BE353430A - - Google Patents

Description

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  Perfectionnements apportée dans l'établissement des silen- cieux pour moteurs à explosions   Les   silencieux pour moteurs à explosions que l'on utilise généralement sont constitués par une enveloppe dans la- quelle se produit la détente des gaz d'échappement. La pression des gaz à l'entrée du silencieux est donc élevée, alors qu'elle se rapprocha de la pression atmosphérique à la sortie de   l'appp-   reil A chaque ouverture d'une des soupapes d'échappement du 

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 moteur, il se produit un brusque accroissement dela pression à l'intérieur du silencieux et une chasse rapide des gaz dans l'atmosphère, Mais, ensuite, la pression s'abaisse rapidement et l'énergie cinétique des gaz diminue, de sorte qu'elle de- vient insuffisante pour réaliser leur expulsion hors de 1'appa- rail,

   au travers des ouvertures que ce dernier comporte dans ce but. 



   La section des ouvertures qui était suffisante pour permettre l'évacuation des gaz sous haute pression est donc de- venue insuffisante quand la pression a atteint une valeur plus réduite. 



   Les gaz qui demeurent de ce fait dans le silencieux exercent alors une contre-pression sur le moteur, ce qui dimi- nue son rendement. La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient. Elle se caractérise en principe par la di- vision mécanique ou automatique des gaz d'échappement en deux parties, la première de beaucoup la plus importante est diri- sous une pression élevée dans le pot d'échappement ou elle est ensuite isolée du cylindre et l'autre partie entre sous pression moins élevée dans un autre compartiment   d'ou   elle s'é-   chappe   librement ou à basse pression, cet effet, dès l'ouverture de la soupape d'é- chappement du cylindre considéré une grande partie des gaz d'é- chappement est dirigée vers le pot d'échappement,

   la pression   s'abaisse à   l'intérieur du cylindre et monte dans le pot d'échappement jusqu'à ce que la communication avec le cylindre moteur soit fermée automatiquement et soit établie simultané- ment avec l'atmosphère ou une chambre d'échappement   à   basse pression, ce qui abaisse davantage la pression à l'intérieur du cylindre.

   L'invention vise également un résultat analogue qui peut être obtenu par une variante basé sur un principe voi- 

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 sin du   précédent   et caractérisée en ce que la section   d'évacue-   tion des gaz brèlés dans l'atmosphère est nulle ou très réduite au début de la phase d'échappement, c'est-à-dire au moment où la pression des gaz brûlés est la plus élevée, cette section segmentant ensuite progressivement pour atteindre sa valeur ma- ximum de façon que l'évacuation de la majeure partie des gaz soit assurée   avent   que le piston moteur ait effectué une partie réduite de sa course d'échappement.

   De ce fait, le piston mo- teur ne subit aucune contre pression notable pendant la majeure partie de sa course d'échappement, 
Le prinoipe de l'invention défini ci-dessus est sus- ceptible de recevoir, différentes applications constructives et notamment de comporter une variante consistant à substituer au moins un clapet battant aux deux soupapes en tandem qui con-   tr6lent   respectivement l'écoulement des gaz d'échappement vers   l   chambre de détente et vers l'atmosphère.

   Ce   clpet   est éta bli et disposé de manière qu'il puisse alternativement inter-   cepter   l'un des conduits d'écoulement alors qu'il permet le cir- culation dans le conduit conjugué et inversement, 
Sur le dessin annexé et à titre d'exemple: 
Les figures 1 et 2 représentent en coupe verticale un dispositif d'échappement silencieux conforme à l'invention et son mode de fonctionnement. 



   Les figures 3 et 4 montrent comparativement les   diagrammes   de moteurs munis le premier d'un silencieux usuel,le second d'un silencieux conforme à   l' invention .   



   Les figures 5 et 6 représentent en coupe verticale deux formes particulières de réalisation de l'invention. 



   Les figures 7 et 8 représentent en coupe horizon- tale et de profil une variante dans la réalisation du principe de l'invention. 

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   Les figures 9 et 10 sont des coupes horizontales et transversales d'une autre variante constructive, 
Les figures II et 12 représentent un autre mode de rés- lisation. 



   Comme on le voit sur ce âessint figures 1 et 2, un appa- reil d'échappement silencieux établi conformément à 1a présente invention, comporte essentiellement une chambre I   communiquant   avec l'échappement des cylindres de moteur par l'intermédiaire d'une conduite 2. Cette chambre comporte deux soupapes 3-4 dis- posées sur une tige commune 5 et divisant la chambre I en trois compartiments 7-1-10 dont l'un est compris entre les deux sou- papes 3-4 et d'une largeur inférieure à la distance Qui sépare ces dernières. 



   La tige 5 est maintenue par un ressort 6 dans la posi- tion de fermeture de la soupape 4 tandis que la soupape 3 reste ouverte et assure la communication entre la chambre 1 et la chambre voisine   7   qui communiquent par l'intermédiaire d'une conduite 8 avec le pot d'échappement proprement dit 9. 



   La chambre 10 de coté opposé à la chambre 7 reste en   communication   permanente avec l'atmosphère par des orifices dis- posés à cet effet, Dans la figure 3 représentant le diagramme schématique indicateur d'un moteur muni d'un pot d'échappement ordinaire, l'aire hachurée représente le travail   négatif'dû   à la contre pression des gaz renfermés à l'intérieur du pot d'é- chappement qui est en communication permanente avec le cylindre, 
On remarquera que dans la figure 4 qui représente le même diagramme que précédemment relatif à un moteur équipé avec le dispositif faisant l'objet de 1a présente invention, le tra- vail négatif est négligeable et le diagramme se confond aveo celui d'un moteur à échappement libre. 



   Le fonctionnement de l'appareil décrit-ci-dessus est le suivant: 

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Quand la soupape d'échappement du moteur considéré s'ouvre,les gaz traversent successivement le conduit 2, la chambre I, la soupape ouverte 3 la chambre 7, le conduit 8 et remplissent le pot d'échappement 9. En conséquence la pression à 1'intérieur du cylindre du moteur s'abaisse de   pl   à p5 (fig. 



   4) et tend à s'équilibrer avec la pression à l'intérieur du pot d'échappement, ensuite, les gaz sous la pression   p   ouvrent la soupape 4, provoquant la fermeture de la soupape 3 et la commu-   nication   entre les chambres 1 et   7   reste interrompue au commen- cement du mouvement d'échappement du piston de p1 à C 1'appa- reil se trouve alors dans des conditions d'échappement libre fig.2   o   la soupape 5 reste fermée et la soupape 4 ouverte;

   la pression à l'intérieur du cylindre du moteur s'abaisse immédia- tement de p5 à p1 et le piston   chasse   le reste des gaz sous la pression p1 peu différente de la pression atmosphérique avec peu de bruit parce que la plus grande partie des gaz sous la pres- sion p5 est isolée du cylindre moteur considéré et reste enfer-   mée   l'intérieur du compartiment d'échappement 10 d'où. elle s'échappe à l'extérieur, sans bruit, à travers des chicanes ou orifices ménagés à cet effet.

   Lorsque la pression à l'intérieur du compartiment 10 s'abaisse, le ressort 6 rappelle les souspa- pas et l'appareil revient à sa position initiale (fig.1) 
Dans les moteurs à plusieurs cylindres chacun de ceux-ci sera muni d'un dispositif d'échappement conforme à 1'in- vention, d'autre part, les gaz prmitifs à haute pression peu- vent être canalisés vers un pot d'échappement commun et les gaz à basse pressicn qui les suivent et sont chassés par les pis- tons s'échappent librement ou par un pot d'échappement commun à basse pression. Dans ce cas, il est préférable d'actionner les soupapes d'échappement par le moteur au moyen d'un arbre à ca- mes par exemple. 



   Les figures 5 et 6 représentent des   formes     d'exé-   

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 cution particulières du dispositif d'échappement silencieux con- forme au principe défini ci-dessus. 



   Dans la forme de réalisation représentée fig 5,le collecteur d'échappement a du moteur débouche dans un silencieux b constitué par une capacité de détente. Sur l'un de ses fonds, cette capacité b possède une large ouverture ± en relation avec une botte à clapet d communiquant avec l'atmosphère par des ori- fices e. Elle renferme une soupape! soumise à l'action.de fer- meture d'un faible ressort . Dans la forme de réalisation re- présentée, le siège h du clapet! est conique et intérieurement , à ce siège, s'engage la soupape cylindrique 9 possédant un   Flasque   arrière i formant une saillie périphérique. Cette dis- position permet, lorsque la soupape est déplacée par rapport à son siège h d'obtenir une section de passage croissante pour les gaz.

   Tous moyens produisant le même résultat pourraient être utilisés dans le même but. 



   Dans la variante représentée fig, 6, on a supposé que deux collecteurs a, a' aboutissaient aux extrémités d'une même chambre de détente b, Pour contrôler les sections e   d'éva-   cuation dans l'atmosphère, on a doublé le système de la figure 1; on a disposé, de part et d'autre, des ouvertures communes e débouchant dans le milieu ambiant, des sièges h qui peuvent être alternativement obturés (partiellement ou totalement) par des clapets ± appartenant à un même bloc, Ces   clapets ±.   cylin- driques dans le cas figuré, sont adossés à un rebord en saillie i 
L'ensemble peut glisser sur un axe central de gui- dage k.

   Four produire la manoeuvre de cet obturateur, on emploie les actions antagonistes du poids du clapet et des poussées al- ternaCives des gaz d'échappement qui pénètrent dans l'une ou l'autre chambre du silencieux b, Dans ce cas encore, la pression des gaz, au début de chaque temps d'échappement, agit sur l'un 

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 ou sur l'autre clapet! pour produire son ouverture progressive de sorte que, au fur et à mesure que la pression des gaz s'a- baisse, leur section d'évacuation augmente. 



   Dans le variante représentée figures 7 et 8 on dis- pose au moins un clapet battant 13 entre le   tuyu   d'échappement 
2 d'une part et entre les canalisations qui aboutissent respec- tivement dans l'enceinte de détente 9. Le clapet 13 peut pren- dre automatiquement deux positions, Dans 1a première il dirige les gaz brûles dans le pot 9 en coupant 1a communication avec l'atmosphère, dans l'autre il isole l'enceinte de détente 9 et permet aux gaz de s'écouler dans la canalisation communiquant avec   l'atmosphère, '   
Pratiquement on utilisera de préférence un couple de clapets battants 13-13 figures 7-8 disposés dans une hotte 
II quadrangulaire Leurs axes parallèles 12 traversent les pa- rois de la hotte Il et une de leurs extrémités est soumise à des ressorts 16 qui les maintiennent convergentes et en contact du coté.

   du tuyau d'échappement 2 Les clapets 13-13' sont dissymé- triques par rapport à leur axe qui les partagent en deux surfaces dont la plus petite est du cote du tuyau   2.   Les bords opposés des clapets   13-13t   se conjuguent avec une   cloison.21   appartenant au conduit 22 prolongeant le tuyau 2. 



   Entre les bords des cloisons   21   et la paroi de 1e chambre 9 existent des solutions de continuité 23 la mettant en relation avec le   tuyu   2 1a chambre 9 est en relation avec l'et- mosphère par des ouvertures 24 et présente intérieurement des cloisons perforées 25, 
Le conduit 22 peut être pourvu d'un diffuseur perfo- ré   26.   



   Dès l'ouverture de la soupape d'écahpement les gaz .sont divisés en deux nappes par le dièdre formé par les clapets 

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 13-13' et dirigés vers l'enceinte 9 ou ils S'évacuent dans 1'at- mosphère par les ouvertures 24. La pression croissant dans 1!en- ceinte 9, les gaz tendent à revenir vers le tuyau d'échappement 2, mais leur pression agissant sur les parties de plus grande surface des clapets   13-13   détermine leur basculement dans 1a po- sition indiquée par le tracé en traits   mixtes.   



   Dans cette position les clapets obturent les   commu-   nications 23 du tuyau 2 et de la chambre 9 alors qu'ils   démas-     ciuent   le conduit 22 qui évacue les gaz dans l'atmosphère. 



   Suivant les figures 9 et 10   la   variante est établie de manière analogue mais la boite II est ouverte latéralement et le pot d'échappement 9 comporte sur sa paroi une ouverture 23 qui débouche dans la boite II en face du tuyau 2, les cla- pets   15-15'   sont disposés parallèlement et lors de l'ouverture de la soupape d'échappement, les gaz passent entre'eux et péné- trent dans le pot d'échappement puis sous l'action des varia- tions de pression, les clapets   15-15'   sont déplacés   Lngulaire-   ment, leurs bords dirigés du côté du tuyau 2 se rejoignent et   @     @   ferment le pot de détente 9 en même temps qu'ils divisent les gaz.

   brûlés en deux courants qui trouvent issue dans 1'atomosphè- re par les ouvertures latérales 22 de la botte à clapet   II.   



   On peut disposer dans l'enceinte de détente 9 une vis d'archmede rotative 27 pivotée dans la fond perforé 28 et par des bras radiaux, au centre de l'orifice 23. 



   Grâce aux ressorts 16, lorsque le acteur tourne à grande vitesse, les clapets I3-I3' sont parallèles. Lorsque les gaz brûlés pénètrent dans l'enceinte 9 ils déterminent 1a rota- tion de la vis 27 jusqu'à ce que la pression produise le bascu-   lement   des clapets 13-13, quand la pression des gaz diminue les clapets sont rappelés parallèlement ltun à l'autre et obtu0- rent les orifices 22 tandis que la vis 27 en mouvement aspire 

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 les gaz restant et les évacue à l'extérieur. 



   Les figures II et 12 représentent l'application des   caractéristiques   de l'invention à des silencieux existants, no- tamment sur ceux qui sont utilisés pour les moteurs de   motocy-   olettes et constitués généralement par un pot 29 cloisonné par des chicanes 30 et comportant une tubulure d'échappement 24 en queue de carpe. Pour appliquer l'invention, on pratiqeu une ou- verture 22 dans le pot 29 à l'extrémité du premier compartiment près de l'ouverture qui le met en relation avec le second.L'ou- verture 22 débouche dans l'atmosphère et reçoit un clapet battant 15 articulé en 12 de manière à déterminer des surfaces inégales et soumis comme les précédents   à   un ressort tendant à le main- tenir dans la position de   la.   figure II.

   Sous l'action de la pression des gaz, le clapet 13 est déplacé pour   joindre   la posi- tion représentée par la figure 12, les gaz s'échappent alors li- brement   dans   l'atmosphère par l'ouverture   22     pend&nt   que le clapet 13 isole le volume contenu dans les autres compartiments de l'appareil, puis reprend en fin d'échappement et sous l'ac- tion de son ressort la position de la figure II. 



   Les dispositions ci-dessus ne sont bien entendu données qu'à titre d'exemple seulement, les formes., manières et dimensions des organes Constitutifs ainsi que les dispositions de détail pouvant   être   modifiées sans nuire au principe de 1'in-    vention.

Claims (1)

1. RESUME ler- Un dispositif silencieux pour moteur à explosion caractérise en ce qu'au moment de l'ouverture de la soupape d'échappement du moteur, c'est-à-dire quand le piston moteur est encore au point mort, le silencieux est en communication avec le cylindre du moteur et la majeure partie des gaz entre <Desc/Clms Page number 10> librement dans le silencieux et avant que le piston moteur ait effectue une partie réduite de sa. course d'échappement, la di- te communication se ferme automatiquement et, en même temps, s'ouvre la communication du cylindre avec l'atmosphère, avec un collecteur d'échappement ou avec une boite d'échappement à bisse pression.

   Le piston moteur, chasse librement le reste des gaz sans qu'il se produise un freinage par contre pression, la communication étant fermée entre le silencieux et le cylindre, pendant la majeure partie de la course d'échappement du piston moteur, 2e - Un dispositif silencieux pour moteurs à explo- sion caractérisé en ce qu'au début de l'ouverture de la soupape d'échappement du moteur, la section de passage des gaz du si- lencieux dans l'atmosphère est partiellement ou totalement ob- turée, cette section augmentant ensuite progressivement au fur et à mesure que la pression des gaz diminue dans 1'appareil pour atteindre sa valeur maximum et permettre l'évacuation no- table des gaz. avant que le piston ait effectué une partie ré- duite de sa course d'échappement, de sorte que,

   pendant la ma- jeure partie de son parcours, il ne subit aucune contre pres- sion notable.

   3e- Un dispositif suivant revendications I ou 2 dans lequel les déplacements des organes d'obturation des communi- cations sont d'une part actionnés par 1a pression des gaz d'échappement et d'autre part par le système élastique de rappel .

   4e - Un dispositif suivant revendications I ou 2 dans lequel les déplacements alternatifs des organes d'obturation des communications sont actionnés uniquement par la pression des gaz d'échappement provenant de deux cylindres au moins,la <Desc/Clms Page number 11> pression agissant alternativement sur les deux surfaces opposées d'un organe de fermeture.

   5e - Dispositif suivant revendication I ou 2 dans le- quel les déplacements des organes d'obturation de la communica- tion sont ctionnes par la commande forcée du moteur(transmission par arbre à oames etc) 6e - Dispositif suivant les.revendications 3 et 4 ca- ractérisé en ce que la fermeture de communication du silencieux avec le cylindre du moteur et l'ouverture de l'échappement libre sont indépendants l'un de l'autre.

   7e - Dispositif suivant revendications 1-3 et 4 carac- térisé en ce que 1a fermeture de communication du silencieux avec le cylindre du moteur et l'ouverture de 1'échappement libre sont dépendants l'un de l'autre et conjugués par une tige, axe commun etc.

   8e - Un dispositif divisant les gaz d'échappement en deux parties, la première est dirigée sous une pression assez élevée dans le pot d'échappement où. elle est ensuite isolée du cy- lindre et l'autre partie entre sous une pression moins élevée dans un autre compartiment d'où elle s'échappe librement, ou à basse pression.

   A cet effet, dès l'ouverture de la soupape d'é- ohappement du cylindre considéré, une grande partie des gaz est dirigée vers le pot d'échappement, la pression à l'intérieur du cylindre s'abaisse et monte dans le pot d'échappement jusqu'à ce que 1a communication avec le cylindre moteur soit fermé automati- quement et soit établie simultanément avec l'atmosphère ou une oh ambre d'échappement à basse pression, ce qui abaisse davantage la pression à l'intérieur du cylindre.

   9e - L'inversion des communications avec le cylindre est provequée par la différence des pressions agissant sur des <Desc/Clms Page number 12> soupapes conjuguées, ou par la commande des dites soupapes au moyen d'un arbre à cames, de manière à éviter une contre-pression nuisible pendant la majeure partie du parcours d'échappement du piston.

   10e- Une variante dans laquelle, au début de l'ouver- ture de la soupape d'échappement du moteur, la section de passage des gaz du silencieux dans l'atmosphère est partiellement ou tota- lement obturée; cette section augmentant ensuite progressivement au fur et à mesure que la pression des gaz diminue dans 1'appa- reil pour atteindre sa valeur maxima et permettre l'évacuation notable des gaz, avant que le piston moteur ait effectué une par- tie réduite de sa course d'échappement de sorte que, pendant 1a majeure partie de son parcours, il ne subit aucune contre-pres- sion ntoable !le Le collecteur d'échappement débouche dans une chambre de détente en relation aveo une boîte à clapets compor- tant des ouvertures clui débouchent dans l'atmosphère ;

   la section de passage, entre la chambre de détente et la boite à clapets étant contr6lée par le déplacement d'une soupape soumise à un ressort d.e rappel.

   12e- Le collecteur d'échappement débouche à chacune des extrémités d'une chambre de détente qui comporte une boite à clapets médiane en relation avec l'atmosphère; cette boîte possédant deux sièges qu'un clapet double obture alternativement; ce clapet doublé étant déplacé par la pression des gaz qui pénè- trent alternativement dans chacun des compartiments de la chambre de détente.

   13e- Un dispositif dans lequel les gaz provenant du tuyau d'échappement du moteur sont dirigés successivement vers une enceinte de détente puis vers un collecteur en relation avec l'atmosphère par les déplacements angulaires automatiques de cla- pets battants ou basculants. <Desc/Clms Page number 13>

   14e- Un dispositif dans lequel on dispose entre le tuyau d'échappement, d'une part l'enceinte de détente et le collecteur débouchant dans l'atmosphère, d'autre part, une botte renfermant deux clapets articulés autour d'axes parallèles et soumis à l'action de systèmes élastiques tendant à déplacer les dits clapets de façon à former un dièdre dirigé vers le tuyau d'échappement et à contrôler la mise en relation alternative de ce tuyau soit avec un pot de détente, soit avec un conduit dis- posé dans le prolongement du tuyau d'échappement, suivant l'xe du pot de détente, 15e - Dispositif d'échappement silencieux dons lequel des clapets sont disposés de manière que les systèmes élastique agissant sur eux, les maintiennent parallèlement l'un à l'autre,

   de façon à faire communiquer le tuyau d'échappement avec l'en- ceinte ou pot de détente, ces clapets formant ensuite un dièdre qui dirige les gaz brûlés vers des ouvertures latérales prévues sur la boîte à clapet et qui sont en communication avec l'atmos- phère.

   16e- Dans un dispositif d'échappement silencieux une vis d'archimède mise automatiquement en rotation par l'énergie cinétique des gaz d'échappement susceptible en outre d'être dis- posée co-axialement dans la chambre ou pot de détente.

   17e - Dans un dispositif d'échappement silencieux sui- vant revendications 15-14 et suivantes des clapets oscillant sui- vent un axe qui partage dissyéthiquem leur surface dont la plus petite fraction s'étend vers le tuyau d'échappement.

   18e- Un collecteur comportant un diffuseur constitué par l'emboîtage de parois coniques d'angles d'ouvertures diffé- rents , 19e- Application de l'invention à des silencieux comportant plusieurs compartiments de détente en série, en pra- <Desc/Clms Page number 14> tiquant dan le premier compartiment une ouverture le mettant en relation avec l'atmosphère, cette ouverture étant obturée par un clapet battant soumis à l'action d'un ressort de rappel tel que le dit clapet intercepte toute relation entre ce compartiment et ceux qui le suivent lorsqu'il démasque l'ouverture mettant le dit compartiment en communication avec l'atmosphère,