WO2013175094A1 - Chemise de cylindre et bloc cylindres associe - Google Patents

Chemise de cylindre et bloc cylindres associe Download PDF

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WO2013175094A1
WO2013175094A1 PCT/FR2013/050883 FR2013050883W WO2013175094A1 WO 2013175094 A1 WO2013175094 A1 WO 2013175094A1 FR 2013050883 W FR2013050883 W FR 2013050883W WO 2013175094 A1 WO2013175094 A1 WO 2013175094A1
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WO
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cylinder
liner
wall
cylinder block
coating
Prior art date
Application number
PCT/FR2013/050883
Other languages
English (en)
Inventor
Aurelien CHEVALIER
Original Assignee
Peugeot Citroen Automobiles Sa
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to EP13723844.0A priority patent/EP2852750A1/fr
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/004—Cylinder liners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F2001/008—Stress problems, especially related to thermal stress

Definitions

  • an internal combustion engine or heat engine, comprises a motor unit in which is formed at least one cylinder inside which is mounted movably a piston connected by a connecting element such a connecting rod, to a crankshaft.
  • the engine block generally comprises three main parts, one of which is called cylinder block (s), because it comprises one or more cylinders.
  • cylinder block for the rest of the drafting, the single spelling block "cylinders" is adopted without this does not exclude the invention the engines having a single cylinder.
  • the cylinder block is covered on one side of a cylinder head (second main part) in which are arranged the means necessary for the operation of the internal combustion, including the intake means, the exhaust means and optionally the ignition means.
  • a crankcase third main part in which is housed a crankshaft.
  • the invention relates to the cylinder block and more precisely its upper part called barrel or cylinder.
  • Each cylinder of the cylinder block must allow the transfer of the pressure from the combustion of air and fuel to the piston, by guiding the piston / piston assembly in translation. It is therefore one of the most sensitive and important areas of the cylinder block because it undergoes strong thermomechanical stresses: pressure in the cylinder, heat flow, mechanical clamping of the cylinder head on the cylinder block.
  • the deformed and the surface states of the drums directly impact the performance and performance of the engine, and more particularly its oil consumption, the flow of crankcase gases (so-called gas "blow-by”) as well as mechanical friction losses.
  • the drums undergoing significant stress are generally made of a very resistant material, for example cast iron, while the rest of the crankcase can be made of a lighter material, typically an aluminum alloy.
  • Drums can be either:
  • the invention relates to a sleeve inserted in the casting, and the cylinder blocks thus obtained.
  • a shirt inserted in the casting undergoes many constraints:
  • the casing as a drum must remain as cylindrical as possible during operation of the engine, to ensure good efficiency of the segmentation to avoid over-consumption of oil or a too large passage of gas to the sump oil.
  • One of the most important elements to achieve this goal is to ensure good cohesion between the block and the shirt. This cohesion makes it possible to mechanically control the deformations of the jacket, but also to ensure good thermal conductivity between the jacket and the cylinder block, which allows a good evacuation of the energy resulting from the combustion and not transformed into reciprocating movement of the jacket. piston.
  • document FR2887926 discloses a cylinder block liner having a conical upper portion and which is coated, with the exception of the upper part, striations.
  • a conical, or more generally flared shape of the upper part of the shirt besides the fact that it geometrically reduces the space between two shirts neighboring, improves the behavior of the assembly when it rises in temperature: the cylinder block, usually aluminum, expanding more than the shirts, usually cast iron, pushes the shirt at its conical portion so as to tend to close the bent inwards (towards its main axis) while the tightening of the cylinder head tends to open outwards in the upper part.
  • the invention therefore relates to a cylinder liner for the cladding of the cylindrical wall of a cylinder of an internal combustion engine, the liner having an inner wall for guiding a piston in translation and an outer wall intended to bear on the cylindrical wall of the cylinder, the inner and outer walls of the cylinder liner being substantially co-cylindrical and delimiting between them an upper edge of the jacket intended to receive at least a portion of a cylinder head gasket, the outer wall of the cylinder liner comprising a flared upper part, characterized in that the outer wall is coated, over all or part of its surface but not on the flared upper part which is bare, of a coating capable of promoting the mechanical connection between the outer wall and a metal piece cast around said outer wall.
  • Such a shirt will thus have, once cast in a cylinder block, a good cohesion with the block.
  • the flaring of the upper part contributes to the maintenance of a good cylindricity of the shirt, but, this part not being intimately linked to the metal cast around the shirt, the harmful effects of the differential expansion between the metal of the shirt and that of the block in this area are limited.
  • the outer wall is completely coated with the exception of the flared upper part which is bare.
  • the flared upper portion is substantially conical.
  • the upper part comprises a conical zone and a cylindrical end zone.
  • the coating is an aluminum alloy.
  • the aluminum alloy is an aluminum-silicon alloy.
  • the aluminum-silicon alloy may contain around 12% silicon.
  • the coating is applied by spraying.
  • the coating is of the type allowing an intermetallic bond between the jacket and aluminum cast around said jacket.
  • the invention also relates to a cylinder block of an internal combustion engine comprising: ⁇ a casing comprising at least one cylinder having a cylindrical wall;
  • a cylinder liner as previously defined covering the cylindrical wall of the cylinder.
  • the casing comprises a plurality of cylinders all dressed with a cylinder liner as previously defined.
  • the upper edges of two cylinder liners covering the walls of two neighboring cylinders have between them a negligible space when the engine is cold.
  • the space between the upper edges of two cylinder liners covering the walls of two neighboring cylinders are void.
  • the invention relates to a motor vehicle equipped with such a cylinder block.
  • the invention is described in more detail below and with reference to the figures schematically showing the system in its preferred embodiment.
  • Figure 1 shows schematically and in axial section, a cylinder liner according to a first embodiment of the invention.
  • Figure 2 shows schematically and in axial section, a detail view of the upper part of a cylinder liner according to the first embodiment of the invention.
  • Figure 3 shows schematically and in axial section, two cylinder liners according to the first embodiment of the invention, dressing two neighboring cylinders.
  • Figure 4 shows schematically and in axial section, two cylinder liners according to a second embodiment of the invention, dressing two neighboring cylinders.
  • Figure 5 shows schematically and in axial section, two cylinder liners according to a third embodiment of the invention, dressing two neighboring cylinders.
  • Figure 6 shows schematically and in three dimensions, a cylinder block of the four-cylinder in-line type.
  • FIG. 7 shows, schematically and in three dimensions, in an extract view, two cylinder liners covering two adjacent cylinders of a cylinder block according to a variant of the invention.
  • a cylinder liner 2 according to the first embodiment of the invention is intended for the cladding of the cylindrical wall 1 of a cylinder C cylinder cylinder of an internal combustion engine.
  • the liner 2 has an inner wall 3 for guiding a piston in translation and an outer wall 4 for bearing on the cylindrical wall of the cylinder.
  • the inner and outer walls 4 of the cylinder liner are substantially cocylindrical and delimit between them an upper edge 5 of the cylinder liner for receiving at least a portion of a cylinder head gasket interposed between the cylinder block and a cylinder head.
  • the outer wall 4 of the cylinder liner 2 comprises an upper portion 6 flaring towards the upper edge 5 of the liner 2.
  • the outer wall 4 of the liner cylinder 2 comprises an upper portion 6 substantially conical.
  • the outer wall 4 of the cylinder liner 2 is coated, in whole or in part, but with the exception of the flared upper part which is bare, a coating 8 adapted to promote the connection mechanical between the outer wall and a metal piece cast around said outer wall.
  • the coating 8 covers the entire outer wall 4 with the exception of the flared upper part.
  • it is an aluminum-silicon coating 8.
  • the silicon content can be of the order of 12%.
  • the coating 8 is for example deposited on the jacket by a projection method.
  • the coating 8 may typically have a thickness of the order of 0.2 mm.
  • the coating when the cylinder block is cast around the shirts to form the cylinder block, the coating will melt, totally or partially, to intimately bind the shirts to the cylinder block.
  • This coating therefore typically allows, during the casting of aluminum in a cylinder block mold around the jacket, a very good cohesion between the cylinder housing aluminum and the insert (the sleeve) which is usually cast iron. This allows, during the rise in temperature of the cylinder block during operation of the engine, to obtain a better thermal conductivity between the inside of the liner and the aluminum of the cylinder block, and therefore to minimize deformation the barrel of the crankcase in the part below the conical zone
  • the upper portion may comprise a conical zone 61 and a cylindrical end zone 62.
  • a conical zone 61 may comprise a conical zone 61 and a cylindrical end zone 62.
  • Such an arrangement provides the advantage of a same support diameter for the cylinder head gasket after machining.
  • FIG. 4 shows shirts 2 having an upper portion having a concave flare
  • FIG. 5 shows sheaths 2 comprising an upper part having the succession a concave flare and a convex flare.
  • Many other flare geometries can be envisaged, but the largest diameter of the upper part 6 is in any case at the upper edge 5 of the cylinder liner.
  • the difference in diameter between that of the outer wall 4 of the liner 2 in its cylindrical portion and that at its upper edge 5 (where the flare is maximum) may be by way of example, for an application to a motor vehicle engine, of the order of 3mm.
  • the height of the flare can be in this context and as an example, of the order of 20mm.
  • the flaring of the upper portion 6 of the outer wall 4 of a jacket according to the invention can be determined, for a given application, as a function of a space 7 (shown in Figure 6) between the walls. outer 4 of the two cylinder liners 2 for covering the cylindrical walls 1 of two neighboring cylinders.
  • This provision of the invention allows, in addition to limiting or eliminating this area of the cylinder block favorable to the appearance of cracks, to create a thermal bridge between the adjacent shirts 2.
  • This arrangement makes it possible to obtain a substantially continuous bearing surface for the support of a cylinder head gasket interposed between all the upper edges 5 of the cylinder liners 2 and the yoke covering the cylinders.
  • the upper flared portion of the jacket being devoid of means for improving its cohesion with the cylinder block in the upper part, so that the metal of the shirt can slide on the metal of the block in this zone.
  • a suitable coating preferably an aluminum-silicon alloy, ensuring good cohesion between the crankcase cylinders and the shirts, further limit the deformation of the barrels compared to an application employing a shirt on its outer wall striations. This allows a reduction in oil consumption, which is a good indicator of the efficiency (no friction, tightness) of the interface between the piston (and its segments) and the jacket.

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Abstract

L'invention porte sur une chemise (2) de cylindre pour l'habillage de la paroi cylindrique d'un cylindre d'un moteur à combustion interne, la chemise (2) ayant une paroi intérieure (3) destinée au guidage d'un piston en translation et une paroi extérieure (4) destinée à prendre appui sur la paroi cylindrique du cylindre, les parois intérieure (3) et extérieure (4) de la chemise de cylindre étant sensiblement co-cylindriques et délimitant entre elles un bord supérieur (5) de la chemise destiné à recevoir au moins une partie d'un joint de culasse, la paroi extérieure (4) de la chemise de cylindre (2) comprenant une partie supérieure (6) évasée, caractérisée en ce que la paroi extérieure (4) est revêtue, sur tout ou partie de sa surface mais pas sur la partie supérieure (6) évasée qui est nue, d'un revêtement (8) apte à favoriser la liaison mécanique entre la paroi extérieure et une pièce métallique coulée autour de ladite paroi extérieure. Bloc cylindres et véhicule automobile associés.

Description

CHEMISE DE CYLINDRE ET BLOC CYLINDRES ASSOCIE
[0001] La présente invention revendique la priorité de la demande française 1254594 déposée le 21 Mai 2012 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence. [ooo2] L'invention porte sur le domaine des moteurs à combustion dont le bloc cylindre est équipé de chemises rapportées. Elle porte plus précisément sur une chemise de cylindre pour l'habillage de la paroi cylindrique d'un cylindre d'un moteur à combustion interne ainsi que sur un bloc cylindres d'un moteur à combustion interne ayant au moins un cylindre habillé d'une telle chemise. [ooo3] Dans sa forme la plus générale, un moteur à combustion interne, ou moteur thermique, comprend un bloc moteur dans lequel est formé au moins un cylindre à l'intérieur duquel est monté mobile un piston relié par un élément de liaison telle une bielle, à un vilebrequin. Le bloc moteur comprend généralement trois parties principales dont une est appelée bloc cylindre(s), car elle comporte un ou plusieurs cylindres. Pour la suite de la rédaction, l'orthographe unique bloc « cylindres » est adoptée sans que cela n'exclue de l'invention les moteurs ayant un seul cylindre.
[ooo4] Le bloc cylindres est recouvert d'un côté d'une culasse (deuxième partie principale) dans laquelle sont disposés les moyens nécessaires au fonctionnement de la combustion interne, notamment des moyens d'admission, des moyens d'échappement et éventuellement des moyens d'allumage. De l'autre côté, le bloc cylindres est recouvert d'un carter moteur (troisième partie principale) dans lequel est logé un vilebrequin.
[ooo5] L'invention concerne le bloc cylindres et plus précisément sa partie supérieure appelé fût ou cylindre. Chaque cylindre du carter cylindres, doit permettre le transfert de la pression issue de la combustion de l'air et du carburant vers le piston, en guidant en translation l'ensemble piston/segments. Il s'agit donc d'une des zones les plus sensibles et les plus importantes du carter cylindres car elle subit de fortes contraintes thermomécaniques : pression dans le cylindre, flux thermique, serrage mécanique de la culasse sur le bloc cylindres. [0006] De plus, les déformées et les états de surfaces des fûts impactent directement les prestations et les performances du moteur, et plus particulièrement sa consommation d'huile, le débit des gaz de carter (dits gaz de « blow-by »), ainsi que les pertes par frottements mécaniques.
[ooo7] Les fûts subissant des contraintes importantes sont généralement réalisés dans un matériau très résistant, par exemple de la fonte, tandis que le reste du carter cylindres peut être constitué d'un matériau plus léger, typiquement un alliage d'aluminium.
[ooo8] Les fûts peuvent donc être soit :
• Formés intégralement, d'un seul tenant, avec le carter cylindres (dans le cas des carters cylindres en fonte par exemple) ; soit
• Amovibles, et on parle alors de chemises rapportées amovibles, c'est-à-dire démontable par rapport au reste du composant carter; soit
• Insérés lors de la fonderie du carter cylindres « autour » du fût ( dans le cas des carters cylindres en aluminium avec chemise en fonte par exemple ) : on parle alors de chemise insérée à la coulée.
[ooo9] L'invention porte sur une chemise insérée à la coulée, et sur les blocs cylindres ainsi obtenus. Une chemise insérée à la coulée subit de nombreuses contraintes :
• Contraintes de fabrication
• Contrainte mécanique par serrage de la culasse
• Pression dans le cylindre lors du fonctionnement du moteur et flux thermique issus de la combustion du mélange air/ carburant ;
• Frottements de l'ensemble piston / segment. [0010] Sous ces contraintes, le type de matériau utilisé et l'architecture de la chemise sont des éléments capitaux pour garantir une bonne tenue mécanique de la chemise, et notamment le fait qu'elle ne se fissure pas.
[ooi i] En outre, la chemise faisant office de fût doit rester la plus cylindrique possible pendant le fonctionnement du moteur, pour assurer une bonne efficacité de la segmentation pour éviter une surconsommation d'huile ou un passage trop importants de gaz vers le carter d'huile. L'un des éléments les plus importants pour parvenir à cet objectif est d'assurer une bonne cohésion entre le bloc et la chemise. Cette cohésion permet de maîtriser mécaniquement les déformations de la chemise, mais aussi d'assurer une bonne conductivité thermique entre la chemise et le carter cylindre, ce qui permet une bonne évacuation de l'énergie issue de la combustion et non transformée en mouvement alternatif du piston.
[0012] En outre une mauvaise maîtrise des déformations au niveau de l'interface entre le bloc cylindres et la culasse, notamment au niveau des cylindres, peut compromettre l'étanchéité du joint de culasse.
[0013] Pour répondre à ces problématique, on connaît du document FR2887926 une chemise pour bloc cylindres comportant une partie supérieure conique et qui est revêtue, à l'exception de la partie supérieure, de striations.
[ooi 4] La géométrie de chemise proposée dans ce document présente de nombreux avantages. Les striations permettent une bonne cohérence entre le fût et le carter cylindres. La partie conique permet d'augmenter la surface de contact entre la chemise et le joint de culasse, et de réduire l'espace entre les chemises. En réduisant cet espace, qui constitue une zone privilégiée de fissuration du bloc- cylindres, on réduit également la déformation des cylindres dans leur partie haute lors du fonctionnement du moteur. En effet, le bloc exerce une forte pression entre les deux chemises avoisinantes pour « créer » l'espace nécessaire à sa dilatation. La déformation des chemises de cylindre qui en résulte est très préjudiciable au contact entre les parois intérieures des chemises et les pistons correspondants. Une forme conique, ou plus généralement évasée de la partie supérieure de la chemise, outre le fait qu'elle réduit géométriquement l'espace entre deux chemises avoisinantes, améliore le comportement de l'ensemble lors sa montée en température : le carter cylindre, généralement en aluminium, se dilatant plus que les chemises, généralement en fonte, pousse la chemise au niveau de sa partie conique de sorte à tendre à refermer le fût vers l'intérieur (vers son axe principal) alors que le serrage de la culasse à tendance à l'ouvrir vers l'extérieur en partie haute.
[ooi 5] Le fait que la partie supérieure de la chemise soit dénuée de striation permet le glissement de la chemise sur le bloc cylindre dans cette zone, limitant les effets de la dilatation différentielle et le risque de fissures. [0016] Cette solution mérite cependant d'être optimisée encore en ce qui concerne le bon maintien de la cylindricité du fût pendant le fonctionnement du moteur.
[0017] Plus précisément, l'invention porte donc sur une chemise de cylindre pour l'habillage de la paroi cylindrique d'un cylindre d'un moteur à combustion interne, la chemise ayant une paroi intérieure destinée au guidage d'un piston en translation et une paroi extérieure destinée à prendre appui sur la paroi cylindrique du cylindre, les parois intérieure et extérieure de la chemise de cylindre étant sensiblement co-cylindriques et délimitant entre elles un bord supérieur de la chemise destiné à recevoir au moins une partie d'un joint de culasse, la paroi extérieure de la chemise de cylindre comprenant une partie supérieure évasée, caractérisée en ce que la paroi extérieure est revêtue, sur tout ou partie de sa surface mais pas sur la partie supérieure évasée qui est nue, d'un revêtement apte à favoriser la liaison mécanique entre la paroi extérieure et une pièce métallique coulée autour de ladite paroi extérieure. Une telle chemise présentera ainsi, une fois coulée dans un bloc cylindre, une bonne cohésion avec le bloc. L'évasement de la partie haute participe au maintien d'une bonne cylindricité de la chemise, mais, cette partie n'étant pas liée intimement au métal coulé autour de la chemise, les effets néfastes de la dilatation différentielle entre le métal de la chemise et celui du bloc dans cette zone sont limités. [0018] De préférence, la paroi extérieure est totalement revêtue du revêtement à l'exception de la partie supérieure évasée qui est nue.
[0019] Selon une variante préférentielle de l'invention, la partie supérieure évasée est sensiblement conique. [0020] De préférence, la partie supérieure comporte une zone conique et une zone extrême cylindrique.
[0021 ] De préférence, dans laquelle le revêtement est un alliage d'aluminium.
[0022] De préférence, l'alliage d'aluminium est un alliage d'aluminium-silicium. L'alliage d'aluminium-silicium peut contenir de l'ordre de 12% de silicium. [0023] De préférence, le revêtement est appliqué par projection.
[0024] De préférence, le revêtement est du type permettant une liaison intermétallique entre la chemise et de l'aluminium coulé autour de ladite chemise.
[0025] L'invention porte aussi sur un bloc cylindres d'un moteur à combustion interne comportant : · un carter comportant au moins un cylindre présentant une paroi cylindrique ;
• une chemise de cylindre telle que précédemment définie habillant la paroi cylindrique du cylindre.
[0026] De préférence, le carter comporte une pluralité de cylindres tous habillés d'une chemise de cylindre telle que précédemment définie. [0027] De préférence dans un tel bloc cylindres, les bords supérieurs de deux chemises de cylindre habillant les parois de deux cylindres avoisinants présentent entre eux un espace négligeable lorsque le moteur est froid.
[0028] De préférence dans un tel bloc cylindres, lorsque le moteur et à une température de fonctionnement donnée, l'espace entre les bords supérieurs de deux chemises de cylindre habillant les parois de deux cylindres avoisinants est nul.
[0029] L'invention porte enfin sur un véhicule automobile équipé d'un tel bloc cylindres. [0030] L'invention est décrite plus en détail ci-après et en référence aux figures représentant schématiquement le système dans son mode de réalisation préférentiel.
[0031 ] La figure 1 présente schématiquement et en une coupe axiale, une chemise de cylindre selon un premier mode de réalisation de l'invention. [0032] La figure 2 présente schématiquement et en une coupe axiale, une vue de détail de la partie haute d'une chemise de cylindre selon le premier mode de réalisation de l'invention.
[0033] La figure 3 représente, schématiquement et en une coupe axiale, deux chemises de cylindre selon le premier mode de réalisation de l'invention, habillant deux cylindres avoisinants.
[0034] La figure 4 représente, schématiquement et en une coupe axiale, deux chemises de cylindre selon un second mode de réalisation de l'invention, habillant deux cylindres avoisinants.
[0035] La figure 5 représente, schématiquement et en une coupe axiale, deux chemises de cylindre selon un troisième mode de réalisation de l'invention, habillant deux cylindres avoisinants.
[0036] La figure 6 présente schématiquement et en trois dimensions, un bloc cylindre du type à quatre cylindres en ligne.
[0037] La figure 7 présente, schématiquement et en trois dimensions, selon une vue par extrait, deux chemises de cylindre habillant deux cylindres avoisinant d'un bloc cylindres conforme à une variante de l'invention. [0038] Une chemise de cylindre 2 selon le premier mode de réalisation de l'invention est destinée à l'habillage de la paroi cylindrique 1 d'un cylindre bloc cylindres C d'un moteur à combustion interne. La chemise 2 comporte une paroi intérieure 3 destinée au guidage d'un piston en translation et une paroi extérieure 4 destinée à prendre appui sur la paroi cylindrique du cylindre. Les parois intérieure 3 et extérieure 4 de la chemise de cylindre sont sensiblement cocylindriques et délimitent entre elles un bord supérieur 5 de la chemise de cylindre destiné à recevoir au moins une partie d'un joint de culasse interposée entre le bloc cylindres et une culasse. La paroi extérieure 4 de la chemise de cylindre 2 comprend une partie supérieure 6 en évasement vers le bord supérieur 5 de la chemise 2. Selon le premier mode de réalisation de l'invention représenté la figures 1 , la paroi extérieure 4 de la chemise de cylindre 2 comprend une partie supérieure 6 sensiblement conique.
[0039] Dans l'invention, la paroi extérieure 4 de la chemise de cylindre 2 est revêtue, en tout ou partie, mais à l'exception de la partie supérieure évasée qui est nue, d'un revêtement 8 apte à favoriser la liaison mécanique entre la paroi extérieure et une pièce métallique coulée autour de ladite paroi extérieure. Préférentiellement, le revêtement 8 recouvre toute la paroi extérieure 4 à l'exception de la partie supérieure évasée. Préférentiellement, il s'agit d'un revêtement 8 d'aluminium-silicium. Le taux de silicium peut être de l'ordre de 12%. Le revêtement 8 est par exemple déposé sur la chemise par un procédé de projection. Le revêtement 8 peut typiquement avoir une épaisseur de l'ordre de 0,2mm.
[0040] Préférentiellement, lorsque le carter cylindre sera coulé autour des chemises pour former le bloc cylindres, le revêtement va fondre, totalement ou partiellement, afin de lier intimement les chemises au carter cylindre. Ce revêtement permet donc typiquement, lors de la coulée de l'aluminium dans un moule de carter cylindre autour de la chemise, une très bonne cohésion entre l'aluminium du carter cylindrer et l'insert (la chemise) qui est généralement en fonte. [0041 ] Cela permet, lors de la montée en température du carter cylindre, pendant le fonctionnement du moteur, d'obtenir une meilleure conductivité thermique entre l'intérieur de la chemise et l'aluminium du carter cylindres, et donc de minimiser les déformations du fût du carter cylindres dans la partie située en dessous de la zone conique
[0042] Tel que représenté en figure 2, la partie supérieure peut comporter une zone conique 61 et une zone extrême cylindrique 62. Une telle disposition apporte l'avantage d'un même diamètre d'appui pour le joint de culasse, après usinage.
[0043] D'autre géométries d'évasement de la partie supérieure 6 sont possibles sans sortir du cadre de l'invention. A la figure 4 sont représentées des chemises 2 comportant une partie supérieure présentant un évasement concave ; à la figure 5 sont représentées des chemises 2 comportant une partie supérieure présentant la succession un évasement concave et d'un évasement convexe. De nombreuses autres géométries d'évasement peuvent être envisagées, mais le diamètre le plus grand de la partie supérieure 6 se situe en tout cas au bord supérieur 5 de la chemise de cylindre.
[0044] La différence de diamètre entre celui de la paroi extérieure 4 de la chemise 2 dans sa partie cylindrique et celui à son bord supérieur 5 (là ou l'évasement est maximum) peut être à titre d'exemple, pour une application à un moteur pour véhicule automobile, de l'ordre de 3mm. La hauteur de l'évasement peut être dans ce cadre et à titre d'exemple, de l'ordre de 20mm.
[0045] L'évasement de la partie supérieure 6 de la paroi extérieure 4 d'une chemise conforme à l'invention peut être déterminé, pour une application donnée, en fonction d'un espace 7 (représentée en figure 6) entre les parois extérieures 4 des deux chemises de cylindre 2 destinées à habiller les parois cylindriques 1 de deux cylindres avoisinants.
[0046] Dans un bloc cylindres employant des chemises 2 conformes à l'invention, on tend à ce que les bords supérieurs 5 de deux chemises de cylindre habillant les parois cylindriques 1 de deux cylindres avoisinants d'un carter cylindres présentent entre eux un espace 7 négligeable lorsque le moteur est froid. On tend également à ce que cet espace disparaisse lorsque le moteur employant le bloc cylindre est chaud, de sorte que les bords supérieurs 5 de deux chemises deux avoisinantes se retrouvent bord à bord, au contact. L'absence d'espace est référencée, exceptionnellement sur la même figure 6, sous la référence 71 .
[0047] Cette disposition de l'invention permet, outre la limitation ou la suppression de cette zone du carter cylindre favorable à l'apparition de fissures, de créer un pont thermique entre les chemises 2 avoisinantes. Cette disposition permet surtout d'obtenir une surface d'appui pratiquement continue pour l'appui d'un joint de culasse interposé entre l'ensemble des bords supérieurs 5 des chemises de cylindre 2 et la culasse coiffant les cylindres.
[0048] Dans l'invention, on obtient donc d'une part tous les avantages connus dans l'état de la technique divulgué par le document FR2887926 , à savoir :
• Une bonne tenue thermomécanique de la zone haute du fût (pas d'affaissement de la tablature sous la pression linéique exercée par le joint de culasse) ;
• L'amélioration des déformées de fût par la mise à profit du différentiel d'expansion thermique entre l'aluminium (ou ses alliages) et la fonte : l'aluminium, généralement constitutif du carter cylindres, se dilatant plus que la fonte, généralement constitutives des chemises, vient pousser sur la chemise dans la partie conique et donc « refermer » le fût qui a au contraire généralement tendance à « s'ouvrir » sous l'effort de serrage de la culasse.
• Une limitation des phénomènes néfastes liés à la dilatation différentielle entre la chemise et le bloc en partie haute de la chemise, la partie haute évasée de la chemise étant dépourvue de moyens d'amélioration de sa cohésion avec le bloc cylindres en partie haute, de sorte que le métal de la chemise puisse glisser sur le métal du bloc dans cette zone.
[0049] D'autre part, par l'emploi d'un revêtement adapté, préférentiellement un alliage d'aluminium-silicium, assurant une bonne cohésion entre le carter cylindres et les chemises, on limite encore plus les déformations des fûts par rapport à une application employant une chemise portant sur sa paroi extérieure des striations. Cela permet une réduction de la consommation d'huile, qui est un bon indicateur de l'efficacité (absence de frottements, étanchéité) de l'interface entre le piston (et ses segments) et la chemise.
[0050] En appliquant l'invention, sur un moteur donné (ayant un carter cylindres en aluminium avec chemise insérée à la coulée) il est ainsi possible, par comparaison à la technologie connue dans l'état de la technique, de réduire la tare des segments, tout en conservant la même consommation d'huile, et ainsi de réduire les pertes par frottements et donc la consommation du moteur.

Claims

REVENDICATIONS :
1. Chemise (2) de cylindre pour l'habillage de la paroi cylindrique (1 ) d'un cylindre d'un moteur à combustion interne, la chemise (2) ayant une paroi intérieure (3) destinée au guidage d'un piston en translation et une paroi extérieure (4) destinée à prendre appui sur la paroi cylindrique (1 ) du cylindre, les parois intérieure (3) et extérieure (4) de la chemise de cylindre étant sensiblement co- cylindriques et délimitant entre elles un bord supérieur (5) de la chemise destiné à recevoir au moins une partie d'un joint de culasse, la paroi extérieure (4) de la chemise de cylindre (2) comprenant une partie supérieure (6) évasée, caractérisée en ce que la paroi extérieure (4) est revêtue, sur tout ou partie de sa surface mais pas sur la partie supérieure (6) évasée qui est nue, d'un revêtement (8) apte à favoriser la liaison mécanique entre la paroi extérieure et une pièce métallique coulée autour de ladite paroi extérieure.
2. Chemise selon la revendication 1 , dans laquelle la paroi extérieure (4) est totalement revêtue du revêtement (8) à l'exception de la partie supérieure (6) évasée qui est nue.
3. Chemise selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans laquelle la partie supérieure évasée est sensiblement conique.
4. Chemise selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans laquelle la partie supérieure (6) comporte une zone conique (61 ) et une zone extrême cylindrique (62).
5. Chemise selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le revêtement (8) est un alliage d'aluminium.
6. Chemise selon la revendication 5, dans laquelle l'alliage d'aluminium est un alliage d'aluminium-silicium.
7. Chemise selon la revendication 6, dans lequel l'alliage d'aluminium-silicium contient de l'ordre de 12% de silicium.
8. Chemise selon l'une des revendications précédentes dans laquelle le revêtement (8) est appliqué par projection.
9. Chemise selon l'une des revendications précédentes, en fonte, dans lequel le revêtement (8) est du type permettant une liaison intermétallique entre la chemise (2) et de l'aluminium coulé autour de ladite chemise.
10. Bloc cylindres d'un moteur à combustion interne comportant :
• un carter comportant au moins un cylindre présentant une paroi cylindrique (1 ) ;
• une chemise de cylindre (2) selon l'une des revendications 1 à 9 habillant la paroi cylindrique (1 ) du cylindre.
11. Bloc cylindres selon la revendication 10 dont le carter comporte une pluralité de cylindres tous habillés d'une chemise de cylindre (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.
12. Bloc cylindres selon la revendication 1 1 dans lequel les bords supérieurs (5) de deux chemises (2) de cylindre habillant les parois de deux cylindres avoisinants présentent entre eux un espace (7) négligeable lorsque le moteur est froid.
13. Bloc cylindres selon la revendication 12, dans lequel lorsque le moteur et à une température de fonctionnement donnée, l'espace entre les bords supérieurs (5) de deux chemises (2) de cylindre habillant les parois de deux cylindres avoisinants est nul.
14. Véhicule automobile équipé d'un bloc cylindres selon l'une des revendications
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