Dispositif de régulation en fonction de la vitesse du débit d'une pompe alternative, notamment d'une pompe d'injection de combustible L'invention est relative à un dispositif de régu lation, en fonction de la vitesse, du débit d'une pompe alternative, notamment d'une pompe d'injec tion de combustible.
On connait déjà des régulateurs de vitesse hydrauliques dont la pompe volumétrique, qui est entraînée avec la vitesse constituant le facteur de réglage, refoule un liquide à travers un étranglement. Dans de tels régulateurs, la pression du liquide refoulé par la pompe et qui se trouve en amont dudit étranglement augmente avec la vitesse d'entraînement de la pompe et peut ainsi servir à commander un organe en fonction de ladite vitesse.
Lorsqu'on réduit la section libre dudit étrangle ment en même temps que la vitesse monte, on obtient une montée en pression du liquide refoulé en amont dudit étranglement qui est extrêmement rapide et qui produit un effet hyperrégulateur.
Le dispositif de régulation selon l'invention, dis positif comportant un régulateur de vitesse hydrau lique dont la pompe volumétrique, qui est entraînée avec la vitesse constituant le facteur de réglage, refoule un liquide à travers un étranglement dont la section libre est variable, est caractérisé par le fait que les moyens qui règlent la section libre dudit étranglement provoquent une diminution de cette section libre lorsque la vitesse augmente, de sorte qu'on obtient une augmentation trop rapide, produi sant un effet hyperrégulateur, de la pression de refoulement de la pompe volumétrique et que cette pression agit sur un organe correcteur influençant un élément de réglage qui, sans la correction produite par ledit organe correcteur,
aurait un effet antirégu- lateur, c'est-à-dire produirait une augmentation du débit de la pompe alternative avec la vitesse. Dans un mode d'exécution préféré de l'invention, l'organe correcteur commande la section libre d'un deuxième étranglement qui est intercalé dans le cir cuit d'un liquide qui est refoulé par l'élément mobile de réglage à mouvement alternatif lorsque celui-ci se déplace sous l'action de moyens de rappel élastiques, ledit déplacement de l'élément mobile coïncidant avec la course de refoulement du piston principal de la pompe, cet élément mobile commandant un con duit de décharge branché sur le cylindre de la pompe,
la coopération entre l'élément mobile et ce conduit de décharge étant telle que, pendant une première partie de son susdit déplacement, l'élément mobile maintienne fermé ledit conduit de décharge et l'ouvre pendant une deuxième partie de son mouvement.
La fig. 1 des dessins, ci-annexés montre, schéma tiquement et en coupe axiale, un dispositif de régu lation établi selon l'invention et appliqué à une pompe d'injection de combustible pour moteurs à combustion interne (moteurs Diesel, moteurs à explo sion, etc.).
La fig. 2 montre la variante d'un détail du dis positif représenté par la fig. 1.
Le régulateur hydraulique de vitesse faisant par tie du dispositif représenté par la fig. 1 comporte une pompe, notamment une pompe à flux continu, telle qu'une pompe à engrenages 1 qui est entraînée avec une vitesse proportionnelle à la vitesse du moteur sur lequel sont montés une pompe d'injection et son dispositif de régulation, cet entraînement ayant lieu par des moyens non représentés dans le dessin.
La pompe 1 peut être spécialement prévue comme élément du régulateur de vitesse ou elle peut être l'une des pompes auxiliaires du moteur, telle que la pompe d'huile de graissage. La pompe 1 refoule le liquide dans un conduit de refoulement 2 qui amène ce liquide dans un cylin dre 3 dans lequel se trouve un organe mobile 4 jouant le rôle de l'organe correcteur dont il sera parlé ci-après. La pression amenée par le conduit de refou lement 2 tend à déplacer l'organe 4 dans un sens, tandis qu'une force de rappel, exercée par un, ressort de rappel 5, tend à déplacer l'organe 4 dans le sens opposé.
Ce ressort, dont la compression est réglable à l'aide d'une vis 6, cherche à appliquer l'organe mobile 4 contre une butée 7 qui détermine ainsi la position de repos de l'organe 4 et dont la position peut être réglée à l'aide d'une vis de réglage 8.
Le conduit de refoulement 2 communique, à tra vers un étranglement réglable 9, avec un conduit d'échappement 10.
La section libre de l'étranglement 9 est comman dée par un tiroir 11 qui est déplacé lui-même dans un sens par la pression dans le conduit de refoule ment 2, amenée sous ce tiroir par un conduit 29, et, dans le sens opposé, par un ressort de rappel 12 dont la compression est réglable à l'aide d'un écrou 13. La position finale que le tiroir 11 peut occuper sous l'effet de la pression dans le conduit de refoule ment 2 peut être déterminée par une butée 14 régla ble par une vis 15, tandis que, dans le sens opposé, sa position finale est déterminée par une butée 31. Le tiroir 11 est disposé de façon telle qu'une augmen tation de la pression dans le conduit de refoulement 2 provoque une réduction de la section libre de l'étranglement 9.
Par conséquent, la pression de refoulement dans le conduit 2 et dans le cylindre 3 augmente très rapidement lorsque la vitesse d'en traînement de la pompe 1 augmente, ce qui donne lieu à un effet hyperrégulateur.
L'organe 4, sur lequel agit la pression dans le cylindre 3, commande un deuxième étranglement 16 qui est intercalé dans un conduit 17 qui relie un cylindre 18 à une lumière d'échappement 19, cylin dre dans lequel est déplaçable un élément mobile de réglage 20 ayant la forme d'un tiroir. Cet élément mobile commande un conduit d'échappement 38-39 qui est branché sur le cylindre principal 42 de la pompe d'injection.
L'élément mobile 20 est déplacé par des moyens hydrauliques, dont il sera parlé ci- après, dans le cylindre 18 dans le sens aller jus qu'à une position finale déterminée par l'application d'une butée 21 contre le fond 22 du cylindre 18, et dans le sens opposé (sens de retour) par une force élastique de rappel constituée par un ressort 23. Lors du déplacement dans ce dernier sens, l'élément de réglage 20 doit refouler du liquide se trouvant dans le cylindre 18 et dans le conduit 17 à travers l'étran glement 16 pour que ce liquide puisse s'échapper par la lumière d'échappement 19.
Le mouvement que l'élément de réglage 20 accomplit, sous l'effet du ressort de rappel 23, est d'autant plus freiné que l'étranglement 16 a une section plus réduite. La vitesse avec laquelle l'organe de commande 20 accomplit son mouvement de retour est donc fonc- tion de la section libre de l'étranglement 16, cette section étant, de son côté, fonction de la vitesse avec laquelle est entraînée la pompe 1.
En fin de compte, la vitesse du mouvement de retour de l'élément 20 est donc fonction de la vitesse qui constitue le fac teur de réglage. L'organe 4 est disposé de façon telle qu'il agrandit la section libre de l'étranglement 16 au fur et à mesure que monte la pression de refoulement de la pompe 1, c'est-à-dire au fur et à mesure que monte la vitesse qui constitue le facteur de réglage. Cet agrandissement produit une accélération du mou vement de retour de l'élément de réglage 20.
Les organes de commande 4 et 11 qui détermi nent, par leur position, la section libre des étrangle ments 16 et 9 ont avantageusement, dans leur partie active, la forme d'un cône a dont la génératrice peut être rectliigne, convexe ou concave, ce cône détermi nant, en coopération avec une arête b du cylindre dans lequel est déplaçable chacun des organes 4 et 11, une section annulaire qui constitue la section libre de chacun desdits étranglements.
Selon la forme de la génératrice du cône a, on peut réaliser des lois très différentes pour la varia tion de la section libre de l'étranglement entre le cône<I>a</I> et l'arête<I>b</I> lorsque le tiroir 4 ou 11 est déplacé axialement dans son cylindre.
En ce qui concerne les moyens qui provoquent les mouvements d'aller et de retour de l'élément de réglage 20, ils sont agencés de façon telle que le mouvement d'aller, ou le mouvement d'armement de cet élément ait lieu lorsque le piston principal 41 de la pompe est sur son mouvement de retour (mouve ment descendant dans la fig. 1) ou, au plus tard, lorsque ce piston est arrêté dans sa position basse, position représentée dans la fig. 1 et pour laquelle il découvre la lumière d'alimentation 43 du cylindre principal 42 de la pompe, tandis que le mouvement de retour de l'élément 20, sous l'action du ressort 23, débute dès que le piston 41,
en remontant dans son cylindre, ferme le conduit d'alimentation 43 et commence sa course de refoulement. De plus, l'élé ment 20 est agencé de façon telle qu'il ferme le con duit de décharge 38-39 au début de sa course de retour (course descendante) et ouvre ce conduit de décharge, à l'aide d'une gorge 20,r, après avoir accompli déjà une première partie de sa course des cendante.
Une came 46, dont la vitesse de rotation est pro portionnelle à celle du moteur, assure l'entraînement du piston 41 lors de sa course de refoulement pen dant laquelle il refoule du combustible, vers un ou plusieurs injecteurs non représentés, à travers le con duit de refoulement 44 muni d'un clapet antiretour 45, aussi longtemps que le conduit de décharge 38, 39 est fermé par l'élément de réglage 20. La course de retour du piston 41 est assurée par un ressort de rappel 47.
Un deuxième piston 48, qui travaille dans un cylindre 49, assure le mouvement d'aller ou l'arme ment du tiroir 20, c'est-à-dire amène ce tiroir dans la position indiquée par la fig. 1, position à partir de laquelle le tiroir peut accomplir son mouvement de retour sous l'effet du ressort antagoniste 23. A cet effet, le cylindre 49 est relié au cylindre 18, dans lequel travaille le tiroir 20, par un conduit 50 dans lequel est intercalée une soupape de retenue 51. De plus, dans le cylindre 49, débouche un conduit d'alimentation 52 qui est démasqué par le piston 41 quand celui-ci se trouve dans son point mort bas. Le cylindre 49 est en outre muni d'une soupape de sûreté 53.
L'entraînement du piston 48, à l'aide d'une came 54 disposée sur le même arbre que la came sus mentionnée 46, a lieu de façon telle que le piston 48 se trouve dans son point mort supérieur lorsque le piston 41 se trouve dans son point mort inférieur (position représentée par la fig. 1) et inversement.
Par conséquent, lorsque le piston 41 de la pompe descend, le piston 48 monte et amène le tiroir 20 dans sa position d'armement telle que représentée sur la fig. 1, tandis que lorsque le piston 41 accom plit sa course de refoulement (course ascendante), le piston 48 descend, ce qui permet au ressort 23 de repousser le tiroir 20 vers le bas qui alors refoule le liquide remplissant la partie inférieure du cylindre 18 à travers le conduit 17, l'étranglement 16 et le conduit d'échappement 19, l'étranglement ayant un effet de freinage sur le mouvement descendant du tiroir 20.
Avantageusement, on utilise la pompe auxiliaire constituée par le piston 48 et son cylindre 49 en tant que pompe d'alimentation ou pompe de trans fert pour le cylindre 42 de la pompe principale. A cet effet, on branche le conduit d'alimentation 43 du cylindre 42 de la pompe principale sur le conduit 50 de refoulement de la pompe auxiliaire en intercalant, dans le conduit 43, une soupape de non-retour 55.
Le ressort de la soupape de non-retour 55 est taré à une valeur supérieure à celle du tarage du ressort 23 pour que le tiroir 20 arrive dans sa position d7ar- mement pour laquelle la butée 21 s'applique contre le fond 22 du cylindre 18, avant que s'ouvre la sou pape antiretour 55 permettant l'alimentation du cylindre 42.
En ce qui concerne le tarage de la soupape de sécurité 53, il doit être supérieur à celui du ressort de la soupape 55, mais suffisamment réduit pour permettre l'échappement d'un excès de liquide refoulé par le piston 48 et pour éviter ainsi une injec tion parasite quand le cylindre 42 est rempli.
De plus, et avantageusement, on intercale, dans le conduit 17, un élément obturateur ayant la forme d'un tiroir 56. Ce tiroir est commandé par du liquide refoulé par le piston 48 lors de sa course ascendante, ce liquide repoussant le tiroir 56 dans son cylindre 57 contre l'action d'un ressort 58 dans une position pour laquelle ce tiroir ferme le conduit 17. Dès que le piston 48 commence sa course descendante, le tiroir 56, sous l'action du ressort 58, retourne dans sa position de repos déterminée par son application contre une butée 59 et pour laquelle il ouvre le con duit 17.
Le tarage du ressort 58 est avantageusement inférieur à celui du ressort de la soupape de retenue 51 afin que soit assurée la fermeture du conduit 17 avant que le piston 48 commence à refouler du com bustible dans le conduit 50.
Il est encore à noter que, pour équilibrer la pres sion qu'exerce le liquide contenu dans le conduit 38 sur l'élément 20 dans une direction transversale à son axe, il est prévu un canal 40 qui soumet l'élément 20 à une pression égale et de sens opposé.
Le fonctionnement de la pompe qui vient d'être décrite est le suivant Pendant la course descendante du piston 41, le piston 48 monte et amène d'abord le tiroir 20 dans la position indiquée par la fig. 1 pour laquelle la par tie cylindrique du tiroir 20 qui se trouve au-dessous de la gorge 20a ferme le conduit de décharge 38, 39. Au moment où le piston 41 démasque le conduit d'alimentation 43, le,piston 48 continue encore son mouvement ascendant afin d'alimenter le cylindre 42 en combustible. Le piston 48 commence son mou vement descendant au moment où le piston 41, au début de sa course ascendante (course de refoule ment) ferme le conduit 43.
A ce moment, le conduit de décharge 38, 39 est fermé par le tiroir 20 qui commence alors son mouvement descendant. Par conséquent, le combustible refoulé par le piston 41 passe dans le conduit de refoulement 44 et assure l'injection jusqu'au moment où le tiroir 20, par l'in termédiaire de sa gorge 20a, ouvre le conduit de décharge 38, 39. A ce moment, l'injection cesse.
Pour des vitesses basses du moteur, l'effet de freinage exercé sur le mouvement de retour du tiroir 20 et dû à l'étranglement 16 est très important. Ce mouvement de retour est donc très long, de sorte que, malgré la vitesse réduite du moteur, la quantité de combustible injectée par course est relativement grande. Si la vitesse du moteur augmente, la vitesse du mouvement de retour du tiroir 20, par suite de l'agrandissement important de l'étranglement 16, augmente encore plus vite de sorte que, malgré la vitesse croissante du moteur, la quantité injectée par le piston 41 diminue.
A partir d'une certaine vitesse limite, la section libre de l'étranglement 16 est si grande que, pratiquement, tout effet de freinage cesse et que, par conséquent, l'ouverture du conduit de décharge 38, 39 se fait pratiquement au même moment où le piston 41 ferme le conduit d'alimen tation 43 ou au moins immédiatement après cette fermeture, de sorte que la quantité de combustible injectée devient pratiquement nulle. Cette vitesse limite (ou vitesse plafond) peut être modifiée en agis -sant sur la vis 6 et/ou sur la vis 13. On a ainsi réalisé un régulateur du type toute vitesse .
Il est à noter ici que, si le tiroir 4, qui règle la section libre de l'étranglement 16, n'était pas soumis à un effet hyperrégulateur dans le sens d'un agran dissement très rapide de la section libre de l'étran glement 16 lorsque la vitesse monte, l'élément de réglage 20 aurait un effet antirégulateur. En effet, si l'étranglement était fixe, la durée de la descente de l'élément de réglage 20 aurait une valeur détermi née et provoquerait une ouverture des conduits de décharge 38, 39 à des moments auxquels le piston 41 aurait déjà accompli des parties d'autant plus grandes de sa course de refoulement que la vitesse d'entraînement de ce piston,
et partant la vitesse du moteur sur lequel est montée la pompe d'injection en question, seraient plus grandes. L'élément de réglage aurait donc un effet antirégulateur car il provoquerait, lorsque la vitesse monte, une augmen tation de la quantité de combustible refoulée par les injecteurs au lieu de provoquer une diminution de cette quantité.
Cet effet antirégulateur est com pensé par l'effet hyperrégulateur du régulateur hy draulique 1, 2, 3, 4, 9, 10, 11 qui assure une au mentation telle de la section libre de l'étranglement 16 que, pour une augmentation de la vitesse qui constitue le facteur de réglage, la vitesse de descente de l'élément de réglage 20 augmente encore davan tage, ce qui produit une diminution du débit de la pompe lorsque la vitesse augmente.
On obtient donc, par la combinaison d'un effet antirégulateur et d'un effet hyperrégulateur, un effet régulateur utile auquel on peut donner toutes carac téristiques voulues en ajustant de façon appropriée les lois selon lesquelles sont produits la réduction de la section de l'étranglement 9 et l'agrandissement de l'étranglement 16 en fonction de la vitesse de la pompe 1 du régulateur. C'est ainsi qu'on peut obte nir une finesse constante, par exemple de 5 11/o (cas des moteurs de traction à large zone de vitesse) ou une finesse variable mais très fine (par exemple 0,5 0/0) pour le cas des groupes électrogènes, à zone de vitesse étroite.
D'autre part, avec le dispositif de régulation qui vient d'être décrit, on obtient l'avantage que le début de l'injection a toujours lieu au même moment, c'est- à-dire au moment où le piston 41 ferme le conduit d'alimentation 43, quelle que soit la quantité de com bustible refoulée, à travers le conduit 44, vers l'in jecteur ou les injecteurs. En d'autres termes, l'avance de l'injection est indépendante de la quantité de com bustible injectée.
On évite ainsi l'inconvénient consis tant dans une réduction de l'avance pour les grandes vitesses qu'aurait un élément de réglage 20 qui, au début de son mouvement descendant, maintiendrait ouvert le conduit de décharge 38, 39 et fermerait ce conduit de décharge seulement dans la deuxième par tie de son mouvement descendant.
La fig. 2 montre une variante de la commande d'étranglement qui peut être utilisée aussi bien pour la commande de l'étranglement 16 que pour la com- mande de l'étranglement 9 du dispositif de la fig. 1.
Selon la fig. 2, il est ménagé, dans le tiroir dont le déplacement axial à l'intérieur de son cylindre fait varier la section libre de l'étranglement, non pas une gorge dont le fond est au moins en partie constitué par un cône a, mais un canal transversal 25 qui dé bouche dans la surface du tiroir par des lumières qui coopèrent avec des lumières par lesquelles débou chent, dans le cylindre 26 renfermant le tiroir 24, les tronçons 27, 28 du conduit qui est parcouru par le liquide devant traverser l'étranglement commandé par le tiroir 24, ce conduit pouvant être le conduit reliant le conduit de refoulement 2 de la pompe 1 du régulateur au conduit d'échappement 10 dont il a été question plus haut.
L'une des lumières, par exemple la lumière c, par laquelle le trou 25 débou che d'un côté du tiroir, est élargie de façon que cette lumière e ne forme pas d'étranglement efficace avec la lumière située en face par laquelle débouche le tronçon 28 dans le cylindre 26, et que seule la lumière d qui se trouve du côté opposé du tiroir 24 forme l'étranglement voulu avec la lumière e par laquelle le tronçon 27 débouche dans le cylindre 26.
Dans ce cas, seules les lumières d et e auxquelles on peut donner toute forme appropriée : circulaire, rec tangulaire, triangulaire, ovale, etc., constituent des lumières conjuguées qui déterminent, sous l'effet du déplacement axial du tiroir 24, la section variable de l'étranglement commandé par ce tiroir. Le fait de n'avoir recours qu'à une seule paire de lumières con juguées constitue un avantage pour l'exactitude avec laquelle peut être observée la loi de variation de l'étranglement qu'on veut réaliser.
Le tiroir 24 de la fig. 2 est, comme le tiroir 11 ou le tiroir 4 de la fig. 1, sollicité dans un sens (dans le dessin, vers le haut) par la pression de refoule ment de la pompe 1 qui est amenée dans le bas du cylindre 26 par un conduit 29 qui est branché sur le conduit de refoulement 2 de la pompe 1. Dans l'autre sens, il est sollicité par un ressort 30 qui a tendance à maintenir le tiroir 24 dans sa position de repos déterminée par l'application du tiroir 24 con tre une butée 31.
Afin d'empêcher une rotation du tiroir 24 autour de son axe, celui-ci est guidé axialement par une ner vure 32 qui rentre dans une rainure solidaire du tiroir 24. Cette rainure est ménagée dans une colle rette 33 qui produit, en coopération avec le cylindre 34, l'effet d'un dash-pot susceptible d'absorber les irrégularités cycliques possibles de la pompe 1.
Pour équilibrer les forces transversales qui agis sent sur le tiroir et qui pourraient, sans cet équili brage, le serrer unilatéralement contre la paroi de son cylindre et gêner ainsi le déplacement axial du tiroir sous l'effet des forces qui agissent sur lui dans le sens axial, on fait agir la pression qui règne dans le tronçon 27 du canal qui se trouve en amont du tiroir, sur le côté du tiroir diamétralement opposé audit tronçon. C'est ainsi qu'on ménage dans le tiroir, du côté opposé aux lumières<I>d</I> et<I>e,</I> un évidement 35 que l'on fait communiquer, par une rainure 36 et une gorge 37, avec l'intérieur du tronçon 27 qui se trouve immédiatement en amont de l'étranglement 42.