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"PERFECTIONNEMENTS AUX MOTEURS A COMBUSTION INTERNE"
La présente invention est relative à des cylindres pour moteurs à combustion interne, comportant une chambre de combus- tion du type présentant une chapelle latérale contenant une soupape d'échappement, la soupape d'admission étant disposée soit à côté de la dite soupape d'échappement, soit du côté oppo- sé du cylindre, soit au-dessus du corps du cylindre.
L'objet principal de la présente invention consiste à établir une construction qui permet d'éviter l'auto-allumage
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ainsi que le phénomène de détonation de la cylindrée, dit cognement,- lorsqu'on applique un taux de compression très élevé où lorsque le combustible '-utilisé. est très susceptible de provoquer un cognement ou un auto-allumage. En outre la présente construction permet un balayage parfait des gaz brû- lés.
Dans les dessins annexés :
Fig. 1 eat une vue partielle en coupe verticale suivant la ligne 1-1 de la Fig. 2, et montrant un cylindre dont la soupape d'admission et celle d'échappement sont disposées côte à côte.
Fig. 2 est une vue en coupe transversale suivant la ligne II-II de la Fig. 1.
Fig. 3 est une vue partielle en coupe verticale suivant la ligne III-III de la Fig. 2.
Fig. 4 est une vue partielle et en coupe verticale sui- vant la ligne IV-IV de la Fig. 2.
Fig. 5 est une vue partielle et en coupe verticale d'un cylindre ayant une culasse en forme de T (c'est-à-dire la sou- pape d'admission et celle d'échappement étant disposées des deux côtés opposés du cylindre).
Fig. 6 est une vue partielle et en coupe verticale d'un cylindre ayant une soupape d'échappement disposée sur le côté et une soupape d'admission renversée, disposée au-dessus du corps de cylindre.
Fig. 7 est une vue partielle en coupe transversale smi- vant la ligne VII-VII de la Fig. 6.
Les mêmes nombres de références désignent les mêmes par- ties dans tous les dessina..
Dans les modes de construction suivant Figs. 1-4, une chapelle latérale 3 est prévue sur le côté du corps de cylin- dre 2, laquelle chapelle enferme la soupape d'échappement 4 et
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celle d'admission, disposées côte à côte, ces deux soupapes étant portées par le bloc-cylindre et la chapelle étant pra- tiquée dans la culasse 6 de celui-ci.
La chapelle 3 présente au-dessus de la soupape d'échappe- ment 7 un plafond arrondi et exempt de saillies comme montré en 7, le bord de la dite soupape étant disposé à une certaine distance de la paroi adjacente 8 de la chapelle. L'espace lais- sé entre le sommet du plafond de la chapelle et le corps de la soupape d'échappement,lorsque celle-ci est en fin de levée, est de préférence le plus petit espace qui permet un libre passage des gaz d'échappement au-dessus du corps de la soupa- pe de sorte que les dits gaz peuvent s'échapper librement autour du bord de la soupape qui est le plus éloigné du corps de cylindre.
Ces trois traits caractéristiques (c'est-à-dire le dôme attondi, la grandeur de l'espace laissé entre la soupape d'échappement et la paroi de la chapelle, ainsi que la grandeur de l'espace entre la dite soupape d'éphappement et le dôme de la chapelle), sont combinés de manière à assurer un libre pasage des gaz d'échappement au-dessus de la soupape et entre le bord de celle-ci et la paroi adjacente de la chapelle, ce qui permet d'éviter un échauffament excessif de la dite soupape en écartant ainsi le danger de l'auto-allumage pendant la com- pression et permettant en même temps d'obtenir un bon balaya- ge des gaz brûlés.
L'espace 50 prévu entre le corps de la soupape d'admission 5 et le plafond de la chapelle est moins grand que celui prévu entre ce plafond et la soupape d'échappement, la partie du dit plafond surplombant la soupape d'admission, pouvant être cons- titrée par une surface plane (voir Fig. 4). La hauteur de la chapelle diminue graduellement depuis la partie arrondie 7 (voir Fig. 1) en allant vers le corps de cylindre, comme le fait la largeur de la dite chapelle, dans un sens parallèle à
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la ligne qui réunit les centres des deux.soupapes (voir 11, Fig. 2). Ce pasage graduel permet d'éviter des coins ou po- ches et facilite l'écoulement des gaz combustibles de la cha- pelle dans le cylindre, pendant la course motrice.
L'emplacement de la bougie d'allumage 12 se trouve à pro- ximité de la partie du siège de la soupape d'échappement 4, qui est la plus éloignée du corps de cylindre, cette bougie étant disposée verticalement et aussi près qu'il convient de la pa- roi la plus éloignée du corps de piston, de la chambre de com- bustion. Toutefois, cette bougie peut également être inclinée comme dans les modes de construction montrés en Fig. 5 et 6.
Dans la variante montrée en Fig. 5, l'invention est appli- quée a un cylindre à culasse en T. Le fond de culasse arrondi au-dessus de la soupape d'échappement, comme montré en 7, est essentiellement identique à celui montré en Fig. 1. La partie plate 9 du fond de culasse prévue au-dessus de la soupape 5 d'admission s'étend également au-dessus du corps de cylindre et se confond avec la partie arrondie de la manière représentée en Fig. 4. Comme il a été dit plus haut, la bougie d'allumage 12 est inclinée de sorte que les points d'étincelle se trouvent disposés dans le coin formé par le fond de la culasse et la paroi 8 de la chapelle.
Dans le mode de construction montré en Figs. 6 et 7, la soupape d'admission 5 est disposée dans la tête du cylindre au-dessus du corps de cylindre et son axe peut être incliné comme montré dans le dessin.Ainsi il devient possible d'avoir une soupape d'admission de grand diamètre dans une chambre de combustion petite et compacte, cette disposition étant favora ble au balayage des gaz d'échappement, @@@@@@@ est améliorée davantage par le décalage des temps.
Dans les deux derniers modes de construction on verra que, tout comme dans ceux montrés en Figs. 1-4, la partie ar-
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rondie et exempte de saillies, du fond de la culasse,se trouve au-dessus de la soupape d'échappement et que dans les deux cas la profondeur et la largeur de la culasse diminuent en allant vers le corps de cylindre. Un espace suffisant est prévu entre la paroi de la chapelle et le bord le plus éloigné du corps de cylindre, du siège de la soupape d'échappement, de sorte que l'écoulement des gaz d'échappement ne se trouve jamais obs- trué, le dispositif d'allumage étant placé aussi près qu'il convient du bord du siège de cette soupape et également du côté le plus éloigné du corps de cylindre.
La chambre de combustion, suivant la présente invention, est exempte de poches, l'échappement n'est pas obstrué et lors de l'inflammation des gaz, la flamme peut se propager librement depuis les endroits.plus échauffés vers les endroits moins é- chauffés. On verra que dans tous les modes de construction cités, il est question de deux espacés distincts, à savoir, la chapelle latérale, en forme de dôme, surplombant la soupape d'échappement et un espace de jeu moins grand, prévu dans le v voisinage de la soupape d'admission.
Le point essentiel de l'invention réside principalement dans la susdite combinaison du plafond, sous forme de dôme, exempt de saillies, et faisant partie de la chapelle qui en- ferme la soupape d'échappement et l'emplacement dela bougie d'allumage disposée du côté de cette soupape, le plus éloigné du corps de cylindre. Cette disposition assure la présence au-dessus de la soupape d'échappement d'une quantité de mélan- ge suffisante pour assurer le refroidissement de cette soupape et permet un allumage facile des gaz même lorsque le moteur n'est pas échauffé.
Lors de l'allumage, le mélange combustible commence à brûler au-dessus de la soupape d'échappement,
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(c'est-à-dire l'endroit le plus échauffé de la chambre de com- bustion) ce qui a pour effet de chasser le mélange allumé ou non encore brûlé, de cetbe région relativement fort échauffée, et de le diriger vers le piston et la partie moins échauffée de la chambre de combustion. C'est ainsi qu'on peut utiliser des taux de compression élevés sans provoquer d'auto-allumage ou de cognement.
Pour atteindre ce résultat, il est important que l'es- pace entre la soupape d'échappement et le plafond arrondi qui la surplombe soit le moins profond possible, tout en présentant une section'de passage suffisante pour permettre le passage au-dessus de la dite soupape des gaz d'échappement allant vers le côté de cette soupape, qui est le plus éloigné du corps de cylindre, comme décrit ci-dessus. De plus, la diminution graduelle de la largeur de la chambre de combustion, comme montré en 10 et 11 a pour effet d'éviter la présence de surfa- ces qui pourraient obstruer le pasage du mélange combustible depuis la bougie d'allumage jusqu'au cylindre, ou qui pourraient même provoquer un accoup.
La surface lisse, exempte de saillies et arrondie que présente la chapelle au-dessus de la soupape d'échappement, per- met un écoulement facile des gaz d'échappement, ce qui maintient la soupape d'échappement à une.température beaucoup moins élevée que d'habitude et empêche cette soupape de brûler.
Si;toutefois, la surface du plafond sous forme de dôme qui surplombe la soupape d'échappement présente une ou plusieurs saillies provenant, par exemple, du fait que la soupape d'ad- mission ou le dispositif d'allumage sont disposés dans cette sur- face, il en résultera une tendance au cognement due à la cha- leur radiée par les deux surfaces, relativement peu refroidies, c'est-à-dire la soupape d'admission et celle d'échappement.
D'autre part, si on élargissait l'espace entre et autour
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des deux soupapes (lorsque celles-ci sont placées l'une imrné- diatement au-dessus de l'autre) et si les parois qui délimitent cet espace ne convergeaient pas graduellement vers le corps de cylindre, il en résulterait que pendant l'échappement, la flamme aurait une tendance marquée à se diriger vers le sommet ou vers le bord de la soupape d'échappement et de provoquer ainsi un échauffement excesif de celle-ci, Ensuite, ils se produirait de considérables remous au-dessus de la soupape d'échappement, lors de la compression et de l'échappement.
Grâce à la présente invention, les gaz d'échapement peu- vent passer autour de la soupape d'échappement, tout en en- trant le moins possible en contact avec celle-ci, dans ce but il importe de prévoir des sections de passage approximativement égales pour tous les côtés de la soupape.
Il a été trouvé, à la suite d'un travail de recherche con- sidérable, que des taux de compression très élevés peuvent être utilisés dans les cylindres construits suivant la présen- te invention. Ainsi, dans le cas de moteurs présentant des soupapes disposées côte à côte et pourvus d'une culasse en fonte, on peut utiliser un taux de compression de 6,25 à 1, tandis qu'en disposant la soupape d'échappement sur le côté et la soupape d'admission au-dessus du cylindre, ce taux peut être porté à 7 à 1, pour un cylindre de 83 m/M d'alésage, pour- vu d'une culasse démontable en fonte. Ci cette culasse est en aluminium ( eu en un alliage de celui-ci) on peut même prévoir des taux de compression plus élevés.
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"IMPROVEMENTS TO INTERNAL COMBUSTION ENGINES"
The present invention relates to cylinders for internal combustion engines, comprising a combustion chamber of the type having a side chapel containing an exhaust valve, the intake valve being arranged either next to said valve of the valve. exhaust, either on the opposite side of the cylinder or above the cylinder body.
The main object of the present invention is to provide a construction which can prevent self-ignition.
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as well as the phenomenon of detonation of the displacement, known as knocking, - when a very high compression ratio is applied or when the fuel '- used. is very likely to cause knocking or self-ignition. In addition, the present construction allows perfect flushing of the burnt gases.
In the accompanying drawings:
Fig. 1 is a partial view in vertical section taken along line 1-1 of FIG. 2, and showing a cylinder whose intake valve and exhaust valve are arranged side by side.
Fig. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1.
Fig. 3 is a partial view in vertical section along the line III-III of FIG. 2.
Fig. 4 is a partial view in vertical section taken along the line IV-IV of FIG. 2.
Fig. 5 is a partial and vertical cross-sectional view of a cylinder having a T-shaped cylinder head (ie the intake and exhaust valves being disposed on two opposite sides of the cylinder).
Fig. 6 is a partial and vertical sectional view of a cylinder having an exhaust valve disposed on the side and an inverted intake valve disposed above the cylinder body.
Fig. 7 is a partial cross-sectional view taken along the line VII-VII of FIG. 6.
The same reference numbers denote the same parts in all drawings.
In the construction methods according to Figs. 1-4, a side chapel 3 is provided on the side of the cylinder body 2, which chapel encloses the exhaust valve 4 and
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that of admission, arranged side by side, these two valves being carried by the cylinder block and the chapel being made in the cylinder head 6 of the latter.
The chapel 3 has above the exhaust valve 7 a rounded ceiling free of protrusions as shown at 7, the edge of said valve being disposed at a certain distance from the adjacent wall 8 of the chapel. The space left between the top of the chapel ceiling and the body of the exhaust valve, when the latter is at the end of the lift, is preferably the smallest space which allows free passage of the exhaust gases. exhaust above the valve body so that said gases can escape freely around the edge of the valve which is furthest from the cylinder body.
These three characteristic features (that is to say the rounded dome, the size of the space left between the exhaust valve and the wall of the chapel, as well as the size of the space between the said valve of exhaust and the dome of the chapel), are combined so as to ensure a free passage of the exhaust gases above the valve and between the edge of the latter and the adjacent wall of the chapel, which allows avoid excessive heating of said valve, thus avoiding the danger of self-ignition during compression and at the same time making it possible to obtain good purging of the burnt gases.
The space 50 provided between the body of the intake valve 5 and the ceiling of the chapel is less than that provided between this ceiling and the exhaust valve, the part of said ceiling overhanging the intake valve, being able to be made up of a flat surface (see Fig. 4). The height of the chapel gradually decreases from the rounded part 7 (see Fig. 1) going towards the cylinder body, as does the width of the said chapel, in a direction parallel to
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the line which joins the centers of the two valves (see 11, Fig. 2). This gradual pitching avoids corners or pockets and facilitates the flow of combustible gases from the cap into the cylinder during the driving stroke.
The location of the spark plug 12 is near the part of the seat of the exhaust valve 4 which is furthest from the cylinder body, this spark plug being arranged vertically and as close as it is. suitable for the wall furthest from the piston body, from the combustion chamber. However, this candle can also be tilted as in the construction methods shown in Fig. 5 and 6.
In the variant shown in FIG. 5 the invention is applied to a T-cylinder head cylinder. The rounded cylinder head base above the exhaust valve, as shown at 7, is essentially the same as that shown in FIG. 1. The flat part 9 of the cylinder head base provided above the intake valve 5 also extends above the cylinder body and merges with the rounded part as shown in FIG. 4. As mentioned above, the spark plug 12 is inclined so that the spark points are located in the corner formed by the bottom of the cylinder head and the wall 8 of the chapel.
In the construction mode shown in Figs. 6 and 7, the intake valve 5 is arranged in the cylinder head above the cylinder body and its axis can be tilted as shown in the drawing. Thus it becomes possible to have a large intake valve. diameter in a small and compact combustion chamber, this arrangement being favorable to the purging of the exhaust gases, is further improved by the offset of the times.
In the last two modes of construction it will be seen that, just like in those shown in Figs. 1-4, the ar- part
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round and free of protrusions, from the bottom of the cylinder head, is above the exhaust valve and that in both cases the depth and width of the cylinder head decreases as it goes towards the cylinder body. Sufficient space is provided between the wall of the chapel and the edge furthest from the cylinder body, from the seat of the exhaust valve, so that the flow of exhaust gases is never obstructed, the ignition device being placed as close as appropriate to the edge of the seat of this valve and also to the side furthest from the cylinder body.
The combustion chamber, according to the present invention, is free of pockets, the exhaust is not obstructed and when the gases ignite, the flame can spread freely from the more heated places to the less heated places. heated. It will be seen that in all the modes of construction cited, it is a question of two distinct spaced, namely, the side chapel, in the form of a dome, overhanging the exhaust valve and a smaller play space, provided in the neighborhood v of the inlet valve.
The essential point of the invention lies mainly in the above combination of the ceiling, in the form of a dome, free from protrusions, and forming part of the chapel which encloses the exhaust valve and the location of the spark plug placed on the side of this valve, furthest from the cylinder body. This arrangement ensures the presence above the exhaust valve of a sufficient quantity of mixture to ensure the cooling of this valve and allows easy ignition of the gases even when the engine is not warmed up.
Upon ignition, the combustible mixture begins to burn above the exhaust valve,
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(that is to say the most heated area of the combustion chamber) which has the effect of expelling the mixture, whether ignited or not yet burned, from this relatively strongly heated region, and to direct it towards the piston and the less heated part of the combustion chamber. This is how high compression ratios can be used without causing self-ignition or knocking.
In order to achieve this result, it is important that the space between the exhaust valve and the rounded ceiling which overhangs it is as shallow as possible, while at the same time having a sufficient passage section to allow passage above. said exhaust gas valve going to the side of this valve, which is furthest from the cylinder body, as described above. In addition, the gradual decrease in the width of the combustion chamber, as shown in 10 and 11, has the effect of avoiding the presence of surfaces which could obstruct the passage of the combustible mixture from the spark plug to the cylinder, or which could even cause a crash.
The smooth, protrusion-free, rounded surface of the chapel above the exhaust valve allows easy flow of exhaust gases, which keeps the exhaust valve at a much lower temperature. than usual and prevent this valve from burning out.
If; however, the surface of the domed ceiling which overhangs the exhaust valve has one or more protrusions arising, for example, from the fact that the inlet valve or the ignition device are disposed therein. - face, there will result a tendency to knock due to the heat radiated by the two surfaces, which are relatively little cooled, that is to say the inlet valve and the exhaust valve.
On the other hand, if we widened the space between and around
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of the two valves (when these are placed one immediately above the other) and if the walls which delimit this space did not gradually converge towards the cylinder body, the result would be that during the exhaust , the flame would have a marked tendency to move towards the top or towards the edge of the exhaust valve and thus cause an excessive heating of the latter, Then there would be considerable eddies above the valve d 'exhaust, during compression and exhaust.
Thanks to the present invention, the exhaust gases can pass around the exhaust valve, while coming into contact with it as little as possible, for this purpose it is important to provide approximately passage sections. equal for all sides of the valve.
It has been found, as a result of considerable research work, that very high compression ratios can be used in cylinders constructed according to the present invention. Thus, in the case of engines having valves arranged side by side and provided with a cast iron cylinder head, a compression ratio of 6.25 to 1 can be used, while by placing the exhaust valve on the side. and the intake valve above the cylinder, this rate can be increased to 7 to 1, for a cylinder of 83 m / M bore, provided with a dismountable cast iron cylinder head. Here this cylinder head is made of aluminum (or an alloy thereof) we can even provide higher compression ratios.