FR2706576A1

FR2706576A1 - Cylinder block in lightweight alloy of an internal combustion engine, and method for manufacturing it

Info

Publication number: FR2706576A1
Application number: FR9307368A
Authority: FR
Inventors: Desportes Dominique; Moore Richard
Original assignee: Automobiles Peugeot SA; Automobiles Citroen SA
Current assignee: Automobiles Peugeot SA; Automobiles Citroen SA
Priority date: 1993-06-18
Filing date: 1993-06-18
Publication date: 1994-12-23
Anticipated expiration: 2013-06-18
Also published as: FR2706576B1

Abstract

This cylinder block 1 includes a jacket (casing) 2 made of aluminium alloy overmoulded onto cylindrical liners 4. According to the invention, these liners are connected together in the form of a cluster made of a high-silicon aluminium alloy and this cluster is preferably formed from a length of multitube section obtained by extrusion. This rigid and lightweight cylinder block can be applied particularly to the engines of motor vehicles (cars).

Description

L'invention est relative à un bloc-cylindres en alliage léger pour moteur à combustion interne et à un procédé pour fabriquer ce bloc-cylindres. The invention relates to a light alloy cylinder block for an internal combustion engine and to a method for manufacturing this cylinder block.

Généralement les blocs-cylindres de ce type sont constitués d'un carter en alliage d'aluminium réalisé par procédé de fonderie, notamment sous pression, et contenant des chemises cylindriques alignées en fonte, métal plus résistant que l'alliage d'aluminium en particulier vis-à-vis des frottements dûs au coulissement des pistons du moteur dans ces chemises. Generally, cylinder blocks of this type consist of an aluminum alloy casing produced by the foundry process, in particular under pressure, and containing aligned cylindrical liners in cast iron, a metal more resistant than aluminum alloy in particular. vis-à-vis the friction due to the sliding of the pistons of the engine in these jackets.

Pour que le bloc-cylindres soit particulièrement rigide, il est connu de surmouler le carter sur les chemises, celles-ci étant placées dans le moule de fonderie avant coulée ou injection de l'alliage d'aluminium. In order for the cylinder block to be particularly rigid, it is known to overmold the casing on the liners, the latter being placed in the foundry mold before casting or injecting the aluminum alloy.

Selon un procédé mentionné dans la demande de brevet
EP 363844, les chemises sont de préférence préalablement reliées en formant un ensemble désigné ci-après grappe de chemises. Quand celle-ci est monopièce, les chemises peuvent être rapprochées au maximum pour réduire l'encombrement du bloc-cylindres, mais la fonte utilisée habituellement rend la grappe lourde et adhère mal avec l'alliage du carter car elle présente d'autres caractéristiques de fusion et de dilatation que cet alliage ; il en résulte notamment un manque de rigidité du bloc-cylindres et une mauvaise conductibilité thermique. Selon une variante décrite dans la demande de brevet EP 363844, la grappe n'est pas monopièce mais comprend des chemises en fonte ou en céramique uniformément revêtues d'un alliage d'aluminium qui les relie et qui est apte à adhérer avec celui du carter ; mais ces chemises sont encore lourdes lorsqu'elles sont en fonte, moins rapprochées que lorsque la grappe est monopièce, et leur enrobage uniforme présente des difficultés de réalisation. According to a process mentioned in the patent application
EP 363844, the shirts are preferably previously connected by forming a set designated below cluster of shirts. When it is one-piece, the liners can be brought together as much as possible to reduce the size of the cylinder block, but the cast iron usually used makes the cluster heavy and does not adhere well to the alloy of the casing because it has other characteristics of melting and expansion as this alloy; this results in particular in a lack of rigidity of the cylinder block and poor thermal conductivity. According to a variant described in patent application EP 363844, the cluster is not one-piece but comprises liners of cast iron or ceramic uniformly coated with an aluminum alloy which connects them and which is capable of adhering with that of the casing ; but these liners are still heavy when they are made of cast iron, less close together than when the cluster is one-piece, and their uniform coating presents production difficulties.

L'invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant un bloc-cylindres léger, le moins encombrant possible et particulièrement rigide. Elle concerne un bloc-cylindres du type susmentionné, à carter en alliage d'aluminium surmoulé sur une grappe de chemises, et dans lequel cette grappe est réalisée monopièce en alliage d'aluminium hypersilicié. The invention aims to overcome these drawbacks by proposing a light cylinder block, the least bulky possible and particularly rigid. It relates to a cylinder block of the aforementioned type, with an aluminum alloy casing molded onto a cluster of liners, and in which this cluster is produced in one piece from hypersilicon aluminum alloy.

Plus précisément, l'alliage d'aluminium du carter contenant 5 à 10 % de silicium, celui de la grappe contient 16 à 19 % de silicium. More precisely, the aluminum alloy of the casing containing 5 to 10% of silicon, that of the cluster contains 16 to 19% of silicon.

De préférence, la grappe est constituée d'un tronçon d'un profilé multi-tubulaire réalisé par extrusion. Preferably, the cluster consists of a section of a multi-tubular profile produced by extrusion.

Un mode de réalisation d'un bloc-cylindres selon l'invention est décrit ci-après, avec référence aux dessins annexés parmi lesquels
- la figure 1 est une vue de dessus du bloc-cylindres,
- la figure 2 est une vue schématique en perspective
d'un moyen de réalisation d'une ébauche de grappe de
chemises,
- et la figure 3 est une vue simplifiée en coupe selon
la ligne III-III de la figure 2.An embodiment of a cylinder block according to the invention is described below, with reference to the accompanying drawings among which
- Figure 1 is a top view of the cylinder block,
- Figure 2 is a schematic perspective view
of a means of producing a draft cluster of
shirts,
- And Figure 3 is a simplified sectional view along
line III-III of Figure 2.

Comme visible à la figure 1, le bloc-cylindres 1 pour moteur à combustion interne comporte, insérée dans un carter 2, une grappe 3 de chemises cylindriques alignées 4 destinées à recevoir chacune un des pistons du moteur. As visible in FIG. 1, the cylinder block 1 for an internal combustion engine comprises, inserted in a casing 2, a cluster 3 of aligned cylindrical liners 4 intended to each receive one of the pistons of the engine.

Cette grappe est réalisée monopièce, la distance interfuts d entre alésages de chemises pouvant être légèrement inférieure à la somme de deux épaisseurs e de leur paroi.This cluster is produced in one piece, the interfuts distance between the holes in the liners possibly being slightly less than the sum of two thicknesses e of their wall.

Par exemple pour un moteur de véhicule automobile dont les chemises présentent un alésage A de 80 mm environ, les valeurs de d et e peuvent être respectivement 5,5 mm et 3 mm.For example, for a motor vehicle engine whose liners have a bore A of approximately 80 mm, the values of d and e can be 5.5 mm and 3 mm respectively.

Le carter 2 est réalisé, en fonderie par gravité ou sous pression et avec surmoulage sur la grappe 3, en alliage d'aluminium contenant 5 à 10 % de silicium pour satisfaire des conditions de résistance mécanique requises en particulier au droit des zones de fixation du bloc-cylindres. The casing 2 is made, in a foundry by gravity or under pressure and with overmolding on the cluster 3, of aluminum alloy containing 5 to 10% of silicon to satisfy the conditions of mechanical resistance required in particular at the level of the fixing zones of the cylinder block.

La grappe 3 est, selon l'invention, constituée d'un alliage d'aluminium contenant 16 à 19 % de silicium, dont la dureté procure une résistance au frottement compatible avec le coulissement des pistons et dont les caractéristiques de fusion et de dilatation sont sensiblement les mêmes que celles de l'alliage du carter. Ainsi le surmoulage s'effectue correctement, en assurant une adhérence optimale du carter sur la grappe et par suite en procurant au bloccylindres une grande rigidité et une bonne conductibilité thermique. Cluster 3 is, according to the invention, made of an aluminum alloy containing 16 to 19% of silicon, the hardness of which provides a friction resistance compatible with the sliding of the pistons and the melting and expansion characteristics of which are substantially the same as that of the housing alloy. Thus the overmolding is carried out correctly, ensuring optimal adhesion of the casing to the cluster and consequently providing the bloccylindres with great rigidity and good thermal conductivity.

Cet alliage hypersilicié constituant la grappe permet en outre de réaliser l'ébauche de celle-ci, c'est-à-dire avant usinage des alésages de chemises, aussi bien avec un procédé de fonderie, notamment par coulée en coquille ou en sable, qu'avec un procédé d'extrusion. This hypersilicon alloy constituting the cluster also makes it possible to produce the blank thereof, that is to say before machining the bores of the liners, as well with a foundry process, in particular by casting in shell or in sand, than with an extrusion process.

Dans ce dernier cas, comme visible aux figures 2 et 3, une machine adaptée 5 comprime à chaud une billette 6 en alliage hypersilicié et l'extrude sous forme d'un profilé multi-tubulaire 7 dont la section transversale correspond à celle de l'ébauche de la grappe, et celle-ci est obtenue en découpant à la longueur voulue un tronçon 8 du profilé. Ce moyen ae réalisation est particulièrement adapté à la fabrication de bloc-cylindres en grande série, notamment pour véhicule automobile. In the latter case, as can be seen in FIGS. 2 and 3, a suitable machine 5 hot presses a billet 6 of hypersilicon alloy and extrudes it in the form of a multi-tubular profile 7 whose cross section corresponds to that of the draft of the cluster, and this is obtained by cutting a section 8 of the profile to the desired length. This means of realization is particularly suitable for the production of cylinder blocks in large series, in particular for a motor vehicle.

Le bloc-cylindres ainsi réalisé est particulièrement léger puisque totalement en alliage d'aluminium, et rigide grâce à la grappe adhérant parfaitement au carter ; et la faible distance entre alésages de chemises procurée par la constitution monopièce de la grappe permet, par rapport aux dispositions classiques, de réduire la longueur du bloccylindres pour un alésage donné des chemises, ou d'augmenter cet alésage, donc la cylindrée du moteur, pour une longueur donnée du bloc-cylindres. The cylinder block thus produced is particularly light since it is entirely made of aluminum alloy, and rigid thanks to the cluster adhering perfectly to the casing; and the short distance between jackets bores provided by the one-piece construction of the cluster makes it possible, compared with conventional arrangements, to reduce the length of the cylinder blocks for a given bore of the jackets, or to increase this bore, therefore the engine displacement, for a given length of the cylinder block.

Claims

1 - Cylinder block for internal combustion engine, comprising an aluminum alloy casing molded onto a cluster of liners, characterized in that this cluster (3) is made of hypersilicon aluminum alloy.

2 - cylinder block according to claim 1, characterized in that the aluminum alloys used respectively contain 5 to 10% and 16 to 19% of silicon for the casing (2) and for the cluster (3).

3 - Method for producing a cluster of liners for a cylinder block according to any one of the preceding claims, characterized in that the blank of the cluster is obtained by cutting a section (8) of multi-section tubular (7) produced by extrusion.