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"PERFECTIONNEMENTS AUX MOTEURS A COMBUSTION INTERNE"
Dans la plupart des cas, il est désirable d'imprimer aux moteurs à combustion interne une très grande vitesse de rota- tion. Généralement, cette vitesse est limitée par la facili- té plus ou moins grande avec laquelle les gaz frais sont admis dans le cylindre et avec laquelle les gaz brûlés peuvent s'en échapper. A ce propos, on a attaché beaucoup d'importance à la forme de la tuyauterie d'admission et de celle d'échappement, mais on a relativement négligé de traiter judicieusement la
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question de la circulation des gaz à l'intérieur même du cylin- dre.
Ceci a pour effet, d'une part, un remplissage incomplet des cylindres et, d'autre part, un achauffement excessif de la soupape d'échappement, ce qui à son tour provoque un auto- allumage ou un cognement dans le cas d'an taux de compression élevé.
La présente invention a pour objet d'établir une tête de cylindre ou culasse susceptible de présenter plusieurs varian- tes en ce qui concerne la position des soupapes et grâce à laquelle on peut obtenir un remplissage et un balayage parfaits aux hautes allures du moteur, sans que ce dernier ait tendance au "cognement" ou à des auto-allumages.
Les dessins annexés représentent schématiquement l'objet de l'invention appliqué à des cylindres présentant diverses dispositions de soupapes. Dans ces dessins:
Fig. 1 est une vue en coupe verticale d'une culasse et d'une chambre de combustion, dans laquelle la soupape d'échap- pement se trouve à côté du corps de cylindre et la soupape d'admission - immédiatement, au-dessus de la dite soupape d'échappement.
Fig. 2 est une vue partielle en coupe suivant la ligne II-II de la Fig. 1.
Fig. 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la Fig. 4, d'une culasse établie pour le cas où la soupape d'échappement et celle d'admission sont disposées du même côté du corps de piston.
Fig. 4 est une vue en pian suivant la ligne IV-IV de la Fig. 3.
Fig. 5 est une vue en coupe d'une culasse comme montré en Fig. 3, mais présentant une légère différence
Fig. 6 est une vue en coupe d'une culasse semblable à celle montrée dans les Figa. 3 et 5, mais dans laquelle les tiges de soupapes sont inclinées.
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Fig. 7 est une vue en coupe d'une culasse avec soupapes en tête, l'axe de la soupape d'échappement étant parallèle à l'axe du corps de cylindre et l'axe de la soupape d'admission étant incliné par rapport au dit axe du corps de cylindre, et
Fig. 8 est une vue en coupe d'une culasse dans laquelle la soupape d'échappement est disposée sur le côté du corps de gylindre, tandis: que la soupape d'admission est renversée et disposée en tête du corps de cylindre.
Les mêmes chiffres de référence désignent les mêmes orga- nes dans toutes les Figures.
En considérant le mode d'exécution montré en Fig. 1 et 2, on verra qu'une chapelle latérale 3, contenant la soupape d'échappement 4 est prévue sur le côté du corps de cylindre 2.
Aux fins de l'invention, cette chapelle est arrondie sui- vant un ou plusieurs sens, lesquels sont choisis de manière à diriger les gaz et/ou la flamme dans la chapelle ou cavité et entre la cavité et le corps de cylindre, par un passage réu- nissant ces deux parties et conformé, en vue de faciliter le plus possible l'introduction et l'échappement des gaz, dans le but de réduire au minimumles résistances que pourraient rencontrer ces gaz.
Toutefois, il est préférable, généralement, d'arrondir la chapelle dans tous les sens, en lui donnant une section circulaire aplatie, par exemple, en forme d'une sphère aplatie à ses pôles ou de forme partiellement ellipsoïdale ou partiel- lement ovoïde comme montré aux différents dessins annexés.
La ligne pointillé 5, considérée avec la ligne pleine 6 indique clairement le profil d'une telle chapelle dont une coupe transversale, suivant la ligne II-II, est montrée dans la Fig. 2. Un passage 7 s'étend depuis la chapelle jusqu'au corps du cylindre et présente un plafond 8 en pente douce, se prolongeant tout au moins jusqu'à l'axe du corps de cylindre.
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La culasse présente donc une chapelle latérale peu profonde, soutenant la soupape d'échappement et dont les parois sont arrondies dans tous les sens. De plus, on verra que là où les parois du passage 7 se confondent avec celles de la chapelle, ce qui a lieu approximativement sur la ligne II-II, il n'y a aucune arête vive susceptible de gêner le, ou d'opposer une résistance au mouvement des gaz entre le corps de cylindre et la chapelle 3.
Dans le mode d'exécution montre à titre d'exemple dans la Fig. 1, la soupape d'admission 9 est renversée et disposée immédiatement au-dessus de la soupape d'échappement. En outre, la disposition est telle que la chapelle garde une forme sphé- roîdale aplatie dont'les contours présentent la plus grande continuité possible, des évidements concaves, tels qu'indiqués en 10 par une ligne en pointillé, pouvant être pratiqués dans la tête de la soupape d'admission et dans celle de la soupape d'échappement.
De péférence, la bougie d'allwnagee 20 est disposée sur le côté le pltas éloigné du corps de cylindre 2, du siège 40 de la soupape d'échappement, afin que la flamme partant du fond de la chapelle puisse se propager dans le sens du corps de cylindre. On verra dans la Fig. 1 que l'axe de la bougie d',allumage peut être orienté vers le haut et vers l'extérieur du corps.de cylindre, mais on peut également adopter des dis- positions différentes, comme indiqué plus lo in.
Dans la construction montrée aux Figs. 3 et 4, on verra que la chapelle 3 se caractérise à nouveau par sa forme de sphéroïde aplati, comme en Fig. 1, la ligne pointillée 5 mon- trant clairement cette forme. Par suite de la courbure des parois 6 de la chapelle, lesquelles sont arrondies dans tous les sens jusqu'au bord du siège 40 de la soupape d'échappement, on évtte toute surface irrégulière/ ou brisée, susceptible de provoquer un tourbillon de gaz à l'intérieur de la chapelle.
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Ces Figs. montrent également clairement la façon dont les pa- rois des passages 7 se confondent tangentiellement avec les parois de la cavité 3 sans changement brusque de direction.
On verra également dans cette construction que l'axe de la bougie d'allumage 20 est incliné vers le haut et intérieure- ment vers l'axe du corps de cylindre ce qui, en certains cas, constitue une position plus favorable, avec moins d'interrup- tions dans l'égalité de la surface courbée de la cavité, et permet un meilleur refroidissement par eau. Les pointes des électrodes de la bougie sont, toutefois, situées substantielle- ment au même endroit qu'en Fig. 1.
Comme suivant cette construction, la soupape d'admission 9 est agencée à côté de la soupape d'échappement, la section arrondie et aplatie de la chapelle 3, forme qui est caracté- ristique de l'invention, est nécessairement plus longue dans le plan qui contient les axes des deux soupapes que dans le plan qui apparaît en Fig. 3. La surface arrondie de la cavté peut être continuée aussi bien jusqu'au siège de la soupape d'admission que jusqu'au siège de la soupape d'échappement, comme montré clairement en Fig. 4.
La Fig. 5 montre une modification importante apportée à la construction montrée aux Figs. 3 et 4, consistant dans l'emploi d'une épaisseur Il placée entre la culasse amovible 12 et le bloc de cylindre 13. Comme montré, les bords des ouvertures 14, dans la dite épaisseur, sont, taillés suivant une forme concave en 15 pour former une partie de la surface courbe 6, montrée dans les Figs . précédentes, ainsi que pour simplifier l'usinage ou la formation par coulée de la partie supérieure de la chapelle 3 dans la culasse 12. La courbe et l'inclinaison du bord de l'ouverture 16 sont également choi- sies suivant les besoins à cet endroit.
L'épaisseur 11 a également une importance particulière pour apporter des variations dans le taux de compression sans
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introduire de défauts dans la courbe des parois du passage 7 ou de la cavitée. En outre, cette épaisseur Il évite le défaut sérieux rencontré avec les joints usuels de culasse, ces der- niers créant des espaces dans le contour des bords du joint, lesquels nuisent à la circulation des gaz et provoquent des détonations.
En Fig. 6, bien que la chapelle soit de forme avoîde, la construction est substantiellement la même que celle montrée en Figs. 3 et 5, mais les axes des soupapes disposées côte à côte convergent vers l'axe du corps de cylindre lorsqu'ils appro- chent de l'extrémité supérieure du dit corps. Pour ce motif, la paroi du corps de cylindre est, entre elle et la soupape d'échappement et/ou la soupape d'admission, profilée comme en 22 pour se conformer au filet de gaz établi entre la soupape et le corps de cylindre par l'effet du passage 7. Il est à noter également que le passage 7 s'enfonce vers le cylindre, caractéristique qui est fréquemment désirable.
Fig. 7 montre l'aplication de l'invention à un moteur équi pé avec soupapes en tête. Dans cet exemple, afin de montrer la chapelle arrondie et aplatie contenant la soupape d'échappe- ment 4, le dessin a été complété comme auparavant par la li- gne pointillée 5 , et il est à noter particulièrement la façon dont le bord 6 de cette chapelle, éloigné du corps de cylindre, décrit une courbe pour rencontrer ce dernier sans former un évidement appréciable à l'endroit où se rejoignent la culasse amovible et le corps du cylindre. De même, la paroi 8 du pas- sage 7 rejoint la chapelle sans aucun changement brusque de direction, e de sorte que le courant de gaz peut circuler avec aisance entre le corps de cylindre et la chapelle sans ren- contrer obstruction de nature à provoquer un tourbillon.
Dans cette construction, la paroi 8 s'étend jusqu'au côté du cylin- dre opposé à celui où est située la chapelle latérale, et sa
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faceppésente un siège pour la soupape d'admission 9 dont l'axe est incliné par rapport à l'axe des corps de cylindre. Dans une construction de ce genre, il est préférable d'agencer la bougie d'allumage 20 avec son axe disposé horizontalement, mais comme dans toutes les dispositions précédentes, la dite bougie est placée de façon à ce que ses pointes d'électrodes se trou- vent à proximité convenable du bord de la soupape d'échappement le plus éloigné du corps de cylindre. Bien que la soupape d'é- chappement ait été montrée comme agencée verticalement, elle pourra, si on le désire, être inclinée.
Dans la construction montrée en Fig. 8, la chapelle 3 est formée partiellement dans la culasse amovible 12, et par- tiellement dans le bloc de cylindre 13, la soupape d'échappe- ment 4 étant agencée sur le côté du corps de cylindre , tandis que la soupape d'admission 9 est placée en tête, au-dessus du corps de cylindre. Cette dernière soupape peut être agencée verticalement, comme montré, ou bien el'le peut être inclinée.
La soupape d'échappement pourrait être agencée verticale- ment si on le préfère.
La présente invention, par suite de la combinaison des caractéristiques données ci-dessus, c'est-à-dire, la chapelle de section elliptique contenant la soupape d'échappement et le passage, conformé au filet des gaz, réunissant cette soupape avec le corps de cylindre, empêche la détonation du mélange et assure une plus grande éfficacité volumétrique qu'il n'a généralement été possible d'obtenir.
En outre, en empêchant la détonation, il est possible, matériellement, d'augmenter le taux de compression, au-delà de celui utilisé habituellement Le fait d'éviter cette détonation est dû principalement à la conformation arrondie des parois de la chapelle, depuis le bord du siège de la soupape d'échappement jusqu'à la face
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située immédiatement à l'opposé de la soupape, ensuite, à la communication lisse et directe établie entre la chapelle et le corps de cylindre sans créer de surfaces se présentant obliquement ou transversalement par rapport au sens du courant des gaz et susceptible d'entraver ce dernier ou de provoquer des tourbillons violents.
De tels tourbillons se produisent sila profondeur de la chapelle au-dessus de la tête de sou- pape, est supérieure à celle requise pour une circulation normale depuis le corps de cylindre jusqu'au-delà de la sou- pape d'échappement. C'est ce qui explique la conformation peu profonde de la chapelle et la forme sphérotdale aplatie ou autre forme similaire adoptée suivant la présente invention.
Dans la pratique, sans arrondir de cette façon la paroi de la chapelle, le courant de gaz d'échappement,vers le côté du siège éloigné du corps de cylindre,est retardé,et il se produit un tourbillon ou retour des gaz créé par la surface de la paroi.
La turbulence qui résulte d'un tel retour des gaz a pour effet d'échauffer considérablement le côté de la soupape d'échap- pement éloigné du corps de cylindre, et le seul moyen d'éviter les détonations. consiste à utiliser une compression beau- coup moins élevée que celle permise par la présente invention.
Pour atteindre tous les avantages qui dérivent de la présente invention, il est également hautement désirable que le dispositif d'allumage soit disposé à l'endroit indiqué dans les dessins.
Les exigences de la présente invention ne peuvent pas être satisfaites par une construction dans laquelle la chapel- le est de formeaphérique et est réunie au cylindre par une ouverture, même si la bougie est logée du côté de la soupape d'échappement éloigné du corps de cylindre. Une telle cons- traction provoquerait une turbulence considérable et une obstruction au passage des gaz entre la chapelle sphérique
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et le corps de cylindre, lesquels défauts'sont précisément évités par la présente invention.
Les avantages résultant de l'invention ont été démontrés pratiquement en remplaçant une culasse existante, de forme usuelle, par une culasse établie conformément à la présente invention. Le résultat s'est traduit par une élévation nota- ble du nombre de tours minute et par la possibilité d'utiliser une compression plus élevée sans cognement ou détonation. Il en résulte donc une augmentation considérable de la puissance.
Bien que dans les constructions données précédemment, la chapelle a été montrée comme étant en forme de sphéroïde aplati, ou d'une forme s'y rapprochant, il est bien entendu que l'invention n'et pas limitée à l'emploi de chapelles de cette forme particulière. Aussi longtemps que la chapelle af- fecte un profil elliptique dans un ou plusieurs sens, celle- ci répond à la caractéristique principale de l'invention. En général, il est désirable que la passage 7 soit aussi grand que possible et même que sa surface de section transversale augmente vers le corps de cylindre.
Il est d'usage, dans le but d'augmenter la turbulence dans les moteurs à soupapes disposées côte à côte, de réduire la section de passage entre le corps de cylindre et la cha- pelle, et ceci a pour effet de rendre le moteur brutal. Les moteurs établis conformément à la présente invention sont beau- coup plus souples, bien qu'ils atteignent des vitesses consi- dérablement plus élevées que des moteurs avec culasse à tur- bulence. Ils montrent également moins de tendance à présenter des périodes critiques.'
On se rendra aisément compte que les courants de gaz et/ou de flamme formés dans des moteurs établis suivant la présente invention sont de nature constante et uniforme.