Brevet FR2494324A1 — publié le 19820521

La présente invention concerne une sonnette Diesel automotrice comportant une pompe à combustible avec un element de refoulement et une chambre de compression en aval de ce dernier suivant le sens d'ecou- lement, ainsi qu'au moins un injecteur relie à ladite chambre pour l'injection du combustible dans le cylindre de la sonnette. La position de la sonnette, c'est-à-dire l'orientation de son axe longitudinal, influence plus le démarrage des sonnettes Diesel automotrices avec pulverisation par impact du combustible entre un piston de la sonnette et une calotte de battage que celui des sonnettes dans lesquelles le combustible est déjà pulvérisé par les injecteurs. Il convient de souligner à ce propos qu'on exige actuellement un fonctionnement satisfaisant d'une sonnette Diesel automotrice sous un inclinaison atteignant 450 par rapport à la verticale, et l'expérience pratique a montré que le démarrage et le fonctionnement de sonnettes Diesel automotrices, et notamment de celles comportant une pulvérisation par impact du combustible, exigent sous des inclinaisons d'environ 200 et plus par rapport à la verticale l'injection d'une quantité de combustible supérieure à celle necessaire pour le démarrage d'une telle sonnette en position verticale ou pratiquement verticale.Plusieurs causes sont connues pour les sonnettes à pulvérisation par impact : la course de levage du piston dans le cylindre est certes toujours la même pour le démarrage de la sonnette Diesel automotrice, mais cette course correspond à une hauteur de chute plus faible dans la sonnette inclinée que dans la sonnette verticale, de sorte que le piston d'une sonnette inclinée tombe lors du démarrage avec une énergie cinétique plus faible sur la calotte de battage et par suite le combustible injecté sur cette dernière est moins bien pulvérisé. Le sens d'injection par les injecteurs ne pouvant en outre pas être nodifié et étant choisi de façon que le combustible soit injecte devant le centre de la calotte de battage d'une sonnette verticale, la distribution du combustible injecté n'est pas optimale sur la surface de la calotte de battage d'une sonnette inclinée. Les pompes à combustible des sonnettes Diesel automotrices sont toutes équipées de dispositifs de réglage, qui permettent de commander la quantité de combustible injectée par course du piston, de sorte qu'il serait possible de dimensionner la pompe à combustible de façon que son débit maximal soit supérieur à la quantité de combustible optimale pour le démarrage d'une sonnette verticale, et de demander au personnel d'ajuster pour le démarrage d'une sonnette oblique, à l'aide du dispositif de réglage, une quantité de combustible supérieure à celle necessaire pour le fonctionnement d'une sonnette verticale. Cette solution présente toutefois le risque que le piston soit projeté vers le haut, hors du cylindre d'une sonnette verticale, quand le personnel démarre par inadvertance cette dernière avec la pompe à combustible réglée à son débit maximal. L'invention vise par suite à trouver une conception de sonnette Diesel automotrice évitant les difficultes de démarrage lors du battage oblique, sans que le personnel ait à tenir compte de l'inclinaison de la sonnette pour actionner le dispositif de réglage de la pompe à combustible. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, la chambre de compression est reliée à un réservoir de combustible par une soupape de dosage, qui s'ouvre et se ferme en fonction de l'inclinaison. Cette solution de principe pourrait être mise en oeuvre comme suit : pour le battage oblique, une seconde pompe refoule par la soupape de dosage davantage de combustible vers l'-njec- teur, de sorte que la soupape de dosage devrait etre dimensionnée de façon à s'ouvrir en cas d'inclinaison de la sonnette.Il est toutefois plus simple d'utiliser une soupape de dosage qui se ferme ou réduit sa section lors de l'inclinaison de la sonnette, et de dimensionner la pompe à combustible de façon que son débit maximal par course du piston de la sonnette suffise également pour le démarrage et le fonctionnement de la sonnette inclinée; alors qu'une partie du combustible est injectée par la soupape de dosage ouverte dans le réservoir, dans le cas d'une sonnette verticale, la totalité du combustible débité par la pompe atteint le pulvérisateur dans le cas d'une sonnette inclinée, sans qulil soit nécessaire de manoeuvrer le dispositif de réglage de la pompe à combustible. Il va de soi que le même resultat pourrait être obtenu en dirigeant le combustible inutilisé vers un autre endroit qu'un réservoir, à i'air libre par exemple. Tl serait par principe concevable de réaliser la soupape de dosage de façon qu'un capteur d'inclinaison augmente toujours son ouverture ou sa fermeture quand l'angle d'inclinaison de la sonnette augmente. Indépendamment du fait qu'un tel mécanisme exigerait un appareillage important et serait sensible aux dérangements, une commande aussi précise de l'alimentation en combustible est inutile, de sorte que dans une forme de réalisation préférentielle de la sonnette Diesel automotrice selon l'invention, la soupape de dosage est réalisée de façon à passer de sa position d'ouverture dans sa position de fermeture ou inversement, lors du dépassement d'un angle dlinclinai- son prédéterminé de la sonnette; un angle d'environ 200 par rapport à la verticale est utilement adopté comme angle d'inclinaison prédéterminé. La solution la plus simple consiste à utiliser l'action directionnelle de la pesanteur pour la commande de la soupape de dosage. Une forme de réalisation préférentielle de la. sonnette Diesel automotrice selon l'invention fonctionne suivant ce principe : selon une autre caractéristique de l'invention, la soupape de dosage comporte un élement actionné par un contre-poids. Afin de minimiser l'appareillage, et selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément de soupape constitue lui-meme le contre-poids. Dans une forme de réalisation préférentielle de la sonnette Diesel automotrice selon l'invention, la soupape de dosage est solidaire de la sonnette; il est recommandé dans ce cas de munir la sonnette d'une glissière stationnaire pour le contre-poids, disposée de façon que ce dernier se déplace le long de ladite glissière lors du dépassement d'un angle d'inclinaison prédéterminé. Lorsque la glissière est un canal dans lequel le contre-poids est logé sans jeu important, le fluide se trouvant des deux cotes du contre-poids, tel que de l'air ou de préférence du combustible, est utilisable pour amortir les mouvements du contre-poids et par suite de l'élément de la soupape de dosage. Compte tenu des vibrations intenses d'une sonnette Diesel automotrice, il s'agit là d'un avantage particlier de la conception selon l'invention. Lorsqu'on se contente d'une ouverture ou fermeture totale de la soupape de dosage lors du dépassement d'un angle d'inclinaison donné, ce qui est suffisant dans la plupart des cas, la commande selon l'invention est obtenue de la façon la plus simple en réalisant la glissière précitée sous forme d'un alésage rectiligne. Une commande très simple et par suite à grande sécurité de fonctionnement est obtenue comme suit, selon une autre caractéristique de l'invention : l'élément de soupape est réalisé sous forme d'une bille mobile le long d'un canal de guidage, qui comporte à une extré m;.té un siège de soupape pour la bille; et le canal de guidage est relié, à distance dudit siège, à la chambre de compression de la pompe à combustible, et le côté du canal opposé au siège est relié au réservoir à combustible.Outre sa simplicité, cette conception présente l'avantage que l'élément de la soupape de dosage, quand cette dernière doit se fermer, est applique par la pression de refoulement de la pompe à combustible sur le siège, tandis que dans les positions de la sonnette Diesel automotrice sur lesquelles la soupape de dosage doit être ouverte, la pression de refoulement de la pompe a combustible applique la bille contre une butée disposée à distance du siège. Dans une variante de réalisation de l'invention, le réservoir de combustible monté en aval de la soupape de dosage est un volume croissant sous pression dans lequel la pompe, quand la soupape de dosage est ouverte, refoule une partie du combustible, puis l'aspire de nouveau pendant la course d'aspiration de son piston. La mise en oeuvre la plus simple de ce principe est obtenue avec un piston déplaceur, du type connu dans les pompes à combustible pour sonnettes Diesel automotrices; en d'autres termes, le réservoir combustible presente la forme d'un volume cylindrique, contenant un piston muni d'un ressort agissant dans le sens d'une réduction du volume. Le réservoir de la sonnette Diesel automotrice peut toutefois être utilisé aussi comme réservoir de combustible, un étrangleur ajustable de préférence étant alors inséré dans la canalisation reliant la chambre de compression de la pompe à combustible au réservoir, afin d'interdire à la pompe de refouler dans le réservoir, quand la pompe de dosage est ouverte, la plus grande partie du combustible débité, par suite de la résistance à l'écoulement de l'injecteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous de deux exemples de réalisation préférentiels et des dessins annexes sur lesquels : la figure 1 est une élévation latérale d'une sonnette Diesel automotrice selon l'invention; la figure 2 représente la zone du cylindre de la sonnette portant la pompe à combustible et un injecteur, et vue suivant la flèche A de la figure 1; la figure 3 est la coupe de la pompe à combustible, du cylindre de la sonnette et d'une partie du piston de la sonnette suivant l'axe 3-3 de la figure 2; la figure 4 est la coupe suivant l'axe 4-4 de la figure 2 de la zone de la pompe à combustible comportant la soupape de dosage, cette dernière étant représentée dans la position qu'elle occupe dans une sonnette verticale; la figure 5 est une représentation semblable à celle de la figure 4, la sonnette étant toutefois inclinée au-delà d'un angle prédéterminé; et la figure 6 est une coupe partielle de la pompe à combustible et d'une seconde forme de réalisation de la commande du combustible selon l'invention, la sonnette etant de nouveau verticale. Les figures 1 et 2 représentent la constitution de principe d'une sonnette Diesel automotrice selon l'invention. La sonnette Diesel automotrice 12 (ou mouton de battage Diesel automoteur) coulisse longitudinalement par ses guides 14 sur une jumelle 10. Elle comprend un cylindre 16, entouré par un réservoir de combustible 18. Un piston 20 (figure 3) est guidé en translation dans le cylindre de la sonnette, de façon à tomber sur une calotte de battage 22 fermant ledit cylindre 16 dans le bas, apres avoir été projeté vers le haut par une explosion. Le piston de la sonnette actionne, d'une façon qui sera décrite ultérieurement, une pompe à combustible 24, reliée par une canalisation 26 au réservoir à combustible 18 et par une canalisation d'injection 30 à un injecteur 32, monté dans la paroi du cylindre 16 de la sonnette. Un dispositif de réglage, logé dans la pompe à combustible 24, actionné à l'aide de cabales de commande 36 et decrit ultérieurement assure la commande du combustible débité par la pompe 24 à chaque course du piston de la sonnette, en fonction de paramètres tels que la température extérieure, la nature du sol, l'élasticité de l'elé- ment situé sous la calotte de battage 22, etc. La soupape de dosage 38 (figure 2) est avantageusement intégrée dans le corps de la pompe à combustible 24. La figure 3 represente les éléments essentiels de la pompe à combustible 24. Un corps 40 fixé sur le cylindre 16 de la sonnette contient un cylindre 42 de pompe, dans lequel un piston 44 est guidé perpendiculairement à l'axe longitudinal de la sonnette. La manoeuvre du piston de la pompe est assurée par un levier du second genre 46, qui traverse une fente 48 de la paroi du cylindre 16 de la sonnette et peut pivoter sur un axe 50 fixé dans la fente. Le levier comprend un bras actionneur 46a, qui repousse toujours vers l'extérieur contre l'action d'un ressort de rappel 52, le piston 44 de la pompe quand le piston 20 de la sonnette tombe; la course dù piston 44 est fixée par le dispositif de réglage précité, dont fait partie le second bras 46b du levier 46, appelé "bras palpeur" ci-après. Un élément essentiel du dispositif de réglage est constitué par une came de réglage 56, fixée sur un arbre 58 monté en rotation dans le corps 40. Les cabales de commande 36 permettent de faire tourner cet arbre, à l'aide par exemple d'une poulie fixée sur l'arbre, sur laquelle passent les cabales 36 et non représentée sur la figure 3. Le rayon effectif de la came de réglage 56 est déterminé par un palpeur 60, guidé en translation dans le corps 40 et soumis à l'action d'un ressort 62 qui, avec le ressort de rappel 52, supprime tout jeu entre la came de réglage 56 et le piston 44 de la pompe. Plus le rayon de la zone palpee de la came de réglage 56 est grand, moins le piston 44 de la pompe peut être rappelé vers la gauche ou l'intérieur sur la figure 3, c'est-à-dire plus la course du piston 44 de la pompe provoquée par la chute du piston 20 de la sonnette est faible. En amont du piston 44 de la pompe se trouve une chambre de com pression 66, reliée à la canalisation 26 d'alimentation en combustible par des alésages 68, un espace annulaire 70, un clapet de non-retour 72 et un canal 74 d'arrivée du combustible; du combustible est ainsi aspire dans le réservoir 18 quand le piston 44 de la pompe se déplace de droite à gauche sur la figure 3. Lorsqu'il est actionné par le piston 20 de la sonnette, le piston de la pompe se déplace de gauche à droite sur la figure 3 et refoule du combustible de la chambre de compression 66 dans la canalistion d'injection 30, par un alésage 76 et un clapet de non-retour 78 qui s'ouvre sous l'action de la pression qui règne alors. L'opération d'injection est jusqu'à présent totalement conventionnel. Comme le montrent les figures 2, 3 et 4, la chambre de compression 66 est toutefois reliée aussi à la soupape de dosage 38 par une canalisation de dérivation 80, partant selon l'invention en amont du clapet de non-retour 78 et débouchant sensiblement au centre d'un alésage de guidage 82 de la soupape de dosage 38. Cet alésage de guidage est obturé à son extrémité exterieure par une vis de butée 84 et comporte à son autre extrémité un siège de soupape 86 pour une bille 88, qui peut se déplacer avec un très faible jeu dans l'alésage 82. L'orifice du siège de soupape 86 est relié par des alésages 90 et 92 à l'intérieur d'un cylindre réservoir 94, dans lequel un piston déplaceur 96 est guide en translation. Ce piston est normalement appliqué par un ressort de rappel 98 sur l'extrémité du cylindre réservoir 94 en regard du siège de soupape 86. Des bouchons 100 et 102 obturent l'alésage 92 et le cylindre réservoir 94. L'alésage de guidage 82, stationnaire par rapport au cylindre de la sonnette, est selon l'invention incliné par rapport à l'axe longitudinal de cette dernière de façon que l'élément de la soupape de dosage 38, à savoir la bille 88, occupe toujours sous l'action de son propre poids sa position limite opposee au siège 86 de la soupape, tant que la sonnette est verticale ou fonctionne sous un angle d'inclinaison inférieur à l'angle critique, pour lequel l'inclinaison de la sonnette commence à influencer sensiblement l'opération de démarrage.Lorsque l'inclinaison de la sonnette augmente, par exemple jusqu'à 450 par rapport à la verticale - cet etat étant representé à la figure 5 -, l'élément de la soupape, c'est-à-dire la bille 88 se place sous l'action de son propre poids sur le siège 86 avec application supplementaire sur ce dernier par la pression de refoulement de la pompe à combustible.L'angle a entre l'axe longitudinal de l'alésage de guidage 82 et l'axe longitudinal de la sonnette est utilement choisi d'environ 700, de sorte que la soupape de dosage selon l'invention se ferme quand l'inclinaison de la sonnette par rapport à la verticale dépasse 200 environ Alors que dans le cas d'une sonnette verticale, une partie du combustible débité par le piston 44 de la pompe est refoulée dans le cylindre réservoir 94 par la canalisation de dérivation 80 et la soupape de dosage ouverte (pendant la course d'aspiration du piston 44, le piston déplaceur 96 refoule de nouveau ce combustible dans la chambre de compression 66, sous l'action du ressort de rappel 98), de sorte que seul le combustible restant est injecté sur la calotte de battage 22 par l'injecteur 32, la bille 88 ferme la soupape de dosage lors du dépassement de l'angle d'inclinaison précite (cf. figure 5), de sorte que la totalité du combustible débité par la pompe 24 est injectée dans le cylindre de la sonnette par l'injecteur 32. La capacité du réservoir à combustible, c'est-à-dire du cylindre réservoir 94 dans le cas considéré, est en outre ajustable selon l'invention; dans l'exemple de réalisation représenté, la vis 102, constituant une butée pour le piston 96, est utilisée à cette fin. Le guidage pratiquement sans jeu de l'élément de soupape ou de la bille 88 dans l'alésage 82 présente l'avantage que le combustible remplissant ce dernier amortit les mouvements de l'élément de soupape, de sorte que les vibrations produites pendant le fonctionnement d'une sonnette ne peuvent pas perturber la fonction de la soupape de dosage selon l'invention. La variante de commande du combustible selon l'invention, représentée à la figure 6, diffère uniquement de la premiere forme de réalisation décrite à l'aide des figures 1 à 5 par la réalisation des pièces raccordées à la canalisation de dérivation 80, de sorte qu'une nouvelle description de la pompe à combustible est inutile. Une soupape de dosage 38' est reliée à la canalisation de déri- vation 80 par une canalisation 106 et un clapet de non-retour 108, tandis qu'une canalisation de retour 104 réunit cette soupape de dosage au réservoir à combustible 18. Le clapet de non-retour 108 interdit simplement que la pompe 24, pendant sa course d'aspiration, aspire du combustible par la canalisation de retour 104 et la soupape de dosage 38' et non par le clapet de non-retour 72 et la canalisation d'alimentation en combustible 26. La soupape de dosage est dans cette variante aussi constituée par un alésage de guidage 82' incliné par rapport à l'axe longitudinal de la sonnette, un siège 86' de soupape et une bille 88', qui s'appliquent sur le siège 86' et ferme la soupape de dosage 38' lors d'un dépassement d'un angle d'inclinaison prédéterminé de la sonnette par rapport à la verticale. Un étrangleur 110 ajustable est toutefois monté selon l'invention en aval de la soupape de dosage et comporte une vis conique 112, qui est ajustée selon l'invention de façon que dans le cas d'une sonnette verticale, et par suite d'une soupape de dosage 38' ouverte, seule la partie du combustible débitée par la pompe et nécessaire pour le démarrage et le fonctionnement de la sonnette verticale est injectée dans le cylindre de la sonnette par l'injecteur 32, tandis que le combustible en excédent retourne au réservoir 18 par la soupape de dosage 38' et l'étrangleur 110. Il convient donc de tenir compte des résistances à l'écoulement des clapets de non-retour 78 et 108, ainsi que de l'injecteur 32 pour l'ajustement de l'étrangleur 110. L'angle limite, à partir duquel la soupape de dosage intervient, est normalement fixé par l'orientation de l'alésage de guidage de l'élément dans le corps de la soupape de dosage, mais il serait également concevable de fixer la soupape de dosage avec une possibilité de réglage sur le cylindre de la sonnette ou la pompe à combustible, de façon qu'un choix approprié de l'inclinaison du corps de la soupape par rapport à l'axe longitudinal de la sonnette permette d'ajuster l'angle d'inclinaison de la sonnette à partir duquel davantage de combustible est injecté pour le démarrage. Selon une autre caractéristique de l'invention, une soupape com mutable, permettant de deconnecter le dispositif selon l'invention, peut en outre etre insérée dans la canalisation reliant la chambre de compression de la pompe au réservoir à combustible, en passant par la soupape de dosage. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Sonnette Diesel automotrice comportant une pompe à combustible avec un élément de refoulement et une chambre de compression en aval de ce dernier suivant le sens d'écoulement, ainsi qu'au moins un injecteur relié à ladite chambre pour l'injection du combustible dans le cylindre de la sonnette, et caractérisée en ce que la chambre de compression (66) est reliée à un réservoir de combustible (94; 18) par une soupape de dosage (38; 38') qui s'ouvre ou se ferme en fonction de l'inclinaison. 2. Sonnette Diesel automotrice selon revendication 1, caractérisée en ce que la soupape de dosage est réalisée de façon à passer de sa position d'ouverture à sa position de fermeture lors du dépassement d'un angle d'inclinaison prédéterminé (900 - a). 3. Sonnette Diesel automotrice selon une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la soupape de dosage comporte un élément actionne par un contrepoids. 4. Sonnette Diesel automotrice selon revendication 3, caractérisée en ce que l'élément de soupape (88; 88') constitue le contrepoids. 5. Sonnette Diesel automotrice selon une des revendications 3 et 4, caractérisee par une glissière stationnaire (82; 82') pour le contrepoids, disposée de façon que ce dernier se déplace le long de ladite gli-ssière lors du dépassement de l'angle d'inclinaison prédéterminé (909 - a). 6. Sonnette Diesel automotrice selon revendication 5, caractérisée en ce que la glissière est constituée par un alésage rectiligne (82; 82'). 7. Sonnette Diesel automotrice selon une quelconque des revendica tions 4 à 6, caractérisée en ce que l'élément de soupape (88; 88') est realisé sous forme d'une bille mobile le long d'un canal de guidage (82, 82'), qui comporte à une extrémité un siège de soupape (86; 86') pour la bille; et le canal de guidage est relie, à distance dudit siège, à la chambre de compression (66) de la pompe à combustible (24) et le coté du canal opposé au siège est relié au réservoir de combustible (94; 18). 8 Sonnette Diesel automotrice selon une quelconque des revendica tions 1 à 7, caractérisée en ce que le réservoir de combustible est un volume (94) croissant sous pression. 9. Sonnette Diesel automotrice selon revendication 8, caractérisée en ce que le réservoir de combustible est un volume de cylindre (94) contenant un piston (96) muni d'un ressort qui agit dans le sens d'une réduction du volume. 10. Sonnette Diesel automotrice selon une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le réservoir de combustible est le réservoir (18) de la sonnette; et un étrangleur (110) ajustable est inséré dans la canalisation (80, 100, 104) reliant la pompe à combustible au réservoir (18) et contenant la soupape de dosage (38').