Procédé et dispositif de refroidissement d'an moteur à combustion interne. La présente invention comprend un pro cédé de refroidissement d'un moteur à com bustion interne et un dispositif pour la réali sation de ce procédé.
Suivant le procédé, le refroidissement est produit par vaporisation, sous l'effet de la chaleur transmise par les cylindres, d'un liquide contenu dans l'espace de refroidisse ment du moteur, à partir duquel la vapeur engendrée dans cet espace est conduite à un condenseur d'où le liquide résultant de la condensation est ramené à l'espace de re froidissement, un réglage de la température dans l'espace de refroidissement du moteur étant réalisé en maintenant dans ce conden- seur une pression, inférieure à la pression at mosphérique, approximativement constante.
Le dispositif pour la réalisation de ce pro cédé comporte un condenseur relié à l'espace de refroidissement (lu moteur renfermant un liquide vaporisable de manière que la vapeur engendrée clans cet espace puisse passer au
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condenseur <SEP> et <SEP> que <SEP> le <SEP> liquide <SEP> résultant <SEP> de <SEP> la pour extraire de l'air du condenseur et une soupape réglable de sûreté de vide par la quelle de l'air est admis au condenseur, ser vant à maintenir une pression approximati vement constante dans celui-ci.
Le dessin ci-annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution du dispositif suivant l'invention dans un mo teur polycylindrique.
La fig. 1 est une élévation latérale, par tie en coupe, d'une première forme d'exécu tion; La fig. 2 montre la construction de la soupape de sûreté de vide; Les fig. 3 et 4 sont des vues semblables à celle de la fig. 1, mais montrant d'autres formes d'exécution; La fig. 5 concerne encore une autre forme d'exécution.
Dans la forme d'exécution de la fig. 1, les cylindres 2 du moteur 1 sont entourés par un espace de refroidissement 4 limité par la
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paroi <SEP> externe <SEP> 3 <SEP> et <SEP> en <SEP> partie <SEP> rempli <SEP> du <SEP> liquide espace récepteur de vapeur à partir duquel un tube de vapeur 3 conduit cette vapeur ait collecteur supérieur d'un condenseur 10 re froidi par de l'air, à partir du collecteur in férieur 11 duquel le liquide résultant de la, condensation est ramené à l'espace de refroi dissement 4 par une pompe 13 et par le tuyau 12 qui renferme une soupape de re tenue ou d'arrêt 14.
Comme le montre la fig. 1, la pompe 13 est actionnée, par une transmission 15 et une courroie 1-(, à partir de l'arbre commandé par le-moteur et portant le ventilateur<B>16</B> destiné à refroidir le conden- seur 10. Lorsque le condenseur est disposé au-dessus du niveau du liquide dans l'espace 4, comme le montre la fig. 3, la pompe 13 et 1a soupape 14 peuvent être supprimées.
L'air est extrait de l'espace contenant de la vapeur du dispositif de refroidissement par un tuyau 20 qui part du collecteur inférieur 11 du condenseur et qui est en communication avec la culotte d'admission 21 du moteur qui exerce ainsi continuellement l'aspiration ap propriée sur le tuyau 20 et qui fait passer l'air chauffé et la vapeur mêlée à cet air dans les cylindres du moteur, avec l'air et le com bustible qui sont fournis à ces derniers.
L'air chauffé ainsi fourni aux cylindres du moteur augmente clans une certaine mesure l'effiea- eité dit moteur et la vapeur mêlée à cet air tend à réduire les inconvénients résultant des dépôts (le carbone dans les cylindres.
Ait lieu de relier le tuyau 2)) à l'admission dit moteur, ce tuyau peut être relié à une pompe ou à un dispositif d'épuisement, si on le df- sire. 011 s'oppose avantageusement à un re tour par le tuyau 20 au moyen d'une sou pape de retenue représentée comme étant constituée par une bille 22 (fil. 2), com mandant un orifice 23 percé dans une boîte de soupape 19.
Cette boîte sert aussi de plir- gelir thermostatidue pour éviter l'échappe ment<B>(le</B> la vapeur hors du condenseur. A cet effel, une tige appropriée 21- est: elialos(@e clans la. boîte 19 de manière à se contracter et àt ouvrir l'orifice 23 lorsque l'on doit ex- la vapeur pénètre dans la boîte 19. Ce pur geur thermostatique n'est pas nécessaire et peut être supprimé dans la plupart des cas.
La pression, ou plutôt le vide dans le con denseur 10 est réglé par une soupape 18 de réglage de vide de type connu qui s'ouvre et permet à l'air de passer lentement clans le condenseur, lorsque le vide dépasse une va leur prédéterminée. Il est avantageux que la. soupape 18 soit réglable pour permettre de régler le vide ou pression minimum dans le dispositif.
Au cours du fonctionnement régulier. le vicie maintenu dans le condenseur doit être celui pour lequel la soupape 18 s'ouvre pour admettre l'air. La température maintenue dans le dispositif doit être celle à laquelle le liquide de refroidissement bout sous la pres sion existant dans l'espace 4 au-dessus du li quide contenu dans cet espace. Lorsque le li quide utilisé est de l'eau ou un mélange in congelable présentant un point d'ébullition analogue, la température dans l'espace 4 est au-dessous de 100 C. mais avec des liquides présentant des points d'ébullition plus élevés, la température peut être supérieure.
On peut obtenir toute température reconnue la meil leure pour le fonctionnement le plus efficace d'un type particulier (le, moteur et pour le genre de service due l'on demande à ce mo teur et; celte température peut être mainte nue par l'emploi d'un liquide ou d'un autre ayant (les points d'ébullition différents et par la pression de vapeur appropriée clan; le dispositif de refroidissement.
La. chaleur latente de vaporisation étant utilisée, la. duan- 1W# <B>(le</B> liquide nécessaire est faible et, au mo- metit de la mise en marelle, l'air accumulé est aspiré hors du dispositif et, en quelques se- condes, le moteur est chauffé à la.
tempéra- ture (le fonetionnenient qui peut. être main- tenite quelles (lue soient les variations (le la < barge (lit moteur ott celles (le la température 1@x1.erne. En parfieulier. il n'est pas difficile de niainienir le moteur assez chaud pour ef-
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ferfuer
<SEP> un <SEP> travail <SEP> effiraee <SEP> à <SEP> eliarge <SEP> motlérc',r circulation de liquide à maintenir le moteur froid par un temps chaud sous une lourde charge, lorsque ce dispositif présente une ca pacité de radiation suffisante. Le fait que le liquide de refroidissement est porté à l'é bullition dans l'espace de refroidissement 4, astire une transmission de chaleur plus ef ficace, à partir des parois du cylindre, que si le liquide ne bouillait pas, et permet ainsi d'atteindre une température de liquide et de vapeur plus élevées pour une température maximum donnée des parois du cylindre.
Lorsque le moteur est arrêté, la circulation s'arrête et, par suite, le liquide ne se refroi dit pas rapidement et, tant que le liquide de refroidissement reste chaud, un nouveau dé part rapide du moteur est rendu facile. Tout excès <B>(le</B> pression dans le dispositif, par suite de conditions anormales, peut être évité grâce à une soupape de sûreté T.
.1 .u lieu de condenser, dans le condenseur, toute la. vapeur produite, une certaine quan tité de cette vapeur peut être utilisée pour le chauffage, comme, par exemple, dans le serpentin de radiation 26 de la fig. 1, qui reçoit la. vapeur des tuyaux 8 par un branche- inei)t 27 contenant une soupape 29.
Le li quide condensé dans le serpentin 26 et l'air qui petit. passer dans le serpentin sont ra- ntcuc@# à l'orifice de sortie du condenseur 10 par le tuyau 30 et le purgeur 31 d'un mo dèle connu destiné à laisser passer l'eau et l'air mais pas la vapeur. La décharge 32 du purgeur 31 est représentée comme débouchant dans le tuyau 12 du côté de l'entrée de la soupape de retenue 14.
Pour assurer le pas- salfe d'une quantité (le vapeur. suffisante au serpentin 26, une soupape d'étranglement ou (le réduction de pression 25 peut être disposée (laits le tuyau de vapeur 8.
Dans ce cas, la pression clans la partie supérieure de l'es pace 4 se trouve être légèrement plus élevée chie dans<B>le</B> eondeitseur 10 et on peut obtenir ue résultat en a,ris.ant. :sur la soupape 18 ré-
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gulatrice <SEP> de <SEP> vide. <SEP> Lorsque <SEP> la <SEP> soupape <SEP> 29 <SEP> dis . <SEP> <B>, <SEP> 1 <SEP> t <SEP> 1 <SEP> <I>1</I></B> <SEP> on <SEP> <B>1</B> pape 25 est, de préférence, maintenue grande ouverte ou est supprimée.
Dans les formes d'exécution du dispositif suivant l'invention représentées sur les fig. 1 et 3, la quantité de liquide contenu dans le dispositif doit être réglée avec un certain soin pour éviter- qu'il n'y ait trop ou trop peu de liquide dans l'espace de refroidisse ment 4. Cet inconvénient est évité avec la forme d'exécution représentée sur la fig. 4, dans laquelle on a établi une connexion de trop-plein limitant la, hauteur du niveau du liquide, dans l'espace 4 et un espace pour l'enimagasinement du liquide, du côté de l'ad mission de la pompe 13.
Le dispositif de trop-plein de la fig. 4 est constitué par un tuyau 31 dont l'extrémité supérieure est ou verte, ce tuyau constituant un prolongement vertical de-l'orifice de sortie de la, pompe 13 et pénétrant dans une enveloppe fermée 33 à peu près jusqu'au niveau du liquide que l'on désire conserver dans l'espace de refroi dissement 4.
Un tuyau 35 entoure le tuyau 34 et est séparé de ce tuyau et de l'enveloppe 33. L'extrémité supérieure du tuyau 35 se trouve au niveau auquel le liquide doit être main tenu dans l'espace de refroidissement 4. Le liquide sortant (lu tuyau 34 descend dans l'espace existant entre les tuyaux 34 et 35 et se rend ensuite dans l'espace 4 par le tuyau 36, tant que le niveau du liquide dans l'es pace 4 n'est pas trop élevé.
Cependant, lors que ce niveau se trouve au-dessus du niveau (le l'orifice du tuyau 35. le liquide sortant dit tuyau 34 passe par dessus l'extrémité su périeure du tuyau 35 et descend dans l'espace existant entre ce tuyau et l'enveloppe 33 pour retourner au côté d'admission de la. pompe 13 par le tuyau 37. Grâce à cette disposition. on peut établir une capacité d'emmagasinage d'eau du cûté d'admission de la pompe 13, clans la. partie inférieure dit condenseur 10.
oit bien on petit disposer un réservoir 4-6 sé-
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<B>paré, <SEP> comme <SEP> on <SEP> le <SEP> voit <SEP> sur <SEP> la <SEP> fity. <SEP> 5. <SEP> Sur <SEP> la-</B>
<tb> <B>i"_4</B> <SEP> _-_ <SEP> <B>1 <SEP> 1 <SEP> nu <SEP> 1</B> <SEP> .. <SEP> <B>1 <SEP> ,#</B> <SEP> . <SEP> <B>1</B>
<tb> <B>,</B> dans le tuyau d'évacuation d'air 20. La cham bre 38 est percée d'un orifice de sortie 39 commandé à sa. partie supérieure par une sou pape de retenue à bille -10 et elle contient un soufflet thermostatique portant une sou pape 42, ce soufflet se dilatant et fermant l'orifice 39 pour empêcher la vapeur de pas ser à travers cet orifice.
La vapeur qui se con dense dans la chambre 38, s'écoule dans l'en veloppe 33 par les orifices 43 qui servent aussi à égaliser les pressions dans l'extrémité supérieure de l'enveloppe 33 et dans l'espace de refroidissement, de manière à éviter ainsi une action de siphonnement de nature à gêner le réglage du niveau du liquide. La connexion (le trop-plein est à obturation hydraulique, de manière à empêcher le passage de la vapeur de la partie supérieure de l'espace 4 au con- denseur.
Pour des moteurs d'automobile, l'extré mité supérieure du tuyau 35 est disposée un peu en avant du centre de l'espace de refroi dissement 4 par rapport à la direction de dé placement de l'automobile. Grâce à cette dis position, lorsque l'on monte une côte et qu'il est plus nécessaire de refroidir le moteur, le niveau du liquide dans l'espace 4 se rap proche de la ligne interrompue .1 et tous les cylindres du moteur restent submergés.
Dans la forme d'exécution représentée sur la fig. 5, le tuyau 12 est relié à l'espace 4 par la pompe 13, comme sur la fig. 1, et une connexion à fermeture hydraulique, à partir de l'espace 4, est formée par le tuyau 49 re lié à l'enveloppe 48. L'extrémité supérieure ouverte d'un tuyau 47 est disposée dans l'enveloppe 48 à la hauteur désirée du niveau du liquide et l'extrémité inférieure (le ce tuyau 47 communique avec la sortie du condenseur 10 et avec le réservoir d'emmaga sinage -16.
Une chambre 38 ''ést ménagée dans le tuyau d'extraction d'air 20. à la partie supérieure de l'enveloppe 49. comme sur la fig. 4, mais, dans ce mode (le construction, 1e soufflet 41 et la soupape -12 sont supprimé.
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comüie <SEP> ils <SEP> peuvent <SEP> l'être <SEP> sur <SEP> la. <SEP> fi;;. <SEP> .1. <SEP> Sur s'arrête, le liquide s'écoule à travers la pompe clans le réservoir 46 qui peut être isolé contre les pertes de chaleur. Cette disposition tend à maintenir le liquide chaud pendant un temps plus long et évite le danger de voir ce liquide se congeler dans l'espace de refroi dissement 4.
Des bouchons de remplissage 6 sont établis pour permettre d'introduire du liquide dans le dispositif lorsque c'est néces saire.
Sur les fil. 4 et 5, des sections de tuyaux flexibles 45 sont disposées dans le tuyau de vapeur 8 et dans le tuyau de retour 12, pour éviter les inconvénients résultant des vibra tions. Des sections semblables peuvent na turellement être utilisées dans les formes d'exécution des fil-. 1 et 3.
Method and device for cooling an internal combustion engine. The present invention comprises a process for cooling an internal combustion engine and a device for carrying out this process.
According to the method, the cooling is produced by vaporization, under the effect of the heat transmitted by the cylinders, of a liquid contained in the engine cooling space, from which the vapor generated in this space is conducted to a condenser from which the liquid resulting from the condensation is brought back to the cooling space, the temperature in the engine cooling space being adjusted by maintaining a pressure in this condenser, lower than the pressure at mospheric, approximately constant.
The device for carrying out this process comprises a condenser connected to the cooling space (the engine containing a vaporizable liquid so that the vapor generated in this space can pass to the
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condenser <SEP> and <SEP> that <SEP> the <SEP> liquid <SEP> resulting <SEP> from <SEP> the to extract air from the condenser and an adjustable vacuum safety valve through which Air is admitted to the condenser, serving to maintain an approximately constant pressure therein.
The accompanying drawing shows, by way of example, several embodiments of the device according to the invention in a polycylindrical motor.
Fig. 1 is a side elevation, partly in section, of a first embodiment; Fig. 2 shows the construction of the vacuum safety valve; Figs. 3 and 4 are views similar to that of FIG. 1, but showing other embodiments; Fig. 5 relates to yet another embodiment.
In the embodiment of FIG. 1, the cylinders 2 of the engine 1 are surrounded by a cooling space 4 limited by the
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wall <SEP> external <SEP> 3 <SEP> and <SEP> in <SEP> part <SEP> filled <SEP> with <SEP> liquid vapor receiving space from which a vapor tube 3 leads this vapor to a collector top of a condenser 10 re cooled by air, from the bottom collector 11 from which the liquid resulting from the condensation is returned to the cooling space 4 by a pump 13 and by the pipe 12 which contains a holding or shut-off valve 14.
As shown in fig. 1, the pump 13 is actuated, by a transmission 15 and a belt 1- (, from the shaft controlled by the motor and carrying the fan <B> 16 </B> intended to cool the condenser 10 When the condenser is arranged above the liquid level in space 4, as shown in Fig. 3, the pump 13 and the valve 14 can be omitted.
The air is extracted from the space containing vapor of the cooling device by a pipe 20 which leaves from the lower manifold 11 of the condenser and which is in communication with the intake breech 21 of the engine which thus continuously exerts the suction. suitable on the pipe 20 and which passes the heated air and the vapor mixed with this air in the cylinders of the engine, with the air and the fuel which are supplied to the latter.
The heated air thus supplied to the cylinders of the engine increases the efficiency of said engine to a certain extent, and the steam mixed with this air tends to reduce the inconveniences resulting from deposits (carbon in the cylinders.
Instead of connecting the pipe 2)) to the said engine inlet, this pipe can be connected to a pump or to a depletion device, if required. 011 advantageously opposes a return through the pipe 20 by means of a retaining valve shown as being constituted by a ball 22 (thread 2), controlling an orifice 23 drilled in a valve box 19.
This box also serves as a thermostatic plir- gelir to prevent the escape <B> (the </B> steam out of the condenser. For this purpose, a suitable rod 21- is: elialos (@e in the. Box 19 so as to contract and open the orifice 23 when steam is to enter the canister 19. This thermostatic trap is not necessary and can be omitted in most cases.
The pressure, or rather the vacuum in the condenser 10 is regulated by a vacuum regulating valve 18 of known type which opens and allows the air to pass slowly through the condenser, when the vacuum exceeds a predetermined value. . It is advantageous that the. valve 18 is adjustable to allow adjustment of the minimum vacuum or pressure in the device.
During regular operation. the vitiated maintained in the condenser must be that for which the valve 18 opens to admit air. The temperature maintained in the device must be that at which the cooling liquid boils under the pressure existing in the space 4 above the liquid contained in this space. When the liquid used is water or a non-freezable mixture having a similar boiling point, the temperature in space 4 is below 100 C. but with liquids having higher boiling points. , the temperature may be higher.
Any temperature recognized as the best for the most efficient operation of a particular type can be obtained (the motor and for the kind of service due to this motor is required and; this temperature can be maintained by the use of a liquid or another having (different boiling points and by the appropriate vapor pressure clan; the cooling device.
With the latent heat of vaporization being used, the. duan- 1W # <B> (the </B> liquid needed is low and at the moment of hopscotting the accumulated air is sucked out of the device and in a few seconds the motor is warmed up to the.
temperature (the func- tioning which can. be main- tained regardless of the variations (the barge (motor bed ott those (the temperature 1@x1.erne. In particular, it is not difficult to maintain the engine hot enough to ef-
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ferment
<SEP> a <SEP> work <SEP> effiraee <SEP> to <SEP> eliarge <SEP> motlérc ', r circulation of liquid to keep the engine cold in hot weather under heavy load, when this device has a ca sufficient radiation pacity. The fact that the coolant is brought to the boil in the cooling space 4, results in a more efficient heat transmission from the cylinder walls than if the liquid were not boiling, and thus allows '' achieve a higher liquid and vapor temperature for a given maximum temperature of the cylinder walls.
When the engine is stopped, the circulation stops and as a result the fluid does not cool quickly and, as long as the coolant remains hot, a quick new start of the engine is made easy. Any excess <B> (the </B> pressure in the device, due to abnormal conditions, can be avoided by means of a safety valve T.
.1. Instead of condensing, in the condenser, all the. steam produced, a certain amount of this steam can be used for heating, as, for example, in the radiation coil 26 of FIG. 1, which receives the. steam pipes 8 by a branch- inei) t 27 containing a valve 29.
The liquid condensed in the coil 26 and the air which small. pass through the coil are ra- ntcuc @ # to the outlet of the condenser 10 through the pipe 30 and the trap 31 of a known model intended to allow the passage of water and air but not steam. The discharge 32 from the trap 31 is shown as opening into the pipe 12 on the inlet side of the check valve 14.
To ensure the passage of a sufficient quantity (the steam. To the coil 26, a throttle valve or (the pressure reduction 25 can be arranged (milks the steam pipe 8.
In this case, the pressure in the upper part of space 4 is found to be slightly higher in <B> the </B> transponder 10 and such a result can be obtained by ris.ant. : on valve 18 re-
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<SEP> regulator of <SEP> empty. <SEP> When <SEP> the <SEP> valve <SEP> 29 <SEP> dis. <SEP> <B>, <SEP> 1 <SEP> t <SEP> 1 <SEP> <I>1</I> </B> <SEP> on <SEP> <B> 1 </B> pope 25 is preferably kept wide open or omitted.
In the embodiments of the device according to the invention shown in FIGS. 1 and 3, the quantity of liquid contained in the device must be regulated with some care to avoid there being too much or too little liquid in the cooling space 4. This disadvantage is avoided with the embodiment shown in FIG. 4, in which an overflow connection limiting the height of the level of the liquid has been established in the space 4 and a space for the storage of the liquid, on the side of the inlet of the pump 13.
The overflow device of fig. 4 consists of a pipe 31, the upper end of which is or green, this pipe constituting a vertical extension of the outlet of the pump 13 and penetrating into a closed casing 33 approximately to the level of the liquid that you want to keep in the cooling space 4.
A pipe 35 surrounds the pipe 34 and is separated from this pipe and from the casing 33. The upper end of the pipe 35 is at the level at which the liquid is to be held in the cooling space 4. The outgoing liquid ( the pipe 34 descends into the space existing between the pipes 34 and 35 and then goes into the space 4 through the pipe 36, as long as the level of the liquid in the space 4 is not too high.
However, when this level is above the level (the orifice of the pipe 35, the liquid exiting said pipe 34 passes over the upper end of the pipe 35 and descends into the space existing between this pipe and the casing 33 to return to the inlet side of the pump 13 through the pipe 37. By this arrangement, a water storage capacity can be established on the inlet side of the pump 13, therein. lower part called condenser 10.
oit well we can have a tank 4-6 se-
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<B> ready, <SEP> like <SEP> on <SEP> the <SEP> sees <SEP> on <SEP> the <SEP> fity. <SEP> 5. <SEP> On <SEP> la- </B>
<tb> <B> i "_4 </B> <SEP> _-_ <SEP> <B> 1 <SEP> 1 <SEP> nu <SEP> 1 </B> <SEP> .. <SEP> <B> 1 <SEP>, # </B> <SEP>. <SEP> <B> 1 </B>
<tb> <B>, </B> in the air discharge pipe 20. The chamber 38 is pierced with an outlet orifice 39 ordered at its. upper part by a ball retaining valve -10 and it contains a thermostatic bellows carrying a valve valve 42, this bellows expanding and closing the orifice 39 to prevent steam from passing through this orifice.
The vapor which con dense in the chamber 38, flows into the casing 33 through the orifices 43 which also serve to equalize the pressures in the upper end of the casing 33 and in the cooling space, of so as to thus avoid a siphoning action likely to interfere with the adjustment of the liquid level. The connection (the overflow is hydraulically sealed, so as to prevent the passage of steam from the upper part of space 4 to the condenser.
For automobile engines, the upper end of the pipe 35 is disposed slightly forward of the center of the cooling space 4 with respect to the direction of travel of the automobile. Thanks to this position, when you go up a hill and it is no longer necessary to cool the engine, the level of the liquid in space 4 is brought close to the interrupted line .1 and all the cylinders of the engine remain submerged.
In the embodiment shown in FIG. 5, the pipe 12 is connected to the space 4 by the pump 13, as in fig. 1, and a hydraulically closing connection, from space 4, is formed by pipe 49 re connected to casing 48. The open upper end of a pipe 47 is disposed in casing 48 at the bottom. desired height of the liquid level and the lower end (this pipe 47 communicates with the outlet of the condenser 10 and with the storage tank -16.
A 38 '' chamber is formed in the air extraction pipe 20. at the upper part of the casing 49. as in fig. 4, but, in this mode (the construction, the bellows 41 and the valve -12 are omitted.
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comüie <SEP> they <SEP> can <SEP> be <SEP> on <SEP> la. <SEP> fi ;;. <SEP> .1. <SEP> On shutdown, liquid flows through the pump into tank 46 which can be insulated against heat loss. This arrangement tends to keep the liquid hot for a longer time and avoids the danger of this liquid freezing in the cooling space 4.
Filler caps 6 are established to allow liquid to be introduced into the device when necessary.
On the wire. 4 and 5, sections of flexible pipes 45 are arranged in the steam pipe 8 and in the return pipe 12, to avoid the inconveniences resulting from the vibrations. Similar sections can of course be used in the embodiments of the wires. 1 and 3.