FR2782748A1 - PISTON SEGMENT AND PISTON SEGMENT COMBINATION FOR DIRECT INJECTION DIESEL ENGINE - Google Patents
PISTON SEGMENT AND PISTON SEGMENT COMBINATION FOR DIRECT INJECTION DIESEL ENGINE Download PDFInfo
- Publication number
- FR2782748A1 FR2782748A1 FR9910929A FR9910929A FR2782748A1 FR 2782748 A1 FR2782748 A1 FR 2782748A1 FR 9910929 A FR9910929 A FR 9910929A FR 9910929 A FR9910929 A FR 9910929A FR 2782748 A1 FR2782748 A1 FR 2782748A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- segment
- layer
- weight
- pressure
- diesel engine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J9/00—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
- F16J9/26—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction characterised by the use of particular materials
Abstract
L'invention concerne un segment de piston.Elle se rapporte à un segment (7) de piston composé d'un acier contenant 0, 4 à 0, 8 % en poids de C et 6 à 11 % en poids de Cr, et ayant une couche nitrurée sur une surface de glissement du segment de piston au moins. La couche nitrurée a une dureté comprise entre 800 et 1 100 Hv. Une combinaison de segments comprend, en plus du segment précité utilisé comme second segment, un premier segment (6) de pression composé d'acier inoxydable martensitique contenant 0, 4 à 1, 2 % en poids de C et 11 à 18 % en poids de Cr et possédant une couche superficielle durcie ayant une couche nitrurée à la surface de glissement du premier segment de pression et une couche éventuelle formée par traitement de dépôt PVD de la couche supérieure de la couche nitrurée.Application aux moteurs diesels à injection directe.The invention relates to a piston ring. It relates to a piston ring (7) composed of a steel containing 0.4 to 0.8% by weight of C and 6 to 11% by weight of Cr, and having a nitrided layer on at least one sliding surface of the piston ring. The nitrided layer has a hardness of between 800 and 1,100 Hv. A combination of segments comprises, in addition to the aforementioned segment used as the second segment, a first pressure segment (6) composed of martensitic stainless steel containing 0.4 to 1.2% by weight of C and 11 to 18% by weight of Cr and having a hardened surface layer having a nitrided layer on the sliding surface of the first pressure segment and an optional layer formed by PVD deposition treatment of the upper layer of the nitrided layer. Application to direct injection diesel engines.
Description
La présente invention concerne un segment de piston qui est utilisé dansThe present invention relates to a piston ring which is used in
un moteur à combustion interne et, plus précisément, un segment de piston qui peut être utilisé dans an internal combustion engine and, more specifically, a piston ring which can be used in
un moteur diesel.a diesel engine.
Dans les moteurs diesels, le carburant est injecté dans de l'air comprimé à pression et température élevées, si bien que le carburant est brûlé et crée de l'énergie. Les moteurs diesels sont classés en moteurs à injection directe et en moteurs à chambre auxiliaire, correspondant aux procédés de mélange du carburant injecté avec l'air. On a indiqué que le moteur diesel du type à chambre auxiliaire est un moteur diesel muni d'une chambre auxiliaire dans un cylindre autre In diesel engines, fuel is injected into compressed air at high pressure and temperature, so that the fuel is burned and creates energy. Diesel engines are classified into direct injection engines and auxiliary chamber engines, corresponding to the processes of mixing the fuel injected with air. It has been stated that the auxiliary chamber type diesel engine is a diesel engine having an auxiliary chamber in a different cylinder.
qu'une chambre principale de combustion et injecte le carbu- than a main combustion chamber and injects the fuel
rant dans la chambre auxiliaire, et que le rapport d'excès d'air peut être réglé à une petite valeur puisque le mélange du carburant avec l'air est bon. D'autre part, on a aussi considéré que le moteur diesel du type à injection directe rant in the auxiliary chamber, and that the excess air ratio can be set to a small value since the mixture of fuel with air is good. On the other hand, it was also considered that the diesel engine of the direct injection type
est un moteur diesel d'injection de carburant, à haute pres- is a high-pressure diesel fuel injection engine
sion, dans une chambre de combustion formée par une culasse et la partie supérieure d'un piston et a une plus petite consommation de carburant et une plus petite quantité de gaz d'échappement contenant CO par rapport au moteur diesel à chambre auxiliaire, et il permet une régulation des gaz d'échappement. En outre, il est indiqué que la création de produits brûlés, donnant des dépôts de carbone et analogues, sion, in a combustion chamber formed by a cylinder head and the upper part of a piston and has a lower fuel consumption and a smaller amount of exhaust gas containing CO compared to the diesel engine with auxiliary chamber, and it allows exhaust gas regulation. In addition, it is stated that the creation of burnt products, giving carbon deposits and the like,
est réduite.is reduced.
Un grand nombre de moteurs diesels du type à chambre A large number of chamber type diesel engines
auxiliaire ont été utilisés car un moteur de grande dimen- have been used because a large motor
sion peut facilement donner une puissance élevée. sion can easily give high power.
Dans le moteur diesel du type à chambre auxiliaire, un grand nombre de produits brûlés, tels que des dépôts de carbone et analogues, se forment et les dépôts de carbone et In the auxiliary chamber type diesel engine, a large number of burnt products, such as carbon deposits and the like, are formed and carbon deposits and
analogues adhèrent au segment si bien qu'une abrasion appa- analogues adhere to the segment so that abrasion appears
raît dans le segment. En outre, le moteur diesel du type à rait in the segment. In addition, the type diesel engine
chambre auxiliaire peut être soumis à l'abrasion par corro- auxiliary chamber can be subjected to abrasion by corro-
sion due au carburant. En conséquence, il a fallu que les segments utilisés dans un moteur diesel du type à chambre auxiliaire possèdent d'excellentes propriétés de résistance à l'abrasion, de résistance au grippage et de résistance à fuel. As a result, the segments used in an auxiliary chamber type diesel engine had to have excellent abrasion resistance, seizure resistance and resistance properties.
la chaleur.the heat.
Du fait de ces considérations, on a utilisé un segment formé d'acier inoxydable martensitique contenant 11 à 18 % de Cr, qui est relativement coûteux, comme premier segment de pression dans un moteur diesel a chambre auxiliaire. En outre, un traitement de nitruration par un gaz est exécuté à la surface du segment pour augmenter la résistance à l'abrasion. En outre, on utilise, comme premier segment de As a result of these considerations, a segment formed of martensitic stainless steel containing 11-18% Cr, which is relatively expensive, has been used as the first pressure segment in an auxiliary chamber diesel engine. In addition, a nitriding gas treatment is performed on the surface of the segment to increase the abrasion resistance. Furthermore, as the first segment of
pression, un segment rectangulaire, ou un segment en demi- pressure, a rectangular segment, or a half segment
clef de voûte ou en clef de voûte complète est souvent keystone or full keystone is often
utilisé pour le raclage des dépôts crééees. used for scraping deposits created.
En outre, un second segment de pression utilisé dans le moteur diesel a chambre auxiliaire n'est pas utilisé dans un environnement plus sévère que celui du premier segment de pression. En outre, comme le second segment de pression a une forme compliquée, par exemple d'un segment tronconique, In addition, a second pressure segment used in the auxiliary chamber diesel engine is not used in a harsher environment than that of the first pressure segment. Furthermore, since the second pressure segment has a complicated shape, for example of a frustoconical segment,
d'un segment tronconique a dépouille ou d'un segment tronco- of a frusto-conical segment or of a frusto-conical segment
nique d'accrochage, on utilise un segment de fonte pour des raisons d'usinabilité. En outre, pour que la résistance à l'abrasion soit meilleure, un segment chromé ayant une partie périphérique ainsi que des parties supérieure et hooking nique, a cast iron segment is used for machinability reasons. In addition, for improved abrasion resistance, a chrome segment having a peripheral part as well as upper and
inférieure de surface est souvent utilisé. lower surface is often used.
Cependant, lorsque le second segment de pression est However, when the second pressure segment is
réalisé avec une forme mince afin que le coût de consomma- made with a thin shape so that the cost of consuma-
tion de carburant soit réduit, la résistance mécanique du segment de fonte est insuffisante. Par exemple, les demandes examinées de brevet japonais n Sho 58-25 863 et 61-54 103 forment le second segment de pression du même acier que le tion of the fuel is reduced, the mechanical resistance of the cast iron segment is insufficient. For example, the examined Japanese patent applications Nos. Sho 58-25 863 and 61-54 103 form the second pressure segment of the same steel as the
premier segment de pression.first pressure segment.
En outre, on utilise un segment solidaire dont les surfaces sont soumises à un traitement de chromage ou de nitruration par un gaz comme segment racleur d'huile dans le In addition, an integral segment is used, the surfaces of which are subjected to a chromium-plating or nitriding treatment with a gas as an oil scraper segment in the
moteur diesel du type à chambre auxiliaire. auxiliary chamber type diesel engine.
Cependant, récemment, pour des raisons relatives à la réduction du coût de carburant, à la régulation des gaz d'échappement et à l'endurance, on a utilisé un moteur diesel du type à injection directe aussi bien pour des moteurs petits et grands à la place du moteur diesel du type Recently, however, for reasons of fuel cost reduction, exhaust control and endurance, a diesel engine of the direct injection type has been used for both large and small engines. instead of type diesel engine
à chambre auxiliaire.with auxiliary chamber.
Lorsqu'un segment de pression utilisé dans un moteur diesel du type à chambre auxiliaire est utilisé comme segment de pression dans un moteur diesel du type à injec- tion directe, le coût du segment de pression devient élevé étant donné la sévérité du milieu d'utilisation, si bien que When a pressure segment used in an auxiliary chamber type diesel engine is used as a pressure segment in a direct injection type diesel engine, the cost of the pressure segment becomes high given the severity of the medium. use so that
des problèmes de défaut de rentabilité se posent. problems of lack of profitability arise.
La présente invention a pour objet la solution avan- The subject of the present invention is the advanced solution
tageuse des problèmes précités et elle concerne donc un segment de piston, notamment convenant comme second segment de pression, qui est peu coûteux et possède une résistance à l'abrasion qui convient à un moteur diesel du type à injection directe, pour des considérations de rentabilité et de conditions d'utilisation du segment de piston dans un moteur diesel du type à injection directe, ainsi qu'une combinaison de segments de piston convenant à un moteur tagger of the aforementioned problems and therefore relates to a piston ring, in particular suitable as a second pressure segment, which is inexpensive and has an abrasion resistance which is suitable for a diesel engine of the direct injection type, for reasons of profitability and conditions of use of the piston ring in a diesel engine of the direct injection type, as well as a combination of piston rings suitable for an engine
diesel du type à injection directe. diesel of the direct injection type.
A cet effet, les inventeurs ont étudié de manière poussée la résistance à l'abrasion d'un segment de piston To this end, the inventors have studied in depth the abrasion resistance of a piston ring
utilisé dans un moteur diesel du type à injection directe. used in a diesel engine of the direct injection type.
En conséquence, les inventeurs ont considéré qu'une résis- Consequently, the inventors considered that resistance
tance suffisante à l'abrasion pouvait être assurée même lorsqu'un segment formé d'acier à faible teneur en chrome était utilisé comme second segment racleur auquel une charge thermique légère est appliquée. En outre, les inventeurs ont aussi constaté que le segment d'acier à faible teneur en chrome pouvait être utilisé suffisamment comme segment racleur d'huile. De plus, les inventeurs ont constaté qu'une couche durcie plus dure que le revêtement de chrome pouvait être produite par application d'un traitement de nitruration Sufficient abrasion resistance could be ensured even when a segment formed of low chromium steel was used as the second scraper segment to which a light thermal load is applied. In addition, the inventors have also found that the low chromium steel segment can be used sufficiently as an oil scraper segment. In addition, the inventors have found that a hardened layer harder than the chromium coating could be produced by applying a nitriding treatment.
à de l'acier contenant du chrome, et permettait une augmen- to steel containing chromium, and allowed an increase
tation de la résistance à l'abrasion. abrasion resistance.
On décrit d'abord les résultats d'expériences qui ont We first describe the results of experiments which
été utilisés comme base de la présente invention. been used as the basis of the present invention.
Les inventeurs ont produit un second segment de pres- The inventors have produced a second segment of press-
sion et un segment racleur d'huile pour moteur diesel du type à injection directe et moteur diesel du type à chambre oil scraper segment for direct injection type diesel engine and chamber type diesel engine
auxiliaire et ont comparé les amplitudes d'abrasion des dif- auxiliary and compared the abrasion amplitudes of the diff
férents segments de piston. Les résultats sont indiqués sur la figure 2. Dans ce cas, une couche de nitruration de 70 pm a été formée a la surface périphérique externe de chaque segment de piston. Seul un revêtement de chrome de 100 pm different piston rings. The results are shown in Figure 2. In this case, a 70 µm nitriding layer was formed on the outer peripheral surface of each piston ring. Only 100 µm chrome coating
d'épaisseur a été exposé à une partie de la surface périphé- thick was exposed to part of the peripheral surface
rique externe du segment de piston. Un moteur diesel du type à injection directe et un moteur diesel du type a chambre auxiliaire ayant quatre cylindres en ligne, un alésage de 92 mm et un déplacement total du piston de 2 000 cm3 ont été utilisés respectivement. Les conditions d'essais étaient une vitesse de rotation de 4 000 tr/min pour toutes les charges, pendant 300 h. Comme l'indique la figure 2, l'amplitude d'abrasion d'un segment de piston est grande dans le cas d'un second segment de pression uniquement revêtu de chrome ou d'acier à faible teneur en chrome (teneur inférieure ou égale a 10 % external risk of the piston ring. A direct injection type diesel engine and an auxiliary chamber type diesel engine having four cylinders in line, a bore of 92 mm and a total displacement of the piston of 2000 cm3 were used respectively. The test conditions were a rotation speed of 4,000 rpm for all loads, for 300 h. As shown in FIG. 2, the amplitude of abrasion of a piston segment is large in the case of a second pressure segment coated only with chromium or steel with low chromium content (less or equal content). at 10%
en Cr) d'un moteur diesel du type à chambre auxiliaire. in Cr) of a diesel engine of the auxiliary chamber type.
D'autre part, dans le cas d'un second segment de pression On the other hand, in the case of a second pressure segment
d'acier à teneur élevée en chrome (13 % ou plus), l'ampli- steel with a high chromium content (13% or more), the ampli
tude d'abrasion d'un segment de piston est inférieure ou égale à 7 pm, si bien que la résistance à l'abrasion est satisfaisante. D'autre part, l'amplitude d'abrasion d'un segment de piston est petite même lorsqu'on utilise un segment de pression à acier contenant 8 % ou 10 % de Cr dans un moteur diesel du type à injection directe. On peut constater ainsi que le segment d'acier à 8 % ou 10 % de Cr a la même résistance suffisante à l'abrasion que le segment d'acier à teneur élevée en chrome (13 % ou plus) dans un moteur du type à chambre auxiliaire. On a en outre constaté que, dans un segment racleur d'huile d'un moteur diesel du type à injection directe, un segment d'acier contenant 8 ou abrasion study of a piston ring is less than or equal to 7 pm, so that the abrasion resistance is satisfactory. On the other hand, the amplitude of abrasion of a piston ring is small even when a steel pressure segment containing 8% or 10% of Cr is used in a diesel engine of the direct injection type. It can thus be seen that the steel segment with 8% or 10% of Cr has the same sufficient abrasion resistance as the steel segment with high chromium content (13% or more) in an engine of the type with auxiliary room. It has also been found that, in an oil scraper segment of a diesel engine of the direct injection type, a steel segment containing 8 or
% de Cr pouvait être utilisé de manière suffisante. % Cr could be used enough.
La présente invention a été réalisée d'après les The present invention has been carried out according to the
connaissances précitées.aforementioned knowledge.
Plus précisément, l'invention concerne un segment de piston pour moteur diesel à injection directe dans lequel le segment de piston est composé d'un acier contenant 0,4 à 0,8 % en poids de C et 6 à 11 % en poids de Cr, et possède une couche nitrurée à la surface de glissement du segment de More specifically, the invention relates to a piston ring for a direct injection diesel engine in which the piston ring is composed of a steel containing 0.4 to 0.8% by weight of C and 6 to 11% by weight of Cr, and has a nitrided layer on the sliding surface of the segment
piston au moins.piston at least.
Selon l'invention, la couche nitrurée a de préférence une dureté comprise entre 800 et 1 100 Hv. En outre, l'invention concerne une combinaison de segments de piston destinée à un moteur diesel du type à According to the invention, the nitrided layer preferably has a hardness of between 800 and 1,100 Hv. Furthermore, the invention relates to a combination of piston rings intended for a diesel engine of the type with
injection directe dans laquelle un premier segment de pres- direct injection in which a first segment of press-
sion est composé d'acier inoxydable martensitique contenant 0,4 à 1,2 % en poids de C et 11 à 18 % en poids de Cr, et possède une couche durcie en surface contenant une couche nitrurée à la surface de glissement du premier segment de pression au moins et une couche éventuelle ayant subi un traitement de dépôt physique en phase vapeur (PVD) dans la couche supérieure de la couche nitrurée, et dans laquelle un second segment de pression est composé d'un acier qui contient 0,4 a 0,8 % en poids de C et 6 à 11 % en poids de sion is composed of martensitic stainless steel containing 0.4 to 1.2% by weight of C and 11 to 18% by weight of Cr, and has a surface hardened layer containing a nitrided layer on the sliding surface of the first segment pressure at least and a possible layer having undergone a physical vapor deposition (PVD) treatment in the upper layer of the nitrided layer, and in which a second pressure segment is composed of a steel which contains 0.4 a 0.8% by weight of C and 6 to 11% by weight of
Cr et possède une couche nitrurée sur la surface de glis- Cr and has a nitrided layer on the sliding surface
sement du second segment de pression au moins. at least the second pressure segment.
Selon l'invention, la dureté d'une couche durcie en surface formée sur la surface de glissement du premier segment de pression est de préférence supérieure ou égale à 900 Hv, et la dureté de la couche durcie formée sur la surface de glissement du second segment de pression est de According to the invention, the hardness of a surface hardened layer formed on the sliding surface of the first pressure segment is preferably greater than or equal to 900 Hv, and the hardness of the hardened layer formed on the sliding surface of the second pressure segment is
préférence comprise entre 800 et 1 100 Hv. preferably between 800 and 1,100 Hv.
En outre, une combinaison de segments de piston pour moteur diesel du type à injection directe est telle qu'un premier segment de pression est composé d'acier inoxydable martensitique contenant 0,4 à 1,2 % en poids de C et 11 à 18 % en poids de Cr et possède une couche durcie de surface contenant une couche nitrurée à la surface de glissement du In addition, a combination of piston rings for a diesel engine of the direct injection type is such that a first pressure segment is composed of martensitic stainless steel containing 0.4 to 1.2% by weight of C and 11 to 18 % by weight of Cr and has a hardened surface layer containing a nitrided layer on the sliding surface of the
premier segment de pression au moins et une couche éven- at least first pressure segment and an eventual layer
tuelle traitée par dépôt PVD dans la couche supérieure de la couche nitrurée, et un second segment de pression est composé d'un acier contenant 0,4 à 0,8 % en poids de C et 6 à 11 % en poids de Cr et possède une couche nitrurée a la surface de glissement du second segment de pression au moins, et un segment racleur d'huile est composé d'acier contenant 0,4 à 0,8 % en poids de C et 6 à 11% en poids de trowel treated by PVD deposition in the upper layer of the nitrided layer, and a second pressure segment is composed of a steel containing 0.4 to 0.8% by weight of C and 6 to 11% by weight of Cr and has a nitrided layer on the sliding surface of at least the second pressure segment, and an oil scraper segment is composed of steel containing 0.4 to 0.8% by weight of C and 6 to 11% by weight of
Cr et possède une couche nitrurée sur la surface de glis- Cr and has a nitrided layer on the sliding surface
sement du segment racleur d'huile.the oil scraper segment.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention Other characteristics and advantages of the invention
seront mieux compris a la lecture de la description qui va will be better understood on reading the description which will
suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale d'un exemple de combinaison de segments de piston; follow examples of embodiments, made with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 is a longitudinal section of an example of combination of piston rings;
la figure 2(a) est un graphique représentant l'influ- Figure 2 (a) is a graph showing the influence
ence de la quantité de chrome dans l'acier sur l'amplitude d'abrasion d'un segment de piston utilisé comme premier segment de pression; et the quantity of chromium in the steel on the abrasion amplitude of a piston ring used as the first pressure segment; and
la figure 2(b) est un graphique représentant l'influ- Figure 2 (b) is a graph showing the influence
ence de la quantité de chrome dans de l'acier sur l'ampli- the amount of chromium in steel on the amplifier
tude d'abrasion dans un segment de piston utilisé comme abrasion study in a piston ring used as
segment racleur d'huile.oil scraper segment.
Un segment de piston selon l'invention est d'un type qui possède une résistance avantageuse a l'abrasion pour un second segment de pression ou un segment racleur d'huile ou des segments combinés racleurs d'huile comprenant le type en trois pièces ou le type en deux pièces d'un moteur diesel à injection directe. Le segment de piston est de préférence formé d'une tige métallique et une couche nitrurée est A piston ring according to the invention is of a type which has an advantageous abrasion resistance for a second pressure segment or an oil scraper segment or combined oil scraper segments comprising the three-piece type or the two-piece type of a direct injection diesel engine. The piston ring is preferably formed of a metal rod and a nitrided layer is
formée au moins à la surface de glissement du segment. formed at least on the sliding surface of the segment.
Un matériau de base d'un segment de piston destiné à un second segment de pression ou un segment racleur d'huile est un matériau d'acier contenant 0,4 à 0,8 % en poids de C et 6 à 11 % en poids de Cr et de préférence 0,1 à 0,4 % en poids de Si et 0,2 à 0,4 % en poids de Mn, le reste étant A basic material of a piston ring intended for a second pressure segment or an oil scraper segment is a steel material containing 0.4 to 0.8% by weight of C and 6 to 11% by weight of Cr and preferably 0.1 to 0.4% by weight of Si and 0.2 to 0.4% by weight of Mn, the remainder being
formé de Fe et d'impuretés.formed of Fe and impurities.
Le carbone est un élément important pour l'augmentation de la dureté et de la résistance mécanique du matériau de Carbon is an important element for increasing the hardness and mechanical strength of the material.
base et il accroît la résistance à l'abrasion par combi- base and it increases resistance to abrasion by combi-
naison avec le chrome pour la formation de carbure de chrome dur et fin. De tels effets du carbone peuvent être obtenus lorsque la quantité de carbone contenue est supérieure ou égale à 0,4 % dans le matériau de base. D'autre part, si la naison with chromium for the formation of hard and fine chromium carbide. Such carbon effects can be obtained when the amount of carbon contained is greater than or equal to 0.4% in the base material. On the other hand, if the
quantité de carbone dépasse 0,8 %, un carbure primaire gros- amount of carbon exceeds 0.8%, a large primary carbide
sier risque de se former, le segment est fragilisé et réduit la résistance mécanique, et il a aussi une plus grande agressivité vis-à- vis de la surface opposée, si bien que l'abrasion de la surface circonférentielle interne d'un cylindre est accrue. En conséquence, la quantité de carbone est limitée à une valeur comprise entre 0,4 et 0,8 % et de sier is likely to form, the segment is weakened and reduces the mechanical resistance, and it also has a greater aggressiveness with respect to the opposite surface, so that the abrasion of the internal circumferential surface of a cylinder is increased. Consequently, the quantity of carbon is limited to a value of between 0.4 and 0.8% and of
préférence entre 0,5 et 0,7 % en poids. preferably between 0.5 and 0.7% by weight.
Le chrome est un élément qui est soluble à l'état Chromium is an element which is soluble in the state
solide dans une matrice qui augmente la résistance à la cha- solid in a matrix which increases the resistance to cha-
leur et la résistance à la corrosion, et il se combine avec le carbone en formant un carbure dur et fin qui augmente la résistance au grippage, la résistance à l'abrasion et la résistance aux dépôts. De tels effets du chrome peuvent être their resistance to corrosion, and it combines with carbon to form a hard and fine carbide which increases seizure resistance, abrasion resistance and resistance to deposits. Such effects of chromium can be
observés lorsque la quantité de chrome contenue est supe- observed when the amount of chromium contained is greater than
rieure ou égale à 0,6 %. D'autre part, si la quantité de chrome dépasse 11 %, la résistance à l'abrasion est encore accrue, mais la quantité d'alliage ajoutée n'est pas la plus less than or equal to 0.6%. On the other hand, if the amount of chromium exceeds 11%, the abrasion resistance is further increased, but the amount of alloy added is not the most
souhaitable au point de vue de l'environnement de l'utili- desirable from the point of view of the user environment
sation dans un moteur diesel du type à injection directe, et des propriétés excessives sont obtenues et provoquent une réduction de la rentabilité et simultanément un grand nombre sation in a diesel engine of the direct injection type, and excessive properties are obtained which cause a reduction in profitability and simultaneously a large number
de carbures de chrome précipitent et détériorent l'usinabi- of chromium carbides precipitate and deteriorate the machinability
lité. Ainsi, le chrome est limité à la plage de 6 à 11 % en lity. Thus, chromium is limited to the range of 6 to 11% by
poids.weight.
Le silicium est un élément qui joue le rôle d'un désoxydant et qui augmente la résistance au dépôt. De tels effets du silicium peuvent être observés lorsque la quantité de silicium est supérieure ou égale à 0,1 %. D'autre part, si la quantité dépasse 0,4 %, l'usinabilité est réduite et la ténacité est détériorée. En conséquence, le silicium est Silicon is an element which plays the role of a deoxidizer and which increases the resistance to deposition. Such effects of silicon can be observed when the amount of silicon is greater than or equal to 0.1%. On the other hand, if the quantity exceeds 0.4%, the machinability is reduced and the toughness is deteriorated. As a result, silicon is
limité à la plage de 0,1 à 0,4 % en poids. limited to the range of 0.1 to 0.4% by weight.
Le manganèse est un élément qui joue le rôle d'un Manganese is an element that plays the role of a
désoxydant et qui augmente la résistance mécanique et l'usi- deoxidizing and which increases mechanical resistance and wear
nabilité à chaud. On peut observer de tels effets du manga- hot stability. We can observe such effects of manga-
nèse lorsque manganèse est présent en quantité au moins égale à 0,2 %. D'autre part, si la quantité de manganèse dépasse 0,4 %, l'usinabilité à froid lors de la formation des segments est réduite. En conséquence, le manganèse est born when manganese is present in an amount at least equal to 0.2%. On the other hand, if the amount of manganese exceeds 0.4%, the cold machinability during the formation of the segments is reduced. As a result, manganese is
limité à la plage de 0,2 à 0,4 % en poids. limited to the range of 0.2 to 0.4% by weight.
Le reste est en outre composé de fer et d'impuretes. The rest is further composed of iron and impurities.
Comme impuretés, le phosphore peut être présent en quantité inférieure ou égale à 0,04 % et le soufre en quantité As impurities, phosphorus may be present in an amount less than or equal to 0.04% and sulfur in an amount
inférieure ou égale à 0,03 %.less than or equal to 0.03%.
Dans un segment de piston formé d'un matériau d'acier ayant la composition précitée, une couche nitrurée est formée sur une périphérie au moins qui constitue une surface de glissement. Le procédé de formation de la couche nitrurée n'est pas particulièrement limité, mais la couche nitrurée est de préférence formée par des traitements de nitruration, par exemple en phase gazeuse, par des ions, dans un bain de sel, avec infiltration de soufre ou analogue. Le traitement de nitruration est de préférence exécuté par nitruration dans un gaz en atmosphère d'ammoniac avec un mélange d'ammoniac et d'azote. En outre, il est évidemment possible de former une couche nitrurée sur toutes les surfaces autres In a piston ring formed of a steel material having the above composition, a nitrided layer is formed on at least one periphery which constitutes a sliding surface. The process for forming the nitrided layer is not particularly limited, but the nitrided layer is preferably formed by nitriding treatments, for example in the gas phase, by ions, in a salt bath, with infiltration of sulfur or similar. The nitriding treatment is preferably carried out by nitriding in a gas in an ammonia atmosphere with a mixture of ammonia and nitrogen. In addition, it is obviously possible to form a nitrided layer on all other surfaces.
que la surface de glissement d'un segment de piston. than the sliding surface of a piston ring.
Une couche de surface ayant une résistance à l'abrasion supérieure à un chromage est formée sur une surface d'un matériau de base contenant du chrome par un traitement de nitruration. Il est souhaitable de former la couche de A surface layer having an abrasion resistance greater than chrome plating is formed on a surface of a base material containing chromium by a nitriding treatment. It is desirable to form the layer of
nitruration avec une dureté comprise entre 800 et 1 100 Hv. nitriding with a hardness between 800 and 1100 Hv.
La dureté de la couche nitrurée est modifiée par la teneur en chrome du matériau de base. Par exemple, lorsque la teneur en chrome du matériau de base est de 6 %, la dureté The hardness of the nitrided layer is modified by the chromium content of the base material. For example, when the chromium content of the base material is 6%, the hardness
de la couche de surface d'un segment racleur devient com- of the surface layer of a scraper segment becomes com-
prise entre 800 et 900 Hv après traitement de nitruration par un gaz. D'autre part, lorsque la teneur en chrome du matériau de base est égale à 11 %, la dureté de la couche de surface d'un segment de piston devient comprise entre 1 000 et 1 100 Hv. Au contraire, si seul un chromage est réalisé à la place de la nitruration dans un gaz, la dureté de la couche de surface est au plus égale à 820 Hv. En outre, dans le cas d'une nitruration dans un gaz, la dureté de la couche taken between 800 and 900 Hv after nitriding treatment with a gas. On the other hand, when the chromium content of the base material is equal to 11%, the hardness of the surface layer of a piston ring becomes between 1000 and 1100 Hv. On the contrary, if only chromium plating is carried out in place of nitriding in a gas, the hardness of the surface layer is at most equal to 820 Hv. In addition, in the case of nitriding in a gas, the hardness of the layer
nitrurée peut être modifiée par les conditions de nitrura- nitrided may be modified by nitrura-
tion, par exemple les ingrédients d'atmosphère, la dureté du traitement, et le réglage du temps de traitement. Si la dureté d'une couche nitrurée est inférieure a 800 Hv, l'amplitude d'abrasion du segment de piston luimême devient importante. D'autre part, si la dureté d'une couche nitrurée dépasse 1 100 Hv, l'agressivité vis-à-vis de la tion, for example the atmosphere ingredients, the harshness of the treatment, and the setting of the treatment time. If the hardness of a nitrided layer is less than 800 Hv, the amplitude of abrasion of the piston ring itself becomes large. On the other hand, if the hardness of a nitrided layer exceeds 1100 Hv, the aggressiveness with respect to the
paroi interne d'un cylindre est excessive. inner wall of a cylinder is excessive.
Bien qu'une couche composite, appelée copeaux blancs, soit formée à la surface de la couche nitrurée, cette couche Although a composite layer, called white chips, is formed on the surface of the nitrided layer, this layer
composite est dure et a une excellente résistance à l'abra- composite is hard and has excellent abrasion resistance
sion. Ainsi, dans un segment de piston utilisé comme second segment de pression ou segment racleur d'huile dans un moteur diesel à injection directe selon l'invention, la if we. Thus, in a piston segment used as a second pressure segment or an oil scraper segment in a direct injection diesel engine according to the invention, the
couche nitrurée peut être utilisée pour augmenter la résis- nitrided layer can be used to increase the resistance
tance à l'abrasion du segment sans enlèvement de la couche composite. Dans une variante, après enlèvement de la couche composite, la couche nitrurée peut aussi être utilisée avec abrasion resistance of the segment without removing the composite layer. Alternatively, after removal of the composite layer, the nitrided layer can also be used with
exposition d'une couche diffusée à la surface. exposure of a diffused layer to the surface.
Il est souhaitable d'utiliser la combinaison d'un pre- It is desirable to use the combination of a pre-
mier segment de piston et d'un second segment de piston dans un moteur diesel à injection directe. Le premier segment de piston a la composition suivante et une couche superficielle durcie sur la couche de glissement au moins, et il est utilisé comme premier segment de pression. Le second segment de piston a la composition précitée et une couche nitrurée sur la couche de glissement au moins, et il est utilisé mier piston ring and a second piston ring in a direct injection diesel engine. The first piston ring has the following composition and a hardened surface layer on the sliding layer at least, and it is used as the first pressure segment. The second piston ring has the above composition and a nitrided layer on the sliding layer at least, and it is used
comme second segment de pression ou segment racleur d'huile. as second pressure segment or oil scraper segment.
La combinaison des segments de piston destinés à un moteur diesel du type à injection directe, qui est un exemple de la présente invention, est représentée sur la The combination of the piston rings for a diesel engine of the direct injection type, which is an example of the present invention, is shown in the
figure 1. La figure 1 est une coupe longitudinale représen- Figure 1. Figure 1 is a longitudinal section shown
tant un état dans lequel un piston est fixé dans l'alésage d'un cylindre. Un piston 2 est introduit dans l'alésage du cylindre 1. Un premier segment de pression 6, un second segment de pression 7 et un segment racleur d'huile combiné 8 sont fixés respectivement aux gorges 3, 4 et 5 de logement both a state in which a piston is fixed in the bore of a cylinder. A piston 2 is introduced into the bore of the cylinder 1. A first pressure segment 6, a second pressure segment 7 and a combined oil scraper segment 8 are fixed respectively to the grooves 3, 4 and 5 of the housing.
de segments formées à la périphérie du piston 2. segments formed at the periphery of the piston 2.
Bien que, sur la figure 1, le premier segment de pression 6 soit représenté comme un segment en clef de voûte d'un côté, il n'est pas limité à un segment ayant une telle configuration. Il peut être par exemple sous forme d'une Although, in FIG. 1, the first pressure segment 6 is represented as a keystone segment on one side, it is not limited to a segment having such a configuration. It can for example be in the form of a
clef de voûte a deux côtés inclinés ou sous forme rectangu- keystone with two inclined sides or in rectangular form
laire. Une couche superficielle durcie 10 est formée sur la surface de glissement et les autres surfaces externes du laire. A hardened surface layer 10 is formed on the sliding surface and the other external surfaces of the
premier segment 6 de pression. Le second segment 7 de pres- first pressure segment 6. The second segment 7 of pres-
sion de la figure 2 est représenté sous forme d'un segment ayant une face tronconique. Cependant, comme le segment de pression 7 doit avoir des propriétés d'herméticité et de raclage du lubrifiant, il peut évidemment avoir une forme tronconique a dépouille, une forme tronconique a taille interne ou analogue. Une couche nitrurée 9 est formée sur la surface de glissement et les autres surfaces du second segment 7 de pression. En outre, le segment racleur d'huile combiné 8 de la figure 1 est un segment racleur d'huile ayant un organe expanseur hélicoidal. Une couche nitrurée 9 est formée a la périphérie d'un segment racleur d'huile 12 ayant une forme en I. Le premier segment de pression (segment supérieur) pour sion of Figure 2 is shown as a segment having a frustoconical face. However, since the pressure segment 7 must have hermetic properties and scraping of the lubricant, it can obviously have a frusto-conical shape, a frusto-conical shape with internal size or the like. A nitrided layer 9 is formed on the sliding surface and the other surfaces of the second pressure segment 7. In addition, the combined oil scraper segment 8 of Figure 1 is an oil scraper segment having a helical expander member. A nitrided layer 9 is formed at the periphery of an oil scraper segment 12 having an I-shape. The first pressure segment (upper segment) for
moteur diesel à injection directe est exposé a une tempé- diesel engine with direct injection is exposed to a temperature
rature élevée comme dans un moteur diesel du type à chambre auxiliaire et doit posséder une bonne résistance a la chaleur et au grippage en plus d'une bonne résistance à 1 'abrasion. En conséquence, on utilise avantageusement, pour le premier segment de pression d'un moteur diesel du type à high rature as in a diesel engine of the auxiliary chamber type and must have good resistance to heat and seizure in addition to good resistance to abrasion. Consequently, advantage is used for the first pressure segment of a diesel engine of the type with
injection directe, un matériau d'acier inoxydable martensi- direct injection, a martensi- stainless steel material
tique tel que SUS 410J1, SUS 440B ou analogue, contenant 0,4 à 1,2 % en poids de C et 11 à 18 % en poids de Cr (teneur élevée en chrome) et contenant de préférence 0,2 à 0,5 % en poids de Si et 0,2 à 0,5 % en poids de Mn, le reste étant formé de Fe et d'impuretés, comme matériau de base, comme tick such as SUS 410J1, SUS 440B or the like, containing 0.4 to 1.2% by weight of C and 11 to 18% by weight of Cr (high chromium content) and preferably containing 0.2 to 0.5 % by weight of Si and 0.2 to 0.5% by weight of Mn, the remainder being formed of Fe and impurities, as base material, as
dans le cas du moteur diesel du type à chambre auxiliaire. in the case of an auxiliary chamber type diesel engine.
Lorsque la quantité de carbone est inférieure à 0,4 %, When the amount of carbon is less than 0.4%,
la teneur en carbures qui augmente la résistance à l'abra- the carbide content which increases the resistance to abrasion
sion est insuffisante et cette résistance à l'abrasion ne peut pas être obtenue. D'autre part, lorsque la quantité de carbone dépasse 1,2 %, les carbures deviennent gros et la is insufficient and this abrasion resistance cannot be obtained. On the other hand, when the quantity of carbon exceeds 1.2%, the carbides become large and the
résistance mécanique du segment de piston est réduite. mechanical resistance of the piston ring is reduced.
Ainsi, le carbone est avantageusement limité à la plage de 0,4 à 1,2 %. Le chrome est soluble à l'état solide et il augmente la résistance à la corrosion et la résistance à la Thus, the carbon is advantageously limited to the range of 0.4 to 1.2%. Chromium is soluble in the solid state and increases corrosion resistance and resistance to
chaleur, et il forme des carbures qui augmentent la résis- heat, and it forms carbides which increase the resistance
tance à l'abrasion. Lorsque la quantité de chrome est infé- rieure à 11 %, ces effets sont insuffisants. D'autre part, si la quantité de chrome dépasse 18 %, la quantité de chrome soluble à l'état solide dans la matrice augmente et la résistance à l'abrasion augmente. Cependant, la résistance abrasion resistance. When the amount of chromium is less than 11%, these effects are insufficient. On the other hand, if the amount of chromium exceeds 18%, the amount of soluble chromium in the solid state in the matrix increases and the abrasion resistance increases. However, resistance
mécanique du segment augmente aussi et sa ténacité est dété- segment mechanics also increases and its toughness is weak
riorée. En conséquence, la quantité de chrome est avantageu- improved. Consequently, the amount of chromium is advantageous-
sement limitée à la plage de 11 à 18 % en poids. sely limited to the range of 11 to 18% by weight.
Le silicium est un élément qui joue le rôle d'un désoxydant et qui augmente la résistance au dépôt. De tels effets du silicium peuvent être observés lorsque la quantité Silicon is an element which plays the role of a deoxidizer and which increases the resistance to deposition. Such effects of silicon can be observed when the amount
de silicium contenue est supérieure ou égale à 0,2 %. of silicon contained is greater than or equal to 0.2%.
D'autre part, si la quantité de silicium dépasse 0,5 %, l'usinabilité est réduite et la ténacité est détériorée. La quantité de silicium est donc limitée de préférence à la On the other hand, if the amount of silicon exceeds 0.5%, the machinability is reduced and the toughness is deteriorated. The quantity of silicon is therefore preferably limited to the
plage comprise entre 0,2 et 0,5 % en poids. range between 0.2 and 0.5% by weight.
Le manganèse est un élément qui joue le rôle d'un désoxydant et qui augmente la résistance mécanique et l'usinabilité à chaud. Ces effets du manganèse peuvent être observés lorsque la quantité de manganèse est supérieure ou Manganese is an element which plays the role of a deoxidizer and which increases the mechanical resistance and hot machinability. These effects of manganese can be observed when the amount of manganese is higher or
égale à 0,2 % en poids. D'autre part, si la quantité de man- equal to 0.2% by weight. On the other hand, if the amount of man-
ganèse dépasse 0,5 % en poids, l'usinabilité a froid pendant la formation des segments est réduite. En conséquence, la quantité de manganèse est de préférence limitée à la plage ganèse exceeds 0.5% by weight, the cold machinability during the formation of the segments is reduced. Consequently, the amount of manganese is preferably limited to the range
de 0,2 à 0,5 % en poids.from 0.2 to 0.5% by weight.
En outre, pour que la résistance à l'abrasion et la résistance à la chaleur soient accrues, on peut ajouter une quantité de nickel inférieure ou égale à 0,6 % en poids, de In addition, in order to increase the abrasion resistance and the heat resistance, an amount of nickel less than or equal to 0.6% by weight, of
molybdène inférieure ou égale à 1,25 % en poids et de vana- molybdenum less than or equal to 1.25% by weight and vanana-
dium en quantité inférieure ou égale à 0,15 % en poids. dium in an amount less than or equal to 0.15% by weight.
Le reste est composé de fer et d'impuretés. Les impu- The rest is made up of iron and impurities. The impu-
retés permises sont le phosphore jusqu'à 0,04 % et le soufre allowed deductions are phosphorus up to 0.04% and sulfur
jusqu'à 0,09 % en poids au maximum. up to 0.09% by weight maximum.
Dans un premier segment de pression, une couche super- In a first pressure segment, a super layer
ficielle durcie est formée au moins sur la surface de glis- hardened form is formed at least on the sliding surface
sement du segment. La couche superficielle durcie est de préférence composée d'une couche nitrurée et d'une couche éventuelle ayant subi un traitement de dépôt PVD formée comme couche supérieure de la couche nitrurée. Le procédé de formation de la couche nitrurée n'est pas limité dans le cadre de la présente invention. Cependant, on peut utiliser avantageusement, comme procédé, la nitruration dans un gaz, la nitruration ionique, la nitruration dans un bain de sel ou la nitruration par infiltration de soufre ou analogue. En particulier, la nitruration en atmosphère gazeuse avec une segment. The hardened surface layer is preferably composed of a nitrided layer and of a possible layer having undergone a PVD deposition treatment formed as the upper layer of the nitrided layer. The process for forming the nitrided layer is not limited within the scope of the present invention. However, nitriding in a gas, ionic nitriding, nitriding in a salt bath or nitriding by sulfur infiltration or the like can advantageously be used as a process. In particular, nitriding in a gaseous atmosphere with a
atmosphère d'ammoniac ou une atmosphère d'un mélange d'ammo- ammonia atmosphere or an atmosphere of a mixture of ammonia
niac et d'azote ou analogue est préférable. La couche nitrurée peut aussi être formée sur toutes les surfaces autres que la surface de glissement du segment de piston. La niac and nitrogen or the like is preferable. The nitrided layer can also be formed on all surfaces other than the sliding surface of the piston ring. The
dureté de la couche superficielle durcie formée sur la sur- hardness of the hardened surface layer formed on the surface
face du segment de piston est de préférence comprise entre 900 et 1 400 Hv. Comme des copeaux blancs formés par le traitement de nitruration sur la couche de surface sont durs et fragiles, ils sont retirés de préférence par usinage, par exemple par polissage ou analogue. L'épaisseur de la couche superficielle durcie est de préférence sous forme d'une couche nitrurée de 70 à 110 pm. Lorsqu'une couche est formée par un traitement de dépôt PVD, l'épaisseur de la couche superficielle durcie comprend de préférence une épaisseur de à 70 pm d'une couche nitrurée et de 5 a 100 pm d'une face of the piston ring is preferably between 900 and 1,400 Hv. Since white chips formed by the nitriding treatment on the surface layer are hard and brittle, they are preferably removed by machining, for example by polishing or the like. The thickness of the hardened surface layer is preferably in the form of a nitrided layer of 70 to 110 μm. When a layer is formed by a PVD deposition treatment, the thickness of the hardened surface layer preferably comprises a thickness of from 70 µm to a nitrided layer and from 5 to 100 µm of a
couche traitée par le traitement de dépôt PVD. Si l'épais- layer treated with PVD deposition treatment. If the thick
seur d'une couche nitrurée est inférieure a 10 pm, les effets de la couche sont insuffisants. Dans une variante, si l'on considère l'abrasion du segment de piston, une couche If a nitrided layer is less than 10 μm, the effects of the layer are insufficient. Alternatively, considering the abrasion of the piston ring, a layer
nitrurée d'épaisseur supérieure à 110 pm n'est pas néces- nitrided with a thickness greater than 110 µm is not necessary
saire. Si l'épaisseur de la couche formée par traitement de to be. If the thickness of the layer formed by treatment of
dépôt PVD est inférieure à 5 pmn, les effets sont insuffi- PVD deposit is less than 5 pmn, the effects are insufficient
sants alors que si l'épaisseur de la couche formée par traitement de dépôt PVD dépasse 100 pin, la couche risque de sants whereas if the thickness of the layer formed by PVD deposition treatment exceeds 100 μm, the layer risks
se séparer.separate.
ExempleExample
Un premier segment 6 de pression, un second segment 7 de pression et un segment racleur d'huile 12 ayant un expanseur 11 en forme d'hélice ont été réalisés a l'aide des matériaux d'acier indiqués dans le tableau 1. Ces segments ont été fixés dans un moteur diesel du type à injection directe et un moteur diesel du type à chambre auxiliaire respectivement, avec les combinaisons indiquées dans le tableau 3, et des essais ont été effectués sur des machines réelles. Après les essais, on a examiné les amplitudes d'abrasion des surfaces de glissement des segments de piston. Les moteurs utilisés pour les essais étaient un moteur diesel du type à injection directe et un moteur diesel à chambre auxiliaire ayant chacun quatre cylindres A first pressure segment 6, a second pressure segment 7 and an oil scraper segment 12 having a helical-shaped expander 11 were produced using the steel materials indicated in Table 1. These segments were fixed in a diesel engine of the direct injection type and a diesel engine of the auxiliary chamber type respectively, with the combinations indicated in Table 3, and tests were carried out on real machines. After the tests, the amplitudes of abrasion of the sliding surfaces of the piston rings were examined. The engines used for the tests were a direct injection type diesel engine and an auxiliary chamber diesel engine each having four cylinders
placés en série avec un alésage de 92 mm et un déplace- placed in series with a 92 mm bore and a
ment total de 2 000 cm3. Les conditions d'essais étaient une vitesse de rotation de 4 000 tr/min pour la charge totale pendant 300 h, et une température d'eau de refroidissement de 95 C et une température d'huile de 130 C (huile moteur total of 2,000 cm3. The test conditions were a rotation speed of 4,000 rpm for the total load for 300 h, and a cooling water temperature of 95 C and an oil temperature of 130 C (engine oil
utilisée: 10W-30). Les dimensions des segments de piston, à la fois pour le moteur diesel àused: 10W-30). The dimensions of the piston rings, both for the diesel engine to
injection directe et le moteur diesel à chambre auxiliaire, étaient les suivantes: premier segment de pression: largeur 2 mm, épaisseur 3,35 mm second segment de pression: largeur 1,5 mm, épaisseur 3,3 mmn segment racleur d'huile: largeur 3 mm, épaisseur 2, 35 mm (possédant un organe expanseur en hélice) Les conditions de traitement de nitruration et la dureté des périphéries des segments respectifs de piston direct injection and the auxiliary chamber diesel engine, were as follows: first pressure segment: width 2 mm, thickness 3.35 mm second pressure segment: width 1.5 mm, thickness 3.3 mmn oil scraper segment: width 3 mm, thickness 2, 35 mm (having a helical expander) The nitriding treatment conditions and the hardness of the peripheries of the respective piston rings
sont indiquées dans le tableau 2.are shown in Table 2.
Les résultats des essais réalisés avec des machines The results of tests carried out with machines
réelles sont indiqués dans le tableau 3. L'amplitude d'abra- are shown in Table 3. The amplitude of abra-
sion du segment de piston a été représentée par l'amplitude the piston ring has been represented by the amplitude
de réduction d'épaisseur à la position de glissement. thickness reduction at the sliding position.
Tableau 1Table 1
Acier Composition chimique (% en poids) n C Si Mn P S Cr Fe A 0,86 0,34 0,31 0, 020 0,006 18,0 reste B 0,58 0,22 0,33 0,018 0,004 7,0 reste C 0,50 0,18 0,33 0,018 0,004 10,4 reste D 0,55 0,23 0,32 0,018 0,004 5,0 reste E 0,71 0,28 0,30 0,016 0,003 8,0 reste Tableau 2 Premier segment Second segment Segment racleur de pression de pression d'huile Conditionsdetraite- Nitrurationparun Nitrurationpar Nitrurationpar mentdenitruration gaz 550 Cx10h ungaz550 Cx5hungaz 550 Cx5h Couche Epaisseur 90 pm 65 pm 70 pm nitruree Dureté 1 220 Hv 980 Hv 930 Hv Traitement PVD oui non non Steel Chemical composition (% by weight) n C Si Mn PS Cr Fe A 0.86 0.34 0.31 0.020 0.006 18.0 rest B 0.58 0.22 0.33 0.018 0.004 7.0 rest C 0.50 0.18 0.33 0.018 0.004 10.4 rest D 0.55 0.23 0.32 0.018 0.004 5.0 rest E 0.71 0.28 0.30 0.016 0.003 8.0 rest Table 2 First segment Second segment Oil pressure scraper segment Treatment conditions- Nitriding by one Nitriding by Nitriding by mentdenitriding gas 550 Cx10h ungaz550 Cx5hungaz 550 Cx5h Layer Thickness 90 pm 65 pm 70 pm nitride Hardness 1 220 Hv 980 Hv 930 Hv PVD treatment yes no no
Tableau 3Table 3
Combinaison de segments n Type de moteur diesel Combination of segments n Type of diesel engine
Remar-Remar-
Amplitude Propriétés Eva- ques Acier n d'abra- de ren- luation sion, pm tabilite Premier segment A 6,2 de pression Second segment Type à Selon Amplitude Properties Evacue Steel n abra- tion of reinforcement sion, pm tability First segment A 6.2 of pressure Second segment Type to According to
de pression B injection 3,6 O O l'in- pressure B injection 3.6 O O in-
directe vention Segment racleur 1 d'huile B 14, 1 Premier segment A 12,0 de pression Type à Exemple Second segment chambre direct vention Oil scraper segment 1 B 14, 1 First segment A 12.0 pressure Type to Example Second chamber segment
de pression auxiliair 10,8 campa-auxiliary pressure 10.8 campa-
ratif Segment racleur e 34,9 _d'huileB 34,9 d ' huile Premier segment de pression A 11,8 Type a Exempl rative Scraper segment e 34.9 _ oil B 34.9 oil First pressure segment A 11.8 Type a Example
Second segment C chambre 9,9 X X clas- Second segment C room 9.9 X X class-
9,9X X clas-9.9X X class-
de pression auxiliair sique siqye Segment racleur e d'huile C 31, 0 2 Premier segment de pression A 5,8 Second segment Type à Selon auxiliary pressure pressure siqye Oil scraper segment C 31, 0 2 First pressure segment A 5.8 Second segment Type to According to
de pression C injection 2,8 O O l'in- pressure C injection 2.8 O O in-
directe ventio Segment racleur d'huile C 13,0 Premier segment A 6,8 de pression Type à Exemple Second segmentTYeaefP direct ventio Oil scraper segment C 13.0 First segment A 6.8 pressure Type to Example Second segment TYeaefP
Second segment D injection 6,8 O X compa- Second injection segment 6.8 O X compa-
3 de pression directe ratif egment racleur D 20,1 d'huile Premier segment A 6, 8 de pression Type à Selon Typ e a Selon Second segment Tp 3 direct pressure rative scraper segment D 20.1 oil First segment A 6, 8 pressure Type to According to Type e to According to Second segment Tp
Second segentE injection 3,0 O O l'in- Second segentE injection 3.0 O O in-
4 de pression directe ventio Segment racleur E d'huile Avec la combinaison des segments de piston de l'exemple de l'invention, on peut obtenir un segment de piston pour 4 direct pressure ventio Oil scraper segment E With the combination of the piston rings of the example of the invention, it is possible to obtain a piston ring for
moteur diesel a injection directe ayant une résistance suf- direct injection diesel engine with sufficient resistance
fisante a l'abrasion. Les segments de piston selon l'inven- resistant to abrasion. The piston rings according to the invention
tion ont des effets suffisants lors d'une utilisation comme seconds segments de pression ou segments racleurs d'huile dans un moteur diesel a injection directe. Dans les exemples comparatifs dans lesquels les segments de piston selon l'invention sont utilisés comme seconds segments de pression ou segments racleurs d'huile dans un moteur diesel a chambre tion have sufficient effect when used as second pressure segments or oil scraper segments in a direct injection diesel engine. In the comparative examples in which the piston rings according to the invention are used as second pressure segments or oil scraper segments in a diesel chamber engine
auxiliaire, la résistance à l'abrasion est insuffisante. auxiliary, the abrasion resistance is insufficient.
Selon l'invention, un segment de piston peut être According to the invention, a piston ring can be
réalisé avec la résistance nécessaire à l'abrasion, par uti- made with the necessary resistance to abrasion, using
lisation d'une petite quantité d'acier inoxydable à teneur élevée en chrome contenant une grande quantité de chrome, et est peu coûteux. En conséquence, l'invention présente des avantages considérables pour l'industrie. En outre, comme le chromage n'est pas nécessaire, les précautions contre la A small amount of high chromium stainless steel containing a large amount of chromium is inexpensive. Consequently, the invention has considerable advantages for the industry. In addition, since chromium plating is not necessary, precautions against
pollution de l'environnement ne sont pas nécessaires. environmental pollution is not necessary.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux segments et combinaisons qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non Of course, various modifications can be made by those skilled in the art to the segments and combinations which have just been described solely by way of non-illustrative example.
limitatif sans sortir du cadre de l'invention. limiting without departing from the scope of the invention.
Claims (4)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24616998 | 1998-08-31 | ||
JP11042176A JP2000145542A (en) | 1998-08-31 | 1999-02-19 | Piston ring for direct injection diesel engine and combination |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2782748A1 true FR2782748A1 (en) | 2000-03-03 |
FR2782748B1 FR2782748B1 (en) | 2005-05-27 |
Family
ID=26381829
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR9910929A Expired - Fee Related FR2782748B1 (en) | 1998-08-31 | 1999-08-31 | PISTON SEGMENT AND COMBINATION OF PISTON SEGMENTS FOR DIESEL ENGINE WITH DIRECT INJECTION |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000145542A (en) |
DE (1) | DE19940022C2 (en) |
FR (1) | FR2782748B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2458239C1 (en) * | 2011-04-12 | 2012-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Ice piston scraper |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003074704A (en) * | 2001-08-31 | 2003-03-12 | Riken Corp | Combination oil ring |
DE10207078B4 (en) | 2002-02-20 | 2004-02-12 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Piston ring with a PVD coating |
DE102004028487B4 (en) * | 2004-06-11 | 2018-11-15 | Mahle Gmbh | Method for producing wear-resistant flanks for a trapezoidal ring for internal combustion engines |
DE102005041408A1 (en) * | 2005-09-01 | 2007-03-08 | Mahle International Gmbh | Method for producing a piston ring for internal combustion engines and such a piston ring |
DE102006003480B3 (en) * | 2006-01-25 | 2007-07-05 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Piston ring for diesel engine, has lower flank provided with nitride layer, where trapezoidal area of upper flank is formed nitration layer-free and defined depredation is produced in operating condition |
JP4646324B2 (en) * | 2006-09-20 | 2011-03-09 | 日本ピストンリング株式会社 | Wear test device for evaluating wear of piston ring and / or piston ring groove |
ATE556256T1 (en) * | 2006-12-18 | 2012-05-15 | Waertsilae Nsd Schweiz Ag | PISTON WITH AN OIL COLLECTION RING |
DE102012204156A1 (en) | 2012-03-16 | 2013-09-19 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Piston ring with chrome solid particle wear protection layer and corrosion resistant flank surface |
US8986465B2 (en) * | 2013-01-15 | 2015-03-24 | Mahle Industries Inc. | Piston ring with localized nitrided coating |
US11162585B2 (en) * | 2019-01-31 | 2021-11-02 | Mahle International Gmbh | Piston having two piston rings |
DE102020202259A1 (en) * | 2020-02-21 | 2021-08-26 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Sliding element, in particular piston ring, and method for producing the same |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05248540A (en) * | 1992-03-04 | 1993-09-24 | Nippon Piston Ring Co Ltd | Combination of piston rings |
JPH08170563A (en) * | 1994-12-15 | 1996-07-02 | Teikoku Piston Ring Co Ltd | Combination of piston rings |
JPH0960726A (en) * | 1995-08-23 | 1997-03-04 | Teikoku Piston Ring Co Ltd | Combination of piston rings |
DE19836360A1 (en) * | 1997-08-11 | 1999-02-18 | Hitachi Metals Ltd | Piston ring material |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58197455A (en) * | 1982-10-08 | 1983-11-17 | Hitachi Metals Ltd | Pressure ring |
JPS60153456A (en) * | 1984-01-23 | 1985-08-12 | Nippon Piston Ring Co Ltd | Steel piston ring |
JPH10213003A (en) * | 1997-01-28 | 1998-08-11 | Teikoku Piston Ring Co Ltd | Combining structure of piston ring with cylinder liner |
-
1999
- 1999-02-19 JP JP11042176A patent/JP2000145542A/en active Pending
- 1999-08-24 DE DE1999140022 patent/DE19940022C2/en not_active Revoked
- 1999-08-31 FR FR9910929A patent/FR2782748B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05248540A (en) * | 1992-03-04 | 1993-09-24 | Nippon Piston Ring Co Ltd | Combination of piston rings |
JPH08170563A (en) * | 1994-12-15 | 1996-07-02 | Teikoku Piston Ring Co Ltd | Combination of piston rings |
JPH0960726A (en) * | 1995-08-23 | 1997-03-04 | Teikoku Piston Ring Co Ltd | Combination of piston rings |
DE19836360A1 (en) * | 1997-08-11 | 1999-02-18 | Hitachi Metals Ltd | Piston ring material |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 018, no. 006 (M - 1537) 7 January 1994 (1994-01-07) * |
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1996, no. 11 29 November 1996 (1996-11-29) * |
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1997, no. 07 31 July 1997 (1997-07-31) * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2458239C1 (en) * | 2011-04-12 | 2012-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Ice piston scraper |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19940022A1 (en) | 2000-03-02 |
FR2782748B1 (en) | 2005-05-27 |
DE19940022C2 (en) | 2003-06-12 |
JP2000145542A (en) | 2000-05-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102877977B (en) | The coated power cylinder components of diesel engine | |
US6209881B1 (en) | Cast-iron piston ring | |
FR2782748A1 (en) | PISTON SEGMENT AND PISTON SEGMENT COMBINATION FOR DIRECT INJECTION DIESEL ENGINE | |
JP3793990B2 (en) | Combination of internal combustion engine cylinder liner and piston ring | |
JPWO2009069703A1 (en) | Combination structure of piston ring and cylinder liner of internal combustion engine | |
US7833636B2 (en) | Piston ring with sulphonitriding treatment | |
FR2461026A1 (en) | PROCESS FOR MANUFACTURING WORKPIECES FOR EXTREMELY HIGH SUPERFICIAL PRESSURE AND PARTS OBTAINED BY SAID METHOD | |
JP2004107678A (en) | Wear-resistant sliding member | |
Hwang et al. | Laser surface hardening of gray cast iron used for piston ring | |
JPH11264468A (en) | Piston ring and its combination | |
JPS6238547B2 (en) | ||
FR3089523A1 (en) | Method for manufacturing a coating of a metal matrix composite material on a part for a motor vehicle | |
JP4757685B2 (en) | piston ring | |
JP4507028B2 (en) | Coating composition for sliding member and piston ring for internal combustion engine | |
JPS5827860A (en) | Combination of cylinder liner and piston ring | |
JP6784869B2 (en) | piston ring | |
JP3742220B2 (en) | Sliding member | |
JPS6082654A (en) | Sliding member | |
JPH04175442A (en) | Sliding member | |
JP3547583B2 (en) | Cylinder liner | |
JPH0960726A (en) | Combination of piston rings | |
FR2551499A1 (en) | PROCESS FOR PRODUCING SOFT STEEL SHAPES FOR CYLINDERS OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES | |
JP2649835B2 (en) | piston ring | |
JP2006002254A (en) | Piston ring | |
JP2700421B2 (en) | Cylinder liner for internal combustion engine and method of manufacturing the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ST | Notification of lapse |
Effective date: 20150430 |