FR2546572A1 - INLET AND EXHAUST PIPES FOR EXPLOSION ENGINES AND CARBURETOR HEATING DEVICE USING THE SAME - Google Patents
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Abstract
Description
Perfectionnements aux moteurs à explosion.Improvements to internal combustion engines.
La présente invention est relative aux moteurs à explosion et elle concerne plus particulièrement les tubulures d'admission du mélange carburé et d'échappement des gaz brûlés, ainsi que les moyens de réchauffage du carburateur. The present invention relates to internal combustion engines and it relates more particularly to the intake pipes of the fuel mixture and to the exhaust of the burnt gases, as well as the means for heating the carburetor.
Actuellement, dans les moteurs à explosion multicylindres à quatre temps, les tubulures d'admission et d'échappement sont généralement regroupées au-dessus ou au-dessous de la partie centrale du bloc-moteur pour alimenter les cylindres et réchauffer, par récupération thermique des gaz d'dchappement, le carburateur, mais seulement par la base de celui-ci. Ces tubulures d'admission s'avèrent toujours d'une longueur trop importante et nécessitent une compensation volumétrique à l'échappement trop encombrante et lourde. De plus, lorsque le bloc-moteur est très chaud, la déformation de l'ensemble des tubulures occasionne un dérbglement de la timonerie de commande des gaz et quelquefois du starter.A cause de la longueur et de la forme de la section des tubulures d'admission, le mélange carburé subit des variations de température pendant son transfert aux cylindres et la géométrie de la veine gazeuse est déformée et les ruptures de modulation de cette dernière ne peuvent Btre supprimées. Ainsi, le rendement thermique du moteur est rendu instable d'ou il résulte des altérations du régime de rotation et de la puissance et l'amplitude de l'onde pulsatoire décroit à cause des trop importants coefficients de frottement de la veine gazeuse, dOs à la trop grande longueur de la tubulure d'admission.On constate des phases de désaccord de chaque tubulure avec le système d'ondes généré par le moteur et une variation du couple de ce dernier lorsque ce moteur travaille à des régimes élevés, ce qui est considérablement dangereux pour un moteur d'aérodyne à hélice. Currently, in multi-cylinder four-stroke internal combustion engines, the intake and exhaust manifolds are generally grouped above or below the central part of the engine block to supply the cylinders and heat, by thermal recovery of the exhaust gas, the carburetor, but only by the base of it. These intake manifolds always prove to be too long and require too bulky and heavy volumetric exhaust compensation. In addition, when the engine block is very hot, the deformation of the set of pipes causes a dislocation of the throttle linkage and sometimes the choke. Because of the length and shape of the section of the pipes d Upon admission, the fuel mixture undergoes temperature variations during its transfer to the cylinders and the geometry of the gas stream is deformed and the modulation breaks of the latter cannot be eliminated. Thus, the thermal efficiency of the motor is made unstable from which it results from alterations of the rotation speed and of the power and the amplitude of the pulsating wave decreases because of the too large coefficients of friction of the gas stream, dOs to the excessively long length of the intake manifold. There are phases of disagreement of each manifold with the wave system generated by the engine and a variation of the latter's torque when this engine is working at high revs, which is considerably dangerous for a propeller aerodyne engine.
Pour pallier ces inconvénients, un premier but de l'invention vise la nécessité de développer au maximum le phénomène de turbulence calibrée d'admission en créant une zone de préturbulence dynamique capable d'amplifier la rapidité de vrillage sur elle-même de la veine gazeuse à partir du profil intérieur de la tubulure, afin que cette veine subisse le minimum de déformations au moment de sa pénétration dans le cylindre par la soupape d'admission. To overcome these drawbacks, a first object of the invention aims at the need to develop to the maximum the phenomenon of calibrated turbulence of admission by creating a zone of dynamic pre-turbulence capable of amplifying the speed of twisting on itself of the gas stream. from the inside profile of the tubing, so that this vein undergoes the minimum amount of deformation at the time of its penetration into the cylinder by the intake valve.
Un deuxième but de l'invention vise à prendre en compte les phénomènes pulsatoires, au point de mettre parfaitement en phase l'onde de pression et l!onde de dépression. A second object of the invention aims to take into account the pulsating phenomena, to the point of perfectly matching the pressure wave and the vacuum wave.
A cet effet, on dote chaque cylindre d'un carburateur èt d'une tubulure d'admission spéciale et indépendante permettant d'atteindre les buts sus-visés.Cette tubulure d'admission se caractérise par des profils intérieurs hélicoidal et sinusoïdal susceptibles de précontraindre la géométrie de la veine gazeuse > tant sur les plans longitudinaux que transversaux,-dont la modulation d'amplitude varie en fonction de la réduction maximale de la longueur de la tubulure et de la différence entre la section d'entrée sous le carburateur et la section de sortie vers la soupape d'admission. For this purpose, each cylinder is equipped with a carburetor and a special and independent intake manifold allowing the above-mentioned goals to be achieved. This intake manifold is characterized by helical and sinusoidal internal profiles capable of preloading. the geometry of the gas stream> both on the longitudinal and transverse planes, - whose amplitude modulation varies according to the maximum reduction in the length of the tube and the difference between the inlet section under the carburetor and the outlet section to the inlet valve.
A la sortie du carburateur et sous l'action de l'aspire- tion issue du cylindre, les gaz sont vrillés par le profil intérieur de la tubulure, en même temps qu'ils sont calibrés par cette préturbulence tout au long de leur parcours avant leur entrée dans le cylindre. La perte de charge est pratiquement nulle parce que la propagation des ondes longitudinales appuie, s-ans décroissance d'amplitude, l'onde de dépression du cycle énergétique suivant. At the outlet of the carburetor and under the action of the suction coming from the cylinder, the gases are twisted by the internal profile of the tube, at the same time as they are calibrated by this pre-turbulence throughout their front path their entry into the cylinder. The pressure drop is practically zero because the propagation of the longitudinal waves supports, over the amplitude decrease, the depression wave of the following energy cycle.
Au moment de la levée de la soupape d'admission et avant l'entrée du mélange carburé dans le cylindre, la veine gazeuse est totalement calibrée et sa pression modulée de façon qu'elle soit guidée sans défaut par le raccordement queue-flanc de cette soupape d'où il résulte une absence totale de saut des gaz au niveau de la portée de la soupape et de décollement des filets de ces mêmes gaz au voisinage du-siège de ladite soupape. D'autre part, le profil interne de cette tubulure évite tout désamorçage et par conséquent tout phénomène de "vapour-lock". When the intake valve is lifted and before the fuel mixture enters the cylinder, the gas stream is fully calibrated and its pressure modulated so that it is guided without fault by the tail-side connection of this valve which results in a total absence of gas jump at the level of the valve range and detachment of the threads of these same gases in the vicinity of the seat of said valve. On the other hand, the internal profile of this tubing avoids any defusing and therefore any phenomenon of "vapor-lock".
Un troisième but de l'invention vise à obtenir le maximum d'écoulement des gaz brOlés tout en conservant suffisamment de frein moteur pour ne pas détruire la soupape d'échappement, à diminuer considérablement le défaut sonore du moteur et à permettre une combustion résiduelle intégrale des gaz évacués tout en supprimant toute flamme extérieure. A third object of the invention aims to obtain the maximum flow of burnt gases while retaining sufficient engine brake so as not to destroy the exhaust valve, to considerably reduce the engine noise defect and to allow complete residual combustion. exhaust gases while suppressing any external flame.
A cet effet, on dote chaque cylindre d'une tubulure d'échappement coudée de section intérieure conolde raccordée à un cylindre de détente-écho soudé en position oblique et qui se termine par une sortie mégaphone aplatie en queue d'hirondelle soudée selon la perpendiculaire formée par l'axe du pot de détente-écho et l'axe longitudinal du mégaphone. La position oblique de ce cylindre, ainsi que ses dimensions internes, utilisent la Fréquence de tésonnance de l'onde retour déflagrante et renvoient celle-ci sur la "tête" de la soupape d'échappement en agissant comme un ressort acoustique qui évite à la soupape d'dchappement de s1 affoler à haut régime. To this end, each cylinder is fitted with a bent exhaust pipe of conold interior section connected to an expansion-echo cylinder welded in an oblique position and which ends in a flattened megaphone outlet in swallow tail welded along the perpendicular. formed by the axis of the trigger-echo pot and the longitudinal axis of the megaphone. The oblique position of this cylinder, as well as its internal dimensions, use the explosion frequency of the deflagrating return wave and return it to the "head" of the exhaust valve by acting as an acoustic spring which avoids the s1 exhaust valve panic at high speed.
Un dernier but de l'invention vise à améliorer le réchauffage des carburateurs, notamment ceux équipant les moteurs utilisés en aviation dotés des tubulures d'admission et d'échappement objet de l'invention, par exemple les moteurs bicylindres opposés à plat, mais non exclusivement. A final object of the invention aims to improve the heating of carburetors, in particular those equipping engines used in aviation provided with the intake and exhaust pipes object of the invention, for example twin-cylinder engines opposite flat, but not exclusively.
A cet effet, on crée une colonne d'air chaud pulsée par la rotation de l'hélice vers chaque carburateur, ses trompettes d'air frais et le haut de la tubulure d'admission -du mélange carburé. Cette colonne d'air chaud emprunte, par récupération, les calories dégagées par llensemble tubulure-pot de détente écho et sortie mégaphone. Un réchauffage d'appoint permanent de l'intérieur du carburateur est réalisé par récupération de l'air chaud sortant du reniflard d'huile et débarassé de ses impuretés et vapeurs graisseuses par l'interposition d'un filtre entre ce reniflard et chaque carburateur à réchauffer. For this purpose, we create a column of hot air pulsed by the rotation of the propeller towards each carburetor, its trumpets of fresh air and the top of the intake manifold - of the fuel mixture. This column of hot air borrows, by recovery, the calories released by the whole tubing-echo trigger pot and megaphone output. Permanent additional heating of the interior of the carburetor is carried out by recovery of the hot air leaving the oil breather and rid of its greasy impurities and vapors by the interposition of a filter between this breather and each carburetor with warm up.
Une durite armée véhåcule-l'air chaud entre la sortie du reniflard d'huile et le filtre susmentionnd, puis une autre durite conduit l'air chaud vers chaque carburateur.A reinforced hose conveys hot air between the outlet of the oil breather and the aforementioned filter, then another hose conducts hot air to each carburetor.
Les détails de ces perfectionnements seront mieux compris par la description qui va suivre se référant aux dessins annexés sur lesquels
La figure 1 est une vue en perspective de la tubulure d'admission objet de l'invention équipant le cylindre d'un moteur à explosion.The details of these improvements will be better understood from the description which follows, referring to the appended drawings in which
Figure 1 is a perspective view of the intake manifold object of the invention fitted to the cylinder of an internal combustion engine.
La figure 2 en est une vue de profil et la figure 3 une vue en plan par-dessus. Figure 2 is a side view and Figure 3 a plan view from above.
La figure 4 est une vue en-coupe d'élévation de la tubulure précédemment représentée et la figure 5 en est une vue- en coupe de côté. Figure 4 is a sectional elevation view of the previously shown tubing and Figure 5 is a side sectional view.
La figure 6 est une vue en perspective de la tubulure d'échappement avec son pot de détente-écho et son mégaphone. Figure 6 is a perspective view of the exhaust manifold with its echo trigger and its megaphone.
La figure 7 est une vue schématique du système de réchauffage du carburateur, objet de llinvention.. Figure 7 is a schematic view of the carburetor heating system, object of the invention.
Sur les figures 1 à 5 des dessins, le repère 1 désigne la tubulure d'admission fixée sur le cylindre 2 d'un moteur à explosion et surmontée diun carburateur traditionnel 3. In FIGS. 1 to 5 of the drawings, the reference numeral 1 designates the intake manifold fixed to the cylinder 2 of an internal combustion engine and surmounted by a traditional carburetor 3.
La tubulure dont il s'agit, réalisée par exemple par moulage d'alliage léger sous pression, comporte une bride 4 de fixation au cylindre 2 et une bride 5 de réception du carburateur 3. Dans l'exemple représenté, cette tubulure est destinée à doter le cylindre d'un moteur bicylindre à plat "citron" d'ob la nécessité d'avoir une-bride 4 inclinée par rapport à celle 5 < recevant le carburateur 3, sensiblement horizontale. The tubing in question, produced for example by casting of light alloy under pressure, comprises a flange 4 for fixing to the cylinder 2 and a flange 5 for receiving the carburetor 3. In the example shown, this tubing is intended for endow the cylinder with a flat twin "lemon" engine to ob the need to have a flange 4 inclined with respect to that 5 <receiving the carburetor 3, substantially horizontal.
Comme le montrent les figures 1 à 5, l'alésage 6 qui creuse la tubulure est à la fois hélicoïdal et sinusoïdal; sa section est oblongue, avec une entrée 7 sous le carburateur plus grande que la sortie 8 vers le cylindre de sorte que les génératrices convergent de manière à vriller la veine gazeuse du mélange carburé tout en rédui-sant son volume depuis l'entrée de la tubulure jusqu'à sa sortie. As shown in Figures 1 to 5, the bore 6 which digs the tubing is both helical and sinusoidal; its section is oblong, with an inlet 7 under the carburetor larger than the outlet 8 towards the cylinder so that the generators converge so as to twist the gas stream of the fuel mixture while reducing its volume from the inlet of the tubing until its exit.
La tubulure d'échappement représentée figures 6 et 7 est constituée d'un coude tubulaire 9 de forme conolde à savoir que sa section d'entrée 10 des gaz brûlés est plus grande que la section de sortie 11 dans le pot de détente 12. L'entrée 10 est oblongue et comporte une bride 13 de fixation au cylindre 2 du moteur. La sortie 11 est circulaire au niveau de son raccord au pot de détente 12. Cette tubulure 9 est de préférence en acier inoxydable réfractaire. The exhaust manifold shown in FIGS. 6 and 7 consists of a tubular bend 9 of conical shape, namely that its inlet section 10 for the burnt gases is larger than the outlet section 11 in the expansion pot 12. L input 10 is oblong and has a flange 13 for fixing to cylinder 2 of the engine. The outlet 11 is circular at its connection to the expansion pot 12. This tube 9 is preferably made of refractory stainless steel.
Le pot de détente 12 est un cylindre en acier inoxydable réfractaire fermé par deux fonds d'extrémitd 20 dans lequel on a pratiqué une première ouverture circulaire correspondant à la section interne de sortie 11 de la tubulure coudée 9 et, décalée par rapport à la précédente et diamétralement opposée, une secon-de ouverture circulaire 14 à laquelle se raccorde un mégaphone 15 formé d'un cône divergent aplati réalisé par emboutissage et soudage d'une tôle matricée en acier inoxydable réfractaire. Comme on le constate sur les figures 6 et 7, le pot de détente 12 est fixé à l'extrémité 11 du coude tubulaire 9 selon un axe oblique pour former un angle aigu avec ladite tubulure, alors que l'axe du mégaphone 15 est perpendiculaire à l'axe du pot de détente cylindrique 12. The expansion pot 12 is a refractory stainless steel cylinder closed by two end bottoms 20 in which a first circular opening has been made corresponding to the internal outlet section 11 of the bent tube 9 and, offset from the previous one and diametrically opposite, a secon-circular opening 14 to which is connected a megaphone 15 formed of a flattened divergent cone produced by stamping and welding of a stamped sheet of refractory stainless steel. As can be seen in Figures 6 and 7, the expansion pot 12 is fixed to the end 11 of the tubular elbow 9 along an oblique axis to form an acute angle with said tubing, while the axis of the megaphone 15 is perpendicular to the axis of the cylindrical expansion pot 12.
Comme l'illustre la figure 7, la tubulure d'échappement 9, le pot de détente 12 et le mégaphone 15 concourent au réchauffement du carburateur 3 par la forme et la disposition de l'ensemble. On constate en effet que l'ensemble 9, 12 et 15 se situe en avant du carburateur dotant le cylindre 2 d'un moteur bicylindre à plat et qu'il se trouve sur le chemin de la colonne d'air pulsée, par exemple, par l'hélice d'un aérodyne équipé de ce moteur.La chaleur dégagée par l'ensemble 9, 12 et 15 réchauffe la colonne d'air qui enveloppe le carburateur 3 empêchant son givrage. As illustrated in Figure 7, the exhaust manifold 9, the expansion pot 12 and the megaphone 15 contribute to the heating of the carburetor 3 by the shape and the arrangement of the assembly. In fact, it can be seen that the assembly 9, 12 and 15 is located in front of the carburettor endowing the cylinder 2 with a flat twin-cylinder engine and that it is in the path of the forced air column, for example, by the propeller of an aerodyne equipped with this engine. The heat released by the assembly 9, 12 and 15 heats the column of air which envelops the carburetor 3 preventing its icing.
L'intérieur du carburateur est en outre réchauffé par l'air chaud évacué par le reniflard d'huile du moteur véhiculé par une durite 16 jusqu'à un filtre 17 d'où partent deux durites 18 conduisant chacune l'air chaud épuré vers la prise d'air 19 d'un carburateur 3 du moteur. The interior of the carburetor is further heated by the hot air evacuated by the engine oil breather conveyed by a hose 16 to a filter 17 from which two hoses 18 leave each the purified hot air towards the air intake 19 of a carburetor 3 of the engine.
Les tubulures d'admission et d'échappement, ainsi que le système de réchauffage du carburateur sont particulièrement destinés à des moteurs du genre "Flat Twin" type "Citroen" V06/630 par exemple, mais non exclusivement,susceptibles d'équiper des aérodynes. The intake and exhaust manifolds, as well as the carburetor heating system are particularly intended for engines of the "Flat Twin" type "Citroen" type V06 / 630 for example, but not exclusively, capable of equipping aerodynes. .
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| CL | Concession to grant licences | ||
| CL | Concession to grant licences | ||
| ST | Notification of lapse | ||
| AR | Application made for restoration | ||
| DI | Inadmissibility of an action of restoration |