FR2550280A1 - Procede d'injection de carburant pour moteurs a combustion interne et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede - Google Patents
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Abstract
LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN PROCEDE D'INJECTION DE CARBURANT DANS LA CHAMBRE DE COMBUSTION D'UN MOTEUR CARACTERISE EN CE QU'UNE CHAMBRE DE MAINTIEN DU CARBURANT4 EST MAINTENUE A UNE PRESSION DE REFERENCE SITUEE AU-DESSUS DE LA PRESSION ATMOSPHERIQUE ET AU-DESSUS DE LA PRESSION REGNANT DANS LA CHAMBRE DE COMBUSTION DU MOTEUR AU COURS DE L'INJECTION DU CARBURANT A DISTRIBUER A PARTIR D'UN DISPOSITIF DE DOSAGE1 UNE QUANTITE DETERMINEE DE CARBURANT DANS LA CHAMBRE DE MAINTIEN4 A L'ENCONTRE DE LADITE PRESSION DE REFERENCE; A ETABLIR LA COMMUNICATION PAR L'INTERMEDIAIRE D'UNE SOUPAPE5 ENTRE LA CHAMBRE DE MAINTIEN ET LA CHAMBRE DE COMBUSTION ET A MAINTENIR LADITE ALIMENTATION DE GAZ VERS LA CHAMBRE DE MAINTIEN4 TANT QUE LA SOUPAPE5 EST OUVERTE DE TELLE SORTE QUE LA PRESSION DU GAZ SOIT SUFFISANTE POUR DEPLACER LA QUANTITE PREDETERMINEE DE CARBURANT DE LA CHAMBRE DE MAINTIEN4 VERS LA CHAMBRE DE COMBUSTION.
Description
La présente invention concerne l'injection de carburant dans la chambre de
combustion d'un moteur à combustion interne et s'applique en particulier à des moteurs qui
-onctionnent à des vitesses de rotation élevées.
Pour plus de clarté, on a décrit ci-après la présente invention en particulier en regard de moteurs aiternatifs à deux temps à allumage par étincelle L'invention peut également s'appliquer à des moteurs à allumage par compression et à des moteurs à quatre temps, ainsi qu'à 10 des moteurs rotatifs et à des moteurs à piston oscillant circulaire tels que décrits dans le brevet des Etats Unis
d'Amérique n 4 037 997.
Il y a un besoin croissant de disposer de systèmes dainjectlon de carburant plus efficaces et moins onéreux 15 pour les moteurs à combustion interne Le principe de l'injection à l'intérieur du cylindre présente différents avantages bien connus comparativement à l'injection en collecteur et aux carburateurs à injection à corps d'étranglement Toutefois, dans les dispositifs existants, il y a des handicaps importants, en ce qui concerne le coût, qui viennent du degré élevé de précision de construction requis
lors de la fabrication des pièces pour les systèmes à injection directe dans le cylindre.
Un autre désavantage provenant de l'injection de carburant directement dans le cylindre est dû à la contrainte du calage et de la durée de l'injection du carburant dans la chambre de travail Ceci est aggravé par l'accroissement des vitesses élevées de rotation des moteurs modernes L'utilisation de matériaux modernes et des techniques de construe30 tion a fait qu'il n'est pas rare de produire en série des moteurs tournant à 6 000 t/mn A cette vitesse, dans un moteur à quatre temps, l'intervalle de temps pour l'injection de carburant dans la chambre de travail est de l'ordre de
6 à 9 ms.
Malgré leurs nombreux avantages, les moteurs à deux temps sont aujourd'hui exclus de nombreuses applications pourdeux raisons primordiales Les dégagements excessifs
d'hydrocarbures et la consommation excessive de carburant.
Ces deux problèmes viennent principalement du processus de 5 refoulement dans la chambre de travail de ces moteurs, qui permet à une partie de la charge air-carburant entrant, de s'échapper directement à travers le dispositif d'échappement avant la combustion, et qui permet aussi une dilution excessive de la charge d'entrée qui, dans des conditions d'étran10 glement, a pour effet de provoquer un raté d'allumage Il est connu que ces problèmes peuvent être largement réduits en utilisant une injection de carburant dans le cylindre d'un moteur de ce type, et cela a été décrit dans la partie d'introduction du brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 888 15 214 L'injection de carburant dans le cylindre offre également une plus grande possibilité d'obtenir, dans la chambre de travail, une charge stratifiée, qui puisse donner des
effets de combustion améliorés.
Toutefois, le rendement d'un tel moteur est en grande partie dicté par la performance de son système d'injection de carburant Comparativement aux exigences requises en ce qui concerne le court intervalle de temps dont on dispose pour l'injection présentée ci-dessus pour les moteurs à quatre temps, un système d'injection de carburant dans le cylindre pour un moteur à deux temps demande une performance bien supérieure Dans un moteur à deux temps alternatif, à échappement par le carter et piston à lumière, tournant seulement à 6 000 t/mn, l'intervalle de temps désiré pour l'injection est simplement de 2 à 3 ms Tout carburant injec30 té en dehors de cet intervalle de temps diminue considérablement le rendement du moteur Si l'injection commence trop tôt, il peut s'ensuivre des pertes considérables de carburant non brûlé à travers l'échappement resté ouvert
et s'il se continue trop tard, le carburant peut être injecté 35 dans le mélange déjà brûlé, ce qui a des conséquences indésirables sur la combustion.
Des systèmes classiques d'injection de carburant dans le cylindre ont nécessité précédemment une pompe à carburant à haute pression et un dispositif de dosage à haute pression différentielle De même, le rendement de l'injection du carburant dans le cylindre est fonction d'une fine pulvé5 risation du carburant au moment de l'alimentation Ces deux nécessités entraînent un prix de revient élevé des composants
étant donné les normes de haut niveau exigées pour la construction pour respecter les tolérances étroites des dimensions de fabrication.
L'utilisation d'un dosage pneumatique du carburant est décrite dans la publication:"SAE Technical Paper 82 0351 de Mdcl Kay", et bien que la méthode décrite dans cette publication permette d'obtenir une pulvérisation exceptionnellement bonne du carburant lors de sa distribution et soit particulièrement adaptée à l'injection multipoints vers le collecteur d'admission des moteurs à combustion interne, des difficultés peuvent survenir lors de l'adaptation du système directement à l'injection dans le cylindre, en particulier si la fenêtre d'injection est inférieure à 10 ms. 20 On a réalisé plusieurs fois des moteurs à deux temps utilisant une injection dans le cylindre en mettant en oeuvre d'autres moyens pour obtenir une charge stratifiée voulue Toutefois, autant qu'on le sache, toutes ces réalisations ont abouti à une chute considérable des performances 25 du moteur à hautes vitesses comparativement à des moteurs
équivalents à carburateur.
Un essai (décrit dans S A E Technical Papers 780767 par Vieilledent) utilisait un injecteur à collecteur "Bosch EFI" (injection électronique de carburant) modifié pour
donner le dosage et les caractéristiques de réponse requis.
Il était alimenté avec un carburant à une pression élevée et utilisait un chemisage d'air (apparemment pour le refroidissement) dirigé autour de l'axe de l'injecteur Ce dispositif aurait produit un diamètre moyen de gouttelettes de 35 carburant, supérieur à 200 um qui, bien que satisfaisant pour une pulvérisation par injection à collecteur, n'est pas satisfaisante pour une injection dans le cylindre, de telle sorte que la performance du moteur s'en trouverait grandement limitée à grande vitesse De plus, le moteur ne pouvait donner un fonctionnement acceptable à grande vitesse et ceci était probablement dû à l'impossibilité du système d'injection de se maintenir dans l'intervalle de temps
d'injection optimal.
D'autres essais ont été réalisés en utilisant différents types d'injecteurs diesel pour l'injection d'essence dans le cylindre Ces derniers sont généralement 10 utilisés pour l'injection expérimentale d'essence dans les moteurs à allumage par étincelles mais nécessitent une pression de distribution du carburant élevée pour ouvrir la soupape incorporée dans la buse des injecteurs de type diesel Habituellement, le carburant arrive aux injecteurs
sous une pression s'élevant jusqu'à 14 000 k Pa et la pulvérisation obtenue peut donner une dimension moyenne de gouttelettes descendant jusqu'à 25 um environ.
Bien que le degré de pulvérisation obtenu soit bon, cette disposition nécessite une pompe à carburant haute 20 pression fabriquée avec précision et une buse d'injection fabriquée avec des tolérances très serrées afin d'obtenir un dosage extrêmement précis de l'essence soumise à une telle chute de pression élevée Outre le prix élevé du matériel, il semble que ces essais ont donné des moteurs qui perdent 25 considérablement en performances à grande vitesse, ce qui vient probablement du fait que la quantité requise de carburant ne pouvait être injectée dans le faible intervalle de temps nécessaire, à un degré suffisant de pulvérisation pour
permettre la vaporisation adéquate avant la combustion.
On a également dit que dans les formules antérieures proposées pour l'injection du carburant dans le cylindre, la haute pression du système de carburant a été justifiée
comme un moyen d'empêcher la vaporisation du carburant.
Le dosage a été précédemment réalisé au point d'introduction 35 du carburant dans la chambre de travail du moteur, là o les hautes températures sont éprouvées, et, à partir de là, toute vaporisation du carburant affecterait sérieusement la précision du dosage Ainsi, dans de tels systèmes d'injection de carburant, il est essentiel de prévoir un système de carburant à haute pression, et par suite, les inconvénients qui découlent de ce système doivent
être supportés.
Ainsi, les imperfections principales des systèmes a injection de carburant dans le cylindre antérieurement proposés sont le prix de revient élevé de fabrication, la dimension de la gouttelette de carburant produite qui n'est pas satisfaisante, et l'impossibilité d'injecter le carbu10 rant requis dans lintervalle de temps donné pour alimenter
efficacement des moteurs fonctionnant à grande vitesse.
La présente invention a donc-principalement pour objet de fournir un procédé et un dispositif de dosage et d'injection du carburant, qui sont appropriés pour l'injec15 tion directe dans le cylindre, qui sont efficaces en cours de fonctionnement, économiques à mettre en oeuvre et qui
permettent d'obtenir et de maintenir une pulvérisation acce Dtable du carburant.
Pour obtenir ce résultat, on prévoit, conformément 20 à la présente invention, un procédé d'injection de carburant dans une chambre de combustion d'un moteur qui consiste essentiellement: à commander l'arrivée d'un gaz dans une chambre de maintien en pression du combustible, afin de maintenir 25 une pression de référence située au- dessus de la pression atmosphérique et au-dessus de la pression existant dans la chambre de combustion du moteur durant l'injection du carburant dans ladite chambre à partir de la chambre de maintien à distribuer une quantité dosée de carburant dans la chambre de maintien à l'encontre de ladite pression de référence à établir la communication entre la chambre de maintien et la chambre de combustion; et à maintenir ladite arrivée de gaz dans la chambre de maintien jusqu'à ce que ladite communication se produise, de telle sorte que la pression du gaz soit suffisante pour déplacer la quantité dosée de carburant de la chambre de maintien vers la chambre de combustion De manière pratique, le dosage du carburant peut être réalisé avant ou
pendant la distribution vers la chambre de maintien.
De préférence, la communication entre la chambre de maintien et la chambre de combustion du moteur est établie au moyen de l'ouverture sélective d'une soupape pour
permettre au combustible de passer dans la chambre de combustion.
Il sera noté que cette méthode de distribution de 10 carburant à un moteur sépare dans le temps la fonction de
dosage du carburant de la fonction d'injection du carburant.
De ce fait, seule la fonction d'injection du carburant doit être réalisée dans le temps strictement imparti dont on a discuté précédemment La fonction de dosage du carburant 15 peut être réalisée à tout moment et à toute période donnée du cycle du moteur, mais de préférence en dehors de la
période d'injection relativement courte.
Etant donné l'intervalle de temps relativement long dont on dispose pour préparer la quantité déterminée du car20 burant et la distribuer dans la chambre de maintien, on peut obtenir une précision de dosage améliorée De plus, comme la chambre de maintien et de mise en pression est maintenue, durant le cycle d'injection et de dosage, a une pression suffisante pour permettre l'injection du carburant dans
la chambre de combustion, il n'y a pas de retard dans l'obtention de la pression requise lors de chaque cycle d'injection.
Un autre avantage de la présente invention réside dans le fait que la fonction de dosage peut être remplie 30 physiquement à une certaine distance du point d'injection dans la chambre de combustion et, de ce fait, à une temperature environnante inférieure En conséquence, le risque de vaporisation du carburant est réduit ainsi que son effet nuisible sur la précision du dosage De plus, ceci permet
d'utiliser des pressions inférieures de manipulation du carburant.
La présente invention sera mieux comprise à l'aide des exemples qui suivent de modes de réalisation pratiques de dosage et d'injection de carburants qui sont illustrés en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un schéma du procédé conforme à la présente invention; la figure 2 est une vue en élévation de l'unité de dosage utilisée conformément à la présente invention; la figure 3 est une vue en coupe prise suivant
la ligne 3-3 de la figure 2.
la figure 4 est une vue en coupe d'une variante
de réalisation du dispositif de dosage utilisé conformément 10 à la présente invention.
Le procédé de la présente invention tel que représenté schématiquement à la figure 1 comporte principalement l'utilisation d'un dispositif de dosage-du carburant 1, d'un dispositif à chambre de maintien 2, d'une source d'ali15 mentation en carburant 3, d'une source d'alimentation en gaz sous pression 8 et de dispositifs de contrôle de pression
6, pour régler la pression du gaz tel que l'air dans le dispositif à chambre de maintien 2.
Le dispositif de dosage du carburant 1 peut être constitué par l'un des modèles de ces dispositifs couramment utilisés pour le dosage du carburant d'un moteur, y compris les dispositifs pour le dosage du carburant dans le collecteur d'induction ou la chambre de travail d'un moteur à combustion interne Les dispositifs de dosage de carburant 25 sont susceptibles de mesurer la quantité de carburant à injecter avant qu'il soit distribué dans le dispositif à chambre de maintien 2 ou au cours de sa distribution dans
ledit disposititf.
La chambre de maintien 4 reçoit de l'air à partir de la source 8 par l'intermédiaire du dispositif de contrôle de pression 6 de telle sorte qu'une pression de référence pratiquement stable soit maintenue dans la chambre de maintien La valeur de la pression de référence sera décrite ciaprès. Bien que la pression de référence soit de préférence stable, des variations pourront survenir au cours de chaque cycle Lors de l'ouverture de la soupape dans la chambre de maintien pour effectuer l'injection du carburant, il se produira une chute de pression et au cours de la distribution du carburant dans la chambre de maintien, il se produira une légère surpression Toutefois ces variations de la pression de référence pourront être considérées
comme négligeables.
Le volume dosé de carburant est distribué dans la chambre de maintien 4 à l'encontre de la pression de réfé10 rence, la soupape 5 de la buse restant fermée étant donné qu'elle est maintenue dans sa position de fermeture par l'intermédiaire du ressort 5 a agissant sur l'armature 7 a du solénoïde 7 L'armature 7 a est reliée par la tige 9 à la soupape 5 Lorsque la quantité de carburant désirée pour 15 la distribution durant le cycle suivant du moteur est entrée dans la chambre 4, le solénoïde 7 est excité pour ouvrir la soupape 5 de la buse Le clapet de retenue 8 a empêche l'écoulement de fluide de revenir vers l'arrière dans le dispositif de dosage 1 La pression de référence est maintenue dans la chambre de maintien 4 Lors de l'ouverture de la soupape 5 de la buse, la quantité de carburant déterminée qui est maintenue dans la chambre 4 est projetée par l'air à travers la soupape 5 dans la chambre de travail du moteur L'ouver25 ture de distribution de la soupape 5 est de forme appropriée pour assurer la pulvérisation adéquate du carburant dans la chambre de travail Lorsque le solénoïde 7 est désexcité, la soupape 5 est à nouveau fermée en attendant la prochaine
distribution de la quantité déterminée de carburant.
La pression de référence de l'air dans la chambre de maintien est choisie de telle sorte qu'elle soit suffisamment au-dessus de la pression de la chambre de travail du moteur, au moment de la distribution du carburant, et que la totalité de la quantité mesurée de carburant soit 35 délivrée dans la chambre de travail pendant la période de temps accordée eu égard à la vitesse du moteur Cet intervalle de temps est normalement d'environ 10 ms pour un moteur à iuatre temps et peut descendre jusqu'à environ 2
ms pour un moteur à deux temps.
La pression de référence de l'air est de préférence de l'ordre de 500 ka environ au-dessus de la pression atmospnhri que On notera que la pression de référence doit erre au-dessus de la pression atmosphérique et audessus de la pression du cylindre au moment de l'injection du carburant dans la chambre de combustion et une pression de 100 k Pa au-dessus de la pression du cylindre est préférable bien 1 que le fonctionne-iient puisse être assuré avec succès en uti
ilsant seulement âlne différence de pression de 50 k Pa.
Une pression d'alimentation en carburant du dispositif de dosage aussi basse que 0,2 k Pa au-dessus de la pression de reférence a été utilisée avec succès lors du fonc15 tionnement d'un moteur munai du système d'injection de carburant de ce type Toutefois, cette pression d'alimentation de carburant peut etre aussi élevée que cela est nécessaire ou jugée convenable, mais elle est de préférence
inférieure à I 000 k Pa au-dessus de la pression de référence 20 et plus particuliérement inférieure à 700 k Pa et de préférence située au: environs de 400 k Pa.
Le réglage de l'excitation du solénoïde 7 par rapport au cycle du moteur peut être contrôlé par l'intermédiaire d'un dispositif de détection approprié activé par l'un des éléments rotatifs du moteur tel que le vilebrequin ou le volant ou tout autre élément entraîné à une vitesse qui est directement fonction de la vitesse du moteur Un détecteur approprié à cet effet se présente sous la forme d'un interrupteur optique comportant une source 30 infrarouge et un photo-détecteur avec une bascule de Schmitt. Afin de diminuer le coût, la durée de l'excitation du solénoide est de préference invariable et est fixée
suivant la durée appropriée pour la vitesse de fonctionne35 ment maximale du moteur.
Suivant une variante du mode de réalisation représenté à la figure 1, la soupape 5 n'est pas reliée au solénoide 7, ou n'est pas actionnée par ce dernier, mais se présente sous la forme d'un clapet de retenue actionné par 5 pression qui s'ouvrira en réponse à la pression s'exerçant dans la chambre 4 lorsqu'elle atteint une valeur prédéterminée Cette pression serait du même ordre que la pression de référence à laquelle il est fait état en regard du mode
de réalisation représenté sur la figure 1.
Dans cette variante, la pression régnant dans la chambre 4 est normalement la pression atmosphérique ou au moins inférieure à la pression qui ouvrira le clapet de retenue La quantité déterminée de carburant est distribuée dans la chambre tant que cette basse pression y règne, et, 15 lorsque l'injection est requise, du gaz est admis dans la chambre 4 à une pression suffisante pour ouvrir le clapet de retenue et injecter la quantité déterminée de carburant
dans la chambre de combustion du moteur.
Le dosage de la quantité de carburant, qui doit 20 être distribuée dans la chambre de maintien en pression dans le mode de réalisation représenté à la figure 1, peut être obtenu à l'aide d'un dispositif de dosage tel que décrit dans la demande de brevet australien n 10 476/82
et est décrit brièvement ciaprès en référence aux figures 25 2 et 3 des dessins annexes.
Le dispositif de dosage comprend un corps 110, comportant quatre unités de dosage individuelles 111 disposées parallèlement entre elles et côte à côte Une telle unité est aussi appropriée pour être utilisée avec un moteur 30 à quatre cylindres Les raccords 112 et 113 sont adaptés pour être respectivement reliés aux conduites d'alimentation
et de retour du carburant, et communiquent respectivement avec des galeries 60 et 70 d'alimentation et de retour du carburant ménagées dans le bloc 110 pour l'alimentation et 35 le retour du carburant de chacune des unités de dosage 111.
Chacune de ces unités de dosage 111 est munie d'un raccord particulier de distribution de carburant 114, auquel est reliée une chambre de maintien respective, telle que la chambre 4 représentée sur la figure 1, pour distribuer le
carburant respectivement aux quatre cylindres du moteur.
La figure 3 montre en coupe un dispositif de dosage présentant une tige de dosage 115 s'étendant dans la chambre d'alimentation d'air 119 et la chambre de dosage 120 Chacune des quatre tiges de dosage 115 traverse la chambre de collection de fuite commune 116 qui est formée par une cavité ménagée dans le corps 110 et la plaque de recouvrement 121 montée de façon étanche sur le corps 110 Le r 8 le et le mode de fonctionnement de la chambre de collection de fuite ne fait pas partie de l'invention et est décrite de façon très détaillée dans la demande de brevet australien n 10476/82. 15 Chaque tige de dosage 115 estcreuse et cuulisse axialement dans le corps 110, la distance sur laquelle la tige de dosage pénètre dans la chambre de dosage 120 peut varier pour déterminer la quantité de carburant qui se déplace à partir de la chambre de dosage La soupape 143 20 montée à l'extrémité de la tige de dosage logée dans la chambre de dosage 120, est supportée par la tige 143 a qui s'étend à travers la tige creuse de dosage La soupape 143 est normalement maintenue en position fermée par l'intermédiaire du ressort 145 monté entre l'extrémité supérieure de la tige creuse 115 et la tige de soupape 143 a, pour éviter l'écoulement de l'air à travers l'évidement creux de la tige de dosage 115, à partir de la chambre d'alimentation en air 119 vers la chambre de dosage 120 Sous l'effet de la pression régnant dans la chambre 119 et s'élevant à une valeur déterminée,la soupape 143 est ouverte de telle sorte que de l'air s'écoulera de la chambre 119 vers la chambre de dosage à travers la tige creuse 115 et déplacera le carburant à partir de la chambre de dosage 120 La quantité de carburant déplacée par l'air correspond au carburant logé 35 dans la chambre 120 entre le point d'arrivée de l'air dans la chambre et le point de décharge de sortie du carburant de ladite chambre et correspond à la quantité de carburant logée entre la soupape d'admission d'air 143 et la soupape de décharge 109 ménagée à l'extrémité opposée
de la chambre de dosage 120.
Chacune des différentes tiges de dosage 115 est accouplée à la crosse de piston 161 et cette dernière est reliée au piston 160 qui est monté à coulissement dans le corps 110 Le piston 160 est relié au moteur 169 qui est commandé en réponse à la demandeen carburant du moteur, 10 pour régler la distance d'avancement des tiges de dosage dans les chambres de dosage 120 et par là, la position de la soupape d'admission d'air 143 de manière à doser la quantité de carburant distribuée par l'admission de l'air conformément à la demandeen carburant Le moteur 169 peut 15 être un moteur pas à pas du type linéaire réversible tel que celui fabriqué par la Airpak Corporation dans les séries
92100.
Les soupapes de distribution du carburant 109 sont respectivement actionnées par la pression pour s'ouvrir en 20 réponse à la pression régnant dans la chambre de dosage 120 lorsque l'air est admis dans ladite chambre à partir de la chambre d'alimentation d'air 119 Lorsque l'air pénètre dans la chambre de dosage par l'intermédiaire de la soupape 143, la soupape de décharge 109 s'ouvre également et l'air descend 25 vers la soupape de décharge en chassant le carburant de la chambre de dosage par la soupape de distribution La soupape 143 est maintenue ouverte jusqu'à ce qu'une quantité suffisante d'air soit fournie pour déplacer le carburant entre
les soupapes 143 et 109 de la chambre à une chambre de main30 tien telle que celle représentée en 4 sur la figure 1.
Chaque chambre de dosage 120 présente un orifice d'entrée de carburant respectif 125 et un orifice de sortie de carburant 126 commandés par les soupapes respectives 127 et 128 pour permettre la circulation du carburant de la galerie interne 60 à la galerie externe 70 en passant par la chambre 120 Chacune des soupapes 127 et 128 est reliée au diaphragme respectif 129 ou 130 Les soupapes 127 et 128 sont maintenues en position ouverte par l'intermediaire de ressorts et sont fermées en réponse à l'arrivée de l'air sous pression sur les diaphragmes respectifs 129 et 131 par les logements des diaphragmes 131 et 132 Chacun 5 des:1 ogesents de diaphragme reste en communication constante avec 11 coiduit d'air 133 et ce dernier comimunique également tout moment averc la chambre d'alimentation d'air 119 par il'intermédiaire du conduit 135 Ainsi, lorsque de l'air sous pression arrive dans la chambre d'alimentation d'air 119, 10 et par suite dans la chambre de dosage 120 pour distribuer du carburant, l'air agit également zult les diaphragmes 129
et 130 de manière que les soupapes 127 et 128 ferment les orifices d'admission et de sortie de carburant 125 et 126.
La commande de l'alimentation d'air vers la chambre 15 119 par l'intermédiaire du conduit 135 et vers les logements des diaphragmes 131 et 132 à travers le conduit 133 est synchronisée par rapport au cycle du moteur par l'intermédiaire de la vanne 150 actionnée par le solénoïde La conduite d'arrivée d'air commune 151 est reliée à l'arr-ivée 20 d'air comprimé par le raccord 153, traverse le corps 110 avec les branches respectives 152 amenant l'air à la vanne
de solénoïde 150 de chacune des unités de dosage.
Normalement, l'élément de vanne sphérique 159 est maintenu en place par les ressorts 160 pour éviter l'écoule25 ment d'air à partir du conduit 151 vers le conduit 135 et pour faire communiquer le conduit 135 avec l'atmosphère par l'intermédiaire de l'orifice 161 Quand le solénoïde est excité, la force des ressorts 160 ne s'exerce plus sur l'élément de vanne 159 et ce dernier est déplacé par la pression de l'arrivée d'air pour permettre à l'air de s'écouler du conduit 151 vers les conduits 135 et 133, La vanne de commande d'alimentation en air, décrite ci-dessus et actionnée par un solénoïde peut également être
utilisée pour commander l'arrivée d'air dans la chambre de 35 dosage 4.
Dans la variante de réalisation de la chambre de maintien représentée à la figure 1 précédemment décrite, o un clapet de retenue commandé en pression s'ouvre en réponse
à l'application d'une pression prédéterminée dans la chambre.
Le fonctionnement de la vanne à solénoide 150 peut être commandé pour faire varier la durée de la période d'alimentation d'air dans la chambre 119 et les logements 131 et 132 de telle sorte que ie carburant déplacé à partir de la chambre de dosage soit distribué à la chambre de maintien Ainsi, le fonctionnement de la vanne à solénoide 150 est aussi synchronisé par rapport au cycle du moteur de manière à ce que la charge de carburant soit
maitenue dans la chambre de maintien lorsque la soupape de buse telleque la soupape 5 de la figure I est ouverb pour l'injection du carburant vers la chambre de travail du moteur.
L'admission de l'air dans la chambre de dosage peut être commandée par l'intermédiaire d'un processeur électronique actionné par des signaux provenant du moteur
qui détectent la demande de carburant du moteur Le processeur peut être programmé pour faire varier la fréquence et 20 la durée de l'admission de l'air dans la chambre de dosage. Des détails complémentaires du fonctionnement d'un tel dispositif de
commande peuvent être relevés dans la demande de
brevet australienne en cours n 92 001/82.
Une variante de réalisation du dispositif de dosage 25 est représentée à la figure 4 Elle comporte un corps 24 entourant un solénoïde 26 relie à une borne 25 L'élément de
soupape 27 est relié à la plaque d'armature 29 du solénoïde.
Le ressort 30, qui s'applique contre la plaque d'armature
29, maintient normalement l'élément de soupape 27 contre 30 le siège 31 de manière à fermer l'orifice 32.
Le logement 35 de carburant communique avec l'orifice 32 et est destiné à communiquer respectivement avec les conduites 38 et 39 d'arrivée et de retour du carburant Une alimentation continue de carburant circule à travers 35 le logement 35,à une pression située au-dessus de la pression de référence régnant dans la chambre de maintien,telle que
la chambre 4 représentée à la figure 1.
Lors de l'excitation du solénoïde 26, l'élément de soupape 27 est soulevé pour découvrir l'orifice 32 et permettre ainsi au carburant de s'écouler à partir du logement 35 par l'orifice 40 jusque dans la chambre de maintien. 5 L'orifice 40 est calibre par rapport à la chute de pression qui s'établit depuis l'alimentation en carburant jusqu'à
la pression de référence régnant dans la chambre de maintien.
De ce fait, en contrôlant la durée pendant laquelle l'orifice
32 reste ouvert, on peut doser la quantité de carburant 10 qui est distributée dans le réservoir de maintien.
Comme cela a été précédemment décrit en regard des figures 2 et 3 la période d'excitation du solénoïde et le réglage de ce dernier par rapport au cycle du moteur
peuvent être commandés à l'aide d'un processeur électronique 15 actionné par des signaux en provenance du moteur, qui détectent la demande de carburant du moteur.
Suivant une variante, le solénoïde peut être excite à une tension constante pendant une période déterminée par la charge du moteur, la tension peut être pulsée Le carburant 20 est alors distribué sous la forme d'un certain nombre de pulsions de durée fixe de carburant et la quantité totale
de carburant varie en faisant varier le nombre des impulsions.
D' autrestypesde réalisation du dispositif de dosage decarburant peuvent être utilisé pour la mise en oeuvre de lapré25 sehte invention sous réserve qu'ils permettent de distribuer effectivement le carburant dans la chambre de maintien à l'encontre de
la pression de référence maintenue dans cette dernière.
L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation
décrit ci-dessus en détail, mais diverses modifications peu30 vent y être apportées sans sortir de son cadre.
Claims (18)
1 Procédé d'injection de carburant dans la chambre de combustion d'un moteur,caractérisé en ce qu'il consiste: à contrôler l'alimentation d'un gaz vers une chambre de maintien ( 4) du carburant pour maintenir une pression de référence située au-dessus de la pression atmosphérique et audessus de la pression régnant dans la'chambre de combustion du moteur pendant l'injection du carburant à partir de ladite chambre de maintien vers ladite chambre de combustion; 10 à distribuer une quantité dosée de carburant dans la chambre de maintien( 4) à l'encontre de ladite pression de référence; à établir la communication entre la chambre de maintien ( 4) et la chambre de-combustion; et à maintenir ladite alimentation de gaz dans la chambre de maintien tant que ladite communication est assurée de telle sorte que la pression du gaz soit suffisante pour déplacer la quantité dosée de carburant de lachambre
de maintien vers la chambre de combustion.
2 Procédé d'injection de carburant dans la chambre de combustion d'un moteur, caractérisé en ce qu'il consiste: à contrôler l'alimentation d'un gaz vers une chambre de maintien( 4) de carburant pour maintenir une pression de référence située au-dessus de la pression atmosphérique 25 et au-dessus de la pression régnant dans la chambre de combustion du moteur pendant l'injection du carburant à partir de ladite chambre de maintien vers la chambre de combustion; à distribuer le carburant dans la chambre de maintien à l'encontre de ladite pression de référence et 30 à doser le carburant pendant sa distribution de manière à doser la quantité de carburant délivrée; à établir la communication entre la chambre de maintien ( 4) et la chambre de combutionaprès distribution de la quantité dosée de carburant dans la chambre de maintien ( 4)4 et à maintenir ladite alimentation de gaz dans la chambre de maintien pendant que ladite communication est établie de telle sorte que la pression dans la chambre de maintien soit suffisante pour déplacer la quantité voulue de carburant de la chambre de maintien vers la chambre de combustion. 3 Procédé d'injection de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité dosée de carburant est mesurée avant d'être distribuée dans la chambre
de maintien ( 4).
4 Procédé d'injection de carburant selon la reven10 dication 1, caractérisé en ce que la quantité dosée de carburant est propulsée dans la chambre de maintien ( 4)
par l'intermédiaire d'un gaz sous pression.
Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le carburant est fourni à la chambre de maintien 15 ( 4) par l'intermédiaire d'une soupape de carburant ( 5) susceptible de s'ouvrir sélectivement, ladite quantité dosée
de carburant étant contrôlée par le réglage du temps dgouverture de la soupape de carburant ( 5).
6 Procédé d'injection de carburant dans la chambre 20 de combustion d'un moteur, caractérisé en ce qu'il consiste à maintenir une pression d'un gaz pratiquement constante dans une chambre de maintien ( 4) de carburant, ladite pression constante étant située au-dessus de la pression atmosphérique et au-dessus de la pression régnant 25 dans la chambre de combustion du moteur pendant l'injection du carburant à partir de ladite chambre de maintien ( 4); à distribuer ledit carburant dans ladite chambre de maintien par l'intermédiaire d'un orifice afin de faire parvenir une quantité limitée dosée de carburant dans ladite 30 chambre ( 4); à contrôler la durée de distribution et/ou la pression d'alimentation du carburant à travers l'orifice de manière à régler la quantité dosée du carburant distribué dans la chambre de maintien ( 4); à établir la communication entre la chambre de maintien et la chambre de combustion après la distribution de la quantité dosée du carburant dans la chambre de maintien ( 4); et à maintenir ladite alimentation de gaz dans la chambre de maintien tant que ladite communication est maintenue de telle sorte que la pression régnant dans la chambre 5 de maintien soit suffisante pour déplacer la quantité déterminée de carburant de la chambre de maintien vers la
chambre de combustion.
7 Procédé selon à la revendication 6, caractérisé en ce que la pression d'alimentation de carburant 10 est stable et plusieurs distributions de durée fixe de carburant vers l'orifice sont prévues pour déterminer ladite quantité dosée de carburant; et on contrôle le nombre desdites distributions de
durée fixe pour faire varier la quantité de carburant 15 délivrée dans la chambre de maintien ( 4).
8 Procédé d'injection de carburant dans une chambre de combustion d'un moteur caractérisé en ce qu'il consiste: à remplir une chambre de dosage ( 120) avec un carburant la chambre de dosage comportant un orifice de transfert( 126) 20 susceptible d'être ouvert sélectivement et faisant communiquer la chambre de dosage avec une chambre de maintien ( 4) à faire pénétrer un gaz dans ladite chambre de dosage de manière à déplacer le carburant de la chambre de dosage vers la chambre de maintien lors de l'ouverture 25 de l'orifice de transfert ( 126); à contrôler la quantité de carburant se déplaçant sous l'effet de l'admission dudit gaz dans la chambre de dosage ( 120); et à alimenter le gaz dans ladite chambre de maintien 30 à une pression suffisante pour déplacer la quantité voulue de carburant à l'intérieur de la chambre de combustion lorsque le moteur est en fonctionnement à établir la communication entre ladite chambre de maintien et la chambre de combustion; et à maintenir ladite alimentation de gaz jusqu'à ce
que la quantité voulue dosée de carburant soit distribuée dans la chambre de combustion.
9 Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la commande de la quantité de carburant déplaçable de la chambre de dosage est obtenue par le réglage des positions relatives d'entrée du gaz et de sortie du carbu5 rant à partir de ladite chambre de dosage à travers l'orifice de transfert de telle sorte que la contenance en carburant de la chambre de transfert entre lesdites positions puisse varier. Procédé d'injection de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité dosée de carburant est distribuée vers la chambre de maintien ( 4) par étapes consistant essentiellement: à remplir une chambre de dosage ( 120) avec un carburant, la chambre de dosage comportant un orifice de transfert( 126) 15 pouvant s'ouvrir sélectivement et faisant communiquer la chambre de dosage avec la chambre de transfert; et à admettre le gaz dans ladite chambre de dosage( 120)
de manière à déplacer une quantité déterminée de carburant de la chambre de dosage lors de l'ouverture de l'orifice 20 de transfert ( 126).
11 Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la commande de la quantité decarburant déplaçable à partir de la chambre de dosage ( 120) est obtenue par réglage des positions respectives d'entrée du gaz et de sortie du carburant à partir de ladite chambre de dosage par l'intermédiaire de l'orifice de transfert ( 126) de telle sorte que la contenance en carburant de la chambre de dosage entre
lesdites positions puisse varier.
12 Procédé selon la revendication 11, carac30 térisé en ce que la position d'entrée du gaz vers la chambrede dosage ( 120)est déplacée par rapport à la position de sortie
du carburant de la chambre de dosage au travers de l'orifice de transfert ( 126).
13 Dispositif d'injection d'un carburant dans un moteur à combustion interne présentant une chambre de combustion, caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens destinés à faire communiquer une source de gaz sous pression ( 8) et actionnables pouradmettre sélectivement le gaz de ladite source vers une chambre de maintien ( 4) et à maintenir au cours du fonctionnement une pression prédéterminée dans la chambre de maintien ( 4) ; des moyens de dosage ducarburant ( 1) actionnables pour distribuer une quantité dosée de carburant dans ladite chambre de maintien( 4) à l'encontre de ladite pression prédéterminée; des moyens de soupape d'injection ( 15) pouvant s'ouvrir 10 sélectivement, ménagés dans ladite chambre de maintien ( 4) et pouvant être actionnés pour commander la communication entre ladite chambre de maintien et la chambre de combustion du moteur, de telle sorte que la quantité dosée de carburant maintenue dans la chambre de maintien soit distribuée dans 15 la chambre de combustion sous l'effet de la pression du gaz régnant dans la chambre de maintien lorsque les moyens de
ladite soupape d' injection ( 5) sont ouverts.
14 Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens de dosage du carburant ( 1) comportent 20 des moyens destinés à mesurer la quantité dosée de carburant avant qu'il soit distribué dans la chambre de maintien ( 4).
Dispositif conforme à la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens de dosage du carburant ( 120) comportent des moyens destinés à appliquer sélectivement 25 une pression de gaz à la quantité déterminée de carburant de manière à la distribuer dans la chambre de maintien à l'encontre de la pression de gaz prédéterminée régnant dans ladite chambre; 16 Dispositif conforme à la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens de dosage du carburant ( 120) comportent des moyens destinés à mesurer la quantité dosée de corburant lorsqu'elle est distribuée dans la chambre
de maintien.
17 Dispositif conforme à la revendication 16, 35 caractérisé en ce que les moyens de dosage de carburant comprennent une soupape de carburant ( 109)pouvant être actionnée sélectivement et à travers laquelle 'le carburant est distribud vers la chambre de maintien et des moyens pour régier l'intervalle de temps pendant lequel la soupape de carburant est ouverte afin de contrôler la quantité de carburant distribuée dans la chambre de maintieno
18 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que
les moyens de dosage du combustible comportent une chambre de dosage ( 120); un orifice de transfert du carburant ( 12)pouvant être i O ouvert sélectivement de façon à faire communiquer la chambre de dosage avec la chambre de maintien; un orifice d'entrée du gaz ( 143) pouvant être ouvert sélectivement vers la chambre de dosage ( 120) pour admettre le gaz dans ladite chambre et en ce que, lors de l'admission du gaz dans la chambrede dosage ( 120) etdel'ouverture dudit orifice de transfeit( 126), le carburant qui est contenu dans la chambre de dosage est déplacé à partir de cette dernière sous l'effet du gaz vers la chambre de maintien; des moyens ( 115) contr 8 ôlant la quantité de carburant déplaçable à partir
de la chambre de dosage par l'admission dudit gaz.
19 Dispcsitif selon la revendication 18, caracté:sé en ce que les moyens de contrôle de la quantité de carburant déplaçable vers la chambre de maintien comprennentdes 25 moyens ( 115) pour régler les positions respectives de l'entrée
du gaz et de sortie du carburant de la chambre de dosage( 120).
Dispositif conforme à la revendication 19, caractérisé en ce que lesdits moyens de réglage assurent
la position d'entrée du gaz vers la chambre de dosage ( 120). 30 21 Dispositif selon l'une des revendications 19 et 20,
caractérisé en ce qu'il comporte un élément mobile ( 115) s'étendant à l'intérieur de la chambre de dosage ( 120) et susceptible de se déplacer par rapport à ladite chambre, un orifice d'entrée
du gaz étant ménagé dans ledit élément mobile à travers 35 lequel le gaz pénètre dans la chambre de dosage.
22 Dispositif selon l'une des revendications 13 à
16, caractérisé en ce que les moyens de dosage du carburant comprennent: un élement(ll O)comportant une chambre de dosage ( 120) ménagée à l'intérieur; un orifice ( 109) de transfert du carburant pouvant être actionné sélectivement et faisant communiquer ladite chambre de dosage et la chambre de maintien; un orifice d'entrée du gaz ( 119) pouvant être actionné sélectivement et communiquant avec ladite chambre en étant espacé dans une direction prédéterminée à partir de l'orifice 10 ( 109) de transfert du carburant; et tel que, lors de l'ouverture des orifices d'entrée du gaz et de transfert du carburant et l'admission du gaz dans la chambre de dosage ( 120), le carburant contenu dans cette dernière est transféré par l'intermédiaire du 15 gaz vers la chambre de maintien; et un élément mobile ( 115) monté dans la chambre de dosage ( 120) et se déplaçant à l'intérieur de cette dernière dans ladite direction prédéterminée pour régler la position dudit élément( 115)
à l'intérieur de la chambre et de ce fait, faire varier le 20 volume de ladite chambre entre lesdits orifices.
23 Procédé d'injection de carburant dans une chambre de combustion d'un moteur, caractérisé eli ce qu'il consiste: à contrôler l'alimentation d'un gaz dans unechambre de maintien( 4)du carburant pour maintenir une pression de référence à une valeur stable située au-dessus de la pression atmosphérique et au-dessus de la pression régnant dans la chambre de combustion du moteur au cours de l'injection du carburant dans ladite chambre à partir de la chambre de maintien ( 4); à distribuer le carburant: dans la chambre de maintien à l'encontre de ladite pression de référence,à travers un orifice contrôlé par une soupape ( 5); à régler la quantité de carburant distribuée dans la chambre de maintien de manière à faire varier le temps 35 durant lequel est ouvert ledit orifice; à établir la communication entre la chambre de
maintien et la chambre de combustion une fois que le carbu-
rant a été distribué dans la chambre de maintien; et à maintenir ladite alimentation de gaz dans la chambre de maintien tant que la communication est maintenue de telle sorte que la pression du gaz soit suffisante pour déplacer la quantité dosée voulue de carburant de la
chambre de maintien vers la chambre de combustion.
24 Procédé d'injection de carburant dansune chambre de combustion d'un moteur 9 caractérisé en ce qu'il consiste: à contrôler l'alimentation d'un gaz dansune chambre 10 de maintien ( 4) d'un carburant afin de à maintenir une pression de référence à une valeur stable qui est située au- dessus de la pression atmosphérique et au-dessus de la pression régnant dans la chambre de combustion du moteur au cours de l'injection ducarburant dans ladite chambre à partir de la chambre de maintien( 4); a remplir une chambre de dosage ( 120) avec un carburant, la chambre de dosage comportant un orifice de transfert pouvant s'ouvrir sélectivement et faisant communiquer la chambre de dosage avec la chambre de maintien; prévoir l'admission d'un gaz dans ladite chambre de dosage de manière à déplacer une quantité prédéterminée de carburant de la chambre de dosage lors de l'ouverture de l'orifice de transfert; à contrôler la quantité de carburant se déplaçant de la chambre de dosage sous l'effet de l'admission du gaz; à établir la communication entre la chambre de maintien et la chambre de combustion une fois que la quantité voulue de carburant a pénétré dans la chambre de maintien; et àa maintenir ladite alimentation de gaz dans la chambre de maintien tant que cette communication reste établie, de telle sorte que la pression dans la chambre de
maintien soit suffisante pour déplacer la quantité prédéterminée de carburant de la chambre de maintien vers la chambre 35 de combustion.
Procédé d'injection de carburant dans la chambre de combustion d'un moteur caractérisé en ce qu'il consiste à contrôler l'alimentation d'un gaz versune chambre de maintien ( 4) d'un carburant de manière à maintenir une pression de référence à une valeur prédéterminée, à distribuer le carburant dans la chambre de main5 tien à l'encontre de ladite pression de référence et à doser le carburant durant sa distribution de manière à régler la quantité de carburant délivrée, à établir la communication entre la chambre de maintien et la chambre de combustion après distribution de la quantité déterminée du carburant dans la chambre de maintien; et à élever la pression de ladite alimentation de gaz dans la chambre de maintien tant que ladite communication est maintenue à une valeur suffisante pour déplacer la
quantité prédéterminée de carburant de la chambre de maintien vers la chambre de combustion.
26 Procédé d'injection de carburant selon la revendication 25, caractérisé en ce que la distribution de carburant dans la chambre de maintien ( 4) se fait par l'intermédiaire d'un orifice; et la durée de la distribution et la pression de l'alimentation du carburant dans l'orifice est contr 8 ôlée de manière à régler la quantité prédéterminée de carburant
délivrée dans la chambre de maintien ( 4).
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