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Silencieux pour moteurs à combustion interne.
On connaît des silencieux pour moteurs à combustion interne dont l'enveloppe est munie d'ondulations longitudinales afin d'en augmenter la surface extérieure. Comme ces ondulations sont parallèles à la-direction d'écoulement des gaz d'échappement et à celle de l'air frais s'écoulant le long de l'enveloppe, elles ne contribuent que faiblement au refroidissement et se bouchent très facilement. Dans d'autres silencieux connus, on utilise pour guider les gaz plusieurs canaux rectangulaires en- roulés en hélice balayés par un mélange de gaz d'échappement et d'air frais.
Cette forme de réalisation est d'une part plus con- teuse, et, d'autre part) l'effet de refroidissement est faible car l'air frais est réchauffa par l'addition des gaz d'eohappement
Le silencieux conforme à l'invention permet d'obtenir en même temps qu'un amortissement des bruits d'échappement, un refroidissement intense des gaz d'échappement et une diminution , de lacontre-pression, donc une élévation du rendement du moteur et une économie de carburant, Ce silencieux est caractérisa par le fait que les ondulations sont disposées obliquement par rapport à la direction d'écoulement des,
gaz et de l'air frais s'écoulant
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à l'extérieur le long de l'enveloppe. Il en résulte que l'air frais extérieur est canalisé par les ondulations et refroidit fortement l'enveloppe de même que les gaz d'échappement, de sorte que ces derniers sont refroidis en conséquence par l'enveloppe,
Ce refroidissement est encore accru par le fait que les gaz d'échappement sont forcés d'effetuer un mouvement tournant autour et le long de l'axe du silencieux par plusieurs tôles de guidage hélicoidales. Par la force oentrifuge qui en résulte, les gaz sont projetés contre l'enveloppe en donnant naissance à des tourbillons.
Le pas de L'hélice des tôles de guidage est de préférons ce minimum du côté de l'entrée des gaz et augmente progressive- ment vers leur sortie., chacune de ces tôles parallèlement dispo- sées effectuant 2/3 de tour environ autour de l'axe du silencieux.
De cette fagon on augmente sensiblement les tourbillons et le refroidissement du côté de l'entrée. En mme temps, l'hélice joue à l'entrée des gaz le rôle d'une surface de choc et amortit les bruits$ tandis que le passage des gaz dans les parties suivantes de plus grand pas de l'hélice n'est pas gêné..-
Conformément à l'invention, la surface des tôles de guidage n'est pas lisse;
elle est de préférence ondulée oblique- ment par rapport à la direction d'écoulement des gaz,, Les bruits d'échappement se trouvent ainsi davantage amortis et les gaz re- coivent un mouvement tourbillonnaire additionnel qui favorise le refroidissement* D'autres avantages de l'invention ressortiront de la description ci-dessous et du dessin annexé représentant à titre d'exemples plusieurs formes de réalisation du silencieux qui en fait l'objet.
Le fig. 1 est une section longitudinale d'un silen- cieux 1 ondulations ciruclaires.
La fig.2 montre un silencieux à ondulations héliooi- dales er avec des tôles des guidage vissées dans ces ondulations, @
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Les fig. 3 et 4 sont des sections longitudinales d'une enveloppe de forme conique.
, Les fig. 5 et 6 représentent le silencieux en coupe transversale*
Dans la fig. 1, l'enveloppe est cylindrique et munie d'ondulations circulaires) L'enveloppe est léchée de l'extérieur par l'air frais) et de l'intérieur par les gaz d'échappement.
A l'aide de plusieurs tubes 2, dont une extrémité est soudée à la paroi avant 3 du silencieux-et l'autre au collecteur d'échap- pement 4 les gaz sont introduits dans le silencieux en plusieurs courants partiels* Les, silencieux comporte ensuite une pièce 5 avec un étranglement- 6 et une pièce 7 aveo une sortie des gaz 8.
Dans la paroi avant 3 est en outre fixé un tube de guidage central de l'air frais 9, ouvert à l'avant,,qui débouche trs près de l'orifice de sortie 8 des gaz et qui est muni à son extrémité d'ouvertures 10 Les pièces 1-3, 2-5 et 7 sont reliées respectivement aux pièces 9,6 et 8 à l'aide de brides 12 et de boulons (fig.2) ou par des dispositifs à emboîtement 11 (fig.l) de manière à pouvoir êtreséparées de sorte que le silencieux peut être facilement et rapidement démonté pour le nettoyage.
Sur le tube d'air frais 9 sont fixées plusieurs tôles de guidage 13 enroulées'en hélice qui atteignent la circonféren- ce interne des ondulations et divisent l'intérieure- du silencieux en plusieurs canaux de guidage héliooidaux pour les gaz d'échap- pement Le pas des hélices est minimum à l'entrée des gaz d'é- chappement, et il est suffisamment, faible pour que les tôles de guidage provoquent dans cette partie un tourbillonnement et un refroidissement violent des gaz et servent de surface de choc pour étouffer les bruits, tandis que ce pas augmente ptogressi- vement vers la sortie de sorte que le passage de gaz n'est pas gêné. La valeur du pas de l'hélice dans la partie arrière est déterminée d'après le degré de refroidissement voulu des gaz,
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Du fait que les tôles de guidage atteignent seulement le dia- mètre interne des ondulations, les gaz peuvent s'écouler par dessus ces tôles dans-les canaux de guidage voisins de sorte qu'ils sont ainsi forcés de lécher davantage l'enveloppe pour être refroidis.
Dans la fig. 1, chacune des tôles de guidage effectue 2/3 de tour environ autour du canai d'air frais 9, et on y a prévu trois tôles de guidage. Le pas de l'hélice à l'entrée des gaz, le taux d'accroissement de ce pas,, la*valeur de la fraotion de spire d'hélioe et le nombre des tôlés'de guidage: dépendent du moteur et de la fréquence des gaz et sond détermi- nés d'après le degré d'amortissement que.l'on cherche à obtenir,
Grâce à l'étranglement 6 on créé le silencieux derri une chambre dite de dépression 17 dans laquelle les gaz ayant quitté le silencieux proprement dit subissent encore une détente et une compression avant d'être évacues à l'air libre.
On arrive ainsi à diminuer encore davantage les bruits d'échappement non encore étouffés par les tôles de guidageet cela sans provoquer de résistances notables dans la conduite d'échappement. Cette chambre 17 fonctionne momme la soupape d'échappement connue assu- tant,la sortie libre des gaz mais sans toutefois provoquer de bruits. Le tube à air frais 9, en dehors de son effet d'aspiration diminuant les résistances$ contribue encore au refroidissement du silencieux et diminue ainsi naturellement la tension des gaz braies avant leur évacuation.
Un refroidissement supplémentaire des gaz d'échappement et partant une diminution de la tension et de la oontre-pression sont obtenues grâce aux ouvertures 10 ména- gées dans le tube à air frais 9 et quendent possible la péné- tration d'un courant d'air froid dans les gaz d'échappement avant qu'ils ne quittent le silencieux. Cet effet est favorisé en rendant oonique la partie mmnie d'ouvertures 10 du tube à air frais 9 de manière à obtenir un effet de tuyère.
Dans la forme de réalisation suivant la fig. 2, les ondu- lations sont disposées en forme de filets de vis autour de l'on-
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veloppe et les tôles de guidage 13'sont ondulées en conséquence sur leur bord extérieur de sorte qu'elles peuvent se visser dans l'enveloppe et séparent complétaient les différents canaux de gui- dage des gaz les uns des autres., de manière à obtenir un écoulemen direct des gaz, Suivant la nature du moteur on sépare complètment les canaux de guidage les uns des autres ou on laisse subsister un écoulement des gaz de l'un à l'autre au-dessus des tôles de guidage
Les tôles de guidage peuvent avoir une surface lisse ou non, Dans ce dernier cas on les munit utilement d'ondulations obliques par rapport à la direction de l'écoulement des gaz, comme indique en fig. 1.
Les bruits d'échappement sont ainsi sen- siblement plus amortis. La surface non lisse imprime aux gaz un tourbillonnement supplémentaire, de sorte que le processus de refroidissement est également accéléré. Le choix destôles de guidage lisses ou ondulées dépend du degré d'amortissement que l'on veut atteindre.
Dans les fig. 3 et 4 l'enveloppe a une forme conique, l'extrémité rétréoie se trouvant dans la fig. 3 à l'arrière.
Cette forme correspond à la diminution de volume qui se produit le long du silencieux par suite du refroidissement de sorte que l'on contribue ainsi à l'amortissement des bruits* Dans le cas de la fig. 4, la partie rétrécie 16 est à l'avant de sorte que l'air fra frais peut être mieux canalisé dans les ondulations montantes et le refroidissement est ainsi accélérés
La section transversale du silencieux peut être circu- laire comme montré en fig.5, ou non, comme montré en fig. 6.
La forme de la section dépend de'l'espace dont on dispose.
La disposition des ondulations sur l'enveloppe, la forme de celle-ci, le nombre des tôles de guidage, le pas de l'hélice de ces tôles et la conformation de leur surface,, sont déterminés dans chaque cas suivant la puissance et la nature du moteur et du degré d'amortissement à obtenir* Les différentes cractéri- stiques ci-dessus décrites ne doivent pas être nécessairement combinées dans un silencieux.
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Muffler for internal combustion engines.
Mufflers are known for internal combustion engines, the casing of which is provided with longitudinal corrugations in order to increase the outer surface thereof. As these corrugations are parallel to the direction of flow of the exhaust gas and to that of the fresh air flowing along the casing, they contribute little to cooling and become clogged very easily. In other known silencers, several rectangular channels wound in a helix are used to guide the gases, swept by a mixture of exhaust gases and fresh air.
This embodiment is on the one hand more costly, and on the other hand) the cooling effect is weak because the fresh air is heated by the addition of the exhaust gases.
The silencer according to the invention makes it possible to obtain at the same time a damping of the exhaust noise, an intense cooling of the exhaust gases and a reduction in the back pressure, therefore an increase in engine efficiency and fuel economy, This silencer is characterized by the fact that the corrugations are arranged obliquely with respect to the direction of flow of,
gas and fresh air flowing
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on the outside along the envelope. As a result, the fresh outside air is channeled by the corrugations and strongly cools the casing as well as the exhaust gases, so that the latter are cooled accordingly by the casing,
This cooling is further increased by the fact that the exhaust gases are forced to effect a rotating movement around and along the axis of the silencer by several helical guide plates. By the resulting oentrifugal force, the gases are projected against the envelope, giving rise to vortices.
The pitch of the helix of the guide plates is preferably this minimum on the side of the gas inlet and increases progressively towards their exit., Each of these plates arranged in parallel making about 2/3 of a turn around the axis of the silencer.
In this way, the vortices and the cooling on the inlet side are significantly increased. At the same time, the propeller plays the role of a shock surface at the entry of the throttle and dampens noise $ while the passage of the throttle in the following parts of the propeller with greater pitch is not hampered ..-
According to the invention, the surface of the guide plates is not smooth;
it is preferably corrugated obliquely with respect to the direction of flow of the gases ,, The exhaust noise is thus further dampened and the gases receive an additional vortex movement which promotes cooling. the invention will emerge from the description below and from the appended drawing showing, by way of example, several embodiments of the silencer which is the subject thereof.
Fig. 1 is a longitudinal section of a silen- cial circular corrugation 1.
Fig. 2 shows a silencer with heliooidal corrugations and with guide plates screwed into these corrugations, @
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Figs. 3 and 4 are longitudinal sections of a conically shaped casing.
, Figs. 5 and 6 show the silencer in cross section *
In fig. 1, the casing is cylindrical and provided with circular corrugations) The casing is licked from the outside by the fresh air) and from the inside by the exhaust gases.
Using several tubes 2, one end of which is welded to the front wall 3 of the silencer-and the other to the exhaust manifold 4, the gases are introduced into the silencer in several partial streams * The, silencer comprises then a part 5 with a throttle 6 and a part 7 with a gas outlet 8.
In the front wall 3 is also fixed a central guide tube for fresh air 9, open at the front, which opens very close to the gas outlet 8 and which is provided at its end with openings 10 Parts 1-3, 2-5 and 7 are connected respectively to parts 9, 6 and 8 by means of flanges 12 and bolts (fig. 2) or by interlocking devices 11 (fig.l) so that they can be separated so that the silencer can be easily and quickly disassembled for cleaning.
On the fresh air tube 9 are fixed several helically wound guide plates 13 which reach the inner circumference of the corrugations and divide the interior of the silencer into several heliooidal guide channels for the exhaust gases. The pitch of the propellers is minimum at the inlet of the exhaust gases, and it is sufficiently low so that the guide plates cause in this part a vortex and a violent cooling of the gases and serve as a shock surface to suffocate noises, while this pitch increases gradually towards the outlet so that the passage of gas is not obstructed. The propeller pitch value in the rear part is determined from the desired degree of gas cooling,
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Since the guide plates only reach the internal diameter of the corrugations, gases can flow over these plates into neighboring guide channels so that they are thus forced to lick the casing further to be cooled.
In fig. 1, each of the guide plates performs approximately 2/3 of a turn around the fresh air duct 9, and three guide plates are provided therein. The pitch of the propeller at the throttle input, the rate of increase of this pitch ,, the * value of the helio turn fraotion and the number of guide plates: depend on the engine and the frequency gases and probes determined according to the degree of damping which one seeks to obtain,
Thanks to the constriction 6, the silencer is created behind a so-called depression chamber 17 in which the gases which have left the silencer proper still undergo expansion and compression before being discharged into the open air.
The exhaust noise which has not yet been muffled by the guide plates is thus further reduced, without causing significant resistance in the exhaust pipe. This chamber 17 functions as the known exhaust valve ensuring the free outlet of the gases but without causing noise. The fresh air tube 9, apart from its suction effect reducing the resistances $ further contributes to the cooling of the silencer and thus naturally decreases the tension of the brazed gases before their evacuation.
Further cooling of the exhaust gases and hence a decrease in voltage and backpressure is achieved by means of the openings 10 in the fresh air tube 9 and where possible the penetration of a gas stream. cold air in the exhaust gases before they leave the muffler. This effect is promoted by making the open part 10 of the fresh air tube 9 oonic so as to obtain a nozzle effect.
In the embodiment according to FIG. 2, the corrugations are arranged in the form of screw threads around the one-
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casing and the guide plates 13 ′ are corrugated accordingly on their outer edge so that they can be screwed into the casing and separate the different gas guiding channels from each other, so as to obtain a direct flow of gases, Depending on the nature of the engine, the guide channels are completely separated from each other or a flow of gases is left from one to the other above the guide plates
The guide plates may or may not have a smooth surface. In the latter case, they are usefully provided with oblique undulations with respect to the direction of the gas flow, as indicated in FIG. 1.
Exhaust noise is therefore significantly more damped. The non-smooth surface gives the gases an additional swirl, so that the cooling process is also accelerated. The choice of smooth or corrugated guide plates depends on the degree of damping that is to be achieved.
In fig. 3 and 4 the casing has a conical shape, the retracted end being in fig. 3 at the back.
This shape corresponds to the reduction in volume which occurs along the silencer as a result of the cooling so that one thus contributes to the damping of noise * In the case of fig. 4, the narrowed part 16 is at the front so that the cool cool air can be better channeled into the rising ripples and the cooling is thus accelerated
The cross section of the silencer may be circular as shown in fig. 5, or not, as shown in fig. 6.
The shape of the section depends on the space available.
The arrangement of the corrugations on the envelope, the shape of the latter, the number of guide plates, the pitch of the helix of these plates and the conformation of their surface, are determined in each case according to the power and the nature of the motor and the degree of damping to be obtained * The various characteristics described above do not necessarily have to be combined in a silencer.