<Desc/Clms Page number 1>
RICARDO & CO, ENGINEERS (1927) LTD., résidant à LONDRES.
PERFECTIONNEMENTS AUX CULASSES DE MOTEURS A COMBUSTION INTERNE REFROIDIES
PAR AIR.
Cette invention est relative aux culasses de moteurs à combus- tion interne refroidies par air du -type dans lequel il y a au moins dans la culasse une lumière d'admission et une lumière d'échappement qui communi- quent avec les conduits habituels d'admission ou d'échappement dans la culas- se, cette lumière ou chacune d'elles étant commandée par une soupape à cham- pignon dont la tige passe de la manière habituelle dans un guide de soupape qui traverse la paroi du conduit d'admission ou d'échappement opposée à la lumière et dans lequel il y a en plus des parois du ou des conduits et de la paroi résistant à la pression qui ferme l'extrémité de l'alésage du cy- lindre (ces parois seront appelées ci-après collectivement les parois inté- rieures pour plus de facilité)
une paroi extérieure espacée des parois in- térieures de manière à former entre les parois intérieures et extérieure un passage pour l'air de refroidissement en travers duquel s'étendent des ai- lettes de refroidissement faisant corps avec les parois intérieures au moins et habituellement aussi avec la paroi extérieure, laquelle forme ordinaire- ment le fond du logement du mécanisme actionnant la soupape.
Dans ces culassesrefroidies par air construites actuellement, cha- que guide de soupape se trouve dans toute sa longueur supporté à l'intérieur d'un épaississement ou bossage faisant partie intégrante des parois inté- rieures et extérieure et le but de la présente invention est de fournir une disposition perfectionnée dans laquelle le refroidissement du ou des guides de soupape et, par suite, de la ou des soupapes qui y sont associées aussi bien que le refroidissement général de la culasse tend à être amélioré.
A cette fin, suivant la présente invention, dans une culasse de moteur à combustion interne refroidie par air du type précité comportant des parois intérieures et extérieure formant un passage d'air de refroidisse- ment, au moins un guide de soupape s'étend entre et traverse des ouvertures dans les parois intérieures et extérieure de manière à être supporté par ces
<Desc/Clms Page number 2>
parois avec la partie du guide de soupape qui traverse le passage d 'air de refroidissement directement exposée à l'air de refroidissement.
Lorsque la culasse est pourvue de deux ou plusieurs lumières, le ou les guides de soupape associés à une partie des lumières seule- ment peuvent être disposés suivant l'invention mais dans la plupart de ces cas, tous les guides de soupape sont disposés suivant l'invention.
Il est clair qu'avec les dispositions suivant l'invention, on obtient un support adéquat aux guides de soupape puisque les deux parois précitées peuvent porter un guide de soupape en des points espacés de ma- nière appropriée tandis que l'absence de tout bossage ou épaississement autour de la partie du guide de soupape qui traverse le passage d'air de refroidissement non seulement tend? Tm4liorer le refroidissement du guide par l'exposition directe à l'air de refroidissement mais tend aussi à fa- voriser le refroidissement général de la culasse en fournissant un passage pour l'air plus large que ce ne serait le cas lorsque le passage de l'air de refroidissement tend à être réduit par un ou plusieurs conduits d'admis- sion ou d'échappement,
facilitant ainsi la circulation de l'air dans le passage d'air de refroidissement et offrant une meilleure répartition des ailettes de refroidissement.
Si on le désire, la partie d'un guide de soupape disposé sui- vant l'invention qui se trouve à l'intérieur du passage d'air de refroidis- sement peut faire corps avec des nervures ou saillies ou en être munie, ou être autrement conformée de manière à présenter une surface d'échange de chaleur relativement grande exposée à l'air de refroidissement.
Dans une pareille disposition, le diamètre extérieur du guide de soupape peut être approximativement le même sur toute sa longueur et la surface d'échange de chaleur accrue peut être obtenue en creusant des rai- nures circonférentielles ou autres dans la partie du guide se trouvant dans le passage d'air de refroidissement tandis que dans une autre dispo- sitions la partie du guide de soupape qui se trouve dans le passage d'air de refroidissement peut être pourvue d'ailettes de refroidissement dont le diamètre extérieur hors tout est supérieur au diamètre de la partie du guide de soupape qui traverse la paroi intérieure mais qui est égal ou in- férieur au diamètre de la partie du guide de soupape qui traverse la paroi extérieure de sorte que la partie du guide de soupape pourvue d'ailettes peut être introduite à travers la paroi extérieure au cours de la mise en
place du guide de soupape.
Bien que l'invention soit particulièrement applicable aux cu- lasses refroidies par air de moteurs du type ordinaire à soupapes en tête, c'est-à-dire du type dans lequel les soupapes d'admission et d'échappement sont toutes les deux placées dans la culasse, elle peut aussi être appli- quée aux culasses refroidies par air de moteurs dans lesquels une ou plu- sieurs des soupapes sont en tête et une ou plusieurs soupapes sont laté- rales et les moteurs à deux temps dans lesquels on utilise le balayage dit de bout en bout et dans lesquels une ou plusieurs soupapes d'admission ou une ou plusieurs soupapes d'échappement sont prévues dans la culasse.
Une construction suivant l'invention et diverses variantes de celle-ci sont représentées à titre d'exemple sur les dessins annexés dans lesquels:
La Fig. 1 est une coupe transversale suivant un plan vertical de la culasse d'un moteur à combustion interne vertical, le plan étant in- diqué par la ligne 1-1- sur la Fig. 2; la Fig. 2 est une coupe en plan de la culasse représentée sur la fig. 1, et les Figs. 3 et 5 sont des coupes transversales à une échelle lé- gèrement plus grande, représentant deux variantes de l'invention.
Dans la réalisation représentée sur les Figs. 1 et 2, la culasse
<Desc/Clms Page number 3>
est coulée d'une seule pièce, par exemple en alliage d'aluminium ou en fon- te et elle comprend une paroi principale A résistant à la pression formée de manière à recouvrir l'extrémité supérieure d'un fût de cylindre et à lui être assemblée de façon étanche à l'aide du joint usuel, de manière con- nue;dans cette paroi étanche sont ménagées des lumières d'admission et d'échappement B et C entourées des sièges coniques habituels B1 et C1 et qui communiquent avec les conduits d'admission et d'échappement B 2 et C2 faisant partie intégrante de la paroi résistant à la pression A et s'éten- dant entre les lumières B et C et des ouvertures B3 et C3 dans les faces verticales extérieures B4 et C4 de la culasse.
La culasse telle qu'elle est. représentée a grossièrement une forme carrée en plan et elle comporte un rebord approximativement carré en forme de plateau A1 entourant la paroi résistant à la pression A, deux parois latérales approximativement parallèles A2 et A3 faisant partie inté- grante de ce rebord A1 vers le haut des deux arêtes opposées duquel elles s'étendent et faisant partie intégrante des parois des conduits d'admis- sion et d'échappement B 2 et C2 où elles les rencontrent,
une paroi exté- rieure horizontale A4 faisant corps avec les parois latérales A2 et A3 et s'étendant entre leurs bords supérieurs à un niveau substantiellement au- dessus des conduits d'admission et d'échappement B 2 et C2 et des ailettes de refroidissement verticales A5 s'étendant entre la paroi extérieure A4 d'un coté et la paroi résistant à la pression A, les conduits d'admission et d'échappement B2 et C2 et le rebord A1 de l'autre côté dans une direc- 2 tion qui est dans l'ensemble parallèle aux parois latérales A et A .
Il est donc clair qu'on forme ainsi entre le rebord A1, la paroi résistante à la pression A, les conduits d'admission et d'échappement B2 et C2 et la paroi extérieure A4 un passage d'air de refroidissement désigné par A6 sur la Fig 1 et dans lequel l'air peut circuler dans une direction géné- rale horizontale parallèle aux parois latérales et sur les ailettes A5.
Dans chacun des conduits B 2 et C2 et dans la paroi supérieure A4 au=dessus d'eux sont ménagés des alésages coaxiaux à la lumière B ou C associée à ce conduit et des guides de soupape D et E sont placés dans ces alésages à ajustage serré. Il est clair que les parties D1 et E1 de ces guides de soupape qui se trouvent dans le passage d'air de refroidis- sement A sont directement exposées au courant d'air de refroidissement circulant dans ce passage.Les guides de soupape D sont pourvus des re- bords habituels D2 et E adjacents à leurs extrémités supérieures pour li- miter leur déplacement vers le bas lorsqu'on les introduit dans la culasse et pour déterminer ainsi leur position finale,
ces rebords étant entourés par des évidements qui servent de surfaces de butée aux extrémités inférieu- res des ressorts de soupapes ordinaires F agissant sur les soupapes qui sont dessinées en traits mixtes en G et G1.
Pour la facilité, les variantes représentées sur les Figs. 3 et 4 sont vues dans leur application au guide de soupape associé à la lu-
<Desc/Clms Page number 4>
mière d'admission B.
Dans la variante représentée sur la Fig. 3, le guide de soupape D3 est construit et monté de manière analogue au guide de soupape D de la Fig. 1 sauf qu'au lieu d'avoir un rebord A4, le guide de soupape a le mime diamètre hors tout sur toute sa longueur excepté une gorge prévue à l'endroit approprié pour recevoir une goupille en C représentée en D4 et qui limite son déplacement vers le bas au cours de son introduction dans la culasse tandis que des gorges D4 sont creusées dans la partie D5 du guide de soupa- pe qui se trouve à l'intérieur du passage d'air de refroidissement A6 pour augmenter la surface de transmission de chaleur à l'air de refroidissement.
Dans la variante représentée sur la Fig. 4, le trou dans la paroi extérieure A4 est plus grand que celui dans la paroi du conduit d'admission B2 et le guide de soupape D6 comporte une partie d'extrémité intérieure D7 de diamètre approprié pour pénétrer dans le trou dans la paroi du conduit B2 tandis que le diamètre hors tout de la partie D8 du guide de soupape qui traverse la paroi A4 et se trouve dans le passage d'air de refroidissement a un diamètre plus grand comme c'est représenté, la partie se trouvant dans le passage d'air de refroidissement étant pourvue d'ailettes de refroidissement représentées en D .
Par conséquent, avec cette disposition, on obtient une surface substantielle pour le transfert de chaleur sans augmenter le diamètre du trou dans la paroi ou dans le passage B2 dans lesquels passe le guide de soupape.
REVENDICATIONS.
1. - Culasse de moteur à combustion interne refroidie par air du type précité, comportant des parois intérieures et extérieure formant un passage d'air de refroidissement que traverse au moins un guide de soupape qui passe par des ouvertures dans les parois intérieures et extérieure de manière à être supporté par ces parois, la partie du guide de soupape qui traverse le passage d'air de refroidissement étant directement exposée à l'air de refroidissement.
<Desc / Clms Page number 1>
RICARDO & CO, ENGINEERS (1927) LTD., Residing in LONDON.
IMPROVEMENTS TO THE CYLINDER HEADS OF COOLED INTERNAL COMBUSTION ENGINES
BY AIR.
This invention relates to cylinder heads of air-cooled internal combustion engines of the type in which there is at least in the cylinder head an intake port and an exhaust port which communicate with the usual exhaust ducts. intake or exhaust in the cylinder head, this or each lumen being controlled by a mushroom valve, the stem of which passes in the usual way through a valve guide which passes through the wall of the intake duct or outlet opposite the lumen and in which there are in addition to the walls of the duct (s) and the pressure-resistant wall which closes the end of the cylinder bore (these walls will hereinafter be referred to as collectively the inner walls for ease)
an outer wall spaced from the inner walls so as to form between the inner and outer walls a passage for cooling air through which extend cooling fins integral with the inner walls at least and usually also with the outer wall, which usually forms the bottom of the housing of the valve actuating mechanism.
In these air-cooled cylinder heads currently constructed, each valve guide is supported throughout its length within a thickening or boss integral with the inner and outer walls and the object of the present invention is to. to provide an improved arrangement in which the cooling of the valve guide (s) and hence of the valve (s) associated therewith as well as the general cooling of the cylinder head tends to be improved.
To this end, according to the present invention, in an air-cooled internal combustion engine cylinder head of the aforementioned type having inner and outer walls forming a passage of cooling air, at least one valve guide extends between and passes through openings in the inner and outer walls so as to be supported by these
<Desc / Clms Page number 2>
walls with the portion of the valve guide which passes through the cooling air passage directly exposed to the cooling air.
When the cylinder head is provided with two or more ports, the valve guide (s) associated with only part of the ports can be arranged according to the invention, but in most of these cases all the valve guides are arranged according to the invention. 'invention.
It is clear that with the arrangements according to the invention, an adequate support is obtained for the valve guides since the two aforementioned walls can carry a valve guide at appropriately spaced points while the absence of any bosses. or thickening around the part of the valve guide that passes through the cooling air passage not only tends? Improve the cooling of the guide by direct exposure to the cooling air but also tends to promote the general cooling of the cylinder head by providing a passage for the air wider than would be the case when the passage of the cylinder head. the cooling air tends to be reduced by one or more intake or exhaust ducts,
thus facilitating air circulation in the cooling air passage and providing better distribution of the cooling fins.
If desired, the part of a valve guide arranged according to the invention which is inside the cooling air passage can be integral with or provided with ribs or protrusions, or be otherwise shaped as to have a relatively large heat exchange surface exposed to the cooling air.
In such an arrangement, the outside diameter of the valve guide may be approximately the same over its entire length and the increased heat exchange surface area may be obtained by making circumferential or other grooves in the portion of the guide lying in it. the cooling air passage, while in another arrangement the part of the valve guide which is located in the cooling air passage can be provided with cooling fins whose overall outer diameter is greater than the diameter the part of the valve guide which passes through the inner wall but which is equal to or smaller than the diameter of the part of the valve guide which passes through the outer wall so that the portion of the valve guide provided with fins can be inserted through the outer wall during setting
position of the valve guide.
Although the invention is particularly applicable to air-cooled cylinder heads of engines of the ordinary overhead valve type, i.e. of the type in which the inlet and exhaust valves are both located. in the cylinder head, it can also be applied to air-cooled cylinder heads of engines in which one or more of the valves are in the head and one or more valves are side and two-stroke engines in which the gasoline is used. end-to-end sweep and in which one or more intake valves or one or more exhaust valves are provided in the cylinder head.
A construction according to the invention and various variants thereof are shown by way of example in the accompanying drawings in which:
Fig. 1 is a cross section taken along a vertical plane of the cylinder head of a vertical internal combustion engine, the plane being indicated by line 1-1- in FIG. 2; Fig. 2 is a plan sectional view of the cylinder head shown in FIG. 1, and Figs. 3 and 5 are cross sections on a slightly larger scale showing two variations of the invention.
In the embodiment shown in Figs. 1 and 2, the cylinder head
<Desc / Clms Page number 3>
is cast in one piece, for example of aluminum alloy or of cast iron, and it comprises a pressure-resistant main wall A formed so as to cover the upper end of a cylinder barrel and to be assembled in a sealed manner using the usual gasket, in a known manner; in this sealed wall are formed intake and exhaust ports B and C surrounded by the usual conical seats B1 and C1 and which communicate with the ducts intake and exhaust B 2 and C2 forming an integral part of the pressure-resistant wall A and extending between ports B and C and openings B3 and C3 in the exterior vertical faces B4 and C4 of the cylinder head.
The cylinder head as it is. shown has a roughly square shape in plan and has an approximately square plate-shaped rim A1 surrounding the pressure-resistant wall A, two approximately parallel side walls A2 and A3 forming an integral part of this rim A1 upwardly. two opposite edges from which they extend and forming an integral part of the walls of the intake and exhaust ducts B 2 and C2 where they meet them,
a horizontal outer wall A4 integral with the side walls A2 and A3 and extending between their upper edges at a level substantially above the intake and exhaust ducts B 2 and C2 and the vertical cooling fins A5 extending between the outer wall A4 on one side and the pressure-resistant wall A, the intake and exhaust ducts B2 and C2 and the flange A1 on the other side in a direction which is generally parallel to the side walls A and A.
It is therefore clear that between the rim A1, the pressure-resistant wall A, the intake and exhaust ducts B2 and C2 and the outer wall A4, a cooling air passage designated by A6 on Fig 1 and in which the air can flow in a general horizontal direction parallel to the side walls and over the fins A5.
In each of the conduits B 2 and C2 and in the upper wall A4 above them are formed bores coaxial with the lumen B or C associated with this conduit and valve guides D and E are placed in these fitting bores. tight. It is clear that the parts D1 and E1 of those valve guides which are in the cooling air passage A are directly exposed to the cooling air flow flowing in this passage. The valve guides D are provided with usual edges D2 and E adjacent to their upper ends to limit their downward displacement when introduced into the cylinder head and thus to determine their final position,
these flanges being surrounded by recesses which serve as abutment surfaces at the lower ends of the ordinary valve springs F acting on the valves which are drawn in phantom lines at G and G1.
For convenience, the variants shown in Figs. 3 and 4 are seen in their application to the valve guide associated with the lu-
<Desc / Clms Page number 4>
admission B.
In the variant shown in FIG. 3, the valve guide D3 is constructed and mounted analogously to the valve guide D of FIG. 1 except that instead of having an A4 flange, the valve guide has the same overall diameter over its entire length except for a groove provided at the appropriate place to receive a C-pin shown at D4 and which limits its movement downwards during its introduction into the cylinder head while grooves D4 are cut in the part D5 of the valve guide which is inside the cooling air passage A6 to increase the transmission surface of the valve. heat to cooling air.
In the variant shown in FIG. 4, the hole in the outer wall A4 is larger than that in the wall of the intake duct B2, and the valve guide D6 has an inner end portion D7 of suitable diameter to enter the hole in the wall of the duct B2 while the overall diameter of the part D8 of the valve guide which passes through the wall A4 and is in the cooling air passage has a larger diameter as shown, the part lying in the passage d the cooling air being provided with cooling fins shown at D.
Therefore, with this arrangement, a substantial surface area for heat transfer is obtained without increasing the diameter of the hole in the wall or in the passage B2 through which the valve guide passes.
CLAIMS.
1. - Cylinder head of an air-cooled internal combustion engine of the aforementioned type, comprising inner and outer walls forming a passage for cooling air through which at least one valve guide which passes through openings in the inner and outer walls of so as to be supported by these walls, the part of the valve guide which passes through the cooling air passage being directly exposed to the cooling air.