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FR2500002A1 - - Google Patents

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FR2500002A1
FR2500002A1 FR8205758A FR8205758A FR2500002A1 FR 2500002 A1 FR2500002 A1 FR 2500002A1 FR 8205758 A FR8205758 A FR 8205758A FR 8205758 A FR8205758 A FR 8205758A FR 2500002 A1 FR2500002 A1 FR 2500002A1
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Chevron Research Co
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    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/32Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof from compositions containing microballoons, e.g. syntactic foams
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Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE MOUSSE SYNTACTIQUE ET SON APPLICATION COMME REVETEMENT SUR CERTAINES SURFACES D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE. CETTE MOUSSE RESINEUSE A UNE CONDUCTANCE THERMIQUE ET UNE PENETRATION THERMIQUE QUI PERMETTENT A LA TEMPERATURE DES SURFACES D'UN MOTEUR REVETUES DE CETTE MOUSSE DE DEPASSER, PENDANT LE PROCESSUS DE COMBUSTION, LA TEMPERATURE DE FORMATION DE DEPOTS, SANS QUE CES SURFACES EMMAGASINENT SUFFISAMMENT DE CHALEUR POUR ELEVER NOTABLEMENT LA TEMPERATURE DE LA CHARGE D'ADMISSION D'AIR ET DE CARBURANT PENDANT LES TEMPS D'ADMISSION ET DE COMPRESSION DU CYCLE DU MOTEUR. DOMAINE D'APPLICATION: MOTEURS A COMBUSTION INTERNE.THE INVENTION CONCERNS A SYNTACTIC FOAM AND ITS APPLICATION AS A COATING ON CERTAIN SURFACES OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE. THIS RESINOUS FOAM HAS A THERMAL CONDUCTANCE AND A THERMAL PENETRATION WHICH ALLOWS THE TEMPERATURE OF THE SURFACES OF AN ENGINE COATED WITH THIS FOAM TO EXCEED, DURING THE COMBUSTION PROCESS, THE TEMPERATURE OF THE FORMATION OF THESE DEPOTASIN, WITHOUT EXCEEDING CHANGE WITHOUT CHANGE. TO SIGNIFICANTLY RAISE THE TEMPERATURE OF THE AIR AND FUEL INTAKE CHARGE DURING THE INTAKE AND COMPRESSION TIMES OF THE ENGINE CYCLE. FIELD OF APPLICATION: INTERNAL COMBUSTION ENGINES.

Description

t500002t500002

L'invention concerne les moteurs à combustion in-  The invention relates to internal combustion engines

terne, à la fois les moteurs à combustion interne à allumage par étincelles et les moteurs à combustion interne à allumage  dull, both spark-ignition internal combustion engines and internal combustion ignition engines

par compression tels que les moteurs du type Diesel.  by compression such as engines of the Diesel type.

L'invention concerne également l'application d'un  The invention also relates to the application of a

revêtement sur les surfaces internes de moteurs à combus-  coating on the internal surfaces of combustion engines

tion interne, et en particulier l'application d'un revête-  tion, and in particular the application of a protective coating

ment sur la surface non balayée d'une chambre de combustion exposéeaux gaz de combustion, sur-les soupapes d'admission, sur la surface du collecteur d'admission exposée au mélange  on the non-swept surface of a combustor combustion chamber, on the intake valves, on the surface of the intake manifold exposed to the mixture

d'air et de carburant, et sur la surface du collecteur d'échap-  air and fuel, and on the surface of the exhaust manifold.

pement exposé aux gaz d'échappement.  exposed to exhaust fumes.

On sait que le rendement thermique du moteur à com-  It is known that the thermal efficiency of the combustion engine

bustion interne peut être amélioré par l'application, sur  internal bustion can be improved by the application, on

les surfaces précitées des chambres de combustion, d'un re-  the aforementioned surfaces of the combustion chambers, a

vêtement d'isolation thermique destiné à réduire les pertes de chaleur vers le fluide de refroidissement pendant les temps de compression et de travail (au moins 30-40 % de la chaleur totale produite dans un moteur à combustion interne sont perdus dans le fluide de refroidissement). Les brevets  thermal insulation garment for reducing heat loss to the coolant during compression and working time (at least 30-40% of the total heat produced in an internal combustion engine is lost in the coolant ). Licences

des Etats-Unis d'Amérique N04 074 671 et N03 820 523 décri-  United States of America N04 074 671 and N03 820 523 describing

vent l'application, à cet effet, d'une mince couche de céra-  the application, for this purpose, of a thin layer of ceramics

mique sur la surface de la chambre de combustion. Les brevets  on the surface of the combustion chamber. Licences

des Etats-Unis d'Amérique No 3 911 891 et N0 3 552 370 décri-  United States of America Nos. 3,911,891 and 3,552,370 disclose

vent l'application de couches de certaines matières dans le  wind the application of layers of certain materials in the

même but.same purpose.

Les brevets des Etats-Unis d'Amérique No 3 066 663 et N0 3 019 277 décrivent l'enduction de certaines surfaces  U.S. Patent Nos. 3,066,663 and 3,019,277 disclose the coating of certain surfaces.

des chambres de combustion avec un isolant céramique d'épais-  combustion chambers with thick ceramic insulation

seur et de conductibilité thermiques appropriées, destiné à éviter la formation de dépôts provoquant un allumage par incandescence et l'apparition de bruits sourds lorsqu'un carburant ou un lubrifiant contenant du phosphore est utilisé  and thermal conductivity, to prevent the formation of deposits causing incandescent ignition and the occurrence of muffled noise when a fuel or lubricant containing phosphorus is used

dans un moteur à haute compression.  in a high compression engine.

Le dépôt de substances sur les surfaces des chambres de combustion semble entraîner un accroissement de l'exigence en octane de nouveaux moteurs à allumage par étincelles, lorsque ces derniers fonctionnent avec des carburants ne' contenant pas de plomb, en raison du rapport de compression accru et de la chaleur recyclée vers la charge constituée de carburant et d'air frais. L'accroissement de l'exigence en octane, dans ce cas, peut correspondre à six indices d'octane  Deposition of substances on combustion chamber surfaces appears to be increasing the octane requirement of new spark ignition engines when operating on non-leaded fuels due to the increased compression ratio. and recycled heat to the fuel and fresh air charge. The increase in the octane requirement, in this case, may correspond to six octane numbers

ou plus. L'exigence en octane est la quantité minimale d'oc-  or more. The octane requirement is the minimum amount of

tane nécessaire pour éviter tout cognement notable. En évitant l'accroissement de l'exigence en octane, il est possible d'utiliser des rapports de compression plus élevés avec un meilleur rendement et/ou l'utilisation d'un carburant sans  tane necessary to avoid any noticeable knock. By avoiding the increase of the octane requirement, it is possible to use higher compression ratios with better efficiency and / or the use of a fuel without

plomb, contenant moins d'octane.lead, containing less octane.

Un revêtement d'isolation thermique appliqué sur la surface supérieure d'un piston tend également à réduire la charge thermique du piston. Ceci entraîne une diminution de la vitesse de formation du dépôt dans la zone des segments,  A thermal insulation coating applied to the top surface of a piston also tends to reduce the heat load of the piston. This causes a decrease in the rate of formation of the deposit in the zone of the segments,

ce qui atténue le gommage des segments.  which attenuates the exfoliation of the segments.

L'utilisation de collecteurs d'admission et de soupa-  The use of intake manifolds and

pes d'admission isolés diminue l'échauffement du mélange  Isolated intake weights decreases heating of the mixture

d'air et de carburant de la charge d'admission dans des mo-  of air and fuel from the intake

teurs à allumage par étincelles, ce qui réduit leur exigence en octane, et diminue l'échauffement de l'air d'admission dans des moteurs à allumage par compression, ce qui améliore leur  spark-ignition devices, which reduces their octane requirement, and decreases the temperature rise of the intake air in compression-ignition engines, thereby improving their efficiency.

rendement volumétrique.volumetric efficiency.

Des collecteurs d'échappement isolés accroissent la chaleur pouvant être utilisée, pour la suralimentation des  Isolated exhaust manifolds increase the heat that can be used for overfilling

moteurs à allumage par compression et à allumage par étincel-  spark-ignition and spark-ignition engines

les et élèvent la température des gaz d'échappement au niveau  and raise the temperature of the exhaust gases to the level

des catalyseurs dans des moteurs à allumage par étincelles.  catalysts in spark ignition engines.

Un revêtement isolant, à faible capacité thermique, formé sur la surface supérieure d'un piston et sur les surfaces d'une chambre de combustion réduit l'épaisseur de la couche d'extinction, qui ne br le pas, proche de ces surfaces et améliore la volatilisation pendant la combustion de tous les liquides hydrocarbonés présents sur les surfaces. Ces deux  An insulating, low heat capacity coating formed on the top surface of a piston and on the surfaces of a combustion chamber reduces the thickness of the non-brittle extinguishing layer close to these surfaces. improves volatilization during the combustion of all hydrocarbon liquids on the surfaces. These two

processus favorisent la combustion des hydrocarbures et ré-  processes promote the combustion of hydrocarbons and

duisent l'émission d'hydrocarbures5 l'échappement.  the emission of hydrocarbons5 the exhaust.

Il est possible d'accroître le rendement des moteurs à combustion interne en général, et de faire fonctionner, en particulier, les moteurs à allumage par étincelles avec un carburant sans plomb, contenant moins d'octane,sans cognemnwt, si, dans un moteur à combustion interne comprenant une chambre  It is possible to increase the efficiency of internal combustion engines in general, and to operate, in particular, spark ignition engines with unleaded fuel, containing less octane, without cognemnwt, if, in an engine internal combustion chamber

250000O250000O

de combustion qui présente une surface exposée à la combustion} au moins une partie de cette surface présente, en combinaison,  of combustion having a surface exposed to combustion} at least a part of this surface has, in combination,

une conductance thermique et une pénétration thermique permet-  thermal conductance and thermal penetration allow

tant à la température de cette surface, pendant le processus de combustion, de dépasser la température à laquelle des dé-  the temperature of this surface, during the combustion process, to exceed the temperature at which

pôts se forment, et ladite partie de surface emmagasine insuf-  deposits are formed, and said part of the surface stores insufficiently

fisamment de chaleur pour élever sensiblement la température de la charge d'air-carburant d'admission pendant les temps  heat to substantially raise the temperature of the intake air-fuel charge during the times

d'admission et de compression du moteur.  intake and compression of the engine.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une coupe verticale partielle d'un  The invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings by way of non-limiting example and in which: FIG. 1 is a partial vertical section of a

détail d'un moteur dont certaines parties portent le revê-  detail of an engine some parts of which are covered with

tement selon l'invention; et la figure 2 est une coupe transversale partielle et schématique, à échelle agrandie, du revêtement selon l'invention, cette figure étant réalisée à partir d'une micrographie au microscope à balayage électronique, après coupe du revêtement perpendiculairement à la surface et observation dudit revêtement dans une direction parallèle  according to the invention; and FIG. 2 is a partial and schematic cross-section, on an enlarged scale, of the coating according to the invention, this figure being made from a scanning electron micrograph, after cutting of the coating perpendicular to the surface and observation of said coating in a parallel direction

à ladite surface.to said surface.

La présente invention peut être appliquée à tout moteur à combustion interne, et en particulier au moteur à  The present invention can be applied to any internal combustion engine, and in particular to the combustion engine.

combustion interne commun, à pistons à mouvements alterna-  common internal combustion, reciprocating pistons

tifs. La figure 1 représente une forme de réalisation de l'invention dans laquelle un revêtement de matière, ayant  tive. FIG. 1 represents an embodiment of the invention in which a coating of material, having

la pénétration thermique et la conductance thermique deman-  thermal penetration and thermal conductance require

dées, est appliqué sur les surfaces d'une chambre classique 1 de combustion et du collecteurd'admission 2 d'un moteur à quatre temps. Le piston 3 et la soupape 4 d'admission sont représentés dans des positions relatives approximatives qu'ils occupent au début du temps d'admission et de la course de descente du piston. Le mélange de carburant et d'air (non représenté) arrive par le collecteur d'admission 2, passe par la soupape ouverte 4 d'admission et pénètre dans la chambre 1 de combustion o' il est finalement mis à feu par la bougie 5 d'allumage. Selon l'invention, au moins une partie d'une ou de plusieurs des surfaces de la chambre de combustion, de la soupape d'admission et des collecteurs d'échappement et d'admission sont revêtues d'une matière présentant les paramètres thermiques indiqués, par exemple, une mousse de résine à structure cellulaire fermée, stable à la chaleur-, d'environ 0,02 à 1 mm d'épaisseur,cette épais-  Dees, is applied to the surfaces of a conventional combustion chamber 1 and intake manifold 2 of a four-stroke engine. The piston 3 and the intake valve 4 are shown in approximate relative positions that they occupy at the beginning of the intake time and the piston downstroke. The mixture of fuel and air (not shown) arrives through the intake manifold 2, passes through the open intake valve 4 and enters the combustion chamber 1 where it is finally ignited by the spark plug 5 ignition. According to the invention, at least a portion of one or more of the surfaces of the combustion chamber, the intake valve and the exhaust and intake manifolds are coated with a material having the indicated thermal parameters. for example, a heat-stable closed cell structure resin foam of about 0.02 to 1 mm thick, this thick

seur étant de préférence comprise entre 0,04 et 0,2 mm.  it is preferably between 0.04 and 0.2 mm.

Dans la forme de réalisation montrée sur la figure 1, au moins une partie de la surface non balayée de la chambre 6-8 de combustion est revêtue, en particulier -la partie  In the embodiment shown in Figure 1, at least a portion of the unswept surface of the combustion chamber 6-8 is coated, particularly

non balayée de la culasse 6, la face de la soupape 7 d'ad-  not scanned from the cylinder head 6, the face of the valve 7 of ad-

mission et la surface supérieure 8 du piston (c'est-à-dire la partie exposée à la combustion), et au moins une partie de la surface du collecteur d'admission 9-10 est également  the upper surface 8 of the piston (ie the part exposed to combustion), and at least a portion of the surface of the intake manifold 9-10 is also

revêtue, en particulier la chambre 9 du collecteur d'admis-  particularly the chamber 9 of the intake manifold

sion et la partie en forme de tulipe de la soupape 10 d'ad-  the tulip-shaped part of the valve 10 of

mission qui, pour plus de commodité, est considérée comme  mission which, for convenience, is considered

faisant partie de la surface du collecteur d'admission.  forming part of the surface of the intake manifold.

La figure 2 représente schématiquement en coupe et à échelle agrandie une forme particulière de réalisation de la surface revêtue selon l'invention. La figure 2 est tirée d'une micrographie réelle effectuée au microscope à balayage électronique et portant sur un revêtement de mousse résineuse à structure cellulaire fermée, selon l'invention, présentant les paramètres thermiques demandés. Le revêtement est coupé perpendiculairement à la surface et il est observé parallèlement à cette surface. Comme montré sur la figure 2,  FIG. 2 diagrammatically shows in section and on an enlarged scale a particular embodiment of the coated surface according to the invention. FIG. 2 is taken from a real electron micrograph using a scanning electron microscope and covering a resinous foam covering with closed cellular structure, according to the invention, presenting the thermal parameters required. The coating is cut perpendicular to the surface and is observed parallel to this surface. As shown in Figure 2,

des microsphères-creuses 11 forment, dans une matrice résineu-  hollow microspheres 11 form, in a resinous matrix,

se 12, un revêtement 13 de mousse à cellules fermées, appliqué sur la surface 14. La dimension indiquée en 15 correspond à  12, a coating 13 of closed-cell foam applied to the surface 14. The dimension indicated at 15 corresponds to

100 Nm. Les microsphères 11 contiennent un gaz (non représen-  100 Nm. The microspheres 11 contain a gas (not shown in FIG.

té) qui peut être de l'air.té) which can be air.

La matière cellulaire fermée selon l'invention est une matière particulière du fait de sa faible capacité calorifique. Cette matière peut être utilisée comme partie intégrante de la surface de la chambre de combustion, auquel cas elle est produite pendant la construction du moteur, ou bien elle peut être appliquée sous la forme d'un revêtement reccuvrant la surface de parties finies de la chambre de combustion, comme montré sur la figure 1; Les matières à cellules fermées selon l'invention,  The closed cell material according to the invention is a particular material because of its low heat capacity. This material may be used as an integral part of the combustion chamber surface, in which case it is produced during the construction of the engine, or it may be applied in the form of a coating recessing the surface of finished parts of the chamber combustion, as shown in Figure 1; Closed cell materials according to the invention,

présentant la conductibilité thermique et la capacité calo-  thermal conductivity and heat capacity

rifique demandées, peuvent être définies par les modèles mathématiques de systèmes thermiques oscillants tels que la surface d'une chambre de combustion de moteurs à combustion interne. Les critères demandés aux matières convenant à la mise en oeuvre de l'invention sont exprimés sous la forme  Specifically, they can be defined by mathematical models of oscillating thermal systems such as the surface of a combustion chamber of internal combustion engines. The criteria required for materials suitable for the implementation of the invention are expressed in the form

de la pénétration thermique et de la conductance thermique.  thermal penetration and thermal conductance.

Un moteur à combustion interne présentant un revêtement à faible pénétration thermique et haute conductance thermique recycle moins de chaleur vers la charge de carburant et d'air frais qu'un moteur présentant des dépôts classiques, formés à partir d'essence sans plomb ou d'essence au plomb,  An internal combustion engine having a low thermal penetration and high thermal conductance coating recycles less heat to the fuel and fresh air charge than an engine with conventional deposits formed from unleaded gasoline or leaded gasoline,

et, par conséquent, il présente une exigence en octane infé-  and, therefore, it has a lower octane requirement

rieure à celle d'une chambre présentant ces dépôts classiques.  than a chamber with these conventional deposits.

Pendant au moins une partie du processus de combustion, la température de la surface de la chambre de combustion devient suffisamment élevée pour empêcher la formation des dépôts classiques. Des modèles d'ordinateur suggèrent que de minces revêtements ou une zone de surface présentant des volumes  During at least a portion of the combustion process, the temperature of the combustion chamber surface becomes high enough to prevent the formation of conventional deposits. Computer models suggest that thin coatings or a surface area with volumes

vides élevés, à cellules fermées, sur des chambres de combus-  high voids, with closed cells, on combustion chambers.

tion permettent un recyclage de la chaleur presqu'aussi faible que celui obtenu avec une chambre de combustion métallique  allow a heat recycle almost as low as that achieved with a metal combustion chamber

propre tout en atteignant une température de surface suffisan-  while achieving a sufficient surface temperature

te, pendant la combustion, pour empêcher la formation de dé-  during combustion, to prevent the formation of

pôts classiques. On observe, sur des modèles d'ordinateur,  classic pots. We observe, on computer models,

une diminution de la chaleur recyclée par suite d'une réduc-  a reduction in the heat recycled as a result of a reduction in

tion de la pénétration thermique et d'un accroissement de la  thermal penetration and an increase in

conduction thermique. Une réduction de la pénétration ther-  thermal conduction. A reduction in the thermal penetration

mique et un accroissement simultané de la conduction thermi-  and a simultaneous increase in thermal conduction

que sont plus bénéfiques que toutes modifications apportées séparément à l'une ou l'autre de ces propriétés. L'effet  that are more beneficial than any modifications made separately to one or the other of these properties. The effect

bénéfique de la pénétration thermique n'a pas de limite in-  beneficial thermal penetration has no limit

férieure. La limite supérieure à l'utilité de la conductance  férieure. The upper limit to the utility of conductance

thermique correspond aux points auxquels la surface ne s'é-  thermal equation corresponds to the points at which the surface does not

chauffe plus suffisamment, pendant la combustion, pour empê-  more heat, during combustion, to prevent

cher l'accumulation de dépôts, ce qui élimine l'avantage,  expensive accumulation of deposits, which eliminates the benefit,

présenté par le revêtement, de la limitation de l'accrois-  presented by the coating, the limitation of the

sement de l'exigence en octane. Cette limite supérieure est d'autant plus basse que lès valeurs de pénétration thermique sont plus élevées. La pénétration thermique est définie comme gKQC, o K est la conductibilité thermique,Q-est la densité et C est la capacité calorifique. La conductance thermique est définie comme K/d, o.d est l'épaisseur. Les matières à  the octane requirement. This upper limit is even lower than the thermal penetration values are higher. The thermal penetration is defined as gKQC, where K is the thermal conductivity, Q-is the density and C is the heat capacity. Thermal conductance is defined as K / d, where d is the thickness. The subjects to

structure cellulaire fermée selon l'invention ont une pénétra-  closed cell structure according to the invention have a penetration

tion thermique, indiquée en unités du système international,  thermal energy, indicated in units of the international system,

inférieure à environ 600 J/m2oKs1/2 et une conductance ther-  less than about 600 J / m2oKs1 / 2 and a thermal conductance

mique d'au moins environ 2000 J/m2 0Ks. Le produit de la pénétration thermique par la conductance thermique de matières convenables est inférieur à environ 3x10 J2/m4oK2s3/2. De  at least about 2000 J / m2 0Ks. The product of thermal penetration by thermal conductance of suitable materials is less than about 3x10 J2 / m4oK2s3 / 2. Of

plus, les retenues de chaleur de la surface doivent être insuf-  Moreover, the heat retention of the surface must be insuf-

fisantes pour élever la température de la charge de carburant  to raise the temperature of the fuel load

et d'air d'admission de plus d'environ 330C au-dessus de l'ac-  and intake air of more than about 330C above the ac-

croissement de température du moteur propre. Des revêtements préférés, tels qu'une mousse de résine polyimide à cellules fermées, contenant du noir de carbone et des microsphères, ont une pénétration thermique d'environ 380 J/m2 Ks1/2 et  temperature increase of the clean engine. Preferred coatings, such as closed-cell polyimide resin foam, containing carbon black and microspheres, have a thermal penetration of about 380 J / m2 Ks1 / 2 and

une conductance thermique de 3000 J/m20Ks.  a thermal conductance of 3000 J / m20Ks.

La matière peut être toute matière minérale ou orga-  The material may be any mineral or organic material

nique solide, modifiée ou non, ayant un volume interne de vide suffisant pour-satisfaire les paramètres indiqués. Les  solid, modified or unmodified, having an internal void volume sufficient to-satisfy the parameters indicated. The

matières organiques convenables comprennent des résines poly-  Suitable organic materials include poly-

imide à haute température et des mousses résineuses renfer-  imide at high temperature and resinous foams contain

mant des microsphères. Des matières minérales ou inorganiques convenables comprennent des matières telles que les oxydes, nitrures et carbures de Si, Ti, Cr, Ta, Nb, Zn et autres, modifiés par l'introduction d'un volume de vide suffisant, c'est-à-dire de microsphères, d'agents moussants ou de gaz, etc, afin de satisfaire les paramètres indiqués concernant la  mantle microspheres. Suitable inorganic or inorganic materials include materials such as oxides, nitrides and carbides of Si, Ti, Cr, Ta, Nb, Zn and others modified by the introduction of a sufficient void volume, that is, -describing microspheres, foaming agents or gases, etc., in order to meet the parameters indicated for the

conductance thermique et la pénétration thermique. Les pro-  thermal conductance and thermal penetration. Professionals-

priétés thermiques d'une mousse ayant un volume non vide donné (NV) peuvent être évaluées à partir des relations suivantes:  Thermal properties of a foam with a given non-void volume (NV) can be evaluated from the following relationships:

K,K * NV/(2 - NV)K, K * NV / (2 - NV)

ç = *NVç = * NV

C =Cs sC = Cs s

o l'indice s désigne la propriété thermique du solide.  o the index s denotes the thermal property of the solid.

On peut rapidement déterminer une taleur souhaitée pour NV en substituant les expressions de K, et C à la mousse dans la formule donnant la pénétration thermique et en ajustant la valeur de NV jusqu'à ce que la valeur de péné- tration thermique souhaitée soit atteinte. L'épaisseur d du revêtement peut être ajustée afin que la conductance thermique soit placée entre les limites souhaitées. Par exemple, pour -le nitrure de silicium, K est de 18 W/m0K,g est de 3240 kg/m3 et C est de 1060 J/kg0K. Une mousse de nitrure de silicium  A desired tanner for NV can be quickly determined by substituting the expressions of K, and C for the foam in the formula for thermal penetration and adjusting the NV value until the desired thermal penetration value is reached. . The thickness d of the coating can be adjusted so that the thermal conductance is placed between the desired limits. For example, for silicon nitride, K is 18 W / m², g is 3240 kg / m3 and C is 1060 J / kg K. Silicon nitride foam

ayant un volume non vide NV de 0,08 présente une valeur esti-  having a non empty volume NV of 0.08 has an estimated value of

mée de K de 0,75 W/m0K et une pénétration thermique estimée de 454 J/m20 Ks1/2. Un revêtement de 0,2 mm d'épaisseur de cette mousse présente une conductance thermique de 3750  k-value of 0.75 W / mOK and an estimated thermal penetration of 454 J / m 2 Ks 1/2. A 0.2 mm thick coating of this foam has a thermal conductance of 3750

W/m20K.W / M20K.

Les composites inorganiques modifiés peuvent être  Modified inorganic composites can be

formés par mélange de microsphères organiques ou inorgani-  formed by mixing organic or inorganic microspheres

ques avec la matière inorganique et compression à chaud ou frittage de la matière pour donner un solide, ou bien par  with the inorganic material and hot pressing or sintering the material to give a solid, or by

tout autre procédé connu de l'homme de l'art.  any other method known to those skilled in the art.

Le revêtement de surface a pour fonctions, dans la chambre de combustion, d'empêcher les pertes de chaleur,  The function of the surface coating in the combustion chamber is to prevent heat loss,

d'empêcher le dépôt permanent de substances ayant une capaci-  to prevent the permanent deposit of substances with

té calorifique supérieure à celle du revêtement, et de favori-  higher than that of the coating, and

ser la combustion des hydrocarbures dans la zone d'étouffement adjacente à la surface libre du revêtement. Sa fonction, dans le collecteur d'admission, y compris la partie en forme de  burn the hydrocarbons in the choking zone adjacent to the free surface of the liner. Its function, in the intake manifold, including the shaped part

tulipe de la soupape d'admission, est d'empêcher un échauffe-  tulip of the intake valve, is to prevent overheating

ment excessif de.la charge de carburant et d'air (c'est-à-dire  excessively high fuel and air (ie

un échauffement supérieur à celui nécessaire à la volatilisa-  overheating than that required for volatilization

tion). Dans la chambre de combustion, les précurseurs du dépôt sont volatilisés par la température élevée présente à la surface libre du revêtement pendant le cycle de travail. On obtient des températures élevées à la surface du revêtement  tion). In the combustion chamber, the precursors of the deposit are volatilized by the high temperature present at the free surface of the coating during the work cycle. High temperatures are obtained at the surface of the coating

en choisissant un revêtement de faible capacité calorifique.  choosing a low heat capacity coating.

Le revêtement selon l'invention convient à des mo-  The coating according to the invention is suitable for

teurs à combustion interne du type à allumage par étincelles et du type à allumage par compression, par exemple à des moteur à deux temps ou à quatre temps, ainsi qu'à des moteurs à piston rotatif, communément appelés moteurs "Wankel". Les surfaces pouvant être revêtues dans le moteur à combustion interne comprennent au moins une partie de la surface de la chambre de combustion, à savoir la surface non balayée qui est en contact avec les gaz de combustion et qui comprend  Spark ignition type and compression ignition type internal combustion engines, for example two-cycle or four-stroke engines, as well as rotary piston engines, commonly referred to as "Wankel" engines. The surfaces which can be coated in the internal combustion engine comprise at least a portion of the surface of the combustion chamber, namely the unswept surface which is in contact with the combustion gases and which comprises

la surface supérieure du piston (c'est-à-dire la partie ex-  the upper surface of the piston (ie the outer part of the

posée à la combustion), la face de la soupape et la culasse et/ou la surface du collecteur d'admission, c'est-à-dire la  placed on combustion), the face of the valve and the cylinder head and / or the surface of the intake manifold, i.e.

surface qui est en contact avec la charge d'admission de car-  surface which is in contact with the load of

burant et d'air, entre le carburateur et la chambre de com-  air and air, between the carburettor and the

bustion et qui comprend la partie en forme de tulipe de la soupape d'admission. Le revêtement est appliqué par tout  and that includes the tulip-shaped portion of the intake valve. The coating is applied by all

procédé convenable permettant de former une couche sensible-  suitable method for forming a sensitive layer

ment uniforme qui adhère à la surface, ou bien à une surface convenablement préparée, et ce revêtement a une épaisseur d'environ 0,02 à 1 mm, de préférence d'environ 0,2 à 0,04 mm et, d'une manière encore plus préférable, d'environ 0,03 à  uniformly adhering to the surface, or to a suitably prepared surface, and this coating has a thickness of about 0.02 to 1 mm, preferably about 0.2 to 0.04 mm, and even more preferably, from about 0.03 to

0,15 mm, dans le cas de surfaces exposées à la combustion.  0.15 mm, in the case of surfaces exposed to combustion.

Les propriétés thermiques du revêtement sont telles qu'il  The thermal properties of the coating are such that

est d'une longue durée de vie et d'une faible capacité calo-  has a long life and low heat capacity

rifique, qu'il est inoffensif pour le moteur, et qu'il pré-  that it is harmless to the engine, and that it is

sente également une bonne stabilité thermique.  also feels good thermal stability.

Au moins une partie de certaines des surfaces préci-  At least a portion of some of the surfaces

tées est revêtue de la mousse organique ou inorganique.  is coated with organic or inorganic foam.

Il est préférable qu'une partie de la chambre de combustion et notamment la culasse, qui est en contact-avec les gaz de combustion, soit revêtue. La surface supérieure du piston (c'est-à-dire la face de combustion du piston) est également une surface qu'il est préférable de revêtir. Les faces des soupapes exposées à la combustion peuvent être revêtues, en particulier la soupape d'admission. La surface du collecteur d'admission qui est en contact avec le mélange de carburant et d'air d'admission, entre le carburateur et la chambre de combustion, peut être revêtue de mousse résineuse, notamment les parties de la surface du collecteur d'admission atteignant la plus haute température par suite de leur proximité de la chambre de combustion, et plus particulièrement la partie en forme de tulipe de la soupape d'admission. Les surfaces de la chambre de combustion ou du collecteur d'admission ou des  It is preferable that a part of the combustion chamber and in particular the cylinder head, which is in contact with the combustion gases, be coated. The upper surface of the piston (i.e., the combustion face of the piston) is also a surface which is preferable to coat. The faces of the valves exposed to combustion can be coated, in particular the intake valve. The surface of the intake manifold that is in contact with the mixture of fuel and intake air, between the carburettor and the combustion chamber, can be coated with resinous foam, especially the parts of the surface of the collector. inlet reaching the highest temperature due to their proximity to the combustion chamber, and more particularly the tulip-shaped portion of the intake valve. The surfaces of the combustion chamber or intake manifold or

deux sont revêtues, au moins en partie, de la manière dé-  two are covered, at least in part, in the manner

crite ci-dessus, mais pour différentes raisons. Tandis que la chambre de combustion est revêtue pour faire fonctionner le moteur d'une manière plus adiabatique,c'est-à-dire pour réduire la perte de chaleur vers le fluide de refroidissement  written above, but for different reasons. While the combustion chamber is coated to operate the engine in a more adiabatic manner, i.e. to reduce heat loss to the coolant

à la fin du temps de compression et pendant le temps de tra-  at the end of the compression time and during the

vail, ainsi que pour réduire le dépôt et le recyclage de la chaleur, le collecteur d'admission est revêtu pour éviter tout échauffement excessif de la charge de carburant et d'air, c'est-à-dire tout échauffement dépassant celui nécessaire à  and to reduce heat deposition and recycling, the intake manifold is coated to prevent overheating of the fuel and air load, ie any heating exceeding that required for

la volatilisation du mélange, et pour réduire également l'ac-  the volatilization of the mixture, and to reduce also the

cumulation de dépôts autour de la partie en forme de tulipe  accumulation of deposits around the tulip-shaped part

de la soupape d'admission. Le revêtement du collecteur s'ap-  of the intake valve. The coating of the collector

plique davantage au moteur à carburateur qu'au moteurs à  more to the carburetor engine than to the

injection directe.direct injection.

Dans une autre forme de réalisation de l'invention, au moins une partie de la surface de la lumière d'échappement est revêtue de ladite mousse organique ou inorganique afin d'isoler les gaz d'échappement, ce qui tend à maintenir à une  In another embodiment of the invention, at least a portion of the surface of the exhaust port is coated with said organic or inorganic foam to isolate the exhaust gas, which tends to

température plus élevée les gaz d'échappement lorsqu'ils doi-  higher temperature the exhaust gas when

vent être utilisés par un turbocompresseur, ou bien lorsqu'ils font l'objet d'une limitation catalytique des émissions de  be used by a turbocharger, or when they are subject to a catalytic limitation of

substances polluantes.polluting substances.

Le revêtement à structure cellulaire fermée selon  Closed cellular structure coating

l'invention, qui est thermiquement stable, résiste à l'oxyda-  the invention, which is thermally stable, resists oxidation

tion et à la décomposition, même aux températures de surface élevées auxquelles il est exposé par intermittence dans des moteurs à combustion interne (par exemple environ 400'C et plus). Ce revêtement tire ses propriétés à la fois des  and at decomposition even at the high surface temperatures at which it is intermittently exposed in internal combustion engines (e.g., about 400 ° C and higher). This coating derives its properties from both

matières dont il est constitué et de son mode de réalisation.  materials of which it is constituted and of its mode of realization.

Le revêtement comprend un grand nombre de vide noyés dans  The coating comprises a large number of vacuum embedded in

une matrice résineuse ou dans une matière inorganique mention-  a resinous matrix or in an inorganic material mentioned

née précédemment. En particulier, les espaces vides constituent environ 40 % ou plus, en volume,du revêtement. Ce dernier est appelé précisément "mousse" en raison du grand nombre de vides (en fait, cellules contenant un gaz) qu'il renferme. Les vides sont pratiquement fermés, c'est-à-dire que la mousse présente une structure cellulaire fermée, de sorte que la pression régnant dans une cellule fermée donnée ne varie pas avec les 1 0 cycles de pression du moteur. Un mode relativement simple de production du revêtement de mousse cellulaire fermé selon l'invention consiste à noyer un grand nombre de sphères  previously born. In particular, the voids constitute about 40% or more, by volume, of the coating. The latter is called precisely "foam" because of the large number of voids (in fact, gas-containing cells) it contains. The voids are substantially closed, i.e. the foam has a closed cell structure, so that the pressure in a given closed cell does not vary with the 10 engine pressure cycles. A relatively simple method of producing closed cell foam coating according to the invention is to drown a large number of spheres.

creuses préformées, appelées précédemment et ci-après "micro-  preformed hollow sections, previously referred to and hereinafter

sphères", dans une matrice résineuse, une telle mousse étant appelée "mousse syntactique" (Modern Plastics Encyclopedia  spheres "in a resinous matrix, such foam being called" syntactic foam "(Modern Plastics Encyclopedia

1978-79, McGraw-Hill, page 145).1978-79, McGraw-Hill, page 145).

Les microsphères sont mélangées dans la solution de résine qui est ensuite amenée à maturation pour former une matrice rigide sur la surface. Des microsphères disponibles dans le commerce peuvent être obtenues à partir de matières  The microspheres are mixed in the resin solution which is then matured to form a rigid matrix on the surface. Commercially available microspheres can be obtained from materials

inorganiques et organiques très diverses et de leurs mélanges.  inorganic and organic substances and their mixtures.

Des microsphères organiques convenables sont choisies parmi  Suitable organic microspheres are selected from

le verre, la céramique et le quartz ainsi que leurs mélanges.  glass, ceramics and quartz and their mixtures.

Des microsphères inorganiques convenables comprennent des microsphères en matière plastique du type phénol-formaldéhyde et en matières analogues. Les microsphères inorganiques ont un diamètre moyen d'environ 0,01 à 0,2 mm et elles sont de préférence présentes en quantités comprises entre environ 40 et 80 %, en volume, de la mousse mûrie et de préférence  Suitable inorganic microspheres include phenol-formaldehyde plastic microspheres and the like. The inorganic microspheres have an average diameter of about 0.01 to 0.2 mm and are preferably present in amounts of about 40 to 80%, by volume, of the cured foam and preferably

entre environ 50 et 65 %O en volume. Ces microsphères organi-  between about 50 and 65% by volume. These microspheres

ques ont de préférence un diamètre moyen d'environ 0,01 à 0,1 mm et elles sont de préférence présentes en quantités comprises entre environ 50 et 70 % en volume de la mousse mûrie. Les microsphères de matière plastique sont classées selon leur tolérance à la pression, par application à ces sphères d'une pression d'environ 2 750 kPa, dans un liquide, cette application de pression étant suivie d'une flottaison de la fraction souhaitée. Les microsphères inorganiques sont utilisées pour accroître, outre le volume des vides, la résistance de la mousse à cellules fermées. Les microsphères inorganiques sont présentes en quantités comprises entre  They preferably have an average diameter of about 0.01 to 0.1 mm and are preferably present in amounts of about 50 to 70% by volume of the cured foam. The plastic microspheres are classified according to their pressure tolerance, by applying to these spheres a pressure of about 2750 kPa in a liquid, this application of pressure being followed by a flotation of the desired fraction. Inorganic microspheres are used to increase, in addition to void volume, the resistance of the closed cell foam. Inorganic microspheres are present in amounts between

environ 40 et 70 % en volume de la mousse mûrie. Les micro-  about 40 and 70% by volume of the ripe foam. The micro-

sphères sont soumises à une pression d'environ 12000 kPa  spheres are subjected to a pressure of about 12000 kPa

- avant la flottaison.- before the waterline.

La matrice résineuse organique utilisée dans le cadre de la présente invention comprend toute résine qui durcit pour former une matrice rigide ayant les propriétés  The organic resinous matrix used in the context of the present invention comprises any resin that hardens to form a rigid matrix having the properties

de longévité et de stabilité thermique indiquees précédemment.  longevity and thermal stability indicated previously.

Des composites résineux contenant une résine, du carbone et/ou de la silice sont préférés. Un grand nombre de ces résines sont des polymères à haute température contenant  Resinous composites containing resin, carbon and / or silica are preferred. Many of these resins are high temperature polymers containing

des noyaux aromatiques("Advances in Macromolecular Chemis-  aromatic rings ("Advances in Macromolecular Chemis-

try, Vol. 2, Academic Press, New York, 1970, pages 175- 236, M.M.Koton), des polymères fluorés ou des polymères de  try, Vol. 2, Academic Press, New York, 1970, pp. 175-236, M.M.Koton), fluoropolymers or polymers of

composés organiques de silicium, par exemple des poly-  organic silicon compounds, for example poly-

aromatiques, et des oxydes de polyphénylène, des polyesters, des polyamides, des polyanhydrides et des polyurées aromatiques ayant des points de fusion supérieurs à 300 C  aromatic, and polyphenylene oxides, polyesters, polyamides, polyanhydrides and aromatic polyureas having melting points above 300 C

sont connus. De préférence, la résine est une résine poly-  are known. Preferably, the resin is a poly-

imide ou polyamide thermodurcissable ou thermoplastique telle que les polymères aromatiques qui mûrissent pour former  imide or thermosetting or thermoplastic polyamide such as aromatic polymers which ripen to form

des poly(amide-imides), comme décrit dans le brevet des Etats-  poly (amide-imides) as described in US Pat.

Unis d'Amérique N 3 190 856, par exemple des polymères d'anhydride trimellitique et de diamines aromatiques décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N 4 136 085 et N 3 347 808. Des résines polyimide sont largement disponibles (Modern Plastics Encyclopedia 1979-80, McGrawHill, pages 76-78). Des polyimides thermodurcissables ne présentent pas de points de ramollissement distincts au-dessous de leur température normale de dégradation qui peut atteindre 260 C ou plus. Un polyimiide thermoplastique présente un point de fusion d'environ 310-365 C. Les polyimides sont en général produits par la réaction d'anhydrides ou de dianhydrides avec des amines di(primaires) ("Polyimides a new Class of Thermally-stable Polymers, Technomic Publ.Co., Stamford, Conn., 1970, N.A. Adrova et collaborateurs"),par exemple la réaction de  United States No. 3,190,856, for example polymers of trimellitic anhydride and aromatic diamines described in U.S. Patent Nos. 4,136,085 and 3,347,808. Polyimide resins are widely available (Modern Plastics Encyclopedia 1979-80, McGraw Hill, pp. 76-78). Thermosetting polyimides do not exhibit distinct softening points below their normal degradation temperature of up to 260 C or more. A thermoplastic polyimide has a melting point of about 310 ° -365 ° C. Polyimides are generally produced by the reaction of anhydrides or dianhydrides with di (primary) amines ("Polyimides a new Class of Thermally-stable Polymers"). Technomic Publ.Co., Stamford, Conn., 1970, NA Adrova et al.), For example the reaction of

OO

C o oo C,ou .OC o oo C, or .O

00

O OO O

ilil -Ni2 avea H.a <--n, OU i') Z t" F 1 lt, I>u lo-@--.t  ili -Ni2 avea H.a <- n, OR i ') Z t "F 1 lt, I> u lo-@--.t

O OO O

o X et Y sont choisis à partir de -C(CF3)2,t -0- -C-, etc. Dans une forme préférée de réalisation, la matrice résineuse est un composite de polyimide et de noir de carbone ou de graphite, de préférence, contenant. également d'autres charges telles que les formes poudreuses du bore,de ZnO,  o X and Y are selected from -C (CF3) 2, t -O- -C-, etc. In a preferred embodiment, the resinous matrix is a composite of polyimide and carbon black or graphite, preferably containing. also other fillers such as the powdery forms of boron, ZnO,

d'Al et de la fumée de silice amorphe. On utilise avantageu-  Al and amorphous silica fume. It is advantageous to use

sement un noir de carbone dense, ayant- un faible rapport surface spécifique/volume. De tels composites sont plus  a dense carbon black, having a low surface area / volume ratio. Such composites are more

rigides, du point de vue de la structure, et plus réfractai-  rigid, from the point of view of structure, and more refractory

res, car ils conservent leur forme et leur longévité, même  because they retain their shape and longevity, even

au-dessus du point de ramollissement de la résine. Une matri-  above the softening point of the resin. A matrix

ce résineuse composite préférée comprend d'environ 30 à 85 % en poids de résine polyimide, de 70 à 15 % en poids de noir de carbone, et de 0 à 7 % en poids de fumées de silice. D'une  this preferred composite resinous material comprises from about 30 to 85% by weight of polyimide resin, from 70 to 15% by weight of carbon black, and from 0 to 7% by weight of silica fumes. On the one

façon encore plus préférable, lorsqu'on utilise des micro-  even more preferable, when using micro-

sphères de matière plastique, la matrice résineuse composite comprend d'environ 35 à 50 % en poids de polyimide, d'environ 65 à 50 % en poids de noir de carbone, et de 0 à 4 % en poids de fumées de silice. Une composition de mousse à structure cellulaire fermée, préférée, renfermant des microsphères inorganiques, comprend d'environ 60 à 80 % en poids de résine  spheres of plastic material, the composite resinous matrix comprises from about 35 to 50% by weight of polyimide, from about 65 to 50% by weight of carbon black, and from 0 to 4% by weight of silica fumes. A preferred closed cell structure foam composition comprising inorganic microspheres comprises from about 60 to 80% by weight of resin

polyimide et d'environ 40 à 20 % en poids de noir de carbone.  polyimide and about 40 to 20% by weight of carbon black.

Le revêtement de mousse peut être formé sur la sur-  The foam coating can be formed on the surface

face métallique (étant entendu que des surfaces de matière plastique peuvent être substituées, dans certains cas, aux surfaces métalliques si le moteur à combustion interne est construit en partie de pièces de matière plastique) par mélange du polyamide avec un solvant (c'est-à-dire 1-méthyl-2-pyrrolidone) etfacultativement, un diluant tel que du p-xylène, une charge telle que du noir de carbone, du graphite et/ou des fumées de silice et/ou du bore en poudre, et des microsphères. Ce mélange liquide est  metal face (it being understood that plastic surfaces may be substituted, in some cases, for metal surfaces if the internal combustion engine is partly made of plastic parts) by mixing the polyamide with a solvent (ie i.e., 1-methyl-2-pyrrolidone) and, optionally, a diluent such as p-xylene, a filler such as carbon black, graphite and / or silica fumes and / or powdered boron, and microspheres. This liquid mixture is

appliqué par enduction ou pulvérisation sur la surface pro-  applied by coating or spraying on the surface

pre, à l'épaisseur souhaitée. La surface peut être chauffée  pre, to the desired thickness. The surface can be heated

avant la pulvérisation. Le diluant et le solvant sont élimi-  before spraying. The diluent and the solvent are removed

nés avec soin du revêtement afin de limiter ou d'empêcher  born with care of the coating to limit or prevent

l'apparition de gradients de solvants dans le revêtement.  the appearance of solvent gradients in the coating.

Ce dernier est amené à maturation par chauffage d'environ WC à environ 260 à 370WC, au cours d'un processus de maturation de 8-24 heures. La température pratique maximale de maturation peut être limitée par la nature des micro-  The latter is matured by heating about 80 ° C to about 370 ° C, during a maturing process of 8-24 hours. The maximum practical temperature of ripening can be limited by the nature of

sphères, car les microsphères phénoliques sont affaiblies à la température la plus élevée. Le revêtement est en général appliqué sur la surface à l'épaisseur souhaitée pour une utilisation continue dans le moteur. Cependant, bien qu'il ne soit pas indispensable que le revêtement soit ablatif dans le cas o il est trop épais, il peut être ramené à une épaisseur plus avantageuse, comprise entre environ 0,04 et  spheres because the phenolic microspheres are weakened at the highest temperature. The coating is generally applied to the surface at the desired thickness for continuous use in the engine. However, although it is not essential that the coating be ablative in the case where it is too thick, it can be reduced to a more advantageous thickness, between about 0.04 and

0,2 mm, pour les surfaces exposées à la combustion.  0.2 mm, for surfaces exposed to combustion.

L'invent.ion sera davantage décrite dans les exemples suivants dont les détails ne sont en aucun cas limitatifs  The invention will be further described in the following examples, the details of which are in no way limiting.

à la portée de l'invention.within the scope of the invention.

Exemple 1Example 1

On enduit la surface d'une chambre de combustion d'un moteur "CFR" à soupapes latérales (moteur à combustion interne à un seul cylindre, de 611 cm3 de cylindréeet d'un rapport de compression de 7,0:1) d'une préparation obtenue  The surface of a combustion chamber is coated with a "CFR" engine with side valves (single-cylinder internal combustion engine, 611 cc displacement and a compression ratio of 7.0: 1). a preparation obtained

par mélange d'une partie en volume de polymère amide-  by mixing one part by volume of amide polymer

imide du type "Amoco AI-10" (un polymère de condensation contenant des liaisons imide aromatique et obtenu à partir d'anhydride trimellitique et de diamine), trois parties en volume de N-méthyl-2-pyrrolidone (NMP) et une partie en volume de noir de carbone du type "Cabot Sterling MT" tnoir ayant un degré de dispersion moyen) dans un mélangeur à grande vitesse jusqu'à ce que l'on obtienne une préparation homogène; on ajoute trois volumes secs de microsphères de résine phénolique du type "Union Carbide BJO-0930" et on agite  imide of the "Amoco AI-10" type (a condensation polymer containing aromatic imide linkages and obtained from trimellitic anhydride and diamine), three parts by volume of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and a portion of volume of "Cabot Sterling MT" carbon black having a mean degree of dispersion) in a high speed mixer until a homogeneous preparation is obtained; three dry volumes of phenolic resin microspheres of the type "Union Carbide BJO-0930" are added and shaken

jusqu'à ce que l'on obtienne une préparation honmogène. La sur-  until an honmogenic preparation is obtained. The sur-

face de combustion est peinte à l'aide de ce mélange qui est ensuite chauffé au pistolet à air chaud jusqu'à ce qu'il durcisse, puis séché au four pendant 16 heures à 60 C et amené à maturation à 200 C, 230 C, 260 C, 290 C et 315 C, à raison de deux heures à chaque température. Ce revêtement fini, on soumet le moteur à un essai CFR de 65 heures, avec de l'essence sans plomb (alkylate) à 1200 touis/minute, sous une dépression à l'admission de 13,5 kPa, l'émission de CO étant de 1,5 ppm et l'avance à l'allumage de 20 degrés,  The combustion face is painted with this mixture, which is then heated with a hot air gun until it hardens, then oven dried for 16 hours at 60 ° C. and matured at 200 ° C., 230 ° C. , 260 C, 290 C and 315 C, for two hours at each temperature. This finished coating, the engine was subjected to a 65-hour CFR test, with unleaded petrol (alkylate) at 1200 rpm, under an intake vacuum of 13.5 kPa, CO being 1.5 ppm and the ignition advance of 20 degrees,

sans qu'une détérioration n'apparaisse.  without deterioration appearing.

Exemple 2Example 2

Dans cet exemple, une autre chambre de combustion  In this example, another combustion chamber

de moteur CFR à soupapes latérales est revêtue d'une prépa-  CFR engine with side valves is equipped with a prepa-

ration obtenue par mélange de 24 g de polyimide "Monsanto Skybond 700", qui est une résine aromatique réagissant à la chaleur, donnant par maturation thermique un polyimide réticulé, 24 g de noir de carbone du type "Cities Service Columbian Raven MT", 12 g de N-méthyl-2-pyrrolidone, et g de p-xylène dans un mélangeur à grande vitesse. On ajoute 70 cm3 de microsphères de résine phénolique du type "Union Carbide BJO-0840" à 62 g du mélange précédent, ainsi que 5 g de diluant constitué de p-x-ylène. On prépare les microsphères en leur appliquant une pression de 2100 kPa dans de l'isooctane, puis en éliminant par flottaison la fraction non broyée. Le revêtement dilué est appliqué par pulvérisation sur une culasse de cylindre préchauffée à 50 C, au moyen d'une buse de pulvérisation par atomisation à l'air, puis on laisse sécher à l'air pendant 16 heures le revêtement  ration obtained by mixing 24 g of polyimide "Monsanto Skybond 700", which is a heat-reactive aromatic resin, giving by thermal maturation a cross-linked polyimide, 24 g of "Cities Service Columbian Raven MT" carbon black, 12 n-methyl-2-pyrrolidone, and p-xylene in a high speed mixer. 70 cm 3 of "Union Carbide BJO-0840" phenolic resin microspheres are added to 62 g of the above mixture, as well as 5 g of p-x-ylene diluent. The microspheres are prepared by applying a pressure of 2100 kPa in isooctane and then flotation removing the unmilled fraction. The diluted coating is applied by spraying onto a cylinder head preheated to 50 ° C by means of an air-spray nozzle and then allowed to air-dry for 16 hours.

afin d'éliminer la plus grande partie du solvant, le revête-  in order to remove most of the solvent, the coating

ment étant ensuite séché au four à 50 C, 75 C, 100 C et C, à raison de deux heures à chaque température, et amené à maturation à 200 C, 220 C, 240 C et 260 C, également à raison de deux heures à chaque température. Ce revêtement achevé, le moteur est soumis à un essai CFR de cent heures, dans les conditions de l'exemple 1, sans qu'il n'apparaisse  The mixture is then oven-dried at 50 ° C., 75 ° C., 100 ° C. and C, for two hours at each temperature, and cured at 200 ° C., 220 ° C., 240 ° C. and 260 ° C., also at the rate of two hours. at each temperature. This coating completed, the engine is subjected to a test CFR of one hundred hours, under the conditions of Example 1, without it appears

de traces de détériorations.traces of damage.

Exemple 3 Une chambre de combustion de moteur "CFR" à soupapes latérales est revêtue d'une préparation obtenue par mélange  Example 3 A "CFR" engine combustion chamber with side valves is coated with a mixture preparation

de 25 g d'une composition de résine aromatique réagissant à la cha-  25 g of an aromatic resin composition reacting to the

leur, du type "Monsanto Skybond 700", pouvant donner, par maturation thermique, un polyimide réticulé, 13 g de NMP, et 15 g de perles de noir de carbone de traitement thermique du type "Cities Service Columbian Raven MT", jusqu'à ce que l'on obtienne une substance homogène, dans un mélangeur à grande vitesse. On ajoute 2,6 g de microsphères du type "Union Carbide BJO 0930", classées par élimination de la fraction flottante dans une colonne d'éthanol à courant descendant, à 41 g  their, of the "Monsanto Skybond 700" type, which can give, by thermal maturation, a crosslinked polyimide, 13 g of NMP, and 15 g of heat-treating carbon black beads of the "Cities Service Columbian Raven MT" type, up to to obtain a homogeneous substance in a high speed mixer. 2.6 g of "Union Carbide BJO 0930" microspheres, classified by removal of the floating fraction in a downflow ethanol column, at 41 g are added.

du mélange de polyimide et de noir de carbone formant- une ma-  mixture of polyimide and carbon black forming a

trice. Ce revêtement est séché et amené à maturation comme décrit dans l'exemple 2. On procède ensuite à un essai CFR de 65 heures du moteur, alimenté en essence sans plomb,  trice. This coating is dried and matured as described in Example 2. A 65 hour CFR test of the engine, fueled with unleaded gasoline, is then carried out.

en utilisant les conditions d'essai de l'exemple 1, pratique-  using the test conditions of Example 1, practically

* ment inchangées. Le moteur présentant ce revêtement présente une augmentation de l'exigence en octane de seulement 2,3 indices d'octane avec une avance à l'allumage de 300, alors que le même moteur, sans revêtement de la culasse, présente* unchanged. The engine having this coating exhibits an increase in the octane requirement of only 2.3 octane numbers with a spark advance of 300, while the same engine, without cylinder head liner, exhibits

une augmentation de l'exigence en octane de 6,3 indices.  an increase in the octane requirement of 6.3 indices.

Exemple 4Example 4

Une chambre de combustion d'un moteur "CFR" à  A combustion chamber of a "CFR" engine at

soupapes latérales est revêtu par pulvérisation d'une pré-  side valves is spray-coated with a pre-

paration obtenue par mélange de 24 g de matière du type "Monsanto Skybond 700", 24 g de noir de carbone thermique N-907 du type "Cancarb", 24 g d'un mélange de 26,5 % de  paration obtained by mixing 24 g of material of the "Monsanto Skybond 700" type, 24 g of thermal carbon black N-907 of the "Cancarb" type, 24 g of a mixture of 26.5% of

NMP et 73,5 % de p-xylène dans un mélangeur à grande vitesse.  NMP and 73.5% p-xylene in a high speed mixer.

On ajoute 70 cm3 de microsphères traitées du type "Union Carbide BJO0840" à 64 g du mélange précédent, ainsi que 6 g du mélange précédent de NMP-p-xylène. On traite les microsphères en les chauffant à 170 C pendant deux heures  70 cm 3 of "Union Carbide BJO0840" treated microspheres are added to 64 g of the above mixture, as well as 6 g of the above mixture of NMP-p-xylene. The microspheres are treated by heating them at 170 ° C. for two hours.

sous une dépression de 85 kPa, avec une lente purge à l'azo-  under a depression of 85 kPa, with a slow nitrogen purge

te, puis en les soumettant à une pression de 2800 kPa, sous isooctane, en éliminant par flottage la fraction non broyée et en éliminant par séchage l'isooctane résiduel. Le mélange final est pulvérisé au moyen d'un atomisateur à air, sur une épaisseur de 0,127 mm à l'état mûri. On fait sécher à l'air le revêtement pendant 16 heures, puis on le fait sécher au four et on le fait mûrir à 500C, 800C, 1200C, 1500C, 1800C, 2000C, 2200C et 2400C, à raison de deux heures à chaque température. Le revêtement reste inchangé au bout de heures d'essai du moteur avec un carburant sans plomb  and then by subjecting them to a pressure of 2800 kPa, under isooctane, by flotation removal of the unmilled fraction and drying out the residual isooctane. The final mixture is sprayed with an air atomizer to a thickness of 0.127 mm in the cured state. The coating is air-dried for 16 hours, then oven dried and cured at 500C, 800C, 1200C, 1500C, 1800C, 2000C, 2200C and 2400C, two hours at each temperature. . The coating remains unchanged after hours of engine testing with unleaded fuel

et dans les conditions de l'essai de l'exemple 1.  and under the conditions of the test of Example 1.

Exemple 5Example 5

Pour cet exemple, on usine un moteur "CFR" à soupapes latérales afin que son rapport de compression soit de 9,5 avant l'application du revêtement. Le mélange du revêtement est préparé dans un broyeur à billes dans lequel on introduit 31 g de matière du type '!Monsanto Skybond 700', 23 g de matière du type "Monsanto Skybond 705", 21 g de N-méthyl-2-pyrrolidone, 1, 2 g de poudre de bore amorphe,  For this example, a "CFR" engine with side valves is machined so that its compression ratio is 9.5 before the coating is applied. The coating mixture is prepared in a ball mill into which 31 g of Monsanto Skybond 700 material, 23 g of "Monsanto Skybond 705" material, 21 g of N-methyl-2-pyrrolidone are introduced. , 1.2 g of amorphous boron powder,

pure à 95 % et ayant une dimension de particules de 0,3-  95% pure and having a particle size of 0.3-

1,5 gm, cette poudre provenant de la firme Atomergic Cheme-  1.5 gm, this powder from the firm Atomergic Cheme-

tals, et 10 g de noir de carbone inoxydable à degré de dis-  tals, and 10 g of stainless carbon black with degree of

persion moyen, provenant de la firme Cancarb Limited, sous  medium persion, from Cancarb Limited, under

la référence "N 907". Lorsque le broyage est achevé, on ajou-  the reference "N 907". When the grinding is completed, add

te 9,7 g de microsphères de verre insoluble du type "FTD 202"  9.7 g of insoluble glass microspheres of the type "FTD 202"

de la firme Emerson and Cumings. Les microsphères sont clas-  Emerson and Cumings. The microspheres are classi

sées par application d'une pression de 14000 kPa, dans l'eau,  by application of a pressure of 14000 kPa, in water,

et retenue de la fraction flottante. On préchauffe la culas-  and retention of the floating fraction. We preheat the culas-

se à 70 C avant la pulvérisation. La culasse ayant reçu la pulvérisation est amenée à maturation dans un four programmé qui est chauffé de 90 à 155 C en douze minutes, de 155 à  at 70 ° C before spraying. The sputtered yoke is cured in a programmed oven which is heated from 90 to 155 C in twelve minutes, from 155 to

C en deux heures, et de 200 C à 370D C en treize heures.   C in two hours, and 200 C to 370D C in thirteen hours.

Le moteur dont la culasse est ainsi revêtu est essayé pendant heures avec un carburant du type alkalate et avec une dépression d'admission de 6,75 kPa. A la fin de l'essai, le revêtement s'avère pratiquement intact, sauf dans une petite zone parcourue par des gaz à grande vitesse entre le cylindre et les soupapes. Par ailleurs, des microsphères  The engine whose cylinder head is thus coated is tested for hours with a fuel of the alkalate type and with an intake depression of 6.75 kPa. At the end of the test, the coating is practically intact, except in a small area where high velocity gas flows between the cylinder and the valves. In addition, microspheres

exposées de façon occasionnelle présentent des marques d'af-  occasional exposures show signs of

faissement thermique sur leur face exposée. L'épaisseur moyenne du revêtement au début de l'essai était de 84,8 gm et celle mesurée à la fin de l'essai est de 77,2 Am.  heat treatment on their exposed side. The average thickness of the coating at the start of the test was 84.8 μm and that measured at the end of the test was 77.2 μm.

Exemple 6Example 6

On utilise dans cet exemple le même moteur et les mêmes conditions d'essai que ceux de l'exemple 5. La matrice maintenant les microsphères est préparée au broyeur à billes par mélange de 21,3 g de matière du type "Monsanto Skybond 705", de 31,2 g de matière du type "Monsanto Skybond 700", de 10,9 g de noir de carboneMr inoxydable du type "No.907" produit par la firme Cancarb Limited, et de 21,3 g de N-méthyl-2-pyrrolidone. On mélange 60 g de cette matrice avec 13,8 g de microsphères de céramique du type "FA-A" de la firme Emerson and Cumings, ces microsphères ayant été soumises à un tamisage destiné à éliminer les microsphères de plus de 0, 088 mm, puis soumises à une pression, dans l'eau,  In this example, the same engine and the same test conditions as those of Example 5 are used. The matrix holding the microspheres is prepared by ball milling by mixing 21.3 g of material of the "Monsanto Skybond 705" type. , 31.2 g of "Monsanto Skybond 700" material, 10.9 g of "No.907" stainless steel carbon black produced by Cancarb Limited, and 21.3 g of N-methyl -2-pyrrolidone. 60 g of this matrix are mixed with 13.8 g of ceramic microspheres of the "FA-A" type from Emerson and Cumings, these microspheres having been sieved to remove microspheres larger than 0.08 mm. , then subjected to pressure, in the water,

de 15.000 kPa destinée à éliminer les sphères les plus faibles.  15,000 kPa to eliminate the weakest spheres.

Le revêtement est appliqué par pulvérisation et amené à matu-  The coating is applied by spraying and matured

ration comme décrit dans l'exemple 5. Le revêtement reste in-  ration as described in Example 5. The coating remains intact

tact au bout de 20 heures d'essai avec un carburant du type alkalate, certaines détériorations du revêtement apparaissant entre la zone des soupapes et la bougie d'allumage. Au cours de cet essai, l'épaisseur moyenne passe de 102 Dam au début de l'essai à 89 gm à la fin de l'essai. Le revêtement utilisé est soumis à un essai supplémentaire de 20 heures avec un mélange, formant un dépôt, d'essence sans plomb à laquelle on ajoute 25 % d'un composant lourd provenant d'un craquage  after 20 hours of testing with an alkalate type fuel, with some coating damage occurring between the valve area and the spark plug. In this test, the average thickness increases from 102 Dam at the beginning of the test to 89 gm at the end of the test. The coating used is subjected to a further 20 hour test with a deposit-forming mixture of unleaded gasoline to which 25% of a heavy component from cracking is added.

catalytique fluide. Le revêtement maintient la culasse prati-  fluid catalytic. The coating maintains the cylinder head practically

quement exempte de dépôts. Sensiblement la moitié de la sur-  free of deposits. Substantially half of the over-

face conserve un aspect blanc dû à la présence de zinc dans l'huile de lubrification. La totalité de la surface restante  face retains a white appearance due to the presence of zinc in the lubricating oil. The totality of the remaining area

de la culasse, à l'exception d'une petite zone située au-  of the breech, with the exception of a small area

dessus de la soupape d'admission, présente un aspect tanné  above the intake valve, has a tanned appearance

dû à des dépôts légers (les microsphères restent encore net-  due to light deposits (the microspheres are still clearly

tement visibles au-dessous de ce dépôt). Normalement, un tel carburant laisse des dépôts noirs et épais sur la plus grande  visible below this deposit). Normally, such fuel leaves black and thick deposits on the largest

partie de la culasse.part of the breech.

Exemple 7Example 7

Deux culasses d'un moteur de production à quatre cylindres, arbre à cames en tête et 2,3 litres de cylindrée sont revêtues par pulvérisation d'une préparation obtenue par mélange de 32,4 g de matière du type "Monsanto Skybond 700", 17,5 g de matière du type "Monsanto Skybond 705", 9,5 g de matière du type "Cancarb No907", à savoir du noir de carbone thermique produit par la firme Cancarb Limited, et 22,2 g de N-méthyl-2-pyrrolidone, NMP, dans un broyeur à billes. On ajoute ensuite à 70,4 g de ce mélange, 8,2 g de microsphères de verre du type "FTF 15" de la firme Emerson and Cumings, sélectionnées sous pression dans l'eau à 21 000  Two cylinder heads of a four cylinder, overhead cam and 2.3 liter displacement production engine are spray-coated with a preparation obtained by mixing 32.4 g of material of the "Monsanto Skybond 700" type, 17.5 g of material of the "Monsanto Skybond 705" type, 9.5 g of material of the "Cancarb No907" type, namely thermal carbon black produced by Cancarb Limited, and 22.2 g of N-methyl -2-pyrrolidone, NMP, in a ball mill. 8.2 g of glass microspheres of the "FTF 15" type from Emerson and Cumings, selected under pressure in water at 21,000, are then added to 70.4 g of this mixture.

kPa. On préchauffe la culasse à 100 C avant la pulvérisation.  kPa. The cylinder head is preheated to 100 ° C. before spraying.

On fait ensuite arriver à maturation le revêtement de la culas-  The culms are then matured.

se en utilisant le cycle de l'exemple 5. On soumet le moteur à un essai de 230 heures comprenant un cycle mixte route/ville à une vitesse moyenne de 46,5 km/h. A la fin de cet essai, les deux cylindres revêtus présentent une augmentation moyenne de l'exigence en octane de 3,4,alors qu'elle est de 4,6 pour les cylindres non revêtus, ce qui correspond à une diminution  using the cycle of Example 5. The engine is subjected to a 230 hour test including a mixed road / city cycle at an average speed of 46.5 km / h. At the end of this test, the two coated rolls have an average increase in the octane requirement of 3.4, whereas it is 4.6 for the uncoated rolls, which corresponds to a decrease

de 1,2 de l'augmentation de l'exigence en octane pour les cy-  of the increase in the octane requirement for the cy-

lindres revêtus.coated linders.

Deux échantillons du revêtement de cet exemple présen-  Two samples of the coating of this example presented

tent des conductibilités thermiques de 0,171 et 0,118 J/m Ks, des masses volumiques de 948 kg/m3 et des capacités calorifiques  thermal conductivities of 0.171 and 0.118 J / m Ks, densities of 948 kg / m3 and heat capacities

estimées de 1130 J/kg K. Ainsi, leurs valeurs sont respec-  estimated at 1130 J / kg K. Thus, their values are

tivement de 428 et 356 J/m2 Ks1/2 Les épaisseurs des échantil-  of 428 and 356 J / m2 Ks1 / 2 The thicknesses of the samples

-6 -6-6 -6

lons sont respectivement de 40x106 m et 50x10 6m, ce qui donne des valeurs K/d de 4275 et 2360 J/m2 Ks. Le produit de la pénétration thermique par la conductance thermique donne respectivement 1,83x106 J2/m4 K2s3/2 et 8,4x105 J2 /m40K2s3/2 A titre de comparaison, un dépôt d'essence sans plomb, prélevé dans une chambre de combustion, présente une  lons are respectively 40x106 m and 50x10 6m, which gives K / d values of 4275 and 2360 J / m2 Ks. The product of the thermal penetration by the thermal conductance gives respectively 1.83x106 J2 / m4 K2s3 / 2 and 8 , 4x105 J2 / m40K2s3 / 2 By way of comparison, an unleaded fuel depot, taken from a combustion chamber, presents a

conductibilité thermique de 0,25 J/m Ks, une masse volu-  thermal conductivity of 0.25 J / m Ks, a mass density

mique de 1520 kg/m3 et une capacité calorifique de 1670,  1520 kg / m3 and a heat capacity of 1670,

ce qui donne une valeur de de 797 J/m2 Ks 1/2 L'épais-  which gives a value of 797 J / m2 Ks 1/2 The thickness

-6 seur de ce dépôt particulier est de 35x10 m (bien que des dépôts de plus de 100xO10-6m soient plus courants), de sorte  This deposit is 35x10 m (although deposits of more than 100xO10-6m are more common), so

que sa valeur K/d est de 7143 J/m2 0Ks.  that its K / d value is 7143 J / m2 0Ks.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au moteur décrit et représenté sans sortir  It goes without saying that many modifications can be made to the motor described and represented without leaving

du cadre de l'invention.of the scope of the invention.

Claims (1)

REVENDICATIONCLAIM Mousse syntactique convenant au revêtement des surfaces d'une chambre (1) de combustion d'un moteur à combustion interne, caractérisée en ce qu'elle comprend une matrice (12) composée d'environ 30 à 60 % en poids de résine polyimide,d'environ 70 à 40 % en poids de noir de carbone, et de 0 à 7 % en poids de fumées de silice, ces substances étant mélangées à environ 68 % en volume, basé  Syntactic foam suitable for coating the surfaces of a combustion chamber (1) of an internal combustion engine, characterized in that it comprises a matrix (12) composed of approximately 30 to 60% by weight of polyimide resin, from about 70 to 40% by weight of carbon black, and from 0 to 7% by weight of silica fumes, these substances being blended at about 68% by volume, based on sur la mousse durcie, de microsphères (11) de matière plas-  on the hardened foam, microspheres (11) of tique du type phénol-formaldéhyde, ayant un diamètre moyen  Phenol-formaldehyde type tick, having an average diameter d'environ 0,03 à 0,08 mm.from about 0.03 to 0.08 mm. ee
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