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REFROIDISSEMENT DE TETES DE CYLINDRES A REFROIDISSEMENT PAR LIQUIDE, DE
MACHINES A COMBUSTION INTERNE.
La présente invention se rapporte à un refroidissement de têtes de cylindrée .de machines à combustion interne à refroidissement par liquide, avec soupapes disposées dans la tête de cylindre et particulièrement, avec chambre de combustion. L'invention consiste essentiellement dans le fait qu'entre les parois, soumises à de grands efforts thermiques; des chambres disposées dans la tête de cylindre., spécialement pour les soupapes et la chambre de combustion, des jets de liquide sont dirigés de façon telle que l'eau de refroidissement traverse les interstices avec une vitesse accrue.
De préférence, le liquide de ces jets est guidée transversalement à l'axe du cylindre et près de la base de la tête de cylindre, dans les espaces com- pris entre les parois des chambres, les parois des chambres (par exemple pour la soupape d'admission, la soupape d' échappement et la chambre de pré- combustion) constituant des canaux de passage libres au niveau des jets de liquide et n'étant donc pas réunies les unes aux antres de manière à empê- cher ou à obstruer le passage Le nombre de jets dé liquide correspond ici généralement au nombre des canaux constitués entre les parois des cham- bres, les jets de liquide étant de préférence dirigés radialement de l'ex- térieur, à travers les canaux, sur un point de rencontre central entre les chambres, ou approximativement sur un tel pointe La production des jets de liquide a lieu,
de préférence$ par des ouvertures d'échappement en forme de tuyères, dirigées à peu près transversalement à l'axe du cylindre, consti- tuées par exemple par des parois de déviation, qui recouvrent les canaux de passage du carter de cylindre vers la tête de cylindre. De préférence, les parois pour les boulons de fixation de la tête de cylindre sont séparées des parois de la chambre.
La, présente invention offre l'avantage que les parois de la cham- bre sont refroidies particulièrement efficacement aux endroits -surtout à l'endroit de transition vers la base de la tête de cylindre - où la chaleur
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de la chambre de combustion produit son plus grand effet thermique. En outre, par suite des canaux de refroidissement non obstrués, de la suppres- sion de l'agglomération de masses et de l'évacuation régulière de chaleur ainsi atteinte, on peut obtenir un refroidissement très uniforme.
On peut ainsi éviter des dilatations et distorsions thermiques dans la tête de cylindre en fonte et, par suite, également des ruptures dans cette piè- ceo
Il est, en outre, particulièrement avantageux, surtout en con- jonction avec le système de refroidissement décrit ci-dessus, de diminuer, en forme de tuyères, les sections des cauanx d'admission et d'échappement aux soupapes. On peut obtenir de la sorte, sans diminution du rendement volumétrique, une amélioration supplémentaire du refroidissement, en réali- sant, d'une part, des canaux de refroidissement particulièrement grands et, d'autre part, une vitesse de déplacement d'air plus élevée dans le ca- nal de soupape. Le premier phénomène cité est d'une importante particuliè- re pour la soupape d'échappement et l'autre phénomène, surtout pour la sou- pape d'admission.
Il est, en outre, préférable de noyer les soupapes dans la tête de cylindre et de déplacer ainsi les endroits les plus chauds de la tête de cylindre, dont font également partie les sièges de soupape (sur- tout de la soupape d'échappement) quelque peu vers l'intérieur, où ils sont plus exposés à l'effet de refroidissement de l'eau de refroidissement.
Le dessin représente une forme de réalisation de l'objet de la présente invention.
La figure 1 est une coupe horizontale à travers la tête de cylindre suivant la ligne A - B de la figure 3.
La figure 2 est une coupe transversale à travers la tête de cylindre suivant la ligne C - D de la figure 1.
La figure 3 est une coupe longitudinale à travers la tête de cylindre suivant la ligne E - F de la figure 1, et la figure 4 représente un schéma indiquant l'évolution de la section des canaux des soupapes d'admission et d'échappement.
Sur le bloc de cylindres 1 avec les cylindres 2 est fixée la' tête de cylindre 4, à l'aide des vis 3. Le bloc de cylindre et la tête de cylindre sont refroidis par liquide, par exemple par eau, et comportent une enveloppe de refroidissement 5 et 6. Dans la tête de cylindre sont disposées la soupape d'admission 7, la soupape d'échappement 8 et une chambre de précombustion 9, cette dernière étant, par exemple, constituée par des pièces rapportées 10, qui sont montées, directement ou avec inter- position de chambres isolantes, dans la paroi 11 qui les entoure, et qui sont en communication avec le cylindre 2, au moyen d'un canal de liaison 12.
Le combustible est injecté., axialement au canal 12, dans la chambre de pré- combustion, à l'aide d'un gicleur 13. Le cas échéant, on peut prévoir un alésage 14 pour la bougie de démarrage dans le carter de la tête de cylin- dre, de préférence du côté opposé aux soupapes dans la chambre de précom- bustion. Le canal d'admission 15 débouche, par exemple, à la face supérieu- re de la tête de cylindre et le canal d'échappement 16, à une paroi latérale de ce dernier.
Les sièges de soupapes 17 et 18 sont noyés et les deux pa- rois 19 et 20 pour les chambres de soupape de la soupape d'admission et de la soupape d'échappement sont dirigées, en forme de tuyères, vers l'inté- rieur, au raccordement avec les sièges de soupape, en 21 et 22, de.telle sorte qu'il en résulte une diminution de section de passage pour l'air admis et pour les gaz de combustion qui s'échappent. La paroi 11, pour la chambre de précombustion,ainsi que les parois 19 et 20; pour les chambres de soupape d'admission et d'échappement, sont disposées de façon telle qu'en- tre les trois parois, il y ait de larges canaux de communication 23, 24 et
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25, qui, d'un point de jonction 26, soient dirigés en étoile vers l'exté- rieur.
Radialement à l'extérieur de ces canaux 23,24 et 25, disposés pratiquement horizontalement au-dessus de la base 27 de la tête de cylindre? on a prévu des canaux de passage 28, 29 et 30, qui relient l'enveloppe d'eau de refroidissement 5 dans le bloc de cylindres à l'enveloppe 6 dans la tête de cylindre. Les ouvertures d'échappement de ces canaux de passage dans la tête de cylindre sont recouvertes de parois de déviation 31, 32 et 33, en forme de Trou de poches,,qui font une pièce avec la pièce en fonte de la tête de cylindre.
La paroi de déviation 31 libère alors, suivant sa position en- tre deux cylindres, une ouverture pour chacun d'eux, en direction horizontal approximativement radialement aux axes de cylindre correspondants, entre au- tres en direction du canal 23, tandis que les parois de déviation en forme de poches, 32 et 33, s'ouvrent en direction des canaux 24 et 25, vers l'en- droit de rencontre 26.
Le liquide de refroidissement passant de l'envelop- pe de cylindre 59 à travers les canaux de passage 28, 29 et 30 dans l'enve- loppe de refroidissement 6 de la tête de cylindre est, pour cette raison, dé- vié en jets par les parois de déviation 31, 32 et 33 faisant fonction de tuyè- res, en direction des canaux 23. 24 et 25, de telle sorte qu'un courant plus intense soit provoqué dans ces canaux en direction de l'endroit central 26 de rencontre des trois canaux, d'où l'eau de refroidissement peutensuite s'écouler vers le dessus.
De cette manière., les parois 11, 19 et 20, soumi= ses aux plus grands efforts thermiques sont refroidies particulièrement effi- cacement spécialement à l'endroit de jonction avec la base 27 de la tête de cylindre. @
Les ouvertures de passage 28, 29 et 30, ainsi que les ouvertures de passage associées aux autres cylindres de la machine, peuvent être prévues comme uniques communications entre les enveloppes de refroidissement du bloc de cylindres, d'une part, et de la tête de cylindre., d'autre.part. Dans ce cas il en résulte une vitesse de passage ou d'échappement particulièrement élevée pour l'eau de refroidissement, ce qui produit des ''zones de refroidis- sement intenses et efficaces.
Si la section de ces canaux de refroidissement seule n'est pas suffisante pour la passages on peut encore prévoir d'autres canaux de passage, comme, par exemple, représenté en 34,
La figure 4 est un graphique de la surface de la section (q) pour la soupape d'admission (qe) et la soupape d'échappement (qa), par exemple en fonction de la distance (1) du plan de la soupape. Comme on peut le consta- ter,on a prévu une évolution de la section en forme de tuyère. L'expérien- ce a montré que des étranglements jusqu'à 30 % peuvent être prévus sans di- minution du rendement volumétrique.
La présente invention peut être appliquée à des machines.à com-. bustion interne de tout types donc, aussi bien à des machines à carburateur qu à des moteurs Diesel ou autres machines, mais elle est d'une importance particulière pour les moteurs Diesel soumis, en effet, à de grandes fati- gues thermiques avec chambres de combustion disposées dans la tête de cy- lindre, telles que, par exemple? chambres de précombustion, chambres à tourbillons, les réservoirs d'air et analogues. La présente invention peut, par exemple, également être appliquée à des têtes de cylindre dans lesquel- les '- que ce soit avec ou sans chambre de combustion - on emploie, par cylin- dre, 3 ou 4 soupapes, ou davantage, disposées dans la tête de cylindre.
Au lieu d'un refroidissement par eau, on peut évidemment, pour mettre en oeuvre la présente invention, employer tout autre liquide de refroidissement.