Состав теплозащитного покрытия цилиндровой втулки

Авторы патента:

F02F1/16 - гильзы цилиндров, омываемые жидкостью

Изобретение предназначено для производства поршневых двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом изобретения является снижение теплопроводности теплозащитного покрытия. Теплозащитное покрытие цилиндровой втулки составлено из диоксида циркония с 5%-ой примесью титана в качестве связующего. 1 табл.

Изобретение относится к энергетическому машиностроению а именно к производству поршневых двигателей внутреннего сгорания, и может быть использованно в конструкции цилиндро-поршневой группы в двигателях с проточной системой охлаждения.

Известны конструкции с теплозащитными покрытиями на внешней поверхности, обеспечивающими уменьшение теплоотвода в охлаждающую среду через цилиндровую втулку /1-2/. Однако эти решения неприемлимы для цилиндров малоразмерных дизелей (ч 8,5/11 и ч 9,5/11), так как предусматривают увеличение наружного диаметра втулки, и она при этом не вписывается в габариты блок-картера.

Для преодоления такого конструктивного барьера предложенно наносить островковое теплозащитное покрытие, располагаемое в шахматном порядке на водоохлаждаемой поверхности втулки в углублениях, специально выфрезировываемых на поверхности втулки на глубину 0,5 мм /3/.

Приняв за основу это конструктивное решение, были продолжены исследования по подбору оптимального состава теплозащитного покрытия, обеспечивающего режим работы "горячего" двигателя.

Известны составы теплозащитных покрытий на деталях ДВС, содержащие окислы металлов (Al₂O₃, TiO₂, ZrO₂, MgO, AI₂ TiO₅ и др.) /4,5/. Априорно известно, что из рассматриваемых материалов оксид циркония имеет наименьшую теплопроводность, поэтому подробные исследования по разработке теплозащитных покрытий для втулок цилиндров рассматриваемых дизелей были проведены с материалами на основе этого оксида с добавками чистых металлов (AI, Ni, Ti) в качестве связующего. Содержание связующего изменяли в пределах 5...11% (по массе). Как показано в работе /4/, такое количество связующих оптимально с точки зрения сохранения высокой теплоизолирующей способности оксидных покрытий.

Теплопроводность измеряли сравнительным методом на стандартных образцах, на которые наносили исследуемые покрытия толщиной 0,5±0,01 мм плазменным напылением в воздушной атмосфере. Объемная пористость плазменных покрытий не превышала 5...7%.

Результаты измерения теплопроводности изученных систем приведены в таблице, откуда видно, что оксидные покрытия, имеющие в качестве связующего титан, обладают наименьшей теплопроводностью по сравнению с покрытиями, содержащими алюминий или никель. Это связано с тем, что сам титан имеет меньшую теплопроводность по сравнению с никелем и алюминием.

Техническим результатом заявленного изобретения является снижение теплопроводности теплозащитного покрытия. Достигается это тем, что теплозащитное покрытие цилиндровой втулки составлено из диоксида циркония с 5%-ой примесью титана в качестве связующего.

Из исследованных покрытий наиболее оптимально (с точки зрения минимизации теплопроводности) покрытие состава (ZrO₂+5%Тi) с коэффициентом теплопроводности 0,43 Вт/(мС).

Это покрытие испытано в натурных условиях, для чего были подготовлены втулки цилиндров дизеля 4ч 9,5/11, на которые наносили покрытие вышеуказанного состава толщиной 1,00,1 мм с шахматным расположением водоомываемой поверхности.

При комплексных натурных испытаниях контролировали температуру зеркала втулки цилиндра, время запуска двигателя при нормальных и отрицательных температурах внешней среды, удельный расход топлива.

Измерения показали, что пусковые характеристики дизеля с термоизолированной втулкой значительно лучше, чем у штатных дизелей, температура зеркала втулки возросла на 20...25С, удельный расход топлива снизился на 15,9 г/(л.с.хЧ).

Источники информации

1. Исаченко В.П. и др. Теплопередача. - М.: Энергия, 2-е изд.. 1969.

2. Заявка Франции №2520809, кл. F 02 F 1/16, 1983.

3. Дорохов А.Ф., Абачараев И.М., Абачараев М.М. Цилиндровая втулка с теплозащитным покрытием. - Патент №2079685, 1997.

4. Лапчук В.А. Расчетное исследование влияния теплоизоляции на топливную экономичность дизеля 6ЧН 21/21. - Двигателестроение. 1987, №10, с.44.

5. Абачараев М,М., Хаппалаев А.Ю. Защитные покрытия в промышленности. - Махачкала: Дагкнигоиздат, 187. - 108 с.

Формула изобретения

Теплозащитное покрытие цилиндровой втулки, отличающееся тем, что оно составлено из диоксида циркония с 5%-ой примесью титана в качестве связующего.

РИСУНКИРисунок 1

Цилиндровая втулка с теплозащитным покрытием // 2079685

Втулка цилиндра двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением // 2073104

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано для повышения срока службы втулок цилиндров дизелей различного народно-хозяйственного назначения

Способ ремонта цилиндровой втулки двигателя внутреннего сгорания // 1726819

Изобретение относится к двигателестроению, преимущественно к способам ремонта корпусных элементов двигателей внутреннего сгорания

Втулка цилиндра двухтактного двигателя внутреннего сгорания // 1703846

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к двухтактным двигателям внутреннего сгорания, и позволяет упростить конструкцию и снизить брак при изготовлении

Система жидкостного охлаждения гильзы цилиндра двигателя внутреннего сгорания // 1686206

Изобретение относится к машиностроению , в частности к двигателестроению, и предназначено для Солее эффективного охлаждения гильз цилиндров двигателя внутреннего сгорания

Цилиндр поршневого двигателя внутреннего сгорания // 1638340

Втулка цилиндра двигателя внутреннего сгорания // 1590593

Изобретение относится к дизелестроению и позволяет обеспечить равномерное распределение температуры по высоте и периметру втулки цилиндра, снизить ее теплонапряженность и повысить надежность

Двигатель внутреннего сгорания // 1537863

Изобретение относится к моторостроению и позволяет повысить топливную экономичность и упростить конструкцию двигателя путем оптимизации теплового состояния гильзы цилиндра

Втулка цилиндра двигателя внутреннего сгорания // 1513164

Изобретение относится к области транспортного двигателестроения и позволяет повысить надежность и долговечность втулки цилиндра за счет выравнивания деформации зеркала втулки в рабочем состоянии в зоне камеры сгорания

Локомотивный дизельный двигатель (варианты), а также устройство и узел цилиндра для использования в нем // 2393364

Двигатель внутреннего сгорания // 2446302

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (ДВС)

Втулка цилиндра // 2531109

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Втулка (1) цилиндра двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением содержит полость (2) охлаждения, выполненную в верхней части втулки, и канал (3) подвода охлаждающей жидкости. Полость (2) охлаждения выполнена в верхней части отливки. Высота полости (2) охлаждения составляет 30÷40% рабочего диаметра втулки цилиндра. Канал (3) для подвода охлаждающей жидкости выполнен в зоне расположения выпускных клапанов крышки цилиндра со смещением от оси симметрии втулки (1) цилиндра. Технический результат заключается в повышении интенсивности охлаждения верхнего бурта втулки в зоне максимальных температур. 2 ил.

Способ изготовления напыленной рабочей поверхности цилиндра в блоке цилиндров двигателя внутреннего сгорания, а также такой блок цилиндров // 2647064

Изобретение относится к способам нанесения покрытий, в частности к способу нанесения покрытий на рабочую поверхность цилиндра блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания. На внутренней поверхности цилиндра в блоке цилиндров двигателя внутреннего сгорания термическим напылением формируют покрытие с использованием инертного газа в качестве распылительного. Расход распылительного газа составляет от 300 до 900 л/мин, величина массового расхода покровного материала – от 8 до 22,5 кг/ч. Формируемое покрытие обеспечивает высокую коррозионную стойкость рабочей поверхности цилиндра в литом блоке цилиндров двигателя внутреннего сгорания. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.