RU153474U1 - Сфера головки цилиндра камеры сгорания двс с каталитически-активным термобарьерным керамическим покрытием - Google Patents

Abstract

Сфера головки цилиндра камеры сгорания ДВС с каталитически-активным термобарьерным керамическим покрытием, сформированным микродуговым оксидированием, отличающаяся тем, что покрытие выполнено двухслойным с внутренним слоем из алюминия толщиной 5-100 мкм и внешним пористым слоем толщиной 10-100 мкм из оксидов алюминия, кремния и церия.

Description

сгорания ДВС с каталитически-активным термобарьерным керамическим покрытием.

Полезная модель относится к двигателестроению, а в частности к камере внутреннего сгорания двигателя, с каталитически-активным термобарьерным керамическим покрытием.

Известен поршень двигателя внутреннего сгорания, выполненный из сплава A K 21 M 2,5 H 2,5, содержащего 20-22% Si, 2,2-3% Cu, 2,2-2,8% Ni, 0,1-0,3% Ti, 0,2-0,4% Cr, 0,2-0,5% Mg, 0,2-0,4% Mn (ГОСТ 2685-75). Жаропрочность сплава до 300-320°C (Цветное литье. Справочник. Москва. «Машиностроение», 1989 г, стр. 185). К недостаткам известного поршня следует отнести: недостаточный рабочий ресурс (выход из строя по износу «юбки», разбивания канавок в местах расположения поршневых колец); высокие рабочие температуры не обеспечивают достаточной надежности при использовании известных поршней в дизельных двигателях; сложность поршневого сплава и необходимость использования при его выплавке специальных лигатур Al-Si, Al-Ti, Al-Ni, что удорожает производство двигателей.

Ближайшим аналогом является уплотнительный элемент поршня, патент RU №2119108 C1, F16J 9/00 опубл. 20.09.1998 г. Уплотнительный элемент предназначен для уплотнения надпоршневого пространства и может быть использован в поршневых компрессорах и поршневых насосах. Уплотнительный элемент поршня имеет вид разрезного кольца, которое выполнено из легкого сплава. Износостойкое покрытие выполнено антифрикционным и нанесено микродуговым оксидированием поверхности кольца. Отношение высоты кольца к диаметру поршня не превышает 0,01.

В отличие от аналогов, покрытие заявляемой головки цилиндра наносится в два слоя первый из которых состоит из оксида алюминия, а второй содержит оксид церия, являющийся эффективным катализатором ускоряющим процесс и полноту сгорания топлива, что необходимо при работе двигателя.

Задачей стоящей перед автором является повышение надежности и эффективности в работе камеры сгорания ДВС, увеличение коэффициента полезного действия (КПД) ДВС, снижение уровня выбросов угарного газа (CO), углекислого газа (CO₂) и углеводородов в окружающую среду, за счет увеличения полноты сгорания топлива.

Поставленная задача решается благодаря формированию на сфере головки цилиндра камеры сгорания ДВС каталитически-активного термобарьерного керамического покрытия, полученного микродуговым (плазменно электролитическим) оксидированием, при этом покрытие выполнено двухслойным с внутренним слоем из алюминия толщиной 5-100 мкм и внешним пористым слоем толщиной 10-100 мкм из оксидов алюминия, кремния и церия.

Оксидные слои, получаемые методом микродугового оксидирования, характеризуются высокой адгезией, стойкостью к термоударам и термоциклированию.

Оксид церия, а также его бинарные и тройные оксиды (в том числе с алюминием) являются эффективными катализаторами конверсии углеводородов и угарного газа (CO) при достаточно низких температурах (порядка 500°C, что соответствует условиям камеры двигателя внутреннего сгорания), ускоряющими процесс и полноту горения топлива.

Сущностью полезной модели является возможность увеличение полноты сгорания топлива, что приводит к снижению уровня выбросов угарного газа (CO), углекислого газа (CO₂) и углеводородов в окружающую среду и как следствие увеличение КПД ДВС, благодаря формированию на сфере головки цилиндра камеры сгорания ДВС каталитически-активного керамического термобарьерного покрытия, на основе оксида алюминия и оксида церия, методом микродугового (плазменного электролитического) оксидирования.

На фиг. 1 изображена сфера головки цилиндра камеры сгорания ДВС 1, с каталитически-активным термобарьерным керамическим покрытием.

На поверхности сферы головки цилиндра камеры сгорания ДВС 1, методом микродугового (плазменного электролитического) оксидирования, формируется двуслойное каталитически-активное термобарьерное керамическое покрытие, толщиной 15-150 мкм. Первый (внутренний) слой покрытия, толщиной 5-100 мкм., состоит в основном из алюминия (не менее 90 мол. %) и контактирует непосредственно с металлом из которого изготовлена сфера головки цилиндра камеры сгорания ДВС. Первый слой имеет высокую твердость и износостойкость. Второй (внешний) пористый слой, толщиной 10-100 мкм., состоит из оксида алюминия, оксида кремния и оксида церия в мольной доле от 1 до 50%. Второй слой имеет высокую адгезионную прочность, стойкость к термоударам и термоциклированию, также обладает термобарьерным и каталитическим эффектом. Дополнительно покрытие может содержать оксиды меди и магния.

Режим МДО: катодно-анодный, квазисинусоидальный

Электролит на основе жидкого стекла, щелочи (гидроксид кальция) с добавлением суспензии гидроксида или оксида церия.

Заявляемая полезная модель может найти свое применение в любых ДВС (двигатели спортивных автомобилей, авиационные двигатели и тд.)

Техническим результатом от использования сферы головки цилиндра камеры сгорания ДВС с каталитически-активным термобарьерным керамическим покрытием является увеличение полноты сгорания топлива.

Таким образом, задача, стоящая перед авторами, по повышению надежности и эффективности в работе камеры сгорания ДВС, увеличение коэффициента полезного действия (КПД) ДВС, снижение уровня выбросов угарного газа (CO), углекислого газа (CO₂) и углеводородов в окружающую среду, выполнена.

Claims (1)

1. 
   

   Сфера головки цилиндра камеры сгорания ДВС с каталитически-активным термобарьерным керамическим покрытием, сформированным микродуговым оксидированием, отличающаяся тем, что покрытие выполнено двухслойным с внутренним слоем из алюминия толщиной 5-100 мкм и внешним пористым слоем толщиной 10-100 мкм из оксидов алюминия, кремния и церия.

   

Images