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Publication number: BE337989A
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Description


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 EMI1.1 
 

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  "Perfectionnements aux cylindres de moteurs à combustion interne." 
La présente invention concerne les cylindres de moteurs   à   combustion interne et elle a pour objet un mode de construction qui augmente les possibilités d'emploi de l'aluminium ou autres métaux légers et de leurs alliages, en remédiant à certains inconvénients actuellement inhérents à leur emploi. 



   Grâce à leur poids minime et surtout à leur con- ductibilité thermique élevée, l'emploi de l'aluminium ou du magnésium sous forme d'alliage ou autrement est très avanta- 

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 geux pour la construction des cylindres, particulièrement lorsque les cylindres sont destinés à être refroidis par l'air.   Comme   ces métaux non ferreux sont tendres et ne sont par conséquent pas capables de résister à l'action abrasive des pistons et des segments de piston, plus par- ticulièrement lorsque les pistons sont construits en un métal non ferreux analogue, il est nécessaire d'employer un revêtement intérieur en métal ferreux tel que la fonte ou l'acier. Dans le cas d'un moteur à distribution par fourreaux, le fourreau de distribution doit être cons- truit en métal ferreux pour les mêmes raisons.

   Le métal ,ferreux utilisé jusqu'à présent pour la formation des re- vêtements et des fourreaux de distribution possède toute- fois un coefficient de dilatation thermique qui diffère dans une mesure telle de celui du métal non ferreux dent la partie extérieure du cylindre est fermée, qu'on éprouve de la difficulté à éviter les fuites ou d'autres dérange- ments qui tendent à se produire par suite de la dilatation inégale du revêtement ou du fourreau de distribution et de la partie extérieure du cylindre.

   on a essayé de surmonter cette difficulté en employant pour le revêtement ou pour le fourreau de distribution du bronze ou une matière non fer- reuse analogue ayant un coefficient de dilatation plus élevé- que celui du fer ou de l'acier ordinairement employé dans la construction de ces pièces, mais une matière de ce genre n'est pas assez dure pour être réellement satisfaisante et amène habituellement une usure rapide.

   La présente inven- tion permet de surmonter en grande partie ou entièrement ces difficultés. suivant cette invention, un élément extérieur fait   en aluminium,   en magnésium ou en un alliage de ces métaux 

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 ayant un coefficient de.dilatation relativement élevé est combiné avec un élément intérieur qui est disposé dans l'é- lément extérieur et dans lequel le piston se meut en va-et- vient, cet élément intérieur étant fait d'un métal ferreux dont le coefficient de dilatation dépasse, pour.toutes les températures de service, 16 x 10-6 par degré centigrade. Un revêtement fait d'un métal ferreux dont le coefficient de dilatation dépasse ce chiffre peut donc être fixé à   l'inté-   rieur d'une enveloppe extérieure faite en aluminium, en ma- gnésium ou en un alliage de ces métaux.

   De même, on peut employer un fourreau de distribution fait du métal ferreux indiqué et le faire se mouvoir à l'intérieur d'un cylindre fait en une matière non ferreuse du type décrit. Le piston qui dcit être employé avec le revêtement perfectionné ou avec le fourreau de distribution perfectionné peut être construit en un métal ferreux ou bien peut être fait en- tièrement ou principalement en un métal non ferreux ou en un alliage ayant un coefficient de dilatation qui se rap- proche de celui de la matière non ferreuse dont est fait l'élément extérieur du cylindre.

   Un métal ferreux convenant pour la construction d'un revêtement de cylindre ou d'un fourreau 'de distribution est celui contenant de 15à 25% de nickel, on peut employer par exemple un acier à   20   de nickel ou une fonte à   20   de nickel, ou bien encore un métal ferreux contenant de 8 à   13 o   de manganèse, suivant une variante, on peut employer un métal ferreux contenant une combinaison de nickel et de manganèse. Dans l'un ou l'autre cas,   11   est préférable de déterminer la composi- tion du métal ferreux et son coefficient de dilatation en concordance avec le coefficient de dilatation du métal non ferreux dont l'élément extérieur est constitué, en tenant compte des limites de températures de service du cylindre. 

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   Le coefficient de dilatation thermique de métaux non ferreux ou de leurs alliages tels qu'ils sont habituelle- ment employés dans la construction des éléments extérieurs des cylindres est de l'ordre de 22 à 27 x 10-7 par degré centigrade pour toutes les températures de service, tandis que le coefficient de dilatation de la fonte ou des aciers tels qu'ils sont ordinairement employés dans la   construc-   tion de revêtements de cylindres et de fourreaux de distri- bution est de l'ordre de   10  à 11 x 10-6 par degré centigrade. 



   Lorsque ces matériaux sont donc utilisés respectivement pour l'élément extérieur du cylindre et pour la construction du revêtement ou du fourreau de distribution, la difficulté indiquée plus haut apparaît du fait de la dilatation inégale des pièces,tandis que   si,   comme on le propose suivant la présente invention, le revêtement ou le fourreau de distri- bution est fait en un métal ferreux ayant un coefficient de dilatation, dans les limites de température de fonctionne- ment, qui est supérieur à 16 x 10-6,la différence des dila- tations des deux éléments concentriques est réduite dans une mesure qui atténue considérablement et peut supprimer entièrement les inconvénients dûs à la dilatation inégale. 



   Si on emploie de l'acier à   20   de nickel ou de la fonte à 20% de nickel pour la fabrication d'un revêtement ou d'un fourreau de distribution, l'un ou l'autre de ces mé- taux ayant un coefficient de dilatation de l'ordre de 20 x 10-6 par degré centigrade convient pour être employé à l'intérieur d'un élément extérieur de cylindre qui est construit en al- liage normal d'aluminium   ou' de   magnésium ayant un coefficient de dilatation de 22 à 25 x 10-6 par degré centigrade.

   Dans le cas d'un élément extérieur de cylindre construit en un alliage de silicium et d'aluminium dont le coefficient de dilatation est de 18 x 10-6 par degré centigrade, il est dé- 

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 sirable d'employer pour la construction du revêtement ou du manchon de soupape un acier à   25   de nickel qui a un coefficient de dilatation de 16 à 17 x 10-6 par degré cen- tigrade. 



   L'échelle des températures de service du revête- ment ou du fourreau dans le cylindre peut être considérée comme allant de o à 1200c. dans le cas d'un moteur à re- froidissement par l'eau, et de 0 à 200  C. dans le cas d'un moteur à refroidissement par l'air. 



   On peut dire d'une manière générale qu'un métal ferreux conviendra dans le but indiqué lorsqu'il contiendra de 15 à 25 % de nickel ou bien de 8 à 13 % de manganèse. On   <peut   toutefois employer un métal ferreux contenant du nickel et du manganèse, si sa composition est telle qu'il contient un total de 15 à 25 unités de nickel et de manganèse, en contenant 1 % de nickel comme une unité et 1 % de manganèse comme 2,15 unités. D'autres métaux appropriés sont les aciers austénitiques contenant approximativement 18 % de chrome et 8 % de nickel tandis que les fontes contenant approximativement 14 % de siliciura peuvent aussi être em- ployées, bien que la dureté et la fragilité de ces fontes limitent leur emploi à des formes simples soumises à de légers efforts. 



   Les métaux ferreux du type indiqué pour les four- reaux de distribution sont dans beaucoup de cas susceptibles d'être durcis à la surface par le procédé à l'azote, Ce pro- cédé consiste en résumé chauffer l'objet à cémenter dans un gaz consistant principalement en ammoniaque à une tempe- rature ne dépassant pas 580  C. et lorsqu'une profondeur suf- fisante de cémentation a été atteinte, à laisser les pièces se refroidir avec le four.

   Le temps nécessaire varie de 40 à 60 heures. ce procédé de durcissement peut produire une pro- fondeur de cémentation allant par exemple   de-5     mm.   à 8 mm. 

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 et il ne produit en outre que peu ou pas de déformation de l'objet durci, de sorte qu'il est particulièrement applica- ble à des objets, tels que les fourreaux de distribution, dans lesquels il est très désirable d'éviter les déforma-   tions.   



   On comprend aisément que si on le désire, un métal ferreux à forte dilatation du type indiqué peut être employé pour la construction de l'ensemble ou d'une partie du piston qui doit être employé à l'intérieur d'un revêtement ou d'un fourreau de distribution construit conformément à la présente invention. 



   D'une manière générale, il est désirable de choi- sir pour la fabrication du revêtement ou du fourreau de dis- tribution un métal ferreux dont le coefficient de dilatation, pour toutes les températures de service, est un peu moindre que le coefficient de dilatation du métal non ferreux dont est fait l'élément extérieur du cylindre, tout en s'appro- chant de ce coefficient.

   En outre, pour le piston, il est préférable d'employer soit le même métal non ferreux que pour l'élément extérieur du cylindre, soit un métal non ferreux sensiblement semblable en laissant compenser par les segments usuels du piston le jeu nécessaire pour la di-   latation,   ou bien le piston peut être construit entièrement ou partiellement en un métal non ferreux ou bien en un   métl   ferreux ayant un coefficient de dilatation s'approchant du coefficient de dilatation du métal ferreux dont est fait le revêtement ou le fourreau de distribution, tout en restant un peu inférieur à ce dernier coefficient, auquel cas un jeu moindre peut être réservé entre le piston et l'organe dans lequel il se meut.. 



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Claims

-:- REVENDICATIONS -:- EMI8.1 #MB ##'#'#. -### 000: M -m 1.- Dans un cylindre pour moteur à combustion in- terne, la combinaison d'un élément extérieur fait en alumi- nium, en magnésium ou en un alliage de ces métaux ayant un coefficient de dilatation relativement élevé, avec un élé- ment intérieur qui se trouve à l'intérieur de cet élément extérieur et dans lequel le piston se meut en va-et-vient, cet élément intérieur étant fait en un métal ferreux dont le coefficient de dilatation dépasse, pour toutes les tempéra- tures de service, 16 x 10-6 par degré centigrade.

2.- Dans un cylindre pour moteur à combustion interne, la combinaison d'une enveloppe extérieure faite en aluminium, en magnésium ou en un alliage de ces métaux, et destinée à être refroidie par de l'eau ou par de l'air, avec un revêtement intérieur qui est fixé dans cette envelop- pe extérieure et qui est fait en un métal ferreux dont le coefficient de dilatation dépasse, pour toutes les tempéra- tures de service, 16 x 10-6 par degré centigrade.

3. - Dans un moteur à combustion interne, la combi- naison d'un cylindre fait en aluminium, en magnésium ou en un alliage de ces métaux et destiné à. être refroidi par de l'eau ou de l'air, avec un fourreau de distribution qui est destiné à se mouvoir à l'intérieur du cylindre et qui est fait en un métal ferreux dont le coefficient de dilatation dépasse, pour toutes les températures de service, 16 x 10-6 par degré centigrade.

4.- Dans un cylindre pour moteur à combustion in- terne la combinaison d'un élément d'enveloppe extérieur ou ' cylindre fait en aluminium, en magnésium ou en un alliage ces métaux, avec un piston fait entièrement ou principale- <Desc/Clms Page number 9> ment en un métal ou en un alliage non ferreux ayant un coef- ficient de dilatation s'approchant de celui de la matière dont est fait l'élément extérieur, et un élément consti- tuant soit un revêtement fixe, soit un fourreau mobile, dis- posé à l'intérieur de l'élément extérieur et à l'intérieur duquel le piston se meut en va-et-vient, ce revêtement ou ce fourreau étant fait en un métal ferreux ayant un coef- ficient de dilatation qui, pour toutes les températures de service, dépasse 16 x 10-6 par degré centigrade.

5.- Mode de construction de-cylindre , suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans le- quel l'élément intérieur ou fourreau est fait en un métal ferreux contenant de 15 à 25 pour cent de nickel ou de 8 à 15pour cent de manganèse.

6.- Mode de construction de cylindre suivant la revendication 1, 2,3 ou 4, dans lequel l'élément intérieur ou fourreau est fait en un métal ferreux contenant de 15 à 25 unités de nickel et de manganèse, en comptant 1 pour cent de nickel comme une unité et 1 pour cent de manganèse comme 2,15 unités.

7.- Mode de construction de cylindre suivant la revendication 1, 2, 3, ou 4, dans lequel l'élément intérieur ou fourreau est fait en un acier austénitique contenant ap- proximativement 18 pour cent de chrome et 8 pour cent de nickel.

8.- Mode de construction de cylindre suivant la revendication 1, 2, 3 ou 4, dans lequel l'élément intérieur ou fourreau est fait-en une fonte contenant approximative- ment 14pour cent de silicium.

9.- Mode de construction de cylindre suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'élé- ment intérieur ou fourreau est cémenté par le procédé à. l'a- zote, comme ci-dessus décrit.