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Moteur à combust ion.
L'invention a pour objet la forme de la chambre de compres- sion et la disposition des canaux d'aspiration et d'échappement et celle des divers organes dans les moteurs à combustion compor- tant une chambre de compression concentrée essentiellement au- dessus d'une moitié du Cylindre, symétriquement par rapport au plan passant par l'axe du cylindre et la bougie d' allumage.
Le rendement élevé, thermique et volumétrique des moteurs à combustion dépend d'une série de conditions, par exemple le brassage du mélange pendant la course de compression, la longueur du parcours du front de flamme lors de la combustion, des résis- tances à l'entrée et la sortie des gaz, etc.
Ces conditions sont déterminées à leur tour par construction de la chambre de combustion, en ce qui concerne ses dimensions, sa forme, le rap- port de la superficie au volume de la disposition des organes de la distribution, du nombre, des dimensions et de la disposi- tion des soupapes, ainsi que la position de la bougie d'allumage,
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Si l'on ne considère que des moteurs à combustion à deux soupapes montées dans la culasse, on connait une série de construc tions comportant les formes les plus diverses de la chambre de compression et les dispositions les plus variées des soupapes et de la bougie, le tout tendant à réaliser le but précité.
Toutefois on a souvent recours à une solution ayant un caractère de compr- mis trop prononcé, par exemple lorsqu'on dispose la bougie en tenant compte de son refroidissement ou lorsque la position des soupapes est déterminée par le mécanisme de distribution, de sorte que le résultat recherché n'est pas atteint.
La construction selon l'invention de la culasse à deux sou- papes représente une solution qui remplit le mieux les conditions de réalisation d'un rendement thermique et volumétrique élevé et qui, de plus permet un agencement d'ensemble avantageux du moteur du point de vue de la simplicité et du caractère rationnel de la distribution par soupapes, ainsi que de l'accessibilité des diffé- rents organes.
Les fig. 1, 2 et 3,4 montrent deux variantes du moteur à combustion selon l'invention, comportant une chambre de compres- sion 3 concentrée essentiellement au-dessus d'une moitié du cylindre, symétriquement par rapport au plan passant par l'axe au cylindre et la bougie d'allumage. Deux soupapes sont prévues dans la culasse en dehors de ce plan de symétrie. La seule sou- pape qui débouche dans la chambre de compression concentrée 3 est la soupape d'échappement 4, laquelle est généralement située de telle manière que sa tige est inclinée sur le plan perpendiculaire au plan de symétrie précité passant par l'axe du cylindre.
La variante représentée dans la fig. 1 par une coupe du cylindre 2 et de la culasse 1, coupe passant par la soupape d'é- chappement, parallèlement au plan de symétrie de la chambre de compression, laquelle variante est montrée dans la fig. 2, par une élévation de la culasse, représente un moteur à combustion selon l'invention, dans lequel la paroi supérieure de la chambre de compression 3 est constituée par la surface 5 perpendiculaire
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à l'axe de la soupape d'échappement 4, la paroi inférieure de cette chambre étant formée par la surface généralement cylindrique 6 du fond de piston 7, les deux surfaces convergeant vers l'axe du cylindre.
Le profil de la chambre de combustion dans son plan de symétrie passant par l'axe du cylindre et la bougie décroît progressivement en direction de l'axe du cylindre, où les deux surfaces précitées se raccordent par des arêtes droites aux parties planes de la culasse 1 et du fond de piston 7, lesquelles délimitent la fente antidétonante 8, dans laquelle débouche la soupape d'aspiration 9.
La seconde variante, montrée dans la fig. 3 par une coupe de la culasse passant par l'axe de la soupape d'aspiration paral- lèlement au plan de symétrie de la chambre de compression et, dans la fig. 4 par la coupe A-B passant par l'axe de la soupape d'échappement,représente un moteur à combustion du m'orne type, mais comportant une soupape d'échappement 4'également inclinée sur le plan de symétrie de la chambre de compression.
La paroi supérieure et la paroi inférieure de la chambre de compression concentrée 3 convergent de telle manière en raison de la disposi- tion des surfaces sphériques 3' et 61,dont les centres sont si- tués sur le plan de symétrie de la chambre de compression, que 1 plans d'interception des deux surfaces sphériques avec les parti:=- planes de la culasse 1 et du fond de.piston 7, lesquelles délimi- tent la fente antidétonante 8, forment deux cercles correspon- dants. Le centre de la surface sphérique de la paroi supérieure de la chambre de compression concentrée est située au point d'intersection de l'axe de la soupape d'échappement avec le plan de symétrie de cette chambre.
Dans les deux cas, les canaux d'aspiration 10 et d'échappement 11 débouchent à l'extérieur di- rectement sur le côté de la chambre de compression 3 par le trajet le plus court, le raccourcissement de ces canaux étant assuré par le fait que la paroi de la culasse qui contient leurs débouchés est inclinée au-dessus de la chambre de compression.
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Le mécanisme distributeur, c'est-à-dire l'arbre à cames, les poussoirs, les tiges de levée et les culbuteurs sont dans ce cas prévus sur le c3té opposé.
Comme la chambre de compression est concentrée autour de la bougie, et que son profil diminue avec la distance de celle-ci en direction de la fente antidétonante, les temps de combustion relatifs au début de la période de combustion du mélange sont sensiblement réduits, et la plus grande partie du mélange est brûlée au cours du processus de combustion dès le début de celui-ci. Les autres parties du mélange, non encore brûlées pen- dant ce processus occupent un volume de plus en plus réduit, de sorte que leur échauffement' ou compression éventuels jusqu'à la limite de la détonation ne peuvent aucunement exercer un effet nuisible dans le moteur.
La forme de la chambre de compression assure une bonne combustion du mélange pauvre et, de plus permet d'appliquer un t'aux de compression élevé et d'élever ainsi la puissance du moteur et son rendement thermique et de réaliser un fonctionnement économique. Le rapport avantageux entre la superfieie et le volume de la chambre de compression, notamment dans la variante où cette chambre est formée par des surfaces sphériques, influence également le rendement thermique du moteur d'une façon favorable.
La chambre de compression concentrée autour de la bougie d'allumage dispense de tenir compte de la grandeur de l'élésage et permet de choisir un rapport élevé entre l'alésage et la course, réduisant ainsi la hauteur du moteur. Le diamètre relati- vement important du cylindre permet dans ce cas de prévoir de grandes sections d'échappement et d'aspiration et facilite ainsi également la ventilation du cylindre, notamment aux grandes vi- tesses de rotation.
Du fait que les canaux d'échappement 11 et les canaux d'as- piration 10 débouchent sur le côté de la chambre de compression 3, et vu l'inclinaison de la surface 1 de la culasse sur ce même côté, la longueur des deux canaux se trouve réduite. La tuyauterie
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et le canal d'aspiration présentent une forte inclinaison avec da faibles coudes, ce qui est particulièrement avantageux lorsqu'on utilise un carburateur inversé.
En outre, les différents organes de la construction selon l'invention sont disposés de telle façon que chacun d'eux est parfaitement accessible et exige un encom- brement minimum. La bougie d'allumage, laquelle est située dans la partie la plus chaude de la chambre de compression, à proxi- mité de la soupape d'échappement 4 et sur le côté de la culasse opposée à celui qui contient le mécanisme de distribution, est non seulement parfaitement accessible, mais aussi abondamment refroidie, vu que la construction prévoit une place suffisante pour la formation d'une chemise d'eau autour de cette bougie. En outre, cette disposition facilite le maintien de l'étanchéité de la chambre contenant les poussoirs 12 et améliore l'accessibilité de ceux-ci.
Les tiges de soupape peuvent être inclinées à volonté selon les nécessités imposées par la forme appropriée de la chambre de compression, sans qu'il en résulte une augmentation de la longueur des culbuteurs de la distribution ; contraire une plus forte inclinaison de soupape permet de raccourcir les culbuteurs, réduisant ainsi les masses en mouvement de l'ensemble du mécanisme de distribution.
Les variantes décrites et représentées, de la culasse d'un moteur de combustion à deux soupapes, ne constituent qu'un exemple et n'épuisent nullement toutes les possibilités de l'application pratique de l'idée de l'invention aux moteurs à uh ou à plusieurs cylindres en ligne, en étoile, ou suivant une autre disposition.
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Combustion engine.
The object of the invention is the shape of the compression chamber and the arrangement of the suction and exhaust channels and that of the various components in combustion engines comprising a compression chamber concentrated essentially above it. 'one half of the Cylinder, symmetrically with respect to the plane passing through the axis of the cylinder and the spark plug.
The high thermal and volumetric efficiency of combustion engines depends on a series of conditions, for example the stirring of the mixture during the compression stroke, the length of the course of the flame front during combustion, resistance to l 'gas inlet and outlet, etc.
These conditions are determined in turn by the construction of the combustion chamber, with regard to its dimensions, its shape, the ratio of the area to the volume of the arrangement of the organs of the distribution, of the number, of the dimensions and of the arrangement of the valves, as well as the position of the spark plug,
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If we consider only combustion engines with two valves mounted in the cylinder head, we know a series of constructions comprising the most diverse shapes of the compression chamber and the most varied arrangements of the valves and the spark plug, the whole tending to achieve the aforementioned goal.
However, a solution which has too much of a compressive character is often used, for example when the spark plug is placed taking into account its cooling or when the position of the valves is determined by the distribution mechanism, so that the desired result is not achieved.
The construction according to the invention of the cylinder head with two valves represents a solution which best fulfills the conditions for achieving a high thermal and volumetric efficiency and which, moreover, allows an advantageous overall arrangement of the engine from the point of pressure. view of the simplicity and the rational character of the distribution by valves, as well as the accessibility of the various components.
Figs. 1, 2 and 3, 4 show two variants of the combustion engine according to the invention, comprising a compression chamber 3 concentrated essentially above one half of the cylinder, symmetrically with respect to the plane passing through the central axis. cylinder and spark plug. Two valves are provided in the cylinder head outside this plane of symmetry. The only valve which opens into the concentrated compression chamber 3 is the exhaust valve 4, which is generally located such that its rod is inclined on the plane perpendicular to the aforementioned plane of symmetry passing through the axis of the cylinder. .
The variant shown in FIG. 1 by a section of the cylinder 2 and of the cylinder head 1, section passing through the exhaust valve, parallel to the plane of symmetry of the compression chamber, which variant is shown in fig. 2, by an elevation of the cylinder head, shows a combustion engine according to the invention, in which the upper wall of the compression chamber 3 is formed by the perpendicular surface 5
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to the axis of the exhaust valve 4, the lower wall of this chamber being formed by the generally cylindrical surface 6 of the piston base 7, the two surfaces converging towards the axis of the cylinder.
The profile of the combustion chamber in its plane of symmetry passing through the axis of the cylinder and the spark plug gradually decreases in the direction of the axis of the cylinder, where the two aforementioned surfaces are connected by straight edges to the flat parts of the cylinder head 1 and the piston base 7, which delimit the anti-knock slot 8, into which the suction valve 9 opens.
The second variant, shown in fig. 3 by a section of the cylinder head passing through the axis of the suction valve parallel to the plane of symmetry of the compression chamber and, in fig. 4 by section A-B passing through the axis of the exhaust valve, shows a combustion engine of the standard type, but comprising an exhaust valve 4 ′ also inclined on the plane of symmetry of the compression chamber.
The upper wall and the lower wall of the concentrated compression chamber 3 converge in such a way due to the arrangement of the spherical surfaces 3 'and 61, the centers of which are located on the plane of symmetry of the compression chamber. , that 1 planes of interception of the two spherical surfaces with the parts: = - planes of the cylinder head 1 and of the piston base 7, which delimit the anti-knock slot 8, form two corresponding circles. The center of the spherical surface of the top wall of the concentrated compression chamber is located at the point of intersection of the axis of the exhaust valve with the plane of symmetry of this chamber.
In both cases, the suction 10 and exhaust 11 channels open to the outside directly on the side of the compression chamber 3 via the shortest path, the shortening of these channels being ensured by the fact that the wall of the cylinder head which contains their outlets is inclined above the compression chamber.
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The distributor mechanism, that is to say the camshaft, the push rods, the lifting rods and the rocker arms are in this case provided on the opposite side.
As the compression chamber is concentrated around the spark plug, and its profile decreases with the distance from the latter towards the anti-knock slot, the combustion times relative to the start of the combustion period of the mixture are appreciably reduced, and most of the mixture is burnt off during the combustion process at the start of it. The other parts of the mixture, not yet burnt during this process, occupy an increasingly reduced volume, so that their possible heating or compression to the limit of the detonation can in no way exert a detrimental effect in the engine. .
The shape of the compression chamber ensures good combustion of the lean mixture and, moreover, makes it possible to apply a high compression pressure and thus to increase the engine power and its thermal efficiency and to achieve economical operation. The advantageous ratio between the surface area and the volume of the compression chamber, in particular in the variant where this chamber is formed by spherical surfaces, also influences the thermal efficiency of the engine in a favorable manner.
The compression chamber concentrated around the spark plug eliminates the need to take into account the size of the bore and allows a high ratio between bore and stroke to be chosen, thus reducing engine height. The relatively large diameter of the cylinder makes it possible in this case to provide large exhaust and suction sections and thus also facilitates ventilation of the cylinder, in particular at high rotational speeds.
Due to the fact that the exhaust ducts 11 and the suction ducts 10 open out on the side of the compression chamber 3, and given the inclination of the surface 1 of the cylinder head on this same side, the length of the two channels is reduced. Piping
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and the suction channel have a strong inclination with small elbows, which is particularly advantageous when using an inverted carburetor.
In addition, the various components of the construction according to the invention are arranged in such a way that each of them is perfectly accessible and requires minimum bulk. The spark plug, which is located in the hottest part of the compression chamber, near the exhaust valve 4 and on the side of the cylinder head opposite to that which contains the timing mechanism, is not only perfectly accessible, but also abundantly cooled, since the construction provides sufficient space for the formation of a water jacket around this candle. In addition, this arrangement makes it easier to maintain the tightness of the chamber containing the pushers 12 and improves their accessibility.
The valve stems can be inclined at will according to the needs imposed by the appropriate shape of the compression chamber, without resulting in an increase in the length of the rocker arms of the distribution; on the contrary, a greater valve tilt allows the rocker arms to be shorter, thus reducing the moving masses of the entire distribution mechanism.
The variants described and shown, of the cylinder head of a two-valve combustion engine, constitute only an example and in no way exhaust all the possibilities of the practical application of the idea of the invention to engines with uh or with several cylinders in line, star, or according to another arrangement.