EP1896714A1 - Chemise de cylindre pour un moteur à combustion interne et bloc cylindres équipés d'une telle chemise - Google Patents

Chemise de cylindre pour un moteur à combustion interne et bloc cylindres équipés d'une telle chemise

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EP1896714A1
EP1896714A1 EP06778697A EP06778697A EP1896714A1 EP 1896714 A1 EP1896714 A1 EP 1896714A1 EP 06778697 A EP06778697 A EP 06778697A EP 06778697 A EP06778697 A EP 06778697A EP 1896714 A1 EP1896714 A1 EP 1896714A1
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EP
European Patent Office
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cylinder
wall
liner
cylinders
cylinder block
Prior art date
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Application number
EP06778697A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1896714B1 (fr
Inventor
Joseph Reymond
Alain Noblet
François ROCHAT
Andreas Blum
Eckard Puschel
Andreas Fischersworring-Bunk
Ulrich Gutzer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
PSA Automobiles SA
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Peugeot Citroen Automobiles SA
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1896714A1 publication Critical patent/EP1896714A1/fr
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Publication of EP1896714B1 publication Critical patent/EP1896714B1/fr
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Anticipated expiration legal-status Critical

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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

  • the invention relates to a cylinder liner for covering the cylindrical wall of a cylinder of an internal combustion engine and to a cylinder block of an internal combustion engine having at least one cylinder equipped with such a cylinder.
  • cylinder liner In its most general form, an internal combustion engine, or heat engine, comprises a motor unit in which is formed at least one cylinder inside which is mounted mobil a piston connected by a connecting element such as a link, to a crankshaft.
  • the engine block comprises three main parts, one of which is called cylinder block (s), because it comprises one or more cylinders.
  • cylinder block s
  • the single spelling block "cylinders" is adopted without this should exclude from the invention the engines having a single cylinder.
  • the cylinder block is covered on one side with a cylinder head (second main part) in which are arranged the means necessary for the operation of the internal combustion, in particular intake means, exhaust means and possibly means for ignition.
  • a crankcase in which is housed a crankshaft (third main part).
  • the engine block comprises at least one cylinder delimited by a straight cylindrical wall inside which can translate a piston connected by a connecting rod at the crankshaft.
  • the cylinder head comprises, for the cylinder or for each of the cylinders, the distribution means, for example at least one intake valve, at least one exhaust valve and possibly a spark plug, as well as mechanical means for controlling the valves.
  • the crankcase contains the crankshaft and connecting rod and the oil tank needed to lubricate the engine.
  • the sealing between the three main parts of the combustion engine, namely between the cylinder block and the cylinder head respectively and the crankcase is provided by gaskets. More particularly, the upper seal, that is to say the seal between the cylinder block and the cylinder head, is provided by a cylinder head gasket specially designed for this purpose.
  • this operation will always include, for each of the cylinders, a step of admission of fuel and air necessary for combustion, a step of compressing the fuel / air mixture, an internal combustion stage of the fuel / air mixture and a step of exhausting the burned fuel. These four stages are organized, by an adequate architecture of the combustion engine, in two or four cycles.
  • the deformations are generally related to the dynamic stresses due to the thermodynamic cycles. But they are also due to the prestressing forces due to the clamping loads of the cylinder head and the cap housing covering the cylinder head.
  • the cylinder liner may be stationary or movable, and when stationary, it may be permanently attached in the cylinder block or removable.
  • the present invention relates to a fixed cylinder liner, but possibly removable for the cladding of the cylindrical wall of a cylinder of an internal combustion engine.
  • the advantage of the design of an internal combustion engine having a jacketed cylinder cylinder block is to be able to benefit from both a light and flexible engine and rigid cylinders and in particular sufficiently hard to resist the friction of the piston.
  • This sealing is provided by means of a head gasket made, for example, from several superposed metal sheets.
  • the cylinder head gasket is able to seal between the cylinder block and the cylinder head with a predetermined flexibility that can be exerted in an axial direction of the cylinder.
  • the fact of making the cylinder block in two materials namely the cylinder block itself of a light and relatively soft alloy and the cylinder or cylinder liners in a heavy and hard material, also causes problems. different thermal behaviors of the two components of the cylinder block.
  • the thermal behavior requires particular attention when designing the cylinder block, since the cooling of the cylinder block, by air or by liquid, is more or less easy to implement depending on the dimensions of the cylinder block and the number and of the arrangement of the cylinders.
  • the upper edges of the cylinder liners are at a lower level with respect to a plane determined by the contact surface of the cylinder block with the cylinder head. Accordingly, in such a situation, the seal of cylinder head rests essentially, if not exclusively, on the body of the lightweight metal cylinder block.
  • each of the cylinder liners causes an extraordinary pressure on the bridge formed by the part of the cylinder block situated between two neighboring cylinders.
  • the compression exerted on this part of the cylinder block contributes in its way to the fragility of the cylinder block.
  • Another major disadvantage is the expansion of this part itself, forming the bridge between two neighboring cylinders. This expansion exerts a strong pressure first on the cylinder head gasket due to the plasticization of the metal in this part of the cylinder block.
  • this expansion exerts a strong pressure on the two neighboring shirts to "create” the space necessary for its expansion. Deformation of the cylinder liners mistletoe resulting is very detrimental to the contact between the inner walls of the shirts and the corresponding pistons.
  • the plasticity of the metal particularly when it is aluminum, can be at the origin of slots forming between the jackets and the cylinder block, which hampers the tightness of the cylinder head gasket.
  • a particularly stressed space on this subject and particularly critical as regards the question of whether the cylinder block withstands thermal stresses, is the space between two neighboring cylinders.
  • the cylinder liners have the general shape of a straight cylindrical tube having an inner wall for guiding a piston in translation and an outer wall intended to take bearing on the cylindrical wall of the constituent recess of the cylinder.
  • the inner and outer walls of the liner are substantially co-cylindrical, not necessarily cylindrical of rotation, and delimit between them an upper edge of the liner for receiving at least a portion of a cylinder head gasket.
  • the object of the invention is to propose a solution for overcoming the disadvantages mentioned above. More particularly, the object of the invention is to propose an improvement of the jacketed cylinders.
  • the object of the invention is achieved with 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 a outer wall intended to bear on the cylindrical wall of the recess constituent 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 liner for receiving at least a portion of a cylinder head gasket.
  • the outer wall of the cylinder liner comprises an upper portion flaring towards the upper edge of the liner.
  • This arrangement of the invention makes it possible at the same time to retain the traditional design of a cylinder liner covering the cylindrical wall of a cylinder of an internal combustion engine with the necessary distances between two neighboring cylinders, and the need for obtain a contact surface of the cylinder block towards the breech as homogeneous as possible.
  • the cylinder liner is a tubular element whose cross section is no longer constant over its entire height, but which is provided with a widening by flaring or any other form of expansion of the outer wall of the cylinder liner, in an annular zone terminating at the upper edge of the liner. Thanks to this design of the invention, the average distance required between two neighboring cylinders is maintained over most of the height of the corresponding jackets to take account of the technical requirements in terms of the static and dynamic stability of the cylinder block in the cylinder. space between two neighboring cylinders.
  • the enlargement of the upper part of the cylinder liner can take different forms.
  • this enlargement can have a conical shape just as it can have a convex shape more or less complex according to casting constraints or other aspects of manufacture to be taken into account.
  • the dimensions of the widening or widening of the upper part of the outer wall of the jacket according to the invention are determined as a function of the radial distance between the outer walls of two cylinder liners intended to dress the cylindrical walls of two neighboring cylinders.
  • the flaring of the upper part of the liner can be determined so that the upper edges of two lining the cylindrical walls of two neighboring cylinders define between them a negligible space, but existing when the engine is cold. This space decreases or disappears when the engine becomes hot.
  • the flaring of the upper part of the liner can be determined so that the upper edges of two lining the cylindrical walls of the two adjacent cylinders are brought closer to one another so that there is no space between these upper edges when the engine is hot. A negligible space then reappears when the engine cools.
  • the object of the invention is also achieved with a cylinder block of an internal combustion engine having at least two cylinders, each cylinder comprising a cylindrical wall dressed with a cylinder liner having the characteristics described above.
  • This cylinder block can be arranged so that the upper surface of the cylinder block is substantially free of spaces between the adjacent cylinder liners or the upper surface of the cylinder block is free of space between two cylinder liners covering two neighboring cylinders, when the engine is hot.
  • FIG. 1 represents, in an axial section, two cylinder liners according to a first embodiment of the invention, dressing two neighboring cylinders
  • FIG. 2 shows, in perspective and extract view, the cylinder liners of FIG. 1 covering two neighboring cylinders
  • FIG. 3 shows the two cylinder liners of FIG. 1 in more detail
  • FIG. 1 is an axial section, two cylinder liners according to a second embodiment of the invention, dressing two neighboring cylinders, - Figure 5 shows, in a very schematic perspective view, a cylinder block four-cylinder in line, and Figure 6 shows, in a very diagrammatic perspective view, a cylinder block four cylinders staggered.
  • A1 and B1 for the first embodiment of the jacket of the invention and A2 and B2 for the second embodiment of the sleeve 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 an Al or Bl cylinder of a cylinder block C of an internal combustion engine.
  • 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 cylinder liner 2 comprises an upper portion 6 substantially conical.
  • the outer wall 4 is provided with striations 8 intended to improve the intimate connection between the cylinder block C and the jacket 2.
  • These striations 8 may be made over the entire axial length of the jacket, that is to say up to upper edge 5, or the axial length of the sleeve with the exception of that of the upper part 6, just as these striations may be limited to an annular portion of the sleeve.
  • the cylinder liner 2 is not provided with striations, especially when it is a removable cylinder liner or, conversely, that these striations go up to the upper surface of the cylinder. shirt.
  • the flaring of the upper part 6 of the outer wall 4 of the jacket 1 of the invention is determined as a function of a radial distance 7 (see Figure 5) between the outer walls 4 of the two cylinder liners 2 intended to dress the cylindrical walls 1 of the two neighboring cylinders A1, B1.
  • the flare is referenced at 9.
  • the flaring 9 of the upper part 6 of the outer wall 4 of the cylinder liner of the invention can be made in a concave form (FIG. 1) or in a strictly conical form ( Figures 2, 3).
  • the taper shown in FIG. 3, in detail A can be easily expressed by means of an angle 11 opening between the right periphery of the outer wall 4 and the orientation of the upper conical portion 6 of the shirt 2.
  • the liner 102 comprises an inner wall 3 for guiding a piston in translation and an outer wall 104 intended to bear on the cylindrical wall 1 of the cylinder.
  • the inner and outer walls 104 of the cylinder liner 102 are substantially co-cylindrical and delimit between them an upper edge 5 of the liner for receiving at least a portion of a cylinder head gasket.
  • the second embodiment differs from the first essentially by the shape of widening or widening of the upper part 106 or 6. Indeed, to show that I 1 flaring of the upper part of the outer wall of the cylinder liner according to the invention.
  • the invention may be of any technically reasonable form, the flare according to FIG.
  • This arrangement of the invention also makes it possible to provide a thermal bridge between the adjacent shirts and especially a substantially continuous bearing surface for the support of a cylinder head gasket interposed between all the upper edges 5 of the jackets. cylinder 2 and the cylinder head covering the cylinders.

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Abstract

L'invention concerne une chemise de cylindre (2) pour l'habillage de la paroi cylindrique d'un cylindre (Al) d'un moteur à combustion interne. La chemise (2) comprend 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. La paroi extérieure (4) de la chemise de cylindre (2) comprend une partie supérieure (6) en évasement vers un bord supérieur (5) de la chemise (2) délimité entre les parois intérieure (3) et extérieure (4) de la chemise de cylindre. L'invention concerne également un bloc cylindres d'un moteur à combustion interne comportant au moins deux cylindres (Al, Bl) , chaque cylindre étant équipé d'une telle chemise de cylindre.

Description

« Chemise de cylindre pour un moteur à combustion interne et bloc cylindres équipés d'une telle chemise ».
L'invention concerne une chemise de cylindre pour l'habillage de la paroi cylindrique d'un cylindre d'un moteur à combustion interne ainsi qu'un bloc cylindres d'un moteur à combustion interne ayant au moins un cylindre équipé d'une telle chemise de cylindre. 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 mobil un piston relié par un élément de liaison telle une biellette, à un vilebrequin. Le bloc moteur comprend 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 ne doive exclure de l'invention les moteurs ayant un seul cylindre.
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 dans lequel est logé un vilebrequin (troisième partie principale) .
Lorsque le moteur à combustion est du type de piston à mouvement de translation, par opposition au moteur à piston rotatif, le bloc moteur comporte au moins un cylindre délimité par une paroi cylindrique droite à l'intérieur duquel peut translater un piston relié par une biellette au vilebrequin. La culasse comprend, pour le cylindre ou pour chacun des cylindres, les moyens de distribution, par exemple au moins une soupape d'admission, au moins une soupape d'échappement et éventuellement une bougie d'allumage, ainsi que des moyens mécaniques pour la commande des soupapes. Et le carter moteur contient le vilebrequin et la biellette et le réservoir d'huile nécessaire à la lubrification du moteur.
L'étanchéité entre les trois parties principales du moteur à combustion, à savoir entre le bloc cylindres et respectivement la culasse et le carter moteur est assurée par des joints d' étanchéité . Plus particulièrement, l'étanchéité supérieure, c'est-à-dire l'étanchéité entre le bloc cylindres et la culasse, est assurée par un joint de culasse spécialement étudié à cet effet.
Quelque soit le type de fonctionnement d'un tel moteur à combustion interne, à savoir fonctionnement à deux temps, à quatre temps, à allumage par compression ou allumage commandé, ce fonctionnement comportera toujours, pour chacun des cylindres, une étape d'admission d'un combustible et de l'air nécessaire à la combustion, une étape de compression du mélange combustible/air, une étape de combustion interne du mélange combustible/air et une étape d'échappement du combustible brûlé. Ces quatre étapes sont organisées, par une architecture adéquate du moteur à combustion, en deux ou en quatre cycles.
On comprend aisément que la conception du moteur à combustion interne et le choix du matériau en lequel il est réalisé sont déterminés essentiellement par les contraintes auxquelles le moteur est exposé pendant l'étape de combustion qui est une vraie explosion.
D'un autre côté, on cherche à trouver un compromis entre un moteur suffisamment résistant aux contraintes statiques et dynamiques auxquelles il est exposé pendant son fonctionnement et un moteur le plus léger possible. A 1 ' intérieur de la capacité du moteur à résister aux contraintes statiques et aux contraintes dynamiques pendant son fonctionnement, on cherche à trouver un compromis entre, d'une part, un moteur suffisamment rigide pour pouvoir supporter d'abord les efforts de précontrainte dus aux charges de serrage de la culasse et du carter moteur et pour pouvoir supporter en plus les chocs de détente survenant aux étapes de combustion interne ou explosions selon les cycles thermodynamiques et, d'autre part, une flexibilité ou souplesse permettant d'amortir les chocs de détente et de prévenir ainsi au mieux à des déformations qui pourraient résulter des chocs et autres contraintes .
En effet, les déformations sont généralement liées aux contraintes dynamiques dues aux cycles thermodynamiques. Mais elles sont également dues aux efforts de précontrainte dus aux charges de serrage de la culasse et du carter chapeau couvrant la culasse.
La plupart des compromis trouvés pour l'architecture d'un moteur à combustion interne et montrant à la fois résistance aux contraintes et souplesse aux déformations, a trait à une conception selon laquelle le moteur est réalisé en un alliage léger, en général un alliage à base d'aluminium, et chacun des cylindres est pourvu d'une chemise de cylindre réalisée en un matériau dur et déterminant l'alésage du cylindre.
La chemise de cylindre peut être fixe ou mobile, et lorsqu'elle est fixe, elle peut être fixée durablement dans le bloc cylindres ou être amovible. La présente invention concerne une chemise de cylindre fixe, mais éventuellement amovible pour l'habillage de la paroi cylindrique d'un cylindre d'un moteur à combustion interne.
L'avantage de la conception d'un moteur à combustion interne ayant un bloc cylindres à cylindres chemisés est de pouvoir bénéficier à la fois d'un moteur léger et souple et de cylindres rigides et notamment suffisamment durs pour résister au frottement du piston.
Cependant, il s'est avéré que l'habillage de la paroi cylindrique d'un cylindre avec une chemise de cylindre présente un inconvénient majeur qui se manifeste essentiellement au moment de l'étape de combustion, c'est-à-dire lorsque les contraintes sur le bloc cylindres, exercées par les efforts de compression, sont augmentées par les efforts résultant de l'explosion et des changements thermiques qui l'accompagnent. En effet, comme déjà évoqué plus haut, la conception du bloc cylindres doit tenir compte, entre autres exigences, de la nécessité d'assurer l'étanchéité entre le bloc cylindres et la culasse.
Cette étanchéité est assurée au moyen d'un joint de culasse réalisé, par exemple, à partir de plusieurs feuilles métalliques superposées.
Ainsi, le joint de culasse est en mesure d'assurer l'étanchéité entre le bloc cylindres et la culasse avec une souplesse prédéterminée pouvant s'exercer dans une direction axiale du cylindre.
Cependant, cette étanchéité ne peut être assurée entièrement que lorsque la surface du bloc cylindres disposée en vis-à-vis de la surface de la culasse se comporte d'une manière sensiblement homogène à tout moment du fonctionnement du moteur.
Or, comme on comprend aisément, le fait de réaliser le bloc cylindres en deux matériaux, à savoir le bloc cylindres lui-même en un alliage léger et relativement mou et la ou les chemises de cylindre en un matériau lourd et dur, entraîne aussi des comportements thermiques différents des deux composants du bloc cylindres.
Par ailleurs, le comportement thermique demande une attention particulière lors la conception du bloc cylindres, puisque le refroidissement du bloc cylindres, par air ou par liquide, est plus ou moins facile à mettre en place en fonction des dimensions du bloc cylindres et du nombre et de la disposition des cylindres.
Par ailleurs, dans de nombreux moteurs, les bords supérieurs des chemises de cylindre se trouvent à un niveau inférieur par rapport à un plan déterminé par la surface de contact du bloc cylindres avec la culasse. En conséquence, dans une telle situation, le joint de culasse repose essentiellement, voire exclusivement, sur le corps du bloc cylindres en métal léger.
De plus, au moment de la combustion, c'est-à-dire au moment de l'explosion du combustible, la dilatation de chacune des chemises de cylindre occasionne une pression extraordinaire sur le pont formé par la partie du bloc cylindres située entre deux cylindres avoisinants. La compression exercée sur cette partie du bloc cylindres contribue à sa façon à la fragilité du bloc cylindres. Un autre inconvénient majeur est la dilatation de cette partie même, formant le pont entre deux cylindres avoisinants. Cette dilatation exerce une forte pression d'abord sur le joint de culasse en raison de la plastification du métal dans cette partie du bloc cylindres. De plus, cette dilatation exerce une forte pression sur les deux chemises avoisinantes pour « créer » l'espace nécessaire à sa dilatation. La déformation des chemises de cylindre gui en résulte est très préjudiciable au contact entre les parois intérieures des chemises et les pistons correspondants.
Enfin, au cours du refroidissement du moteur, la plasticité du métal, notamment lorsqu'il s'agit d'aluminium, peut être à l'origine de fentes se formant entre les chemises et le bloc cylindres, ce qui entrave l'étanchéité du joint de culasse.
Un endroit particulièrement sollicité à ce sujet et particulièrement critique en ce qui concerne la question de savoir si le bloc cylindres résiste aux contraintes thermiques, est l'espace entre deux cylindres avoisinants.
Selon la conception traditionnelle d'un bloc cylindres avec au moins deux cylindres chemisés, les chemises de cylindre ont la forme générale d'un tube cylindrique droit ayant une paroi intérieure destinée au guidage d'un piston en translation et une paroi extérieure destinée à prendre appui sur la paroi cylindrique de l ' évidement constitutif du cylindre. Les parois intérieure et extérieure de la chemise sont sensiblement co-cylindriques, non nécessairement cylindriques de rotation, et délimitent entre elles un bord supérieur de la chemise destinée à recevoir au moins une partie d'un joint de culasse.
Sur un bloc cylindres ayant deux ou d'avantage de cylindres, chacun équipé d'une chemise de cylindre, on retrouve donc une alternance de zones dures et moins bons conducteurs thermiques, constituées par les chemises de cylindre, et de zones plus molles et bons conducteurs thermiques, constituées par différentes parties du corps du bloc cylindres. En raison du faible espace disponible entre deux cylindres avoisinants, il est généralement impossible de placer des canaux de refroidissement de manière telle que l'on puisse éviter une surchauffe de l'espace entre les deux cylindres avoisinants au moment de l'étape de combustion. Il en résulte un risque élevé de fissurage, susceptible de nuire à la résistance du bloc cylindres aux contraintes de fonctionnement. Un autre inconvénient, souvent majeur, est l'expansion thermique du métal' léger, par exemple de l'aluminium, dans l'espace entre deux cylindres. Elle exerce une pression très forte sur le joint de culasse (plastification de l'interfût) et cause une déformation des chaemises à l'interfût vers l'intérieur des fûts de cylindre, ce qui est très préjudiciable à la bonne liaison piston/chemise.
Le but de l'invention est de proposer une solution permettant de palier les inconvénients énoncés ci avant. Plus particulièrement, le but de l'invention est de proposer une amélioration des cylindres chemisés.
Le but de l'invention est atteint avec 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 de l'évidement constitutif 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.
Conformément à l'invention, la paroi extérieure de la chemise de cylindre comprend une partie supérieure en évasement vers le bord supérieur de la chemise.
Cette disposition de l'invention permet à la fois de conserver la conception traditionnelle d'une chemise de cylindre habillant la paroi cylindrique d'un cylindre d'un moteur à combustion interne avec les distances nécessaires entre deux cylindres avoisinants, et le besoin d'obtenir une surface de contact du bloc cylindres envers la culasse la plus homogène possible.
Selon cette conception de l'invention, la chemise de cylindre est un élément tubulaire dont la section transversale n'est plus constante sur toute sa hauteur, mais qui est pourvu d'un élargissement par évasement ou de toute autre forme d'élargissement de la paroi extérieure de la chemise de cylindre, dans une zone annulaire se terminant au bord supérieur de la chemise. Grâce à cette conception de l'invention, on maintient la distance moyenne nécessaire entre deux cylindres avoisinants sur la plus grande partie de la hauteur des chemises correspondantes pour tenir compte des exigences techniques sur le plan des stabilités statique et dynamique du bloc cylindres dans l'espace entre deux cylindres avoisinants. En même temps, on évite tout espace entre les chemises de cylindres de deux cylindres avoisinants au plan défini par la surface de contact du bloc cylindres avec la culasse ou, pour le moins, on fait en sorte que cet espace soit le plus petit possible, ne dépassant pas, de préférence, l'ordre de grandeur des tolérances de fabrication du bloc cylindres.
On se passe donc le plus possible de métal léger entre les cylindres de façon à ce qu'il ne joue plus aucun rôle en haut de fût. Il est bien évident qu'il est impossible d'éviter entièrement tout espace entre les chemises, ne serait-ce qu'en raison des contraintes de montage des chemises dans l'outillage (tolérances). La solution proposée par l'invention s'applique d'ailleurs aussi bien aux cylindres habillés d'une chemise fixe qu'aux cylindres équipés d'une chemise amovible, car les dispositions de l'invention concernent uniquement la partie supérieure de la chemise de cylindre, c'est-à-dire une partie annulaire à partir du bord supérieur de la chemise.
Et elle s'applique aussi quel que soit l'état de surface de la paroi extérieure de la partie supérieure de la chemise, qu'elle soit donc, par exemple, pourvue de striations afin d'améliorer le lien intime entre la chemise de cylindre et le bloc cylindres après le coulage du bloc cylindres, ou qu'elle soit lisse afin que le métal du bloc cylindre puisse glisser sur la paroi extérieure de la chemise, lorsqu'il se dilate, et puisse même exercer un effet de « coin » compensant la dilatation de la chemise dans la zone supérieure de celle-ci et améliorant ainsi le guidage du piston dans la chemise .
Il est précisé par ailleurs que l'élargissement de la partie supérieure de la chemise du cylindre peut prendre différentes formes. Ainsi, cet élargissement peut avoir une forme conique tout comme il peut avoir une forme bombée plus ou moins complexe selon des contraintes de coulage ou d'autres aspects de fabrication à prendre en compte.
De même, les dimensions de l'élargissement ou de 1 ' évasèment de la partie supérieure de la paroi extérieure de la chemise selon 1 ' invention sont déterminées en fonction de la distance radiale entre les parois extérieures de deux chemises de cylindre destinées à habiller les parois cylindriques de deux cylindres avoisinants . L ' évasèment de la partie supérieure de la chemise peut être déterminé de façon que les bords supérieures de deux chemises habillant les parois cylindriques de deux cylindres avoisinants définissent entre eux un espace négligeable, mais existant, lorsque le moteur est froid. Cet espace diminue ou disparaît lorsque le moteur devient chaud .
Par opposition, 1 ' évasement de la partie supérieure de la chemise peut être déterminé de façon que les bords supérieurs de deux chemises habillant les parois cylindriques des deux cylindres avoisinants soient rapprochés l'un de l'autre de façon qu'il n'y ait pas d'espace entre ces bords supérieurs lorsque le moteur est chaud. Un espace négligeable réapparaît alors éventuellement, lorsque le moteur refroidit.
Le but de 1 ' invention est également atteint avec un bloc cylindres d'un moteur à combustion interne comportant au moins deux cylindres, chaque cylindre comprenant une paroi cylindrique habillée d'une chemise de cylindre ayant les caractéristiques décrites ci avant.
Ce bloc cylindres peut être aménagé de manière que la surface supérieure du bloc cylindres soit essentiellement exempte d'espaces entre les chemises de cylindres avoisinants ou que la surface supérieure du bloc cylindres soit exempte d'espace entre deux chemises de cylindre habillant deux cylindres avoisinants, lorsque le moteur est chaud.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description ci- après d'un mode de réalisation de l'invention. Cette description est faite en référence aux dessins dans lesquels : la figure 1 représente, en une coupe axiale, deux chemises de cylindre selon un premier mode de réalisation de l'invention, habillant deux cylindres avoisinants, la figure 2 représente, en une vue en perspective et par extrait, les chemises de cylindre de la figure 1 habillant deux cylindres avoisinants, la figure 3 représente les deux chemises de cylindre de la figure 1 en d'avantages de détails, la figure 4 représente, en une coupe axiale, deux chemises de cylindre selon un second mode de réalisation de 1 ' invention, habillant deux cylindres avoisinants, - la figure 5 représente, en une vue très schématique en perspective, un bloc cylindres à quatre cylindres en ligne, et la figure 6 représente, en une vue très schématique en perspective, un bloc cylindres à quatre cylindres en quinconce.
Dans la description ci-après, il est fait référence à un agencement de deux chemises de cylindre selon l'invention qui sont destinées à l'habillage de la paroi de cylindre respective de chacun de deux cylindres avoisinants d'un moteur à combustion interne. Il va sans dire que le nombre de cylindres équipé d'une chemise de cylindre selon 1 ' invention dans un moteur à combustion interne est sans importance pour le principe de la présente invention. Il en est de même de la disposition des cylindres entre eux lorsque le moteur comporte trois ou d'avantages de cylindres.
Dans les deux modes de réalisation décrits ci-après de 1 ' invention, les éléments identiques portent le même numéro de référence. Et pour les éléments correspondants, les numéros de référence du premier mode de réalisation sont augmentés de cent pour le second mode de réalisation.
En ce qui concerne les cylindres équipés des chemises de cylindre selon l'invention, deux cylindres avoisinants sont référencés Al et Bl pour le premier mode réalisation de la chemise de l'invention et A2 et B2 pour le second mode de réalisation de la chemise de 1 ' invention.
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 Al ou Bl d'un 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 1 du cylindre Al ou Bl. Les parois intérieure 3 et extérieure
4 de la chemise de cylindre sont sensiblement co- cylindriques 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 sur les figures 1 à 3, la paroi extérieure 4 de la chemise de cylindre 2 comprend une partie supérieure 6 sensiblement conique.
La paroi extérieure 4 est pourvue de striations 8 destinées à améliorer la liaison intime entre le bloc cylindres C et la chemise 2. Ces striations 8 peuvent être pratiquées sur la longueur axiale totale de la chemise, c'est-à-dire jusqu'au bord supérieur 5, ou sur la longueur axiale de la chemise à l'exception de celle de la partie supérieure 6, tout comme ces striations peuvent être limitées à une partie annulaire de la chemise. Toutefois, il est également concevable que la chemise de cylindre 2 ne soit pas pourvue de striations, notamment lorsqu'il s'agit d'une chemise de cylindre amovible ou, au contraire, que ces striations aillent jusqu'à la surface supérieure de la chemise. L ' évasement de la partie supérieure 6 de la paroi extérieure 4 de la chemise de 1 ' invention est déterminé en fonction d'une distance radiale 7 (voir figure 5) entre les parois extérieures 4 des deux chemises de cylindre 2 destinées à habiller les parois cylindriques 1 des deux cylindres avoisinants Al, Bl. Sur la figure 3, l'évasement est référencé en 9. Conformément à ce qui est représenté sur la figure 1 d'une part, et sur les figures 2 et 3 d'autre part, 1 ' évasement 9 de la partie supérieure 6 de la paroi extérieure 4 de la chemise de cylindre de l'invention peut être réalisé sous une forme concave (figure 1) ou sous une forme strictement conique (figures 2, 3). La conicité représentée sur la figure 3, dans le détail A, peut être exprimée aisément à l'aide d'un angle 11 s ' ouvrant entre la périphérie droite de la paroi extérieure 4 et l'orientation de la partie conique supérieure 6 de la chemise 2.
On notera également que, pour des raisons pratiques, il peut être utile que la surface supérieure 5 rejoigne la partie supérieure 6 de la paroi extérieure 4 de la chemise par le biais d'une bordure périphérique 10 non conique. Une telle disposition apporte l'avantage d'un même diamètre d'appui pour le joint de culasse, après usinage. Lorsqu'il n'y a pas d' évasement conique, on usine selon les tolérances de fabrication, avec l'effet que les chemises de cylindres ne présentent pas toutes exactement la même surface d'appui au joint de culasse .
Selon le second mode de réalisation de la chemise de cylindre selon 1 ' invention, représenté sur la figure 4, la chemise 102 comprend une paroi intérieure 3 destinée au guidage d'un piston en translation et une paroi extérieure 104 destinée à prendre appui sur la paroi cylindrique 1 du cylindre. Les parois intérieure 3 et extérieure 104 de la chemise de cylindre 102 sont sensiblement co-cylindriques, et délimitent entre elles un bord supérieur 5 de la chemise destinée à recevoir au moins une partie d'un joint de culasse. Le second mode de réalisation diffère du premier essentiellement par la forme de l'élargissement ou évasement de la partie supérieure 106 ou 6. En effet, pour montrer que I1 évasement de la partie supérieure de la paroi extérieure de la chemise de cylindre selon l'invention peut avoir toute forme techniquement raisonnable, 1 ' évasement selon la figure 4 comprend, dans l'ordre vers le bord supérieur 5, une partie annulaire concave, puis d'une partie annulaire convexe. Il s'agit donc d'un évasement essentiellement continu par opposition à un évasement discontinu tel un évasement ayant la forme d'un cylindre droit. Le diamètre le plus grand de la partie supérieure 6 ou 106 se trouve en tout cas au bord supérieur 5 de la chemise de cylindre. Grâce à cette disposition de l'invention, on obtient que les bords supérieurs 5 de deux chemises de cylindre 2 ou 102 habillant les parois cylindriques 1 de deux cylindres avoisinants Al, Bl ou A2 , B2 forment un espace négligeable 7 lorsque le moteur est froid, et font disparaître cet espace lorsque le moteur est chaud.
L'absence d'espace est référencée, exceptionnellement sur la même figure 6, en 71.
Cette disposition de 1 ' invention permet par ailleurs d'assurer un pont thermique entre les chemises avoisinantes et surtout 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.
Le fait de se décider pour une réalisation d'un bloc cylindres avec des chemises de cylindre selon l'invention de manière à définir entre deux chemises avoisinantes un espace négligeable 7 lorsque le moteur est froid ou de manière à définir une absence d'un tel espace dépendra au moins pour partie des tolérances de fabrication dont il faut tenir compte lors du coulage du bloc cylindres et en tenant compte de dilatations inévitables du bloc cylindres d'un côté et des chemises de l'autre côté pendant le fonctionnement du moteur à combustion interne.

Claims

REVENDI CATI ONS
1. Chemise de cylindre pour l'habillage de la paroi cylindrique (1) d'un cylindre (Al) 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, caractérisée en ce que la paroi extérieure (4) de la chemise de cylindre (2) comprend une partie supérieure (6) conique et est pourvue, à l'exception de la partie supérieure (6) , de striâtions (8) .
2. Chemise selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'évasement (9) de la partie supérieure (6) de la paroi extérieure (4) est déterminé en fonction de la distance radiale entre les parois extérieures (4, 4) de deux chemises de cylindre (2, 2) destinées à habiller les parois cylindriques (1, 1) de deux cylindres avoisinants (Al, Bl) .
3. Chemise selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'évasement (9) de la partie supérieure (6) de la chemise (2) est déterminé de façon que les bords supérieurs (5, 5) de deux chemises (2, 2) habillant les parois cylindriques (1, 1) de deux cylindres avoisinants (Al, Bl) définissent entre eux un espace négligeable (7) lorsque le moteur est froid.
4. Chemise selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'évasement (9) de la partie supérieure (6) de la chemise (2) est déterminé de façon que les bords supérieurs (5, 5) de deux chemises (2, 2) habillant les parois cylindriques (1, 1) de deux cylindres avoisinants (Al, Bl) sont rapprochés l'un de l'autre de façon qu'il n'y a pas ou très peu d'espace entre deux chemises de cylindre avoisinants (2, 2) lorsque le moteur est chaud.
5. Chemise selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la partie supérieure (6) de la paroi extérieure (4) de la chemise est dépourvue de striations.
6. Bloc cylindres (C) d'un moteur à combustion interne comportant au moins un cylindre (Al) , caractérisé en ce que le cylindre (Al) ou chacun des cylindres (Al, Bl) comprend une paroi cylindrique (1) habillée d'une chemise de cylindre (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.
7. Bloc cylindres selon la revendication 6 avec une surface supérieure (5) destinée à recevoir un joint de culasse, caractérisé en ce que la surface supérieure (5) du bloc cylindres (C) est essentiellement exempte d'espace entre deux chemises de cylindre avoisinants (2, 2) .
8. Bloc cylindres selon la revendication 6 avec une surface supérieure (5) destinée à recevoir un joint de culasse, caractérisé en ce que la surface supérieure (5) du bloc cylindres est exempte d'espace entre deux chemises de cylindre avoisinants (2, 2) lorsque le moteur est chaud.
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