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" Pompe à combustible , auto-régulatrice"
La présente invention a pour objet une pompe à combustible auto-régulatrice, plus particulièrement uti- lisable comme pompe d'injection pour les moteurs 4 combus- tion interne ,
Cette pompe est essentiellement caractérisée par l'emploi combiné d'un mode d'aspiration assurant l'intro- duction dans le corps de pompe d'un volume de combustible A toujours inférieur au volume maximum utilisable de ce corps de pompe, et d'un mode d'évacuation permettant de retrancher de A un volume B, tel que la différence A-B qui représente la quantité injectée, toujours inférieure à
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la cylindrée utile maximum de la pompe, soit petite par rapport à A de façon que, d'une faible variation relative de ce volume A, provenant d'une différence de la vitesse d'entraînement de la pompe ,
résulte une grande variation relative de la quantité injectée tendant à rétablir le régime préexistant et stabilisant ainsi le moteur au voi- sinage de ce régime , ce qui dispense de l'emploi de tout régulateur sur le moteur
Une autre caractéristique importante de l'inven- tion réside dans l'adjonction en un ou plusieurs points judicieusement choisis, du circuit de la haute pression , d'une cloison mobile (membrane élastique, piston on tout autre organe) fermant l'extrémité d'un canal auxiliaire qui communique avec la chambre de pompage de telle sorte que la décompression de cette chambre entraîne simultané- ment la décompression du circuit de la haute pression , ce qui assure l'arrêt de l'injection au moment précis de la décompression de la chambre de pompage ,
évitant ainsi l'inconvénient du "dégouttage" qui existe dans la plupart des pompes
On a remarqué que le refoulement rapide d'une certaine fraction de gas-oil dans la chambre d'alimenta- tion de la pompe , émulsionnant le gaz-oil dans cette chambre provoque le dégagement abondant de l'air dissous dans ce gaz-oil , Cet air , toujours nuisible au fonction - nement de la pompe , en raison des faibles quantités de liquide aspiré, doit absolument être évacué pour éviter toute perturbation dans le dosage
Pour obvier à cela on a prévu , selon l'inven- tion un tube de communication avec l'air libre, placé à la partie supérieure de la chambre d'alimentation de la pompe à un niveau supérieur à celui des réservoirs d'ali-
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mentation ,
on bien aboutissant au sommet d'une cuve à ni- veau constant placée sur le circuit d'alimentation de la pompe
En raison des mouvements importants de flux et de reflux du combustible dans la chambre d'alimentation de la pompe , où dans certains cas, se fait l'évacuation d'une grande partie du liquide aspiré , en vue de l'auto-régula- tion, comme il a été exposé plus haut , cette évacuation à travers l'orifice doseur d'aspiration se produit sous forme très émulsionnée et presque gaaeuse , d'où dégage- ment important de l'air occlus dans le combustible ,
Il devient nécessaire non seulement de munir la chambre d'alimentation de la pompe d'un tuyau de dégage- ment à l'air libre , mais d'assurer , par un circuit con- tinu du combustible ,
le dégagement de l'air libéré du gas-oil
Une disposition préférée consiste à munir le clapets de non retour le tuyau d'arrivée de gas-oil et le tube de dégagement à l'air libre , Lors du reflux du com- bustible dérivé , le clapet placé à l'arrivée du gas-oil se ferme et le mouvement du liquide dans la chambre d'ali- mentation de la pompe favorise l'expulsion de l'air à travers le clapet du tube de dégagement Ce dernier cla- pet empêche ensuite toute réaspiration de l'air évacué ,
Pour certaines dispositions du circuit d'alimen- tation, où la charge existant sur l'arrivée de combustible est importante et tend , par suite, à s'opposer à tout mou- vement de reflux dans la colonne d'arrivée de ce combusti- ble, le clapet situé sur le tuyau de dégagement à l'air libre,
peut suffire seul pour établir le circuit de com- bustible aidant à l'évacuation de l'air dégagé ,
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Les dessins annexés représentent schématiquement, à titre d'exemples , diverses formes d'exécution de la pompe objet de l'invention .
Les fige 1 à 4 représentent en coupe faite sui- vant un plan diamétral du piston , dans diverses positions de celui-ci , une première forme d'exécution de la présen- te pompe
La fig, 5 est un schéma explicatif utilisé pour la démonstration de l'auto-régulation ,
Les fig. 6 et 7 montrent un conduit de refoule- ment usuel et l'état des pressions dans ce conduit lors- que la soupape de refoulement se ferme
Les fige 8 et 9 représentent en coupe diamètrale deux variantes de réalisation du piston et corps de pompe.
La fige 10 montre une variante de réalisation du système de décompression de la tuyauterie de refoulement..
La fig. 11 est un schéma illustrant l'état ini- tial des pressions avant 1'action de ce système lies fig. 12 et 13 montrent en coupe verticale, deux réalisations du dispositif pour lévacuation de l'air qui se dégage du gas-oil ,
La fig. 1 représente le piston 1 de la pompe à son point mort haut, Pendant la course descendante il y a formation d'un vide dans le corps de pompe 2 jusqu'au moment où la face supérieure a du piston , découvre l'ori- fice d'admission b (fig.2). A partir de ce moment , il y a introduction dans le corps de pompe d'un volume A de liquide , jusqu'au moment ou après avoir passé au point mort bas , le piston referme l'orifice d'aspiration pen- dant sa course ascendante .
La section de l'orifice d'as- pir ation s est réglée de telle façon qu'au moment où l'as- piration de liquide prend fin , il reste normalement un
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espace vide au-dessus du piston ou autrement dit l'espace au-dessus du piston n'est pas complètement rempli de li- quide , Le piston doit tout d'abord combler ce vide en continuant sa course vers le haut (fig, 3) après quoi le liquide est mis sous pression .
A ce moment une membrane élastique m qui termine un canal auxiliaire f dérivé de la chambre de pompage , fait saillie dans le canal de re- foulement 3 , La position de l'extrémité du conduit f pourvue de la membrane m sera de préférence voisine de l'injecteur , lorsque la pression est suffisante pour vaincre le ressort de la soupape c et le ressort de l'in- jeoteur I , l'injection commence .Dès que la rainure d découvre l'orifice de décharge e, l'injection prend fin (fig. 4 ).
'La pression tombe brusquement dans la chambre de refoulement et dans la conduite auxiliaire! .qui ne com- porte aucune section étranglée , en créant une dépression sous l'organe élastique m,
Au moment où le clapet c se ferme ,la conduite 3 est dilatée sous l'effet de la pression intérieure et le oombustible y est comprimé ; la courbe des pressions décroît le long de la conduite en raison de la perte de charge due à l'écoulement, de la valeur P de la pression dans la pompe , à la valeur p qui représente la pression nécessaire pour maintenir soulevée l'aiguille de l'injec- teur ,voir fig,7.
A partir de ce moment , en supposant que l'on ait affaire à u conduit de refoulement ordinaire comme celui de la fig.6, la pression tend à s'égaliser tans la conduite ce qui a pour effet de faire croître p et de prolonger l'injection Lorsque. à un certain moment , la pression sera devenue légèrement Inférieure à p, liai.
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guille ne pourra plus se soulever et la pression résiduelle tendra à blaser par les fuites du clapet .2. ' de l'aiguil- le de l'injecteur et du clapet de l'injecteur , cette der- nière faite produisant un égouttage nuisible .
D'autre part, la masse de combustible en mouve- ment possède , en raison de sa grande vitesse , une force vive 1/2 m v2 qui n'est pas négligeable ,Dans une pompe ordinaire le combustible continue donc son mouvement en avant et la force vive. du combustible est utilisée d'une part, à vaincre les frottements dans la conduite , d'autre part, à augmenter la pression dans l'injecteur ce qui a pour effet de prolonger l'injection.
Mais on a vu que dans le cas de l'invention , lorsque la pression tombe dans la chambre de pompage ,une dépression est crée sous l'organe élastique!!!. ; celui-ci cesse de faire saillie dans la conduite 3 et l'augmenta- tion de volume qui en résulte fait tout d'abord tomber la valeur de la pression dans la conduite 3 à la valeur de la basse pression dans la chambre de refoulement 2 ; en- suite elle provoque l'absorption de la force vive 1/2 m v2 par les frottements du combustible la conduite de refoule- ment , en permettant l'écoulement de ce liquide sans qu'il en résulte une augmentation de pression dans l'injecteur.
On réalise ainsi de façon certaine l'arrêt de l'injection au moment précis de l'ouverture de l'orifice de décharge e. Le piston continuant sa course vers le haut le volume de combustible B restant dans la chambre de re- foulement , est évacué par la décharge
Soit Q la charge du moteur ;
on règle la section de s de façon à injecter dans le cylindre moteur le volu- me de combustible nécessaire pour que le moteur puisse entrainer la charge Q à N tours minutes Figurons sur un
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diagramme Volume-tours minute (fig.5) le point représenta- tif du fonctionnement de la pompe Soit P ce point L'ordonnée de P représente le volume aspiré dans le corps de pompe , l'ordonnée B le volume évacué , la différence -B = représente la cylindrée utile de la pompe
Supposons que la charge augmente de ¯ Q la vi- tesse de rotation N diminue de 3 N et le temps d'aspira- tion augmente de ¯ t ,le volume de combustible aspiré croft de ¯ A,
ce quiest possible puisque la chambre d'as- piration de la pompe n'était pas remplie
Mais B qui dépend de la construction de la pompe n'a pas augmenté , il en résulte que le volume injecté
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C = ,,,-B croit de L1 1 = Ll A , puisque d B = 0 .. La variation relative ¯ A qui correspond à l'écart de vi- tesse ¯ N peut être petite, mais pour une valeur choisie grande du rapport
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est K fois plus grande , c'est à dire que la variation re- lative du volume injecté est K fois plus grande que la va- riation relative du volume aspiré
Le point représentatif P vient en P' On conçoit que pour une valeur de K choisie suffisamment grande ,
le rapport ¯ croisse assez vite pour qu'il soit possible d'atteindrele nouveau débit + ¯ correspondant à la nouvelle charge Q' = Q + ¯ Q si grand que soit 3 Q , pour une variation ¯ N de la vitesse du moteur aussi peti- te qu'on le désire
De la même façon si la charge Q avait diminué de
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¯ Q la vitesse aurait augmenté de ¯ N et le point P serait venu en P". le moteur se serait encore stabilisé après une variation de vitesse N aussi petite qu'on le désire .
Il en est ainsi pour toute la région du plan où sont groupés les points de fonctionnement de la pompe puisque le mode d'introduction du liquide dans le corps de pompe ne comporte jamais le remplissage total de la cylin- drée , ce qui dispense de l'emploi de tout régulateur ,
La fig. 8 représente une autre réalisation ,Le piston 1 peut tourner dans son cylindre sous l'action d'une commande extérieure et porte une rampe r Celle-ci décou- vre plus ou moins longtemps l'orifice d'aspiration suivant l'orientation préalable du piston , ce qui a pour effet de.
faire varier la quantité de liquide introduite dans le corps de pompe 0 Le même résultat aurait été atteint si l'on avait utilisé un piston à course variable qui serait des- cendu plus ou moins en dessous de l'orifice d'aspiration
En outre dans la réalisation de la fig.8 l'ori- fice même d'aspiration est utilisé comme orifice d'évacua- tion Une partie du combustible introduit pénètre alors dans la pompe au début de la course descendante , la partie complémentaire est dosée par variation du temps d'aspira- tion .
La fig.9 représente un mode de réalisation pet- mettant de faire varier à la fois le temps d'aspiration et la section de l'orifice d'aspiration au moyen d'une rampe r1 taillée sur le piston qui obture plus ou moins le canal d'arrivée b pendant un temps plus ou moins long ; le ré- glage s'obtient en modifiant l'orientation du piston par rapport au cylindre
Dans cet exemple , l'orifice d'évacuation ne com-
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porte pas de clapet ;
en résulte que, pendant le début de la course descendante , une partie du volume A est aspirée à travers l'orifice de décharge e, puis celui-ci se trouve obturé par l'arête d et le complément du volume
A est aspiré par l'orifice b ,
La fig.10 montre une autre réalisation du systè- me de décompression de la tuyauterie de refoulement Le conduit de refoulement 3 est entouré par un second conduit
4 communiquant directement avec la chambre de pompage ,La pression qui règne en tous points de ce conduit extérieur est la pression de refoulement de la pompe Dans le con- duit de refoulement 3. la pression décroît au contraire de P à p ; leconduit 3 se trouve donc soumis extérieurement à une pression h (fig.11). d'autant plus grande que l'on se trouve près de l'injecteur I.
Lorsque la pression tombe brusquement dans le conduit extérieur 4, le tuyau de refou- lement 3 se trouve soulagé de la pression extérieure et sa section croît, ce qui a pour effet :
1 - de détendre la colonne de liquide en mouve- ment
2 - de permettre à la masse en mouvement de con- tinuer sa progression et par suite de perdre sa force vive 1/2 m v2 sous forme de frottement dans la conduite .
Sur les figo 11 et 12 1, désigne le piston de la pompe , 2 le cylindre de pompage , b l'orifice d'aspira- tion réglé par un pointeau s,o la soupape de refoulement, L'orifice d'aspiration b sert également à l'évacuation de la quantité B de liquide qui, retranchée de la quantité de liquide aspiré .le donne le liquide refoulé vers l'injecteur, ' A-B, comme il a été exposé plus haut .
Dans le cas de la fig.ll, la'chambre 5, d'ali- mentation de la pompe , est munie à sa partie supérieure d'un orifice 6 de communication avec un tube 7 débouchant
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librement à l'atmosphère . Cette disposition est employée dans le cas où l'orifice 6 du haut de la chambre se trouve à un niveau supérieur à celui des réservoirs d'alimenta- tion L'orifice 6 peut être contrôlé par une soupape 8 de non-retour c'est à dire se fermant vers la chambre 5 , et dans ce cas ; le tube 7 aboutit à une cuve à niveau cons- tant comme sur la fig.12.
L'orifice 9 d'arrivée de combustible dans la cham- bre 5 peut être également pourvu d'une soupape de non- retour 10
Dans le cas de la fig.12, le tube 7 aboutit au sommet d'une cuve 11 dans laquelle un niveau constant de liquide est assuré par un flotteur la , L'échappement de l'air- se fait pat l'orifice 13 autour de la tige-guide 12a du flotteur L'orifice 6 est contrôlé par un clapet de non-retour
Dans le cas représenté sur cette figure ,
la charge sur l'orifice 9 d'entrée du combustible dans la chambre 5 est suffisamment importante pour qu'on puisse se dispenser de l'emploi du clapet 10 de la fig.11
REVENDICATIONS
1.- Pompe à combustible pour moteurs avec cylin- dre comportant un orifice de refoulement et un orifice d'aspiration caractérisée par le fait que le piston est pourvu d'un orifice latéral communiquant avec le cylindre et disposé pour venir en communication avec un orifice de décharge prévu dans la paroi de ce cylindre , après recou- vrement de l'oriiice d'aspiration par le piston dans la course de refoulement et à rester en communication avec cet orifice de décharge jusqu'au point mort haut , de manière qu'une quantité constante B , du liquide aspiré dans le cylindre , soit évacuée à travers cet orifice de décharge ,
l'aspiration étant réglée de manière que la li-
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quide total aspiré A soit inférieur au volume du cylindre compris entre le fond de ce cylindre et le dessus du pis- ton lorsque celui-ci recouvre l'orifice d'aspiration, et soit très peu supérieure à la quantité constante B évacuée à travers l'orifice de décharge , de façon que le rapport
A soit grand , de telle sorte que lorsqua la vitesse du A-B moteur , et par conséquent celle du piston de la pompe varie, le rapport entre la variation de liquide refoulé et le vo- lume -B de liquide refoulé normalement , est égal au rap- port entre la variation de liquide aspiré et le volume A de liquide aspiré normalement ,
multiplié par le rapport entre le volume A de liquide aspiré normalement et le volu- me A-B de liquide refoulé normalement , ce qui donne une stabilisation rapide de la vitesse du moteur .
2.- Pompe selon la revendication 1 caractérisée par le fait que le piston est pourvu d'un évidement à fond incliné en forme de rampe , communiquant avec sa face su- périeure , de telle aorte que selon l'orientation prdala- ble donnée à ce piston dans le cylindre , par rapport à l'orifice d'aspiration , on règle la longueur de la course d'aspiration effective et par suite le volume de liquide aspiré.
3.- Pompe selon la revendication 1 caractérisée par le fait que l'orifice d'aspiration et l'orifice de dé- charge sont confondus '.
4.- Pompe selon la revendication 1 caractérisée par le fait que le fond du cylindre est relié par un con- duit au conduit normal existant entre l'orifice de refou- lement et l'injecteur , et qu'une membrane est disposée- pour séparer ces deux conduits à leur point de jonction de manière à décompresser le conduit de refoulement en fin de refoulement
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5.- Pompe selon la revendication 1 caractérisée par le fait que la chambre d'alimentation de la pompe est munie , à sa partie supérieure , d'un tube (6) communiquant avec l'atmosphère .
6.- Pompe selon les revendications 1 et 5 carac- térisée par le fait que le tube (6) aboutit au sommet d'une cuve à niveau constant intercalée sur la conduite d'amenée du combustible 7,- Pompe selon les revendications 1 et 5 carac- térisée par le fait que le tube (6) et l'arrivée du combus- tible dans la chambre d'alimentation de la pompe sont pour- vus de clapota de non retour ,