FR2828523A1

FR2828523A1 - Motor vehicle exhaust system has concentric cylinders forming annular chamber for exhaust gases and central duct for compressed air

Info

Publication number: FR2828523A1
Application number: FR0110918A
Authority: FR
Inventors: Pierre Etheve
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-08-10
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2003-02-14
Anticipated expiration: 2021-08-10
Also published as: FR2828523B1

Abstract

The exhaust system consists of two concentric and coaxial cylinders (11, 12) joined together at the front end and forming an annular chamber (13) to receive the exhaust gases. The two cylinders have truncated conical rear sections (15, 16), with the end (17) of the outer one overlapping the end (18) of the inner one. The front end of the inner cylinder is open to receive compressed air produced by the speed of the moving vehicle. The vehicle can have an exhaust system in each of its side fairings, for example.

Description

La présente invention est du domaine des moteurs de véhicules de compétition, et elle a pour objet un dispositif d'échappement des gaz visant à accroître le rendement du moteur. The present invention is in the field of competition vehicle engines, and its subject is a gas exhaust device intended to increase the efficiency of the engine.

Grâce au dispositif de l'invention qui améliore le rendement du moteur, le véhicule pourra rouler plus longtemps sans devoir être ravitailler, d'où des arrêts moins fréquents au poste de ravitaillement et de ce fait un gain de temps tout à fait primordial en compétition. Thanks to the device of the invention which improves the efficiency of the engine, the vehicle will be able to run longer without having to be refueled, resulting in less frequent stops at the refueling station and thereby saving time which is absolutely essential in competition. .

On rappelle que l'on connaît par une publication FR- 2733276 du même Demandeur un silencieux d'échappement pour véhicule automobile constitué de trois tubes concentriques définissant trois chambres : une chambre cylindrique axiale constituée par âme du premier tube, une première chambre annulaire constituée par l'espace annulaire compris entre le premier et le deuxième tube et une deuxième chambre annulaire constitué par l'espace annulaire compris entre le deuxième et le troisième tube. La deuxième chambre annulaire était empruntée par les gaz d'échappement en provenance du moteur, tandis que de l'air extérieur frais empruntait la chambre axiale et la deuxième chambre annulaire, grâce à quoi les gaz d'échappement étaient refroidis par échange à travers les parois, ce qui en même temps diminuait leur pression, ce qui finalement augmentait le rendement du moteur, ou encore à puissance développée égale permettait de réduire la consommation de carburant. Dans ce dispositif, l'air de refroidissement et les gaz d'échappement entrent à une extrémité de l'ensemble tubulaire et en sortent à l'autre extrémité ; une entretoise hélicoïdale, présente dans le deuxième chambre, a pour effet d'augmenter la vitesse linéaire des gaz d'échappement pour favoriser l'échange thermique. It will be recalled that a publication FR-2733276 from the same Applicant discloses an exhaust silencer for a motor vehicle consisting of three concentric tubes defining three chambers: an axial cylindrical chamber formed by the core of the first tube, a first annular chamber constituted by the annular space between the first and the second tube and a second annular chamber constituted by the annular space between the second and the third tube. The second annular chamber was taken up by the exhaust gases from the engine, while fresh outside air passed through the axial chamber and the second annular chamber, whereby the exhaust gases were cooled by exchange through the walls, which at the same time reduced their pressure, which ultimately increased the engine's efficiency, or even at equal developed power made it possible to reduce fuel consumption. In this device, the cooling air and the exhaust gases enter at one end of the tubular assembly and leave it at the other end; a helical spacer, present in the second chamber, has the effect of increasing the linear speed of the exhaust gases to promote heat exchange.

Selon la présente invention un dispositif d'échappement des gaz d'un moteur de véhicule, particulièrement véhicule de compétition, est caractérisé dans sa généralité en ce qu'il est constitué de deux cylindres concentrique et sensiblement coaxiaux définissant entre eux une chambre annulaire, les dits tubes se rejoignant à l'avant pour fermer la chambre à sa partie antérieure, et se terminant à l'arrière chacun par un partie tronconique, l'extrémité de la partie tronconique du tube extérieur dépassant l'extrémité de celle du tube intérieur, la chambre annulaire étant reliée aux pipes d'échappement, l'âme du tube intérieur étant ouverte According to the present invention a device for exhausting gases from a vehicle engine, particularly a competition vehicle, is characterized in its generality in that it consists of two concentric and substantially coaxial cylinders defining between them an annular chamber, the said tubes joining at the front to close the chamber at its anterior part, and ending at the rear each by a frustoconical part, the end of the frustoconical part of the outer tube projecting beyond the end of that of the inner tube, the annular chamber being connected to the exhaust pipes, the core of the inner tube being open

vers l'avant pour recevoir la pression de l'air comprimé par la vitesse du véhicule lorsqu'il se déplace. forward to receive the pressure of the compressed air by the speed of the vehicle when it is moving.

Il résulte de cette disposition que : les gaz arrivant dans la chambre annulaire se refroidissent au contact des parois froides de celle-ci, ils perdent donc de leur chaleur, que leur volume et leur pression diminue, que l'air entrant à la vitesse du véhicule est obligé d'augmenter sa vitesse pour sortir par une issue plus petite (partie tronconique) ; entraînant un déséquilibre de pression entre gaz et air et c'est l'air qui aspire les gaz et les éjectent, d'où un travail moindre du piston lors du quatrième temps moteur qui au lieu de devoir pousser les gaz sera au contraire aspiré, d'où une consommation moindre. It follows from this arrangement that: the gases arriving in the annular chamber cool in contact with the cold walls of the latter, they therefore lose their heat, that their volume and their pressure decrease, that the air entering at the speed of vehicle is forced to increase its speed to exit via a smaller exit (frustoconical part); causing an imbalance of pressure between gas and air and it is the air which sucks the gases and ejects them, from where a less work of the piston during the fourth engine time which instead of having to push the gases will be on the contrary sucked up, hence a lower consumption.

De préférence, la jonction antérieure des tubes résulte de l'évasement vers l'avant du tube intérieur, cette disposition visant à recueillir un maximum d'air lors du déplacement du véhicule. Preferably, the anterior junction of the tubes results from the forward flaring of the inner tube, this arrangement aiming to collect a maximum of air during the movement of the vehicle.

Suivant une première variante de réalisation, les pipes d'échappement en sortie des cylindres débouchent individuellement dans la chambre annulaire. According to a first alternative embodiment, the exhaust pipes at the outlet of the cylinders open individually into the annular chamber.

Suivant une deuxième variante de réalisation, les pipes d'échappement sont rassemblées en sortie des cylindres en une pipe unique débouchant sur sensiblement la majeur partie de la longueur de la chambre annulaire. According to a second alternative embodiment, the exhaust pipes are assembled at the outlet of the cylinders in a single pipe opening out over substantially the major part of the length of the annular chamber.

Enfin et de manière avantageuse un dispositif tel que sus décrit est logé dans chacun des ponton latéraux de la cellule du véhicule de telle sorte que la circulation d'air dans les pontons latéraux, lors du déplacement du véhicule, contribue en plus du refroidissement du moteur, à celui de la chambre annulaire. Finally and advantageously, a device as described above is housed in each of the side pontoons of the vehicle cell so that the circulation of air in the side pontoons, during the movement of the vehicle, contributes in addition to cooling the engine. , to that of the annular chamber.

L'invention sera mieux comprise et des détails en relevant apparaîtront, à la description qui va en être faite en relation avec les figures de la planche annexée, dans laquelle : la fig. 1 est une illustration schématique partiellement écorchée, d'un véhicule automobile de compétition comportant un dispositif d'échappement conforme à l'invention, The invention will be better understood and details will be apparent from the description which will be given in connection with the figures of the accompanying plate, in which: FIG. 1 is a partially cutaway schematic illustration of a competition motor vehicle comprising an exhaust device according to the invention,

la fig. 2 (2a) est une illustration schématique, à plus grande échelle, d'un dispositif d'échappement de la fig. 1, la fig. 2 (2b) est une coupe suivant AA de la figure précédente, la fig. 3 (3a) est une variante d'un tel dispositif, et la fig. 3 (3b) est une coupe suivant BB de la figure précédente,
Sur la fig. 1 un véhicule de compétition 1, tel qu'une voiture dite"Formule 1", représentée en écorché sur sa partie gauche, comporte un moteur 2, à huit cylindres par exemple (seul la moitié gauche du moteur est visible) dont chaque cylindre débouche dans une"pipe"d'échappement telle que 3 ; les pipes sont en communication avec un dispositif d'échappement 4 conforme à l'invention ; on doit comprendre qu'un dispositif semblable équipe la moitié droite non visible du moteur. fig. 2 (2a) is a diagrammatic illustration, on a larger scale, of an exhaust device of FIG. 1, fig. 2 (2b) is a section along AA of the previous figure, FIG. 3 (3a) is a variant of such a device, and FIG. 3 (3b) is a section along BB of the previous figure,
In fig. 1 a competition vehicle 1, such as a so-called "Formula 1" car, shown in cutaway on its left side, comprises an engine 2, with eight cylinders for example (only the left half of the engine is visible) from which each cylinder emerges in an exhaust "pipe" such as 3; the pipes are in communication with an exhaust device 4 according to the invention; it should be understood that a similar device is fitted to the right half which is not visible from the engine.

On remarque que le dispositif 4 est logé dans le ponton latéral 5 en regard d'une ouverture"avant"6 de celui-ci, en rappelant que cette ouverture est normalement destinée à l'amenée d'air de refroidissement du moteur ; dans le cas de l'invention on augmentera la dimension de cette ouverture de façon à ce qu'il y ait suffisamment d'air pour, à la fois, refroidir le moteur et alimenter le dispositif 4, lors du déplacement du véhicule. Note that the device 4 is housed in the side pontoon 5 opposite an "front" opening 6 thereof, remembering that this opening is normally intended for supplying air for cooling the engine; in the case of the invention, the dimension of this opening will be increased so that there is sufficient air to both cool the engine and supply the device 4 when the vehicle is moving.

Sur les fig. 2a un dispositif d'échappement 4 de l'invention est formé de deux cylindres 11 et 12 concentriques et sensiblement coaxiaux (fig. 2b) définissant entre eux une chambre annulaire 13, les dits tubes se rejoignant à l'avant pour fermer la chambre à sa partie antérieure 14, et se terminant à l'arrière chacun par des parties tronconiques, respectivement 15 et 16, l'extrémité 17 de la partie tronconique 15 du tube extérieur 11 dépassant l'extrémité 18 de la partie tronconique 16 du tube intérieur 12, la chambre annulaire 13 étant reliée aux pipes d'échappement 3, l'âme 19 du tube intérieur 12 étant ouverte vers l'avant pour recevoir la pression de l'air comprimé (flèche 7, fig. 1) induite par la vitesse du véhicule lorsqu'il se déplace. In fig. 2a an exhaust device 4 of the invention is formed of two concentric and substantially coaxial cylinders 11 and 12 (FIG. 2b) defining between them an annular chamber 13, the said tubes joining at the front to close the chamber its front part 14, and ending at the rear each by frustoconical parts, respectively 15 and 16, the end 17 of the frustoconical part 15 of the outer tube 11 projecting from the end 18 of the frustoconical part 16 of the inner tube 12 , the annular chamber 13 being connected to the exhaust pipes 3, the core 19 of the inner tube 12 being open towards the front to receive the pressure of the compressed air (arrow 7, fig. 1) induced by the speed of the vehicle when moving.

La jonction antérieure 14 des tubes intérieur 12 et extérieur 11 résulte de l'évasement vers l'avant du tube intérieur 12. The anterior junction 14 of the inner 12 and outer 11 tubes results from the forward flaring of the inner tube 12.

Sur les fig. 3a, 3b le dispositif 4'est semblable au dispositif 4 de la figure précédente à ceci près que les pipes d'échappement sont rassemblées en sortie des cylindres en une pipe unique 3'débouchant sur sensiblement la longueur de la chambre annulaire 13'. L'intérêt de cette disposition, un peu plus délicate à réaliser, réside dans le fait que la dépression créée par l'aspiration due à la vitesse de l'air à la sortie tronconique du tube intérieur, se répercute plus rapidement à l'ensemble de l'espace d'échappement des gaz. In fig. 3a, 3b the device 4 is similar to the device 4 of the previous figure except that the exhaust pipes are assembled at the outlet of the cylinders in a single pipe 3 'opening over substantially the length of the annular chamber 13'. The advantage of this arrangement, which is a little more delicate to realize, resides in the fact that the depression created by the suction due to the speed of the air at the frustoconical outlet of the inner tube, has a more rapid repercussion on the assembly. of the exhaust gas space.

Un dispositif de l'invention, appliqué à une moto, a également donné d'excellents résultats. A device of the invention, applied to a motorcycle, has also given excellent results.

Grâce au dispositif de l'invention, qui améliore le rendement du moteur, le véhicule, voiture, moto aussi bien que tout autre véhicule terrestre, aquatique ou aérien, se déplaçant à grande vitesse, pourra courir plus longtemps sans devoir être ravitailler, d'où des arrêts moins fréquents au poste de ravitaillement et de ce fait un gain de temps tout à fait primordial en compétition.

1Thanks to the device of the invention, which improves the efficiency of the engine, the vehicle, car, motorcycle as well as any other land, water or air vehicle, moving at high speed, will be able to run longer without having to be refueled, where less frequent stops at the refueling station and therefore a saving of time quite essential in competition.

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Claims

CLAIMS 1.-Exhaust device for the gases of a vehicle engine, particularly a competition vehicle, characterized: in that it consists of two concentric and substantially coaxial cylinders (11,12) defining between them an annular chamber (13), the said tubes joining at the front to close the chamber at its front part (14), and ending at the rear each by a frustoconical part (15,16), the end (17) of the frusto-conical part (15) of the outer tube 11) projecting beyond the end (18) of the frusto-conical part (16) of the inner tube (12), the annular chamber (13) being connected to the pipes d exhaust (3), the core (19) of the inner tube (12) being open towards the front to receive the pressure of the compressed air (arrow 7) by the speed of the vehicle (1) when it moves, 2. - Device according to claim 1, characterized: in that the anterior junction (14) of the interior (12) and exterior tubes r (11) results from the forward flaring of the inner tube; 3.-Device according to any one of the preceding claims, characterized: in that the exhaust pipes (3) at the outlet of the engine cylinders (2) open individually into the annular chamber (13); (Fig. 2) 4. - Device according to any one of claims 1 and 2 ,, characterized: in that the exhaust pipes are collected at the outlet of the cylinders in a single pipe (3 ') opening onto substantially the length - feeder of the annular chamber (13 '); (Fig. 3) 5.-Device according to any one of claims 1 and 2, characterized: in that a device (4) is housed in each of the side pontoons (5) of the vehicle cell (1)

so that the air circulation in the side pontoons, during the movement of the vehicle, contributes to the cooling of the annular chamber.