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Moteur à combust ion avec trois soupapes dans la culasse de cylindre.
L'invention concerne la construction d'un moteur à combustie avec trois soupapes dans la culasse de cylindre et avec chambre de compression concentrée sensiblement au-dessus d'une moitié de l'alésage du cylindre.
Les moteurs à combustion courants utilisent généralement pour le contrôle du cylindre, deux soupapes, dont celle d'aspi- ration présente une section plus grande que celle d'échappement.
Dans certaines constructions, la soupape d'admission et celle d'échappement sont dédoublées, de sorte que l'on obtient un cylindre à quatre soupapes, d'où augmentation sensible de la section de passage des soupapes et une amélioration du remplis- sage ainsi que du balayage du cylindre. Cette construction pré- sente toutefois le défaut que la prévision des quatre soupapes ne permet pas de donner à la chambre de compression la forme
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favorable qui répond aux exigences actuelles, c'est-à-dire une bonne allure de la combustion, de parfaites qualités anti- détonantes et une combustion totale du mélange le plus maigre. Ce n'est que dans des cas exceptionnels qu'il est fait usage d'une culasse à trois soupapes, dont deux d'admission et une d'échappement.
La solution selon l'invention, laquelle est représentée schématiquement dans les Figs. l et 2 (variante à soupapes d'échappement parallèles) et dans les Figs. 3 et 4 (variante à soupapes d'échappement divergentes), constitue une autre construction de la culasse à trois soupes pour moteurs à combustion. Les Figs, let 3 représentent une coupe axiale du cylindre et de la culasse, la Fig. 4 - une coupe suivant le plan contenant les axes des soupapes d'échappement, et la Fig. 2 - une vue en plan de la culasse.
Contrairement aux constructions connues, le moteur à combustion a trois soupes dans la culasse 1 du cylindre 2 et avec chambre de compression 6 concentrée sensiblement au-dessus d'une moitié de l'alésage du cylindre, présente deux soupapes d'échappement parallèles 4 ou divergentes 4' , débouchant dans la chambre de compression concentrée 6, les tiges de ces soupapes étant inclinées sur le plan qui coupe l'axe du cylindre et l'axe du moteur ou coupe l'axe du cylindre et est perpendiculaire à l'axe du moteur. La bougie d'allu- mage 3 est disposée entre les deux soupapes d'échappement 4, depuis la face externe de la chambre de compression concentrée.
La disposition d'ensemble des soupapes, l'inclinaison des soupapes parallèles ou divergentes et la disposition de la bougie dans le plan de symétrie des soupapes, ou des soupapes d'échappement offrent de larges possibilités pour la conforma- tion des divers espaces de compression concoures autour de la
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bougie, le tout répondant à l'ensemble des conditions qui doivent être réalisées pour assurer un rendement thermique et volumétrique élevé.
Le système à trois soupapes avec deux soupapes d'échap- pement permet d'utiliser la section de l'alésage du cylindre pour réaliser une soupape d'admission de dimensions maximum, sans avoir à réduire la section de l'échappement laquelle, au contraire, peut être plus élevée que celle de l'admission.
La soupape d'échappement s'ouvre avant le point mort bas à l'instant voulu pour permettre un équilibrage suffisamment rapide de la pression des gaz dans le cylindre avec la contre-pression d'échappement, cependant que les pertes apparaissent sur le diagramme indicateur, sont maintenues au minimum.
Le degré de l'ouverture anticipée laquelle réduit la partie effective de la course de détente, dépend du régime du moteur et de l'importance de la résistance à l'écoulement dans la soupape et canaux d'échappement, une aug- mentation de la section des soupapes et des canaux d'échappe- ment permet une correction du diagramme de distribution telle que l'on obtienne un faible degré d'ouverture anticipé de la soupape d'échappement et, de ce fait, une meilleure utilisation de la valeur thermique des gaz en phase de détente, ainsi qu'un temps plus long pour la combustion du mé lange, ce qui est particulièrement important dans les moteurs à haut régime et lorsqu'il est fait usage d'un mélange maigre. L'abaissement de la pression des gaz d'échappement sortant contribue également à amortir le bruit de l'échappement.
Les soupapes d'échappement dédoublées présentent un
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faible diamètre, de sorte qu'elles peuvent être parfaitement refroidies, ce qui est nécessaire vu les contraintes thermiques plus considérables tant de la culasse que des soupapes elles-mêmes en raison du taux de compression plus élevé.
Les canaux d'échappement sont prévus pour chaaue soupape séparément, ou bien les canaux des cylindres voisins sont reliés en Y, le canal de la soupape d'admission débouchant soit sur le même côté, soit sur le côté opposé de la culasse.
La réduction de la vitesse d'écoulement des gaz d'échappement obtenue par le dédoublement des canaux d'échappement a pour effet de réduire non seulement les résistances à l'écoulement, mais aussi les coefficients de transmission thermique entre les gaz et les parois des canaux d'échappe- ment. Grâce à la conformation oblique de la surface de la culasse sur le côté échappement et du fait que les canaux d' échappement présentent un trajet direct, la longueur de ces canaux se trouve réduite, de même que la surface ue la culasse léchée par le courant des gaz. Grâce à la diminution de la surface léchée par les gaz et du coefficient de transmission de la chaleur, on évite une surchauffe de la culasse, même lorsque celle-ci subit des contraintes thermiques élevées.
La construction du moteur à combustion à trois soupapes selon l'invention permet une plus grande différence entre les sections d'admission et dchappement, de sorte que ce moteur peut être construit soit en vue de la puissance maximum, c'est-à-dire avec la plus grande soupape d'aspiration, laquelle permet de réaliser le meilleur remplissage, soit en vue d'une économie maximum de carburant, c'e st-à-dire avec les plus grandes soupapes d'échappement, vu que le diagramme de commande approprié, indiqué ci-dessus, de la soupape
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d'échappement, permet la meilleure utilisation de la valeur thermique des gaz en phase de détente et laisse un temps suffi- sant à la combustion du mélange, même le plus maigre.
Le mode d'exécution décrit ci-dessus de la culasse à trois soupapes pour moteurs à combustion n'est qu'un exemple et n'épuise nullement toutes les possibilités de l'application pratique de l'objet de l'invention aux moteurs monocylindriques, policylindriques, en ligne ou en étoile, ou à tout autre disposition des cylindres.
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Combustion engine with three valves in the cylinder head.
The invention relates to the construction of a fuel engine with three valves in the cylinder head and with a compression chamber concentrated substantially above one half of the cylinder bore.
Common combustion engines generally use two valves for cylinder control, the suction valve of which has a larger cross section than the exhaust valve.
In some constructions, the inlet valve and the exhaust valve are split, so that a cylinder with four valves is obtained, whereby a significant increase in the passage area of the valves and an improvement in filling thus than scanning the cylinder. However, this construction has the drawback that the provision of the four valves does not allow the compression chamber to be shaped.
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favorable which meets the current requirements, that is to say a good rate of combustion, perfect anti-detonating qualities and a total combustion of the leanest mixture. It is only in exceptional cases that use is made of a cylinder head with three valves, two of which are intake and one exhaust.
The solution according to the invention, which is shown schematically in Figs. 1 and 2 (variant with parallel exhaust valves) and in Figs. 3 and 4 (variant with divergent exhaust valves), is a further construction of the three-valve cylinder head for combustion engines. Figs, let 3 represent an axial section of the cylinder and the cylinder head, Fig. 4 - a section along the plane containing the axes of the exhaust valves, and FIG. 2 - a plan view of the cylinder head.
Unlike known constructions, the combustion engine has three valves in the cylinder head 1 of cylinder 2 and with compression chamber 6 concentrated substantially above one half of the cylinder bore, has two parallel exhaust valves 4 or divergent 4 ', opening into the concentrated compression chamber 6, the stems of these valves being inclined on the plane which intersects the axis of the cylinder and the axis of the engine or intersects the axis of the cylinder and is perpendicular to the axis of the motor. The spark plug 3 is arranged between the two exhaust valves 4, from the outer face of the concentrated compression chamber.
The overall arrangement of the valves, the inclination of the parallel or divergent valves and the arrangement of the spark plug in the plane of symmetry of the valves, or of the exhaust valves offer wide possibilities for the shaping of the various compression spaces. compete around the
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candle, the whole meeting all the conditions which must be met to ensure a high thermal and volumetric efficiency.
The three-valve system with two exhaust valves makes it possible to use the section of the cylinder bore to achieve an intake valve of maximum dimensions, without having to reduce the section of the exhaust which, on the contrary , may be higher than that of admission.
The exhaust valve opens before bottom dead center at the desired time to allow sufficiently rapid balancing of the gas pressure in the cylinder with the exhaust back pressure, while the losses are shown on the indicator diagram , are kept to a minimum.
The degree of early opening, which reduces the effective part of the expansion stroke, depends on the engine speed and the magnitude of the flow resistance in the valve and exhaust channels, an increase in the section of the valves and exhaust channels allows a correction of the distribution diagram such that one obtains a low degree of anticipated opening of the exhaust valve and, therefore, a better use of the thermal value gases in the expansion phase, as well as a longer time for the combustion of the mixture, which is particularly important in high speed engines and when a lean mixture is used. Lowering the pressure of the outgoing exhaust gases also helps to dampen exhaust noise.
Dual exhaust valves feature a
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small diameter, so that they can be perfectly cooled, which is necessary in view of the greater thermal stresses both of the cylinder head and of the valves themselves due to the higher compression ratio.
The exhaust channels are provided for each valve separately, or else the channels of the neighboring cylinders are connected in Y, the intake valve channel opening either on the same side or on the opposite side of the cylinder head.
The reduction in the flow velocity of the exhaust gases obtained by the doubling of the exhaust channels has the effect of reducing not only the resistances to the flow, but also the coefficients of heat transfer between the gases and the walls of the exhaust gases. exhaust channels. Thanks to the oblique conformation of the surface of the cylinder head on the exhaust side and the fact that the exhaust channels have a direct path, the length of these channels is reduced, as is the surface of the cylinder head washed by the current. gases. Thanks to the reduction in the surface area lapped by the gases and in the heat transmission coefficient, overheating of the cylinder head is avoided, even when the latter is subjected to high thermal stresses.
The construction of the three-valve combustion engine according to the invention allows a greater difference between the intake and exhaust sections, so that this engine can be constructed either with a view to maximum power, i.e. with the larger suction valve, which allows the best filling to be achieved, either with a view to maximum fuel economy, i.e. with the larger exhaust valves, since the flow diagram appropriate control, shown above, of the valve
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exhaust, allows the best use of the thermal value of the gases in the expansion phase and leaves sufficient time for the combustion of the mixture, even the most lean.
The embodiment described above of the cylinder head with three valves for combustion engines is only an example and does not exhaust all the possibilities of the practical application of the object of the invention to single-cylinder engines. , multi-cylinder, in line or star, or any other arrangement of cylinders.