FR2520809A1 - Cylinder jacket for IC engine - has inner wall with ceramic insert in combustion zone and defining fluid flow passage - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative à une chemise de piston d'un type nouveau , destinée à équiper un moteur à combustion interne
On sait que la mise au point d'une chemise de piston pour ce type de moteur t pose en particulier les problèmes suivants: - la chemise doit permettre l'évacuation vers le fluide de refroi
dissement w des calories produites à l'intérieur de la cylindrée.The present invention relates to a piston liner of a new type, intended to equip an internal combustion engine
We know that the development of a piston liner for this type of engine t poses in particular the following problems: - the liner must allow evacuation to the coolant
dissement w of the calories produced inside the displacement.
Cette évacuation ne doit être ni trop importante 2 ni trop rapide
de manière que le cycle de combustion se rapproche d'un fonction-
nement adiabatique o Par oontre , cette évacuation de chaleur doit
être suffisante pour limiter la température de paroi à une valeur
compatible avec une lubrification correcte entre piston et chemi
se o Elle doit être régulière , afin de limiter les déformations
d'origine thermique , nuisibles au glissement correct du piston
et à l'étanchéité aux gaz ;; - on doit limiter lesniveaux vibratoires de la chemise qui ,
part sont b l'origine de la cavitation constatée sur la paroi ex
térieure de la chemise en contact avec le fluide de refroidisse-
ment , et qui , d'autre part ,participent à l'excitation vibratoi
re de la structure du moteur , et donc au rayonnement acoustique
total.This evacuation must be neither too important 2 nor too fast
so that the combustion cycle approaches a function-
adiabatic o On the other hand, this heat dissipation must
be sufficient to limit the wall temperature to a value
compatible with correct lubrication between piston and sleeve
o It must be regular, in order to limit deformations
thermal, harmful to correct sliding of the piston
and gas tightness; - one must limit the vibratory levels of the shirt which,
part are at the origin of the cavitation noted on the wall ex
of the jacket in contact with the coolant
ment, and which, on the other hand, participate in the vibrational excitement
re engine structure, and therefore acoustic radiation
total.
Dans les solutions connues utilisées jusqu'à ce jour on lutte contre les phénomènes de cavitation , soit en augmentant l'épaisseur des parois de la chemise , pour modifier ses caractéristiques vibratoires , soit en appliquant un traitement de surface adéquat , oit en pressurisant à des valeurs plus importantes les circuits de refroidissement , soit encore en diminuant la charge thermique et mécanique du moteur e D'autres solutions , toutes aléatoires, peuvent amener quelques résultats. In the known solutions used to date, cavitation phenomena are combated, either by increasing the thickness of the walls of the jacket, to modify its vibratory characteristics, or by applying an adequate surface treatment, or by pressurizing to larger values the cooling circuits, that is to say by reducing the thermal and mechanical load of the engine e Other solutions, all random, can bring some results.
Actuellement , on peut réduire les bruits émis , soit en travaillant sur les paramètres de construction , soit sur les paramètres do fonctionnement , soit en faisant appel à des solutions externes au moteur . quant à l'hétérogénéité des températures des parois des chemises , on peut tenter de la réduire en optimisant les flux du fluide de refroidissement autour de la chemise , ou s' en accommoder au détriment de la consommation du lubrifiant et du débit des gaz du carter. Currently, we can reduce the noise emitted, either by working on the construction parameters, or on the operating parameters, or by using solutions external to the engine. as for the heterogeneity of the temperatures of the walls of the liners, we can try to reduce it by optimizing the flows of cooling fluid around the liner, or to adapt to it to the detriment of the consumption of the lubricant and of the gas flow rate of the crankcase .
Les solutions connues qui viennent d'entre évoquées posent toutes des problèmes annexes importants , et notamment - l'épaississement des parois de chemise augmente le poids , le prix,
et l'encombrement du moteur - la pressurisation élevée des circuits de refroidissement nécessite
des étanchéités renforcées , donc chères , et des éléments refroi
disseurs plus élaborés; - la diminution de la charge du moteur est une solution énergétique
ment inacceptable.The known solutions which have just been mentioned all pose significant additional problems, and in particular - the thickening of the jacket walls increases the weight, the price,
and the size of the engine - the high pressurization of the cooling circuits requires
reinforced seals, therefore expensive, and cooling elements
more elaborate dissectors; - reducing the engine load is an energy solution
unacceptable.
bans le domaine de la latte contre les bruits émis ,la modification des paramètres de construction et de fonctionnement man- que d'efficacité si l'on veut préserver les performances du moteur par des solutions externes , on arrive à l'utilisation d'écrans , enooebsants , chers , fragiles et assez peu performants. in the field of noise-reduction slats, the modification of the construction and operating parameters not very efficient if we want to preserve engine performance by external solutions, we come to the use of screens , enooebsants, expensive, fragile and not very efficient.
Les solutions d'homogénéisation des températures des paroi. de chaises t consistant en une meilleure répartition du fluide de refroidismment , sont également peu performantes. Wall temperature homogenization solutions. chairs t consisting of a better distribution of the coolant, also perform poorly.
La présente invention a pour but d'éviter ces incon vénients en réalisant une chemise d'un type nouveau. The present invention aims to avoid these disadvantages by making a shirt of a new type.
Une chemise de piston suivant l'invention f destinée à équiper un moteur à combustion interne , comprend un ftt dans 1' al@sage duquel peut coulisser un piston , et une paroi extérieure globalement cylindrique , exposée à l'action d'un fluide de refroi pissement , et elle est caractérisée en ce que la paroi du fat de la chemise est revêtue localement par une ou plusien rs gaines en un ou plusieurs matériaux dont la nature est différente de celle du ftt. A piston liner according to the invention f intended to equip an internal combustion engine, comprises an ftt in the al @ sage from which a piston can slide, and a generally cylindrical outer wall, exposed to the action of a refroi piss, and it is characterized in that the wall of the fat of the shirt is coated locally by one or more rs sheaths in one or more materials whose nature is different from that of the ftt.
Suivant une autre caractéristique de l'invention , la gaine extérieure du ftt dela ohemise est réalisée en un matériau visco-élastique mis en place par surmoulage ou par injection. According to another characteristic of the invention, the outer sheath of the ftt dela ohemise is made of a visco-elastic material put in place by overmolding or by injection.
Suivant une autre caractéristique de l'invention , le matériau visco-élestique en question possède une viscosité interne qui atteint sa valeur maximale dans la zone des températures auxquelles il est soumis pendant le fonctionnement du moteur
Suivant une autre caractéristique de l'invention , le matériau visco-élastique contient dans la masse une charge de particules améliorant sa conductibilité thermique.According to another characteristic of the invention, the visco-elastic material in question has an internal viscosity which reaches its maximum value in the zone of temperatures to which it is subjected during the operation of the engine.
According to another characteristic of the invention, the visco-elastic material contains in the mass a charge of particles improving its thermal conductivity.
Suivant une autre caractéristique de l'invention , 1' épaisseur et/ou la nature de la gaine extérieure varient du haut en bas ie la chemise , si bien que la paroi supérieure de celle-oi éva- ou. les calories vers l'eau de refroidissement , mieux que sa partie inférieure. According to another characteristic of the invention, the thickness and / or the nature of the outer sheath vary from top to bottom, ie the jacket, so that the upper wall of the latter evacuates. the calories to the cooling water, better than its bottom.
Suivant une antre caractéristique de l'invention ,la variation d'épaisseur de la gaine extérieure peut être réalisée cono jointement avec une chemise extérieurement cylindrique , ce qui permet son application sur ne chemise existante. According to a den characteristic of the invention, the variation in thickness of the outer sheath can be carried out in conjunction with an externally cylindrical jacket, which allows its application on an existing jacket.
Suivant une autre caractéristique de l'invention la gaine extérieure peut être extérieurement cylindrique , la varia- tion d'épainseur étant obtenue par une réalisation appropriée de la chemise du cylindre. According to another characteristic of the invention, the outer sheath can be externally cylindrical, the variation in thickness being obtained by an appropriate embodiment of the cylinder liner.
Suivant une autre caractéristique del'invention , la gaine visco-élastique est elle-même entourée par un fourreau en un matériau différent , qui sert b faire travailler cette dernière sui- vant un mode vibratoire particulier , étant entendu que ce fourreau peut être incorporé au bloc-cylindres lui-même. According to another characteristic of the invention, the visco-elastic sheath is itself surrounded by a sheath made of a different material, which serves to make the latter work according to a particular vibratory mode, it being understood that this sheath can be incorporated in the cylinder block itself.
Suivant une autre caractéristique de l'invention , une ou plusieurs des gaines dont est revêtue la chemise peut être réalisée en matériau céramique , et en particulier celle qui se trouve placée dans l'alésage , à la partie supérieure de la chemise correspondant à la chambre de combustion,ousur la totalité de l'alésage. According to another characteristic of the invention, one or more of the sheaths with which the jacket is coated can be made of ceramic material, and in particular that which is placed in the bore, at the upper part of the jacket corresponding to the chamber. combustion, or over the entire bore.
Suivant une autre caractéristique de l'invention le revêtement intérieur est situé en dehors de la zone ae frottement des segments du piston. According to another characteristic of the invention, the internal coating is situated outside the zone of friction of the piston rings.
Les dessins annexés , donnés à titre d'exemple non limitatif, permettroni de mieux comprendreles caractéristiques de l'invention. The accompanying drawings, given by way of nonlimiting example, allow us to better understand the characteristics of the invention.
Figure 1 est une coupe montrant en perspective une chemise amortie selon l'invention , montée dans le bloc-cylindres d'un moteur à piston. Figure 1 is a section showing in perspective a cushioned jacket according to the invention, mounted in the cylinder block of a piston engine.
Pigures 2 à 9 sont des sections long@tudinales illustrant plusieurs variante s possibles. Pigures 2 to 9 are long @ tudinal sections illustrating several possible variants.
On a représenté sur la figure 1 le bloc-cylindres 1 d'un moteur à pistons. Bans ce bloc, chaque cylindre est défini par la mise en place d'une chemise 2 dans l'alésage de laquelle coulisse un piston non représenté * A sa partie supérieure i la che mise 2 comporte une collerette 3 pour son serrage dans le bloc-cy- lindres 1 o A sa base , elle porte un renflement périphérique 4 assurant son centrage et 11 étanchéité de sa jonction avec le bloccylindres 1 . La paroi 5 de ce dernier , située face à la partie oentrale du fat 6 de la chemise , définit une chambre à eau 7 , qui entoure le cylindre. FIG. 1 shows the cylinder block 1 of a piston engine. In this block, each cylinder is defined by the installation of a jacket 2 in the bore of which slides a piston not shown * At its upper part i the che setting 2 comprises a flange 3 for its tightening in the block- cylinders 1 o At its base, it carries a peripheral bulge 4 ensuring its centering and 11 sealing of its junction with the block cylinders 1. The wall 5 of the latter, located opposite the oentral part of the fat 6 of the jacket, defines a water chamber 7, which surrounds the cylinder.
Selon l'invention , on revêt la face extérieure con
vexe du fat 6 , au moyen d'une gaine 8 réalisée en un ou plusieurs
matériaux,dont la nature est différente de celle de la chemise , et
la face intérieure au moyen d'une gaine 13 réalisée en un matériau
isolant.According to the invention, the outer face is coated with
vex of fat 6, by means of a sheath 8 produced in one or more
materials, the nature of which is different from that of the shirt, and
the inner face by means of a sheath 13 made of a material
insulating.
On sait qu'un matériau visco-élastique change de
phase à une température donnée. l'ans une page plus ou moins large autour de cotte température , le matériau Se trouve en phase transi
toire . Dans cette sone , on constate qu'il possède des propriétés
pour amortir les vibrations ; ces propriétés varient avec la tempé
rature et assurent un amortissement maximal pour une certaine tem-
pérature et à son voisinage . Certains matériaux visco-élastiques
soit au genre des matières plastiques , des caoutchoucs , ou des
résines.We know that a visco-elastic material changes
phase at a given temperature. on a more or less wide page around this temperature, the material is in the transi phase
roof. In this area, we see that it has properties
to dampen vibrations; these properties vary with temperature
cross out and provide maximum damping for a certain temperature
and its vicinity. Certain viscoelastic materials
either plastics, rubbers, or
resins.
A titre d'exemple non limitatif , on peut citer des
ré@ines , dosées pour que leur passage de la phase vitreuse
à la phase cristalline ait lieu vers 300 C o Bans cette sone ,
le matériau considéré sera alors particulièrement amortissant.By way of nonlimiting example, mention may be made of
re @ ines, dosed so that their passage from the glassy phase
at the crystalline phase takes place around 300 C o Bans this sone,
the material considered will then be particularly damping.
La mise en place de la gaine visco-élas@tique 8 peut
s'effectuer par tout moyen connu , notamment par surmoulage ou par
injection.The installation of the viscoelastic sheath @ tick 8 can
be carried out by any known means, in particular by overmolding or by
injection.
La mise en place d'une gaine céramique peut se faire
par projection , ajustement , ou frittage.The installation of a ceramic sheath can be done
by projection, adjustment, or sintering.
L. fonctionnement est le suivant s
Pendant la marche du moteur , les gaines 8 et 13 ré-
alisent à la fois un amortissement vibratoire et une isolation t@er-
mique du fût 6 de la chemise 2 . Cela a notamment pour effet de
réduire les vibrations de la chemise , et par conséquent d'éliminer
la cavitation , de réduire 1. brait global du moteur,et de contrô-
ler les déformations , par une répartition plus homogène des tem-
pératures le long du fût.L. operation is as follows:
While the engine is running, the ducts 8 and 13 re-
take advantage of both vibration damping and t @ er- insulation
sleeve 6 of shirt 2. This has the effect of
reduce the vibrations of the shirt, and therefore eliminate
cavitation, reduce 1. overall brait of the engine, and control
deformations, by a more homogeneous distribution of time
peratures along the bole.
flans la variante illustrée sur la figure 1 , l'épais-
seur et la nature de la gaine sont constantes tout le long du fût 6.blanks the variant illustrated in Figure 1, the thick-
seur and the nature of the sheath are constant all along the barrel 6.
Par contre , dans la variante de la figure 2 , la gaiH
ne est partagée en deux zones , à savoir t
- une zone supérieure 8a relativement conductrice thermiquement
- une z@ne inférieure 8b relativement isolante thermiquement o
Ainsi , l'isolation therique de la chemise 2 est plus importante
en bas qu'en hait , c'est-à-dire que la chemise 2 évacue davantage de calories dans sa partie nupérieure ,laquelle est précisément soumise à un flux thermique plus important. En définitive , cette disposition permet d'uniformiser pratiquement la température de la chemise 2 sur toute sa longueur.By cons, in the variant of Figure 2, the gaiH
is only divided into two areas, namely t
an upper zone 8a which is relatively thermally conductive
- a lower z @ ne 8b which is relatively thermally insulating o
Thus, the thermal insulation of the jacket 2 is more important
down below that in hate, that is to say that the shirt 2 evacuates more calories in its upper part, which is precisely subjected to a greater thermal flux. Ultimately, this arrangement makes it possible to practically standardize the temperature of the jacket 2 over its entire length.
Bans la variante de la figare 3 , la gaine 8 est elle-même entourée d'un fourreau 9 réalisé en un autre matériau , par exewplo en métal . Grtoe à cette disposition , le revêtement composite 8 , 9 peut dissiper davantage d'énergie vibratoire par cisaillement0
Bans la variante de la figure 4 , la prtie inférieure 10 du fourreau 9 équipant la chemise 2 prend appui elle-même aussi dans un embrèvement de guidage 10 prévu à cet endroit dans la partie ronflée de la paroi 5 du bloc-cylindres.In the variant of FIG. 3, the sheath 8 is itself surrounded by a sheath 9 made of another material, for example in metal. Thanks to this arrangement, the composite coating 8, 9 can dissipate more vibrational energy by shearing0
In the variant of FIG. 4, the lower prtie 10 of the sheath 9 fitted to the jacket 2 also bears itself in a guide recess 10 provided at this location in the swelling part of the wall 5 of the cylinder block.
Ainsi , à la partie inférieure de la chambre à eau 7 , le fourreau 9 est rigidement maintenu dans la paroi 5 du bloc- cylindres , comme l'est plus bas le renflement périphérique 4 de la chemise 2
bLns la variante de la figure 5 t le fourreau 9 @' étend sur toute la hauteur de la chemise 2 , ainsi que la gaine vis co-élastique 8 prise on sandwich entre ces deux pièces . bans ce cas t l'ensemble 2 , 8 , 9 constitue une chemise composite 11 autoamortie.Thus, at the lower part of the water chamber 7, the sleeve 9 is rigidly held in the wall 5 of the cylinder block, as is the peripheral bulge 4 of the jacket 2 below.
bLns the variant of Figure 5 t the sleeve 9 @ 'extends over the entire height of the shirt 2, as well as the co-elastic screw sheath 8 taken on sandwich between these two parts. in this case, the assembly 2, 8, 9 constitutes a self-damping composite jacket 11.
Dans la variante de la figure 6 , la gaine 8 et le fourreau 9 ne descendent pas au-dessous du renf ement de guidage 12 qui est situé au bas de laparoi 5 du bloc-cylindres 1 . Bans cette zone , seul le fourreau 9 prend appui Sur le relief fixe 12 2 la chemise 2 n'étant maintenue qua par l'intermédiaire de la gaine vis oo-élastique 8 intercalée on sandwich à cet endroit. In the variant of FIG. 6, the sheath 8 and the sheath 9 do not descend below the guide bulge 12 which is located at the bottom of the wall 5 of the cylinder block 1. In this zone, only the sheath 9 rests on the fixed relief 12 2, the jacket 2 being held only by the intermediary of the oo-elastic screw sheath 8 sandwiched therein.
La variante de la figure 7 est analogue à celle de la figure 5 , à cette différence près que cette fois , le fourreau rigide 9 fait partie intégrante du bloc-cylindres 1 . Autrement dit, comme la paroi fixe 5 t le fourreau 9 est réalisé d'une pièce avec le bloo-cylindres 1 g la chambre à eau 7 étant définie entre ces deux parois. The variant of FIG. 7 is similar to that of FIG. 5, except that this time, the rigid sheath 9 is an integral part of the cylinder block 1. In other words, as the fixed wall 5 t the sleeve 9 is made in one piece with the bloo-cylinders 1 g the water chamber 7 being defined between these two walls.
bau tous les cas , le matériau de la gaine 8 peut être chargé de particules métalliques , pour lui permettre de mieux évacuer les calories. In all cases, the material of the sheath 8 can be loaded with metallic particles, to allow it to better evacuate the calories.
Bans les variantes des figures 8 et 9 , la gaine 13 stétend sur la hauteur de la chemise comprise entre la zone de frot toment du premier segment de piston ( non représenté) et le haut du cylindre. In the variants of FIGS. 8 and 9, the sheath 13 extends over the height of the jacket between the friction zone of the first piston segment (not shown) and the top of the cylinder.
- sur la figure 8 , la gaine extérieure , d'épaisseur variable ,
est réalisée conjointement avec une chemise extérieurement cy
lindrique g - sur la figure 9 , la gaine extérieure a une épaisseur variable,
grâce à à une réalisation spéciale de la chemise du cylindre.- in FIG. 8, the outer sheath, of variable thickness,
is performed in conjunction with an externally cy shirt
lindrique g - in FIG. 9, the outer sheath has a variable thickness,
thanks to a special realization of the cylinder liner.
Tous les exemples qui viennent d'entre donnés concernent un moteur refroidi par un liquide . Il va se soi qu' on ne quitterait pas le domaine de l'invention en utilisant le Boa. dispositif pour un moteur à refroidissement gazeux. All the examples which come from given relate to a motor cooled by a liquid. It goes without saying that one would not leave the field of the invention by using the Boa. device for a gas-cooled engine.
L'invention présente l'avantage d'agir simultanément sur trois phénomènes dont la chemise 2 est le siège , à savoir : - émission phonique t les modes vibratoires de la chemise , excités
par les ondes de combustion et par les chocs de piston lors de
son basculement , sont amortis par un matériau de faible module
d'élasticité et à amortissement interne élevé
la dissipation de l'énergie se fait par cisaillement dans la
lasse du matériau visco-élastique ( cas de la gaine 9) , ou par
flexion et traction-compression (dans les autres cas) ; - transferts thermiques : les caractéristiques thermiques du maté
riau visco-élestique sont ajustables . I1 est donc possible ,d'
une part de rendre homogènes les températures de la paroi inter
ne de la chemise (amélioration des conditions de frottement)
d'autre part , de minimiser les transferts thermiques au fluide
de refroidissement ( gain sur l'énergie du circuit de refroidis
sement) ; - cavitation t la réduction des amplitudes de vibration de la paroi
externe de la chemise supprime les causes de la cavitation. The invention has the advantage of acting simultaneously on three phenomena of which the jacket 2 is the seat, namely: - phonic emission t the vibratory modes of the jacket, excited
by combustion waves and by piston shocks during
its tilting, are absorbed by a low modulus material
elasticity and high internal damping
energy is dissipated by shearing in the
weary of visco-elastic material (case of sheath 9), or by
flexion and traction-compression (in other cases); - thermal transfers: the thermal characteristics of the mate
viscoelastic lines are adjustable. It is therefore possible to
on the one hand to make the temperatures of the inter wall uniform
of the shirt (improved friction conditions)
on the other hand, to minimize heat transfers to the fluid
cooling (energy saving of the cooling circuit
ment); - cavitation and reduction of the amplitudes of vibration of the wall
outer jacket removes the causes of cavitation.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8202111A FR2520809A1 (en) | 1982-02-03 | 1982-02-03 | Cylinder jacket for IC engine - has inner wall with ceramic insert in combustion zone and defining fluid flow passage |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8202111A FR2520809A1 (en) | 1982-02-03 | 1982-02-03 | Cylinder jacket for IC engine - has inner wall with ceramic insert in combustion zone and defining fluid flow passage |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2520809A1 true FR2520809A1 (en) | 1983-08-05 |
| FR2520809B1 FR2520809B1 (en) | 1985-05-24 |
Family
ID=9270821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8202111A Granted FR2520809A1 (en) | 1982-02-03 | 1982-02-03 | Cylinder jacket for IC engine - has inner wall with ceramic insert in combustion zone and defining fluid flow passage |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2520809A1 (en) |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2520809B1 (en) | 1985-05-24 |
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Legal Events
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