RU2143573C1 - Двигатель внутреннего сгорания с деталями, имеющими поверхностное покрытие, и установка для получения покрытия - Google Patents
Двигатель внутреннего сгорания с деталями, имеющими поверхностное покрытие, и установка для получения покрытия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2143573C1 RU2143573C1 RU98120166A RU98120166A RU2143573C1 RU 2143573 C1 RU2143573 C1 RU 2143573C1 RU 98120166 A RU98120166 A RU 98120166A RU 98120166 A RU98120166 A RU 98120166A RU 2143573 C1 RU2143573 C1 RU 2143573C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coating
- thyristor
- cylinder
- capacitor
- piston
- Prior art date
Links
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000007745 plasma electrolytic oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical class [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 4
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical class O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
Landscapes
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к области двигателестроения. На рабочей поверхности цилиндра двигателя и на днище поршня выполнено композиционное покрытие, полученное микродуговым оксидированием и содержащее оксиды алюминия и кремния. Двигатель отличается тем, что наружный слой покрытия на деталях удален механической обработкой, в результате которой покрытие на рабочей поверхности цилиндра имеет меньшую толщину, чем покрытие на днище поршня. Это позволяет повысить эксплуатационные показатели двигателя. Установка для получения поверхностного покрытия содержит тиристоры для подачи на деталь чередующихся импульсов напряжения противоположной полярности, блок управления тиристорами, конденсатор, включенный последовательно с первым тиристором для формирования импульсов положительного (анодного) тока, и выпрямительный элемент для перезарядки конденсатора, и отличается тем, что последовательно включенные конденсатор и выпрямительный элемент образуют цепь формирования основных импульсов отрицательного (катодного) тока, а второй тиристор включен параллельно упомянутой цепи для формирования дополнительных импульсов катодного тока. Это позволяет повысить КПД установки. 2 с. и 3 з. п.ф-лы, 3 ил.
Description
Настоящая группа изобретений относится к области двигателестроения и может быть использована для повышения эксплуатационных показателей двигателей внутреннего сгорания.
Известен двигатель внутреннего сгорания, поверхность камеры сгорания которого методом плазменного напыления покрыта слоем молибдена и слоем алюмосиликата, содержащего 60-90% окиси алюминия (см. заявку Великобритании N 1288326, 1972 г.). Плазменное напыление не обеспечивает достаточную степень адгезии покрытия и его износостойкость. Такое покрытие может отслаиваться под действием высокой температуры и давления и не может быть применено для защиты трущихся поверхностей цилиндропоршневой группы.
Известен также двигатель внутреннего сгорания, содержащий гильзу цилиндра и поршень из алюминиевого сплава, на участках поверхностей которых микродуговым оксидированием сформировано композиционное покрытие, содержащее оксид алюминия и соединения муллита (см. Патент РФ N 2056515, 1996 г.). Это обеспечивает высокую устойчивость поршня при его движении вдоль рабочей поверхности гильзы, снижение трения, уменьшение износа деталей цилиндропоршневой группы и улучшение теплового режима работы двигателя. К недостаткам двигателя относится то, что упомянутое покрытие не нанесено на стенки камеры сгорания, что является причиной тепловых потерь в двигателе и уменьшения его ресурса. Покрытие, сформированное методом микродугового оксидирования, имеет внутренний плотный и наружный пористый слои. Твердость и износостойкость наружного слоя недостаточна для обеспечения длительной эффективной работы цилиндро-поршневой группы.
Задача изобретения - повышение эксплуатационных показателей двигателя внутреннего сгорания.
Поставленная задача решается путем того, что в двигателе внутреннего сгорания, содержащем цилиндропоршневую группу, изготовленную из алюминиевого сплава, и головку цилиндра с внутренней поверхностью под камеру сгорания, на рабочей поверхности цилиндра и днище поршня выполнено композиционное покрытие, полученное микродуговым оксидированием и содержащее оксиды алюминия и кремния, причем наружный слой покрытия на деталях удален механической обработкой, в результате которой покрытие на рабочей поверхности цилиндра имеет меньшую толщину, чем покрытие на днище поршня.
Покрытие целесообразно выполнять также на внутренней поверхности головки цилиндра.
Покрытие на рабочей поверхности цилиндра после механической обработки имеет толщину 50-100 мкм и микротвердость - не менее 15 ГПа. Такое покрытие является оптимальным с точки зрения обеспечения эффективной работы цилиндропоршневой группы двигателя и ее износостойкости. Оно позволяет снизить трение между поршнем и цилиндром, хорошо работает в условиях высокой температуры и давления и не препятствует рассеиванию тепловых потоков от сопрягаемых поверхностей.
Покрытие на стенках камеры сгорания и на днище поршня имеет большую толщину и соответственно меньшую микротвердость. Это позволяет уменьшить тепловые потери в двигателе и повысить его КПД. В то же время данные поверхности не являются трущимися и требования к твердости покрытия на них менее жесткие.
Целесообразно использовать для изготовления деталей, на которых формируется поверхностное композиционное покрытие, алюминиевый сплав, содержащий не менее 12% кремния. Это объясняется тем, что при этом большая часть кремния для покрытия во время микродугового оксидирования извлекается непосредственно из самой детали, а не из электролита. Покрытие в этом случае формируется более прочным и износостойким.
Композиционное покрытие может быть выполнено в канавке под первое компрессионное поршневое кольцо и на боковой поверхности нижнего края юбки поршня, то есть на поверхностях, наиболее подверженных износу.
Для получения поверхностного покрытия на детали из алюминиевого сплава может быть использована установка, содержащая ванну с щелочным электролитом, источник питания, встречно-параллельно включенные тиристоры для подачи на деталь чередующихся импульсов напряжения противоположной полярности, блок управления тиристорами, конденсаторы, включенные последовательно с тиристорами, и цепи перезаряда конденсаторов для увеличения амплитуды подаваемого на деталь напряжения (см. патент РФ N 1759041, 1994 г.). Недостатком такой установки является ее низкий КПД, что объясняется тем, что перезаряд конденсаторов осуществляется непосредственно от сети. Это нагружает сеть током, не протекающим через электролитическую ванну.
Задачей изобретения является повышение КПД установки.
Предлагаемая установка для получения поверхностного покрытия на детали из алюминиевого сплава, преимущественно детали двигателя внутреннего сгорания, путем ее микродугового оксидирования в ванне с щелочным электролитом, содержащая тиристоры для подачи на деталь чередующихся импульсов напряжения противоположной полярности, блок управления тиристорами, конденсатор, включенный последовательно с первым тиристором для формирования импульсов положительного (анодного) тока, и выпрямительный элемент для перезаряда конденсатора, отличается тем, что последовательно включенные конденсатор и выпрямительный элемент образуют цепь формирования основных импульсов отрицательного (катодного) тока, а второй тиристор включен параллельно упомянутой цепи для формирования дополнительных импульсов катодного тока.
Указанное включение выпрямительного элемента позволяет уменьшить энергоемкость процесса микродугового оксидирования, а наличие второго тиристора дает возможность регулировать величину катодного тока.
На фиг. 1 показан цилиндр двигателя с изображением деталей, на которых выполнено композиционное покрытие.
На фиг. 2 - электрическая схема установки для получения покрытия.
На фиг. 3 - график изменения тока через электролитическую ванну.
Двигатель содержит цилиндр 1, поршень 2 с днищем 3 и поршневыми кольцами 4, головку цилиндра 5. Покрытие, содержащее оксиды алюминия и кремния и имеющие толщину 50-100 мкм и микротвердость не менее 15 ГПа, выполнено на рабочей поверхности 6 цилиндра. На днище 3 поршня и на внутренней поверхности 7 головки цилиндра имеются слои покрытия, толщина которых больше толщины покрытия на поверхности 6. Композиционное покрытие может быть выполнено в канавке 8 под первое компрессионное поршневое кольцо и на боковой поверхности нижнего края 9 юбки поршня.
При работе двигателя покрытие на поверхностях 6 и 9 обеспечивает снижение трения между цилиндром и поршнем и уменьшение износа трущихся поверхностей. Покрытие на поверхностях 3 и 7 защищает поршень и головку цилиндра от воздействия горячих газов и препятствует рассеиванию тепла из камеры сгорания.
Установка для получения покрытия на детали 10 из алюминиевого сплава содержит рабочую емкость 11 с электролитом, тиристоры 12 и 13, блок 14 управления тиристорами, конденсатор 15, включенный последовательно с первым тиристором, и диод 16 для перезарядки конденсатора. Деталь 10 и емкость 11 являются электродами установки.
Установка работает следующим образом.
При положительной полуволне напряжения в сети, когда его мгновенное значение достигает заданной величины, тиристор 12 открывается и на электродах формируется импульс анодного напряжения. Тиристор 13 при этом закрыт, а через электролит протекает анодный ток Ia.
При отрицательной полуволне напряжения тиристор 12 закрывается, а через диод 16 и конденсатор 15 протекает ток Iк.осн. (основной импульс катодного тока). Конденсатор 14 при этом перезаряжается. Затем открывается тиристор 13 и формируется дополнительный импульс катодного тока Iк.доп. При последующем отпирании тиристора 12 напряжение конденсатора 14 суммируется с напряжением сети. Это позволяет увеличить амплитуду и соответственно скорость нарастания анодного тока.
Дополнительные импульсы необходимы для того, чтобы установить среднее значение катодного тока большим среднего значения анодного тока на 20-40%. При таком соотношении токов процесс микродугового оксидирования протекает эффективнее и уменьшается пористость полученного покрытия.
Claims (5)
1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндропоршневую группу, изготовленную из алюминиевого сплава, и головку цилиндра с внутренней поверхностью под камеру сгорания, причем на рабочей поверхности цилиндра и на днище поршня выполнено композиционное покрытие, полученное микродуговым оксидированием и содержащее оксиды алюминия и кремния, отличающийся тем, что наружный слой покрытия на деталях удален механической обработкой, в результате которой покрытие на рабочей поверхности цилиндра имеет меньшую толщину, чем покрытие на днище поршня.
2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что упомянутое покрытие выполнено также на внутренней поверхности головки цилиндра.
3. Двигатель по одному из пп.1 и 2, отличающийся тем, что покрытие выполнено также в канавке под первое компрессионное поршневое кольцо и на боковой поверхности нижнего края юбки поршня.
4. Двигатель по одному из пп.1 - 3, отличающийся тем, что алюминиевый сплав, из которого изготовлены детали с композиционным покрытием, содержит не менее двенадцати процентов кремния.
5. Установка для получения поверхностного покрытия на детали из алюминиевого сплава, преимущественно детали двигателя внутреннего сгорания, путем ее микродугового оксидирования в ванне с щелочным электролитом, содержащая тиристоры для подачи на деталь чередующихся импульсов напряжения противоположной полярности, блок управления тиристорами, конденсатор, включенный последовательно с первым тиристором для формирования импульсов положительного (анодного) тока, и выпрямительный элемент для перезарядки конденсатора, отличающаяся тем, что последовательно включенные конденсатор и выпрямительный элемент образуют цепь формирования основных импульсов отрицательного (катодного) тока, а второй тиристор включен параллельно упомянутой цепи для формирования дополнительных импульсов катодного тока.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98120166A RU2143573C1 (ru) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | Двигатель внутреннего сгорания с деталями, имеющими поверхностное покрытие, и установка для получения покрытия |
| AU18953/99A AU1895399A (en) | 1998-07-23 | 1998-11-20 | Internal combustion engine, part thereof comprising a surface coating, and method and devices for producing said part |
| PCT/RU1998/000391 WO2000005493A1 (fr) | 1998-07-23 | 1998-11-20 | Moteur a combustion interne, piece de celui-ci comprenant un revetement de surface, et procede et dispositifs de fabrication de cette piece |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98120166A RU2143573C1 (ru) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | Двигатель внутреннего сгорания с деталями, имеющими поверхностное покрытие, и установка для получения покрытия |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2143573C1 true RU2143573C1 (ru) | 1999-12-27 |
Family
ID=20212061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98120166A RU2143573C1 (ru) | 1998-07-23 | 1998-11-12 | Двигатель внутреннего сгорания с деталями, имеющими поверхностное покрытие, и установка для получения покрытия |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2143573C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2300651C2 (ru) * | 2002-01-22 | 2007-06-10 | Ман Б Энд В Диесель А/С | Способ нанесения защитного покрытия на деталь тяжелого машиностроения |
| RU2583496C2 (ru) * | 2011-09-12 | 2016-05-10 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Анодно-оксидное покрытие двигателя внутреннего сгорания и способ его изготовления |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1288326A (ru) * | 1970-08-18 | 1972-09-06 | ||
| GB1296967A (ru) * | 1969-02-20 | 1972-11-22 | ||
| RU2056515C1 (ru) * | 1992-12-11 | 1996-03-20 | Юлий Александрович Бакиров | Двигатель внутреннего сгорания |
| RU2064059C1 (ru) * | 1992-11-16 | 1996-07-20 | Юрий Михайлович Болычевский | Цилиндропоршневая пара |
| RU2064058C1 (ru) * | 1991-07-15 | 1996-07-20 | Нажип Хатмуллович Валитов | Способ обработки поверхности камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания |
| RU2070947C1 (ru) * | 1991-11-04 | 1996-12-27 | Владимир Николаевич Малышев | Способ микродугового оксидирования металлических изделий и устройство для его осуществления |
| RU2083731C1 (ru) * | 1994-04-01 | 1997-07-10 | Мамаев Анатолий Иванович | Устройство для микродугового оксидирования металлов и сплавов |
-
1998
- 1998-11-12 RU RU98120166A patent/RU2143573C1/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1296967A (ru) * | 1969-02-20 | 1972-11-22 | ||
| GB1288326A (ru) * | 1970-08-18 | 1972-09-06 | ||
| RU2064058C1 (ru) * | 1991-07-15 | 1996-07-20 | Нажип Хатмуллович Валитов | Способ обработки поверхности камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания |
| RU2070947C1 (ru) * | 1991-11-04 | 1996-12-27 | Владимир Николаевич Малышев | Способ микродугового оксидирования металлических изделий и устройство для его осуществления |
| RU2064059C1 (ru) * | 1992-11-16 | 1996-07-20 | Юрий Михайлович Болычевский | Цилиндропоршневая пара |
| RU2056515C1 (ru) * | 1992-12-11 | 1996-03-20 | Юлий Александрович Бакиров | Двигатель внутреннего сгорания |
| RU2083731C1 (ru) * | 1994-04-01 | 1997-07-10 | Мамаев Анатолий Иванович | Устройство для микродугового оксидирования металлов и сплавов |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2300651C2 (ru) * | 2002-01-22 | 2007-06-10 | Ман Б Энд В Диесель А/С | Способ нанесения защитного покрытия на деталь тяжелого машиностроения |
| RU2583496C2 (ru) * | 2011-09-12 | 2016-05-10 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Анодно-оксидное покрытие двигателя внутреннего сгорания и способ его изготовления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2268325C2 (ru) | Способ электролитического окисления для получения керамического покрытия на поверхности металла (варианты) | |
| JP2003531302A5 (ru) | ||
| JP5696351B2 (ja) | エンジン燃焼室構造 | |
| GB2383833A (en) | Piston with a ceramic reinforced ring groove | |
| JP7411171B2 (ja) | 内燃機関用ピストンの製造方法 | |
| RU2600819C2 (ru) | Поршневое кольцо, применение поршневого кольца и способ нанесения защитного покрытия для поршневого кольца | |
| RU2143573C1 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания с деталями, имеющими поверхностное покрытие, и установка для получения покрытия | |
| CN110056423B (zh) | 压缩自点火式内燃机 | |
| KR20160085261A (ko) | 마찰공학적 시스템의 코팅된 표면을 형성하는 방법 | |
| CN105986921B (zh) | 用于内燃机的活塞、包括其的内燃机及其制造方法 | |
| RU2168039C2 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания с уменьшенным теплоотводом и способ его изготовления | |
| US10208703B2 (en) | Piston for internal combustion engine, internal combustion engine including this piston, and manufacturing method of this piston | |
| CN107059089A (zh) | Zl109铝合金微弧氧化耐磨陶瓷层工艺 | |
| CN106661756A (zh) | 用于制造用于直喷式发动机的活塞的方法 | |
| WO2000005493A1 (fr) | Moteur a combustion interne, piece de celui-ci comprenant un revetement de surface, et procede et dispositifs de fabrication de cette piece | |
| RU2135803C1 (ru) | Деталь цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания, способ обработки ее поверхности, устройство для реализации способа и установка для обработки рабочей поверхности цилиндра | |
| CN109023469B (zh) | 一种利用线性/环形微等离子放电自平衡技术制备纳米化涂层的方法 | |
| CN100453789C (zh) | 一种表面处理内燃机活塞及其制备方法 | |
| Sergeev et al. | Theoretical and practical study of possibility to decrease thermal stress in pistons of internal combustion diesel engine by using galvanic plasma modification | |
| JP6337639B2 (ja) | アルミニウム合金材のハイブリッド遮熱コーティング方法及びその構造並びにピストン | |
| US10030314B1 (en) | Plasma oxidation method for making air-containing oxide coating on powertrain components | |
| RU90440U1 (ru) | Композиционное алюминий-оксидное покрытие для защиты стали от коррозии и износа | |
| EP2003319A1 (en) | Internal combustion engine having cylinders and/or pistons with a nano-structured surface and method for obtaining this surface | |
| RU2175686C1 (ru) | Композиционное покрытие и способ его изготовления | |
| CN106868564B (zh) | 耐磨性好的铝合金纺杯制造方法及该方法制造的纺杯 |