Brevet FR2572464A1 — publié le 19860502

La présente invention concerne un ensemble associant un injecteur et une pompe pour alimenter en quantité réglable un combustible dans chacune des chambres à combustion ou à explosion d'un moteur thermique fonctionnant en cycle à 2 temps. Traditionnement l'injecteur est séparé de la pompe d'injection qui est entraînée par un système mécanique à partir du vilbrequin du moteur. Le dispositif selon l'invention permet de combiner dans un ensemble unique les deux appareils et de fonctionner directement sous l'action de la pression régnant dans la chambre lorsque le piston arrive vers le Point Mort Haut (PMH) et la disparition de pression pour revenir, sous l'action d'un ressort, en position initiale lorsque le piston arrive au Point Mort Bas (PMB). Le fonctionnement est ainsi automatique et autonome. Le réglage de la quantité de combustible injectée dans une chambre se fait par rotation du corps ou du piston de la pompe, par un dispositif mécanique, électrique ou électronique. Dans le cas de moteurs à plusieurs cylindres, on couple les différents corps ou pistons de pompes mécaniquement, électriquement ou électroniquement de manière à garantir l'injection de la même quantité de combustible dans chacun des cylindres. A titre d'exemple, nous décrivons un injecteur pompe représenté en coupe sur la fig. I .11 est composé essentiellement de: - une aiguille d'injection (1) à canal central sur laquelle coulissent à chaque extrémité: - un corps d'injecteur (2) - un piston (3) coulissant lui-même dans le - corps de pompe (4) - 2 ressorts concentriques servent: Le premier dénommé ressort d'injection (5) à appuyer la pointe de l'aiguille d'injection sur le cône du corps d'injecteur de manière à assurer dans les meilleures conditions cette injection. Le second (6) sert à rappeler en position initiale l'ensemble piston (3) et le corps d'injecteur (2) Toutes ces pièces sont montées concentriquement dans le corps extérieur (7). Une étanchéité (8) est assurée entre piston (4) et corps extérieur et (9) entre corps de pompe (4) et corps extérieur. Deux clapets antiretour sont montés respectivement: le premier (10) entre l'aiguille (1) et le piston (3) le second (11) au fond du corps de pompe (4) Le corps de pompe (4) comporte un orifice (13) alors que le piston (3) possède une rainure oblique (18) . La rotation du corps de pompe peut être effectuée en agissant, d'une manière classique, mécanique, électrique ou électronique, sur l'extrémité sortante du corps de pompe (4). La rotation du piston de pompe (3) est empêchée par un ergot (12) fixé dans le corps extérieur (7) venant dans une rainure longitudinal du piston. Le combustible baigne jusqu'à l'étanchéité (8) les parties internes des corps (2) (4) et (7) du piston (3) de l'aiguille (1). Le corps extérieur étant fixé sur la culasse d'un moteur 2 temps, le combustible, étant maintenu en légère surpression par une pompe d'alimentation classique, arrive dans le corps extérieur (7) par exemple à travers le corps (4). (Voir Fig. 1). Au repos le corps de l'injecteur (2) et le piston de pompe (3) sont appliqués par le ressort (6) sur la culasse formant butée. Sous l'effet de la pression qui augmente dans la chambre du moteur lorsque le piston remonte vers le PMH (point mort haut). Le corps d'injecteur (2) est repoussé, de même que le piston (3). Le combustible est mis en pression dans le corps de pompe (4), jusqu'à ce que l'orifice (13) dans le corps de pompe soit en face de la rainure oblique (18) du piston (3). La quantité utile de combustible a donc pénétré dans l'aiguille (1) qui recule légèrement en comprimant le ressort d'injection (5) ouvrant ainsi l'orifice (17) d'injection. Simultanément le clapet (10) s'est refermé empêchant le retour en arrière du combustible. Sous l'action du ressort (5) l'injection de la quantité réglée de combustible s'effectue dans la chambre du moteur avec une bonne pulvérisation (système classique) et l'aiguille (1) revient en contact du corps d'injecteur (2). La pression disparaît dans la chambre du moteur (lorsque le piston arrive au PMB (point mort bas) et que les gaz sont à l'échappement. Sous l'action du ressort de rappel (6) l'ensemble, corps d'injecteur (2) et piston (3) reviennent à la position initiale. Le combustible remplit à nouveau le corps de pompe, l'ouverture du clapet (11) accélérant le mouvement. L'ensemble fonctionnera de la même manière au cycle suivant, l'injection d'une quantité dosée de combustible est ainsi assurée automatiquement par la pression régnant dans la chambre de combustion. L'exemple donné n'est pas limitatif, différentes réalisations peuvent être effectuées pour tenir compte de la qualité du combustible, de la vitesse de rotation du moteur, de la pression dans la chambre, etc. La fig. 2 représente en coupe un système analogue rnais à nombre de pièces réduit. Le corps d'injecteur (2) fait également office de corps de pompe d'injection mobile. Le piston (3) est fixé longitudinalement dans le corps extérieur (17) mais il peut tourner sur lui-même pour assurer le dosage de la quantité de combustible à injecter. Pour ce faire : le piston est percé axialement et possède une rainure oblique qui peut se déplacer devant un orifice (13) prévu sur le corps de pompe, l'ergot (12) empêche la rotation du corps de pompe. L'aiguille d'injection et le ressort d'injection sont remplacés par une capsule (4), déformable, étanche, remplie de gaz sous pression, dont une extrémité est effilée et vient obturer l'orifice d'injection en position de repos. Le centrage et le contrôle de la déformation de la capsule sont assurés par un cyclindre (15) qui est fixé et centré à l'intérieur du corps de l'injecteur (2). Le cylindre est muni d'orifices (16) pour permettre l'admission du combustible dans l'espace servant à sa pulvérisation. Sous l'effet de la pression le corps de I'injecteur formant le corps de la pompe d'injection est repoussé, en comprimant le ressort (6) l'orifice (13) est obturé, le combustible est mis en pression. Sous l'effet de la pression du combustible, la capsule (15) se déforme, la pointe recule et ouvre l'orifice d'injection (17) le combustible est pulvérisé dans la chambre du moteur tant que la rainure oblique (18) du piston d'injection ne vient pas en face de l'orifice (13). Dès que la pression du combustible tombe, sous l'action de la pression- du gaz à l'intérieur de la capsule, sa pointe revient obturer l'orifice d'injection (17) de manière étanche, ce qui évite les bavures et pertes de combustible. Lorsque le piston du moteur arrive au PMB, la pression des gaz tombe dans la chambre du moteur, l'injecteur revient en position initiale sous l'action du ressort (6). Du fait de la faible inertie des pièces en mouvement, l'injecteur pompe pourra fonctionner plus rapidement, le combustible pourra être injecté instantanément, ce qui permet l'augmentation de la vitesse de rotation du moteur. La Fig. 3 représente en coupe un injecteur à très faible inertie composé essentiellement de: - un corps d'injecteur (2) formant piston d'injection et constitué d'une membrane déformable pincée entre la culasse (19) et le corps extérieur (7). Il- est muni d'un orifice central (17) pour l'injection, le piston possède une rainure oblique de réglage. - un corps de pompe d'injection (4), rotatif, comporte 2 compartiments : le premier forme le cylindre de la pompe, il est percé de l'orifice de réglage (13), le second reçoit: - le ressort (6) de rappel et d'appui de - l'aiguille d'injection (1) qui coulisse dans le corps de pompe (4) et obture l'orifice d'injection (17) et s'appuie sur (2). Comme précédemment, sous la pression de l'air comprimé dans la chambre de combustion, la membrane (2) se déforme et vient s'appuyer sur le corps de pompe (4) formant butée. Simultanément, le piston (2) pénètre dans le corps de pompe (4), dès que la rainure oblique dépasse l'orifice (13), le combustible est- mis en pression, l'aiguille d'injection (1) recule dans le compartiment hors pression (4) en comprimant le ressort t6) et en ouvrant l'orifice d'injection (17). Le combustible est injecté et pulvérisé dans la chambre. Dès que la pression du combustible tombe, le ressort de rappel (6) appuie à nouveau l'aiguille (1) sur (2) évitant ainsi toute entrée de combustible dans la chambre du moteur. Lorsque la pression disparaît dans la chambre, l'injecteur (2) de lui-même (membrane déformable formant ressort) aidée par le ressort (6) revient en position initiale, en butée sur la culasse (19). Le combustible remplit l'espace entre piston (2) et pompe (4). L'injecteur pompe est prêt pour un nouveau cycle. La quantité de combustible injectée est dosée par rotation du corps de pompe (4) par rapport au piston (2) qui ne peut entrer en rotation. Ces dispositifs sont donnés à titre d'exemple mais la base de la présente invention est un dispositif destiné à l'injection de tout type de combustibles liquides, en très petites ou grandes quantités, directement dans le ou les cylindres d'un moteur thermique et plus particulièrement des moteurs à cycle 2- temps, en utilisant uniquement la pression régnant dans les cylindres et fonctionnant pratiquement sans inertie. REVENDICATIONS - 1 Ensemble injecteur-pompe pour l'alimentation de moteurs thermiques à 2 temps caractérisé en ce que l'injection d'une quantité dosée de carburant s 'effec tue, directement dans chaque chambre de combustion ou d'explosion du moteur, automatiquement sous l'effet de la pression règnant dans cette chambre, pression qui engendre le déplacement du corps ou du piston de pompe à carburant, faisant lui-meme office d 'injecteur - 2 Ensemble selon la revendication 1) caractérisé en ce qu 'il associe autour d 'une même aiguille un corps d 'injecteur et un piston de pompe d 'injection ou réciproquement un corps de pompe d 'injection et un piston injecteur - 3 Ensemble selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le corps de l'injecteur est confondu avec le corps ou le piston d 'injection - 4 Ensemble selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'une capsule de gaz comprimé fait office d'aiguille d'injection et de ressort d 'injection - 5 Ensemble selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le corps ou le piston d'injection est une membrane déformable