage de l'admission, car si la charge du moteur tombé en provoquant une augmentation de vitesse, la tension aug mentera dans le circuit de la bobine et ré duira le temps d'ouverture de la soupape en s'opposant ainsi à l'augmentation de la vitesse.
Pour augmenter le degré de réglage obtenu, on préfère intercaler dans le circuit d'une bobine d'impulsion 4 une seconde résis tance variable 46, dont le réglage se fait de façon qu'une variation de résistance en 35, qui augmente le courant de la bobine 5', soit accompagnée d'une variation de résistance en 46, qui diminue le courant de la bobine d'im pulsion et vice versa. Le reste de la fig. 8 sera décrit plus tard.
A la fig. 1, les circuits de décharge des condensateurs sont commandés par des con tacts actionnés par des relais, et dans les autres fig. 2 à 7, schématiques et très sim plifiées, les moyens commandant les circuits àe décharge sont représentés simplement par des contacts d'interrupteurs, sans que les moyens qui les actionnent aient été dessinés.
La commande nécessaire des circuits de dé charge des condensateurs peut cependant être effectuée par un moyen quelconque différent soit par des interrupteurs actionnés par des cames ou par des moyens analogues, soit par des commutateurs, soit encore, comme on le voit .à la fig. 1, par des interrupteurs cons titués par des contacts de relais, soit enfin par une disposition entièrement électrique, comprenant des interrupteurs constitués par des dispositifs électroniques, tels que des thyratrons, qu'on peut faire passer de l'état conducteur à l'état non conducteur d'une ma nière bien connue en elle-même,
en leur appliquant des potentiels de commande. 'Un réglage par interrupteurs électroniques est bien adapté aux cas dans lesquels un réglage exact est demandé, par exemple pour la com mande de soupapes d'injection de combusti ble de moteurs Diesel. Ainsi, revenant à la fig. 8, la bobine d'impulsion 4 et la résistance réglable 46 sont en série avec l'espace anode- cathode d'un tube à décharge à remplissage gazeux 47 (appelé thyratron) au travers d'un condensateur 6.
La bobine 5', en série avec sa résistance réglable 35, est reliée aux bornes de la dynamo à basse tension 45, entraînée par le moteur, comme cela a déjà été décrit. Le moteur entraîne aussi une dynamo à haute tension 48 qui charge le condensateur 6 au travers d'une résistance appropriée 49. La ca thode du thyratron est chauffée par l'élément de chauffage usuel, qui peut être alimenté par une batterie de démarrage normale 50, et le circuit de grille du thyratron comprend une source 51, chargeant négativement la grille et disposée en série avec im enroule ment inducteur 52.
Par l'intermédiaire de la résistance 46 et de la bobine 4, l'anode du thyratron est reliée au même côté du conden sateur 6 que celui auquel est reliée (par l'in termédiaire de la résistance 49) la borne posi tive de la dynamo à haute tension 48, de façon que ledit thyratron reçoive un potentiel d'anode de cette dynamo, bien que cela ne soit pas absolument nécessaire.
l@ormalement, le thyratron est non conducteur, mais, quand une impulsion de tension convenable est in duite dans l'enroulement inducteur 52 (le procédé pour régler et induire cette impul sion sera décrit plus tard), l'effet du poten tiel négatif de la source 51 est annulé, le thyratron s'amorce et la bobine d'impulsion 4 reçoit presque instantanément un flux de<B>dé-</B> charge du, condensateur 6.
Considérons le fonctionnement de cette disposition. Aussitôt que le moteur est mis en marche par un moteur de démarrage 53 par la fermeture d'un interrupteur 54, la dynamo à basse tension 45 fournit du courant pour la bobine magnétique 5' et le condensateur 6 est chargé par la dynamo à haute tension 48.
A un moment précis, pendant le déplacement du piston du moteur, l'enroulement induc teur 52 reçoit une impulsion de tension (comme cela sera décrit plus tard), le thy- ratron 47 devient conducteur, la bobine d'im pulsion 4 reçoit une décharge qui fait fonc tionner l'organe de répulsion (non représenté à la fig. 8) et de l'huile est injectée dans le cy lindre, de façon que l'explosion du mélange se produise dans ce cylindre du moteur. A ce moment, le moteur tourne encore lentement.
Les paramètres du circuit et, en particulier, la constante de temps du circuit de charge du condensateur et la caractéristique de ten sion de la dynamo à haute tension 48 en fonction de la vitesse sont choisis de façon qu'à ce moment la tension du condensateur soit encore relativement basse, bien qu'elle soit assez haute pour faire fonctionner l'or gane de répulsion.
Le moteur s'accélère, mais, en raison des constantes du circuit calculées d'avance, la vitesse de charge du condensa teur est encore plus grande que sa vitesse effective de décharge à travers le thyratron, de sorte que la force des impulsions de la bo bine d'impulsion augmente avec la vitesse du moteur. Toutefois, cette augmentation est contrebalancée par l'accroissement simultané du courant de la bobine, par suite de l'aug mentation de la tension de la dynamo à basse tension 45, actionnée par le moteur. Ainsi, pendant. la période initiale d'accélération, la quantité d'huile injectée sera à peu près constante.
Toutefois, quand une certaine vi tesse a été atteinte, la charge du condensa ; teur 6 atteint une valeur maximum et, bien que le moteur tende à. accélérer le rythme d'allumage du thyratron, cette valeur de la tension n'est plus dépassée. En effet, bien que la tension fournie par la dynamo 48 augmente avec la vitesse du moteur, la cons tante de temps du circuit de charge du eon- densateur est cause que la tension aux bornes de celui-ci est en retard sur la tension fournie par la dynamo, si bien que l'amor çage du thyratron provoque la. décharge du condensateur avant. qu'il ne soit chargé à la tension maximum fournie par la dynamo et qu'une tension maximum, déterminée d'avance, n'est pas dépassée.
Par conséquent, une fois qu'une certaine vitesse a été atteinte, le con densateur 6 se décharge toujours à une ten sion constante, donnant une impulsion de force constante à la bobine d'impulsion. Le courant de la bobine 5' augmente cependant avec la vitesse, de sorte qu'on obtient titi effet automatique de réglage, le moteur se mainte nant à une vitesse à peu près stable et. cons tante, déterminée par la position du réglage d'admission constitué par le réglage diffé rentiel des résistances 35 et 46 de la bobine magnétique et. de la bobine d'impulsion.
Ainsi, au-dessus d'une vitesse minimum, des varia tions de charge produisent des variations du courant de la bobine 5' qui ne sont. pas con trebalancées par des variations du courant de la bobine d'impulsion, et l'injection de com bustible est modifiée automatiquement pour maintenir une vitesse ajustée par ledit ré glage d'admission , malgré ces variations de la charge.
Il y a de nombreux moyens différents à, l'aide desquels on peut commander l'amor- < ;age du thyratron et, par conséquent, le ré glage (le la commande des soupapes. Par exemple, comme on le voit. à la fi-. 9. un pe tit aimant 55 peut être monté sur un disque isolant approprié 56, que porte l'arbre du mo teur, de telle façon que, quand le moteur tourne, cet aimant passe tout près et sous un enroulement inducteur 52 (ou un enroule ment séparé, couplé ou relié avec lui), pour produire ainsi, par induction, la. tension de commande nécessaire;
ou, comme le mon tre la fig. 10, un disque isolant 56 peut poi - ter une petite plaque conductrice 57 qui passe sous deux plaques conductrices fixes 58 du circuit de grille du thyratron, les couplant ainsi électrostatiquement et commandant ainsi l'amorçage du thyratron par un changement de capacité, ou encore un disque peut agir de la même manière qu'un commutateur ou peut être disposé de façon à. actionner un inter rupteur qui commande l'amorçage du thyra- tron ou décharge directement le condensateur.
On ne donne pas la préférence à une dé charge directe du condensateur, malgré sa simplicité au point de -lie électrique,\ parce qu'elle donne un réglage légèrement moins précis et expose des parties du moteur à être soumises à des tensions élevées.
On peut effectuer un ajustement de ré- plage, par exemple par un montage réglable de l'enroulement inducteur, des plaques de la. capacité, ou encore du balai ou du contacteur du commutateur (suivant. le cas) ou par un ajustement de la polarisation du thyratron (si on en emploie un) et par une disposition de ce dernier permettant son amorçage avant que la tension d'amorçage maximum possible ne soit atteinte.
On peut relier un tube redresseur à atmo sphère gazeuse en opposition aux bornes du thyratron. Dans ce cas, c'est la décharge complète du condensateur qui passera par la bobine d'impulsion, au lieu de la première pointe positive seulement de la décharge oscil lante du condensateur.
Dans une autre forme d'exécution, repré sentée par la fig. 11 et. employant deux bo bines d'impulsion 4 et 4', l'une pour ouvrir la soupape et l'autre pour la fermer, la bobine d'ouverture 4 est reliée en série avec l'espace anode-cathode d'un thyratron 47', au travers d'un condensateur réglable 6', et la bobine de fermeture 4' est reliée, par l'intermédiaire d'un tube redresseur à décharge gazeuse 59, au travers du même condensateur, à la ca thode du thyratron, cette dernière et l'anode du tube redresseur étant reliées l'une à l'au tre et au potentiel négatif de la source de charge (non représentée),
dont la borne po sitive est reliée à l'autre borne du condensa- teur. Le thyratron est bloqué par un poten tiel appliqué à sa grille par um conducteur 60 et il est disposé, par exemple comme cela a été décrit plus haut, pour recevoir une im pulsion de commande sur sa grille au mo ment de l'allumage.
Cette disposition du cir cuit l'apparente évidemment à un circuit oscillant et (pourvu que le coefficient de sur tension
EMI0010.0010
soit élevé, c'est-à-dire qu'il n'y ait pas trop de résistance dans ce cir cuit) la décharge du condensateur 6' sera du type d'un train d'ondes amorties. Effective ment, le thyratron 47' ne peut s'amorcer, c'est-à-dire laisser passer du courant, que lors que son anode est portée à un potentiel posi tif, en même temps qu'un potentiel d'amor çage est appliqué à sa grille.
Par conséquent, en raison de la polarité de la charge du con densateur, il passera du courant dans la bo bine d'ouverture 4 (quand le thyratron est commandé) seulement pendant la moitié de la première période de la décharge oscillante et, pendant cette demi-période, le redresseur 59 sera bloqué. Toutefois, pendant la demi- période suivante, le thyratron se bloque et le redresseur s'amorce en donnant une impul sion de décharge par la bobine d'impulsion de fermeture 4'. Ainsi, une moitié de la pre mière période ouvre la soupape et la moitié suivante la ferme.
L'intervalle de temps s'écoulant entre l'ouverture et la fermeture dépend de la fréquence propre du circuit, qu'on peut naturellement régler en ajustant l'inductance, ou la capacité ou les deux en même temps. Il est évident qu'une troi sième demi-période ne peut produire ime impulsion dans la bobine d'impulsion, parce que l'anode du redresseur est maintenant né gative et que l'impulsion de commande du thyratron fait défaut.
Il est clair que, puisque l'intervalle de temps s'écoulant entre l'ouverture et la fer meture de la soupape d'injection du carbu rant dépend de la fréquence propre du cir cuit, le réglage de l'inductance ou de la capa cité (ce dernier réglage convient mieux) ré glera l'importance de l'injection du carbu rant et que l'ajustement de l'inductance, ou de la capacité, ou les deux, s'il est différen tiel, peut être utilisé pour produire l'effet d'un réglage d'admission et, si on le désire,
d'un réglage d'admission automatique agis sant de façon à maintenir la vitesse choisie à peu près constante, malgré des variations de la charge du moteur. Par exemple, le con densateur 6' de la fie. 11 peut être réglé en fonction de la vitesse du moteur, sa capacité diminuant quand la vitesse augmente.
Un condensateur centrifuge convenable, propre à être utilisé dans ce but, est représenté dans des vues orthogonales par les fie. 12 et 13 et comprend in disque isolant 61, entraîné par le moteur et portant deux cylindres concen triques de métal 62 et 63, ayant un axe de rotation commun.
Le cylindre extérieur porte, au moyen de. ressorts 64, dirigés sui vant des rayons, plusieurs (par exemple quatre) plaques arquées 65, qui coopèrent avec le cylindre intérieur 62 pour constituer le condensateur 6' de la fie. 11, dont la con nexion est réalisée au moyen de balais 66. Quand la vitesse de rotation augmente, les ressorts sont comprimés par la force centri fuge croissante agissant sur les plaques arquées, l'intervalle des plaques et du cylin dre intérieur s'accroît et la capacité diminue.
Un tel condensateur peut constituer le con densateur 6' principal ou produisant le ré glage d'admission de la fie. 11, ou il peut être -Lin condensateur auxiliaire couplé en pa rallèle avec celui-ci.
Pour simplifier la description, il n'a pas été fait mention jusqu'ici de moteurs à cy lindres multiples, mais il est évident que le dispositif objet de l'invention peut leur être appliqué, en prévoyant soit un condensateur de décharge distinct pour chaque cylindre, soit un condensateur commun et une disposi- tion appropriée de distributeur.
Par exemple, dans un moteur à quatre cylindres, il peut être prévu, comme le montre la fig. 14, qua tre dynamos 48,à haute tension, entraînées par le moteur, chargeant chacune son propre condensateur 6 à travers une résistance 49, chaque condensateur étant disposé pour être déchargé par son propre thyratron 47, com mandé de la manière déjà décrite chacun par son propre enroulement inducteur de com mande 52. Les enroulements inducteurs sont placés autour d'un disque 56 qui porte un aimant 55 et que le moteur fait tourner. Une source commune de potentiel 51 peut être prévue pour tous les thyratrons.
Dans une autre forme d'exécution représentée par la fig. 15 et qui est une modification de la pré cédente, les condensateurs 6 sont chargés cha cun au travers d'un redresseur 67 distinct, par l'un des secondaires 68 d'un transforma teur à plusieurs enroulements ayant un pri maire 69, alimenté par une machine à courant alternatif 48', entraînée par le moteur. Ou encore, au lieu de se servir de plusieurs dy namos de charge, une pour chaque cylindre, on peut employer une machine composée, comprenant un rotor commun et quatre sta tors, ou bien un stator commun et quatre ro tors.
Alternativement, comme on le voit à la fig. 16, les quatre condensateurs 6 pourraient être connectés en série, ayant un circuit de charge commun, alimenté par un gros con densateur principal 70, qui est chargé d'une manière continue par une source appropriée (non représentée) au travers d'une résistance 71, à travers un organe interrupteur actionné par le moteur.
Cet organe porte un aimant 55 pour produire par induction des tensions dans les quatre enroulements inducteurs 5 2 servant à commander les thyratrons; il porte aussi un contact coopérant avec un balai 72 qui, une fois par tour du moteur, relie la borne positive du condensateur principal 70 à, la borne positive du groupe de quatre con densateurs de décharge 6, montés en série, la borne négative du condensateur principal étant reliée directement à la borne négative dudit groupe de condensateurs en série.
Dans une forme d'exécution représentée par la fig. 17, et dans laquelle on emploie seulement un seul condensateur 6 pour un moteur à plusieurs cylindres, le condensateur est relié par l'intermédiaire d'un thyratron principal 47' à une source appropriée de tension (non représentée), de façon à être chargé par elle une fois par tour du moteur, cette charge étant effectuée par l'amorçage du thyratron, provoqué par tout moyen de commande convenable (non représenté). Sur ce condensateur sont branchés quatre circuits (en admettant que le moteur ait quatre cylin dres), comprenant chacun un thyratron 47" en série avec une résistance 49' et un enrou lement d'impulsion 52.
Les anodes et les ca thodes des thyratrons 47" sont alternées, c'est-à-dire que le premier a son anode reliée à l'un des fils, que le second a sa cathode reliée à ce même fil, et ainsi de suite. Les quatre résistances ont des valeurs différentes, régulièrement décroissantes en allant du pre mier des thyratrons 47" au dernier. Les qua tre thyratrons 47" sont disposés pour être commandés aux moments voulus par un moyen approprié quelconque (non repré senté). Quand le premier de ces thyratrons est commandé, il laisse passer du courant pen dant la première demi-période positive de la décharge oscillante principale, c'est-à-dire jusqu'à ce que son anode devienne négative.
Quand le thyratron suivant est commandé, il laisse passer du courant pendant la demi- période (négative) subséquente de la dé charge, puisqu'il est inversé par rapport au premier thyratron. Ainsi, quatre demi- périodes successives de la décharge produi sent quatre impulsions, une pour chaque en roulement d'impulsion. Les quatre résistances 49' de valeurs décroissantes ont pour effet d'assurer que les quatre décharges soient d'égale amplitude, malgré l'état de la charge du condensateur qui est réduite par chaque décharge successive de la série de quatre.
On peut ainsi, bien qu'on ne donne pas la pré férence à cette solution, se servir de quatre bobines d'impulsion de grandeur différente, de faon. que des impulsions inégales puissent produire des injections d'huile égales.
Il est évident que l'invention pourrait être appliquée de nombreuses autres manières .non décrites ici. Par exemple, quand l'invention est appliquée à la commande de l'injecteur de carburant d'un moteur Diesel, le réglage de l'injection de carburant peut être effectué, non par un organe actionné par le vilebre quin du moteur, mais par un ou plusieurs organes disposés dans un ou plusieurs cylin dres du moteur.
Ainsi, une résistance au car bone peut être exposée à la pression d'un cy lindre et disposée pour commander un thz-- ratron pour l'injection d'huile combustible, quand cette pression atteint une valeur dé terminée d'avance; un cristal piézoélectrique peut, d'une manière analogue, être exposé à la pression du cylindre et employé comme or gane de commande; une paire de conduc teurs isolés peut être convenablement placée dans le cylindre, de façon à constituer deux plaques d'un condensateur à trois plaques, le piston constituant la troisième plaque et une commande étant effectuée quand le piston est dans une position déterminée d'avance par rapport aux deux conducteurs, constituant ainsi une capacité déterminée d'avance;
une capacité variable, construite de la même ma nière qu'un microphone électrostatique, peut être montée dans le cylindre, avec son dia phragme soumis à la pression du cylindre, ladite capacité étant disposée de façon à agir comme organe de commande, quand sa capa cité atteint une valeur correspondant à une pression du cylindre déterminée d'avance.
De p1115, si on le désire, des procédés connus de réglage peuvent être employés avec des dispositions décrites ci-dessus. Ainsi, quand une résistance, une inductance ou une capacité réglable est disposée de façon à agir en fait comme réglage d'admission, elle peut, être soumise à un ajustement automatique par un régulateur centrifuge.