<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
"PBRFEC1'IONHElJlëjHT8 AUX CULASSES DE MOTEURS A COIJ3USTTON INTERNE"
Cette invention concerne des perfectionnements aux culasses de moteurs à combustion interne, moteurs du type dans lequel les soupapes' d'admission et d'échappement sont montées dans la paroi d'extrémité de la culasse et s'ouvrent vers le bas, vers le cylindre. Des soupapes disposées de cette manière sont aéaignées ci-après come soupapes en tête.
L'objet ae cette invention consiste à établir une cons- truction de culasse de moteur susceptible ae réduire au mi- nimum ou d'éliminer la détonation ou le cognement du mélange explosif.
<Desc/Clms Page number 2>
Une aes causes de la détonation ou cognement est que l'avant de la vague explosive qui avance comprime une partie non encore brulée du mélange dans une zone chaude, ce qui a pour effet que la température etla pression augmentent au point de provoquer une détonation ou cognement. Dans la culasse du type susdit, il s'établit, pendant la marche du moteur, une grande différence de température entre une zône à température relativement basse, disposée dans le voisinage de la soupape d'admission et une zône à température relati- vement élevée, disposée dans le voisinage de la soupape, d'é- chappement .
Des moteurs à soupapes en tête ayant une culasse de moteur agrandie pour permettre l'emploi de grandes soupapes ou un nombre plus élevé de soupapes, sont particulièrement sujets à des détonations ou cognements du fait que les sou- papes d'échappement sont logées dans des poches, que l'espace 'entre ces soupapes est limité et que la production de chaleur est augmentée.
par exemple, dans un moteur ayant deux soupapes d'é- chappement et deux soupapes d'admission disposées verticale- ment dans une chambre de combustion aplatie et de forme cy- lindrique, avec ou sans extensions latérales, ou bien dans un moteur à quatre soupapes en tête, inclinées comme dans le type avec culasse à fond incliné, il existe deux coins à température élevée, constituant deux poches de détonation ou cognement vers lesquelles la flamme avance et provoque ainsi des détonations ou cognements. Afin d'éviter la détonation ou cognement, il est nécessaire de prévoir des moyens empê- chant la partie avant de la vague explosive de comprimer le mélange non brûlé dans le voisinage de la soupape d'échappe- ment.
Les conditions requises peuvent être réalisées par le
<Desc/Clms Page number 3>
fait que l'explosion est amenée à s'amorcer dans la zône réchauffée, ce qui a pour effet que la vague explosive s'avance vers la zône froide.
On a proposé d'employer dans un moteur à soupapes en tête deux dispositifs d'allumage, diamétralement opposés l'un à l'autre, un de ces dispositifs étant disposé à pro- ximité de la soupape d'échappement. Toutefois, avec cette disposition, on obtenait deux vagues explosives comprimant entre elles le mélange non brûlé à un degré élevé de com- pression, lequel mélange était poussé vers le centre du cy- lindre, mais en même temps vers un bord réchauffé de la soupape d'échappement.
Suivant la présente invention, on a prévu, pour un moteur à combustion interne, une culasse dans laquelle les soupapes d'admission et d'échappement sont disposées côte à côte dans la paroi d'extrémité et dans laquelle on a prévu une seule ouverture pour un dispositif d'allumage, agencée au côté de la soupape d'échappement le plus éloigné de l'axe du cylindre, ceci dans le but décrit ci-dessus.
Une caractéristique de l'invention réside dans le fait de disposer la bougie d'allumage, dans une paroi latérale de la culasse, de manière que cette bougie se trouve en dehors au courant principal des gaz .l'échappement.
Une autre particularité de l'invention consiste en ce que l'espace de combustion compris dans la culasse se pro- longe en partie vers un seul côte du cylindre, et que la raccord du dispositif d'allumage et une partie de la soupape d'échappement sont disposées dans la dit± prolongement. Dans un autre exemple, la dite chambre (:Le combustion peut se pro- longer de chaque côté du cylindre et les têtes des soupapes
<Desc/Clms Page number 4>
d'admission et d'échappement peuvent dépasser les parois du cylindre, le raccord au dispositif d'allumage étant alors situé dans la partie du dit prolongement s'étendantderrière la soupape d'échappement.
Une troisième caractéristique de cette invention consiste en ce que les parois latérales de la culasse sont courbées du côté des soupapes le plus éloigné du cylindre, pour obtenir un courant gazeux uniformément réparti autour ' des soupapes, et en ce que le -raccord ou ouverture pour le dispositif d'allumage est situé dans ladite paroi courbée, derrière la soupape d'échappement.
Suivant une quatrième particularité de l' i.nveJ.1tion, on prévoit dans une culasse ayant deux soupapes d'échappement en tête disposées côte à côte, une ouverture ou raccord pour dispositif d'allumage, disposé en face de chaque soupape d'échappement, du côté le plus éloigné du centre du cylindre.
D'autres caractéristiques de l'invention sont spéci- fiées dans la description et les revendications ci-après et en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
Fig. 1 est une coupe d'un mode d'exécution d'une ou- lasse suivant la présente invention, cette coupe étant prati- quée dans l'axe du cylindre.
Fig. 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1.
Fig. 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la Fig. 2.
Figs. 4, 6, 8, 10, 11 et 12 sont des coupes partielles d'autres culasses établies suivant, la présente invention, ces coupes étant pratiquées dans l'axe du cylindre.
Fig. 5 montre une coupe suivant la ligne 5-5 de la Fig. 4.
Fig. 7 est une coupe suivant la ligne 7-7 de la Fig. 6.
<Desc/Clms Page number 5>
Fig. 9 est une coupe suivant la ligne 9-9 de la Fig. 8.
Fig. 13 est une vue en plan d'en-dessous, de la Fig-12..
Les mêmes nombres de références indiquent les mêmes parties dans chacune des Figures.,
Dans le mode de construction montré dans la Fig. 1, la , soupape d'admission 1 est légèrement inclinée et est disposée presque directement sur l'axe du corps de cylindre 2, le sens d'inclinaison étant tel que l'axe de la soupape rencontre - l'axe du cylindre à proximité du soumet de ce dernier. La chambre de combustion que renferme la culasse se prolonge latéralement au cylindre, en 3 , la soupape d'échappement 4 étant partiellement comprise dans le dit prolongement dé l'espace de combustion.
L'axe de la soupape d'échappement est disposé parallèlementà l'axe du cylindre. Un raccord de bougie d'allumage 8 est disposé horizontalement dans/une paroi latérale de la culasse,en face du bord de la soupape d'échappement le plus éloigné du centre du cylindre. La dite paroi latérale est de forme concave, afin de permettre une' répartition uniforme des gaz d'échappement autour de la. soupape d'échappement en position-de levée. Les parois laté- rales sont formées de manière à rencontrer les parois du cy- lindre èn courbes légères , comme l'indiquent clairement les Figs. 2 et 3.
On verra que, avec la disposition susdite,et lorsque les deux soupapes sont fermées, la paroi d'extrémité de la chambre de combustion est formée de telle manière que l'avant de la vague explosive qui s'avance, dirige les gaz brûlants vers le bas dans le cylindre.La configuration raie de la chambre de combustion contenue dans la culasse - est ovale en vue de plan.
<Desc/Clms Page number 6>
Le mode de construction Montre en Figs. 4 et 5 dif- fère des précédents en ce que les axes les deux soupapes sont disposés parallèlement à l'axe du cylindre et en ce que l'axe de la oougie d'allumage est incliné sur.une ligne réunissant les axes des deux soupapes. L'orifice d'échappe- ment est désigné par 6, et celui d'admission par 7, tandis que le raccord ou orifice de bougie d'allumage est désigné - par 8. Il est à remarquer qu'une distance plus grande est prévue entre l'orifice d'échappement etle soumet du cylin- dre, qu'entre 1.'orifice d'admission et ce même sommet.
Cette grande distance tend à abaisser la température dans la région de la soupape d'échappement, tout en .permet- tant d'obtenir le volume relativement réduit nécessaire à la chambre de combustion. On voit dans la Fig. 5 que l'orifice d'admission est coaxial avec le cylindre, tandis que l'ori- fice d'échappement est disposé partiellement au-delà du bord supérieur du cylindre.
Les modes de construction que représentent les Fige.
6 et 7 diffèrent principalement du précédent en ce que l'orifice d'échappement 6 etl'orifice d'admission 7 sont disposés immédiatement au-dessus du cylindre et d'un même côte de son axe. La chambre de combustion présente un espace relativement grand, entre les deux orifices précités d'une part et le sommet du cylindre d'autre part, et recouvre seulement la moitié environ de la surface du cylindre.
Le mode de construction des Figs. 8 et 9 diffère de celui décrit en dernier lieu en ce que l'espace de combus- tion se prolonge en partie d'un côte du cylindre et en ce que lesorifices d'admission et d'échappement, vues en plan, re- ,,couvrent le bord du cylindre. La distance entre ces orifices
<Desc/Clms Page number 7>
et le sommet du cylindre est moindre que dans le mode de construction précédent, mais la chambre de combustion s'é- tend sur une surface plus grande du cylindre.
Dans la Fig. 10, l'espace de combustion est établi de manière à s'étendre latéralement de chaque côte du cylindre,- de grands orifices d'admission et d'échappement étant prévus,... lesquels,vus en plan, recouvrent les bords du cylindre.
Dans la Fig. 11, la paroi d'extrémité de la culasse est inclinée, et les deux orifices de soupape sont disposés - immédiatement au-dessus du cylindre. Cette inclinaison de la paroi permet de prévoir des orificesde grande section sans due la chambre de combustion doive se prolonger'latéra- lewent par rapport au cylindre.
Dans tous les modes de construction, la bougie d'allu- mage 8 est située du côté de la soupape d'échappement qui est le plus éloigné du centre du cylindre.
Dans les/modes de constructions montrés dans les Fige.
12 et 13, on a prévu deux orifices d'échappement 6, disposés côte à côte, et deux orifices d'admission 7 disposés pareil- lement. Un raccord de bougie allumage est prévu dans la paroi latérale de la culasse en regard du bord de chaque orifice d'échappement le plus éloigné du centre du cylindre.
Tout comme dans la Fig. 4, on prévoit une plus grande distan- ce entre l'orifice d'échappement et le sommet du cylindre d'une part et l'orifice d'admis$on et le même sommet, d'autre, part. Les parois de la culasse se prolongent latéralement vers un côté du cylindre, en regard de chacun des dits orifi- ces, comme montré en pointillé en 9 dans la Fig. 12, tandis que, entre chaque paire de soupapes, les mêmes parois recou- vrent le cylindre comme indiqué par la ligne 10 dans la Fig.
12.
<Desc/Clms Page number 8>
Dans toutes les.'.dispositions précitées, le mélange le plus réchauffé est brûlé en premier lieu, et la flamme se propage depuis la zône la plus réchauffée vers une zône , moins réchauffée. Au cas où la soupape d'échappement est logée dans une poche le mélange est, pendant la période de com- pression. refoulé vers la soupape d'échappement, ce qui a pour effet de refroidir cette dernière et de réchauffer le dit mélange, lequel brûle alors plus vivement qu'en tout autre cas.
De cette façon, des compressions plus élevées peuvent être appliquées et le mélange brûle plus rapidement, ce qui demande une moindre avance à l'allumage, que d'habitude, mais sans provoquer un fonctionnemenb brutal.
Des assais au frein avec des moteurs présentant les caractéristiques de l'invention, démontrent que ces moteurs développent plus de puissance que normalement, tout en ayant de laseuplesse, et cela avec de l'essence ordinaire et avec des taux de compression allant jusqu'à 7.
<Desc / Clms Page number 1>
EMI1.1
"PBRFEC1'IONHElJlëjHT8 TO CYLINDER HEADS OF INTERNAL COIJ3USTTON ENGINES"
This invention relates to improvements to cylinder heads of internal combustion engines, engines of the type in which the intake and exhaust valves are mounted in the end wall of the cylinder head and open downward toward the cylinder. . Valves arranged in this way are hereinafter referred to as overhead valves.
The object of this invention is to provide an engine cylinder head construction capable of minimizing or eliminating the detonation or knocking of the explosive mixture.
<Desc / Clms Page number 2>
One of the causes of the detonation or knock is that the front of the advancing explosive wave compresses an unburnt portion of the mixture in a hot area, causing the temperature and pressure to rise to the point of causing a detonation or knock. In the cylinder head of the aforesaid type, during the operation of the engine, a large temperature difference is established between a zone of relatively low temperature, disposed in the vicinity of the intake valve and a zone of relatively high temperature. , arranged in the vicinity of the valve, exhaust.
Overhead valve engines having an engine cylinder head enlarged to allow the use of large valves or a higher number of valves, are particularly prone to banging or knocking because the exhaust valves are housed in housings. pockets, that the space between these valves is limited and that the heat production is increased.
for example, in an engine having two exhaust valves and two intake valves arranged vertically in a flattened and cylindrical combustion chamber, with or without side extensions, or in an engine with four Overhead valves, inclined as in the type with inclined bottom cylinder head, there are two high temperature wedges, constituting two pockets of detonation or knocking towards which the flame advances and thus causes detonations or knocking. In order to avoid detonation or knocking, it is necessary to provide means preventing the front part of the explosive wave from compressing the unburned mixture in the vicinity of the exhaust valve.
The required conditions can be fulfilled by the
<Desc / Clms Page number 3>
causes the explosion to initiate in the heated zone, which causes the explosive wave to advance towards the cold zone.
It has been proposed to employ in an overhead valve engine two ignition devices diametrically opposed to each other, one of these devices being arranged in proximity to the exhaust valve. However, with this arrangement, two explosive waves were obtained compressing between them the unburnt mixture to a high degree of compression, which mixture was pushed towards the center of the cylinder, but at the same time towards a heated edge of the valve. exhaust.
According to the present invention, there is provided, for an internal combustion engine, a cylinder head in which the intake and exhaust valves are arranged side by side in the end wall and in which a single opening is provided for an ignition device, arranged on the side of the exhaust valve furthest from the axis of the cylinder, this for the purpose described above.
A characteristic of the invention resides in the fact of arranging the spark plug, in a side wall of the cylinder head, so that this spark plug is located outside the main stream of the exhaust gases.
Another feature of the invention consists in that the combustion space included in the cylinder head extends partly towards a single side of the cylinder, and that the connection of the ignition device and part of the valve exhaust are arranged in the said ± extension. In another example, the said chamber (: The combustion can extend on each side of the cylinder and the heads of the valves
<Desc / Clms Page number 4>
intake and exhaust may protrude beyond the walls of the cylinder, the connection to the ignition device then being located in the part of said extension extending behind the exhaust valve.
A third feature of this invention is that the side walls of the cylinder head are curved on the side of the valves furthest from the cylinder, to obtain a gas stream evenly distributed around the valves, and in that the connection or opening for the ignition device is located in said curved wall, behind the exhaust valve.
According to a fourth feature of the i.nveJ.1tion, there is provided in a cylinder head having two overhead exhaust valves arranged side by side, an opening or connection for an ignition device, arranged opposite each exhaust valve , on the side furthest from the center of the cylinder.
Other features of the invention are specified in the description and claims below and with reference to the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 is a section through an embodiment of a lattice according to the present invention, this section being taken along the axis of the cylinder.
Fig. 2 is a section taken along line 2-2 of FIG. 1.
Fig. 3 is a section taken along line 3-3 of FIG. 2.
Figs. 4, 6, 8, 10, 11 and 12 are partial sections of other cylinder heads established according to the present invention, these sections being made in the axis of the cylinder.
Fig. 5 shows a section taken along line 5-5 of FIG. 4.
Fig. 7 is a section taken along line 7-7 of FIG. 6.
<Desc / Clms Page number 5>
Fig. 9 is a section taken along line 9-9 of FIG. 8.
Fig. 13 is a bottom plan view of Fig-12.
The same reference numbers indicate the same parts in each of the Figures.
In the construction mode shown in FIG. 1, the, inlet valve 1 is slightly inclined and is disposed almost directly on the axis of the cylinder body 2, the direction of inclination being such that the axis of the valve meets - the axis of the cylinder in proximity of the latter's subject. The combustion chamber contained in the cylinder head extends laterally to the cylinder, at 3, the exhaust valve 4 being partially included in the said extension of the combustion space.
The axis of the exhaust valve is arranged parallel to the axis of the cylinder. A spark plug connector 8 is disposed horizontally in / a side wall of the cylinder head, opposite the edge of the exhaust valve furthest from the center of the cylinder. Said side wall is concave in shape, in order to allow a uniform distribution of the exhaust gases around the. exhaust valve in the raised position. The side walls are formed to meet the walls of the cylinder in light curves, as clearly shown in Figs. 2 and 3.
It will be seen that, with the above arrangement, and when both valves are closed, the end wall of the combustion chamber is formed in such a way that the front of the advancing explosive wave directs the burning gases towards the bottom in the cylinder.The striped configuration of the combustion chamber contained in the cylinder head - is oval in plan view.
<Desc / Clms Page number 6>
The construction method shown in Figs. 4 and 5 differ from the preceding ones in that the axes of the two valves are arranged parallel to the axis of the cylinder and in that the axis of the ignition plug is inclined on a line joining the axes of the two valves. . The exhaust port is designated by 6, and the intake port by 7, while the connection or spark plug port is designated - by 8. Note that a greater distance is foreseen. between the exhaust port and the subject of the cylinder, than between the inlet port and this same top.
This large distance tends to lower the temperature in the region of the exhaust valve, while still allowing the relatively small volume required for the combustion chamber to be obtained. It can be seen in FIG. 5 that the inlet port is coaxial with the cylinder, while the exhaust port is disposed partially beyond the upper edge of the cylinder.
The modes of construction represented by the Fige.
6 and 7 differ mainly from the previous one in that the exhaust port 6 and the inlet port 7 are arranged immediately above the cylinder and on the same side of its axis. The combustion chamber has a relatively large space, between the two aforementioned orifices on the one hand and the top of the cylinder on the other hand, and covers only about half of the surface of the cylinder.
The method of construction of Figs. 8 and 9 differs from that last described in that the combustion space extends in part from one side of the cylinder and in that the intake and exhaust ports, seen in plan, re-, , cover the edge of the cylinder. The distance between these holes
<Desc / Clms Page number 7>
and the top of the cylinder is smaller than in the previous embodiment, but the combustion chamber extends over a larger area of the cylinder.
In Fig. 10, the combustion space is established so as to extend laterally from each side of the cylinder, - large intake and exhaust ports being provided, ... which, seen in plan, cover the edges of the cylinder .
In Fig. 11, the end wall of the cylinder head is inclined, and the two valve ports are arranged - immediately above the cylinder. This inclination of the wall makes it possible to provide orifices of large section without due the combustion chamber having to extend laterally with respect to the cylinder.
In all embodiments, the spark plug 8 is located on the side of the exhaust valve which is furthest from the center of the cylinder.
In the / modes of construction shown in Figs.
12 and 13, two exhaust ports 6 are provided, arranged side by side, and two intake ports 7 arranged in the same way. A spark plug connector is provided in the side wall of the cylinder head facing the edge of each exhaust port furthest from the center of the cylinder.
As in Fig. 4, a greater distance is provided between the exhaust port and the top of the cylinder on the one hand and the intake port $ on and the same top on the other hand. The walls of the cylinder head extend laterally towards one side of the cylinder, facing each of said ports, as shown in dotted lines at 9 in FIG. 12, while between each pair of valves the same walls cover the cylinder as indicated by line 10 in FIG.
12.
<Desc / Clms Page number 8>
In all of the aforementioned arrangements, the more heated mixture is burned first, and the flame propagates from the more heated area to a less heated area. In case the exhaust valve is housed in a bag the mixture is, during the compression period. discharged towards the exhaust valve, which has the effect of cooling the latter and heating the said mixture, which then burns more strongly than in any other case.
In this way, higher compressions can be applied and the mixture burns faster, requiring less ignition advance than usual, but without causing rough operation.
Brake tests with engines having the characteristics of the invention, demonstrate that these engines develop more power than normally, while having flexibility, and that with ordinary gasoline and with compression ratios of up to 7.