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Dispositif d'échappement pour moteurs à combustion interne.
La présente invention a pour objet un dispositif d'échappement destiné à assurer l'évacuation totale des gaz brûlés des cylindres de moteurs à combustion interne, en rendant irréversible l'écoulement de ces gaz qui, par un phénomène connu, après s'être échappés des cylindres instantanément en y créant un vide presque parfait, tendent à y refluer avant la fermeture de l'échappement. L'irréversibi- ' lité de l'écoulement empêche ce reflux et maintient donc dans les cylindres le vide propice à un bon remplissage de gaz frais, condition d'un rendement éleve du moteur.
Suivant l'invention, on obtient ce résultat d'une
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façon simple en guidant les gaz dans le dispositif d'échappement, directement à la sortie des lumières du cylindre, de manière qu'ils s'y écoulent à grande vitesse en un mouvement tourbillonnaire hélicoïdal, momentanément irréversible en raison de la vitesse élevée et de l'inertie des gaz. A cet effet, le dispositif d'échappement comporte au voisinage immédiat des lumières d'échappement du cylindre, un passage étranglé ou autrement conformé en tuyère pour assurer une grande vitesse d'écoulement des gaz et une chambre de détente de section circulaire, avantageusement en forme de volute, dans laquelle la tuyère débouche tangentiellement et sous un angle tel que les gaz prennent un mouvement tourbillonnaire en hélice vers la sortie de la chambre ou volute.
La tuyère est avantageusement de section variable suivant le régime du moteur et elle peut comporter à cet effet une paroi ou lèvre mobile. Avantageusement aussi, l'entrée de la chambre ou volute de détente communique avec l'atmosphère, et des ouïes sont ouvertes dans la volute pour l'aspiration d'air dans le tourbillon des gaz.
De préférence, le dispositif d'échappement entoure annulairement une ceinture de lumières du cylindre et la tuyère est également annulaire et comporte un cloisonnement d'aubes directrices servant à amorcer le mouvement hélicoïdal des gaz, en dirigeant ceux-ci sous un angle obtus dans la chambre ou volute de détente. Dans une forme d'exécution, la couronne d'aubes directrices constitue un rotor qui, sous l'action des gaz sortant des lumières d'échappement, tourne en sens inverse de l'écoulement de ces gaz dans la volute et en continuant à tourner par inertie après le départ des gaz du cylindre, exerce une action obtu-
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ratrice qui contribue à empêcher toute rentrée de gaz dans le cylindre.
On comprendra bien l'invention en se' référant aux dessins annexés qui en représentent à titre d'exemple différentes formes d'exécution.
Fig. 1 est une coupe verticale d'un cylindre de moteur muni d'un dispositif d'échappement à aubes directrices fixes.
Fig. 2 est une coupe horizontale suivant la ligne II-II de la Fig. 1, montrant en plan le dispositif d'échappement.
Figs. 3 et 4 sont respectivement une coupe verticale et une demi-coupe horizontale d'une variante.
Figs. 5 et 6 montrent en coupe horizontale deux autres variantes.
Figs. 7 et 8 montrent en coupe verticale une tuyère de section variable, avec deux positions différentes de la lèvre mobile, et
Figs. 9 et 10 montrent à plus grande échelle, en coupes partielles respectivement verticale et horizontale, un dispositif d'échappement à aubes directrices formant rotor de turbine.
Dans ces dessins, 1 désigne la paroi d'un cylindre de moteur dont le piston 2 découvre au point mort bas une ceinture de lumières d'échappement 3 permettant la sortie instantanée de la masse de gaz brûlés vers le dispositif d'échappement qui s'oppose à ce que ces gaz soient rappelés par le vide dans le cylindre avant que le piston 2 ait recouvert les lumières 3. Sur les Figs. 1 et 2, les lumières 3 s'ouvrent dans -
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une tuyère annulaire 4 ayant une section étranglée du type venturi, qui est cloisonnée par des aubes 5 obliques par rapport aux rayons du cylindre et qui débouche tangentiellement dans une volute 6 entourant la tuyère.
Les gaz brûlés passent dans la tuyère 4 en filets animés d'une très grande vitesse, auxquels les aubes directrices 5 impriment un mouvement de rotation dans le plan de la tuyère, en direction de la sortie de la volute 6. En sortant de la tuyère, tangentiellement à la paroi courbe en section verticale de la volute 6, les filets gazeux reçoivent un mouvement de rotation dans le plan perpendiculaire à la tuyère 4, d'où résulte un mouvement tourbillonnaire hélicordal intense des gaz dans la volute, vers la sortie de celle-ci. La force vive de la masse de gaz tourbillonnant maintient cette direction d'écoulement une durée de temps plus grande que celle nécessaire au piston 2 pour recouvrir les lumières 3.
Afin d'alimenter le tourbillon gazeux pour assurer le plus possible son écoulement régulier à pression constante dans la section croissante de la volute, le départ de celleci est ouvert à l'atmosphère en 6a et des ouïes 7 sont ménagées dans sa paroi extérieure par lesquelles de l'air est aspiré dans la volute par l'effet de trompe du courant gazeux.
Il peut être avantageux de donner à la tuyère une sectiontronconique comme c'est montré en 4a sur la Fig. 3, et aux aubes 5 un profil aérodynamique comme c'est montré en 5a sur la Fig. 4.
La tuyère peut être en plusieurs tronçons, ayant chacune leur volute individuelle,ainsi que c'est représenté schématiquement en 4b et 6b sur la Fig. 5.
Dans la variante montrée sur la Fig. 6, deux tuyères
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4c et deux volutes convergentes 6c sont prévues, les tuyères 4c séparées par un massif 8 ayant leur contour extérieur excentrique par rapport au cylindre et les volutes 6c ayant à leur tour leur paroi extérieure excentrique par rapport aux tuyères, tandis que leur paroi intérieure épouse le contour extérieur des tuyères. De cette façon, une faible rotation des volutes par rapport aux tuyères permet de varier leurs sections respectives et d'adapter le régime d'écoulement des gaz au régime du moteur. La figure montre les volutes décalées par rotation relativement aux tuyères.
On autre moyen d'adapter le régime d'écoulement des gaz au régime du moteur est de faire varier la section de la tuyère pour étrangler plus ou moins les veines gazeuses.
Sur les Figs. 7 et 8, la paroi ou lèvre inférieure 9 de la tuyère annulaire 4d est mobile transversalement au passage des gaz dans la tuyère pour en faire varier la section. Cette variation peut être commandée de toute façon appropriée, par exemple automati quement sous l'effet des variations de la dépression dans la conduite d'admission du moteur. A cet effet, la lèvre mobile 9 de la tuyère est équilibrée par un ressort 10 et accouplée à un soufflet 11 qui communique par un tuyau 12 avec la conduite d'admission 13 en aval du papillon d'.é- tr.anglement 14 de cette conduite. Le volume du soufflet 11 suit les variations de la dépression dans 1a conduite 13 en provoquant des mouvement correspondants de la lèvre mobile 9 et, par suite, des variations correspondantes de la section de la tuyère.
Comme le montre la Fig. 8, la lèvre mobile 9 peut étrangler complètement la tuyère 4 et, le cas échéant, jouer ainsi le rôle d'obturateur s'opposant au reflux des gaz dans le cylindre. D'autres constructions de lèvre
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ou paroi mobile variant la section de la tuyère sont évidem- ment réalisables.
Dans les formes d'exécution décrites ci-dessus du dispositif d'échappement, les aubes directrices 5 sont fixes.
Suivant la variante représentée sur les Figs. 9 et 10, la couronne d'aubes directrices 5e constitue un rotor suscepti- ble de tourner librement autour du cylindre le, en regard de la ceinture de lumières d'échappement 3e, dans la tuyère annu- laire 4e qui débouche tangentiellement dans la volute 6e. Le rotor tourne à grande vitesse sous l'action des filets gazeux qui lèchent les aubes 5e en passant par la tuyère et tourbil- lonnent ensuite dans la volute. Après la sortie de la masse des gaz brûlés, la rotation du rotor continue par inertie et empêche la rentrée de gaz dans le cylindre au cas où, le moteur marchant par exemple au ralenti, la fermeture des lu- mières 3e par le piston serait trop tardive pour se produire avant que le mouvement tourbillonnaire des gaz dans la vo- lute ait cessé d'être irréversible en perdant sa force vive.
De plus, la rotation des aubes directrices régularise l'écou- lement des gaz.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes et détails d'exécution donnés à titre d'exemple et on ne sortirait pas de son cadre en y apportant des modifica- tions.
REVENDICATIONS.
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