RU155143U1 - PISTON OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH CATALYTIC-ACTIVE THERMAL BARRIER CERAMIC COATING. - Google Patents

PISTON OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH CATALYTIC-ACTIVE THERMAL BARRIER CERAMIC COATING. Download PDF

Info

Publication number
RU155143U1
RU155143U1 RU2014140844/06U RU2014140844U RU155143U1 RU 155143 U1 RU155143 U1 RU 155143U1 RU 2014140844/06 U RU2014140844/06 U RU 2014140844/06U RU 2014140844 U RU2014140844 U RU 2014140844U RU 155143 U1 RU155143 U1 RU 155143U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piston
internal combustion
combustion engine
thermal barrier
ceramic coating
Prior art date
Application number
RU2014140844/06U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Александрович Лебедев
Максим Борисович Иванов
Original Assignee
Дмитрий Александрович Лебедев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дмитрий Александрович Лебедев filed Critical Дмитрий Александрович Лебедев
Priority to RU2014140844/06U priority Critical patent/RU155143U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU155143U1 publication Critical patent/RU155143U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

Поршень двигателя внутреннего сгорания с каталитически-активным термобарьерным керамическим покрытием, содержащим в своем составе оксид алюминия, отличающийся тем, что в состав покрытия дополнительно входит оксид церия.The piston of an internal combustion engine with a catalytically active thermal barrier ceramic coating containing aluminum oxide, characterized in that the coating composition additionally includes cerium oxide.

Description

Поршень двигателя внутреннего сгорания с каталитически-активным термобарьерным керамическим покрытием.Piston of an internal combustion engine with a catalytically active thermal barrier ceramic coating.

Полезная модель относится к двигателестроению, а в частности к поршням двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с каталитически-активным термобарьерным керамическим покрытием.The utility model relates to engine building, and in particular to pistons of an internal combustion engine (ICE) with a catalytically active thermal barrier ceramic coating.

Известен патент (US4245611 (A) ― 1981-01-20 F02B23/06), керамическая изоляция поршня в двигателе. В нем предлагается термоизолировать центральную часть днища поршня керамической накладкой, которая изготовлена в виде перевернутого конуса. При этом избыточное напряжение, действующие на керамический вкладыш поглощается слоем волокнистого металла, находящегося между вкладышем и поршнем.Known patent (US4245611 (A) - 1981-01-20 F02B23 / 06), ceramic insulation of the piston in the engine. It proposes to insulate the central part of the piston bottom with a ceramic plate, which is made in the form of an inverted cone. In this case, the excess voltage acting on the ceramic liner is absorbed by the layer of fibrous metal located between the liner and the piston.

Известна также заявка на патент (JP47-168729, F 02F 3/10, 1982) способ изготовления поршня с керамической изоляцией. На днище поршня наклеивается слой композита из неорганических металлических волокон и легкого сплава. Затем на слой композита наносится слой термостойкого сплава, а на него слой керамического материала.Also known patent application (JP47-168729, F 02F 3/10, 1982) a method of manufacturing a piston with ceramic insulation. A layer of a composite of inorganic metal fibers and a light alloy is glued on the piston bottom. Then, a layer of heat-resistant alloy is applied to the composite layer, and a layer of ceramic material is applied to it.

Существует патент (US4735128 (A) ― 1988-04-05 F 02F 3/06). В нем предлагают теплоизоляцию днища поршня, осуществлять методом механического соединения между керамическим вкладышем и поршнем. Механическое соединение осуществляется заполнением пор, имеющихся в керамической части, материалом поршня, происходящим в процессе формовки с подпрессовкой.There is a patent (US4735128 (A) - 1988-04-05 F 02F 3/06). It offers thermal insulation of the piston bottom, carried out by mechanical connection between the ceramic liner and the piston. The mechanical connection is carried out by filling the pores present in the ceramic part with the piston material that occurs during molding with prepress.

Предлагаемые авторами способы теплоизоляции с применением промежуточного слоя между металлом и керамикой, а также механического соединения осуществляется за счет заполнения металлом в поры керамического материала. В приведенных примерах, различия коэффициентов линейного расширения двух материалов, алюминия и керамики, приводит при нагреве и охлаждении к неизбежному разрушению керамической накладки. Кроме того, эти способы довольно трудоемки.The methods of thermal insulation proposed by the authors using an intermediate layer between metal and ceramics, as well as mechanical bonding, are carried out by filling metal into the pores of the ceramic material. In the above examples, differences in the linear expansion coefficients of the two materials, aluminum and ceramic, lead to the inevitable destruction of the ceramic lining upon heating and cooling. In addition, these methods are quite laborious.

Ближайшим аналогом является патент на полезную модель (RU 56483 F02B77/02 10.09.2006) поршень двигателя внутреннего сгорания. Выполненный из легкого сплава, содержащего алюминий, выполнен из сплава с рабочей температурой не менее 300°С и снабжен по наружной поверхности теплозащитным, износостойким покрытием, выполненным в электролите в режиме микроплазменного оксидирования. При этом покрытие выполнено из корунда.The closest analogue is the patent for a utility model (RU 56483 F02B77 / 02 09/10/2006) the piston of an internal combustion engine. Made of a light alloy containing aluminum, it is made of an alloy with a working temperature of at least 300 ° C and is provided on the outer surface with a heat-protective, wear-resistant coating made in an electrolyte in the microplasma oxidation mode. The coating is made of corundum.

Недостатком ближайшего аналога является то, что покрытие поршня выполнено из оксида алюминия, без добавления оксида церия, в отличие от заявляемого поршня, в состав покрытия которого помимо оксида алюминия добавлен оксид церия, который является эффективным катализатором ускоряющим процесс и полноту сгорания топлива, что необходимо при работе ДВС.The disadvantage of the closest analogue is that the piston coating is made of alumina without adding cerium oxide, in contrast to the inventive piston, in addition to alumina, cerium oxide is added to the coating composition, which is an effective catalyst accelerating the process and completeness of fuel combustion, which is necessary when ICE work.

Оксидные слои, получаемые методом микродугового оксидирования, характеризуются высокой адгезией, стойкостью к термоударам и термоциклированию.The oxide layers obtained by the microarc oxidation method are characterized by high adhesion, resistance to thermal shock, and thermal cycling.

Оксид церия, а также его бинарные и тройные оксиды (в том числе с алюминием) являются эффективными катализаторами конверсии углеводородов и угарного газа (СО) при достаточно низких температурах (порядка 500°С, что соответствует условиям камеры двигателя внутреннего сгорания), ускоряющими процесс и полноту горения топлива.Cerium oxide, as well as its binary and ternary oxides (including with aluminum) are effective catalysts for the conversion of hydrocarbons and carbon monoxide (CO) at sufficiently low temperatures (about 500 ° C, which corresponds to the conditions of the chamber of an internal combustion engine), accelerating the process and completeness of fuel combustion.

Задачей стоящей перед авторами является повышение надежности и эффективности в работе поршней ДВС, увеличение коэффициента полезного действия (КПД) ДВС, снижение уровня выбросов угарного газа (СО), углекислого газа (СО2) и углеводородов в окружающую среду.The objective of the authors is to increase the reliability and efficiency of the internal combustion engine pistons, increase the internal combustion engine's efficiency (Efficiency), and reduce the level of carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2) and hydrocarbon emissions into the environment.

Поставленная задача решается благодаря формированию на поршне ДВСThe problem is solved thanks to the formation of the internal combustion engine on the piston

каталитически-активного керамического термобарьерного покрытия, на основе оксида алюминия и оксида церия, методом микродугового (плазменного электролитического) оксидирования.catalytically active ceramic thermal barrier coating, based on aluminum oxide and cerium oxide, by the method of microarc (plasma electrolytic) oxidation.

Сущностью полезной модели является возможность увеличеняе полноты сгорания топлива, что приводит к снижению уровня выбросов угарного газа (СО), углекислого газа (СО2) и углеводородов в окружающую среду и как следствие увеличение КПД ДВС, благодаря формированию на поршне ДВСThe essence of the utility model is the possibility of increasing the completeness of fuel combustion, which leads to a decrease in the level of emissions of carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2) and hydrocarbons into the environment and, as a result, an increase in the ICE efficiency due to the formation of an ICE on the piston

каталитически-активного керамического термобарьерного покрытия, на основе оксида алюминия и оксида церия, методом микродугового (плазменного электролитического) оксидирования.catalytically active ceramic thermal barrier coating, based on aluminum oxide and cerium oxide, by the method of microarc (plasma electrolytic) oxidation.

На фиг. 1 изображен поршень ДВС 1 с каталитически-активным термобарьерным керамическим покрытием 2.In FIG. 1 shows the piston of ICE 1 with a catalytically active thermal barrier ceramic coating 2.

Реализация полезной модели:Utility Model Implementation:

На поверхности днища и юбки поршня ДВС 1, методом микродугового (плазменного электролитического) оксидирования, формируется двуслойное каталитически-активное термобарьерное керамическое покрытие 2, 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 изготовлен поршень и головка сферы камеры 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.A two-layer catalytically active thermal barrier ceramic coating 2, with a thickness of 15-150 microns, is formed on the surface of the piston bottom and skirt of the engine ICE 1 by the method of microarc (plasma electrolytic) oxidation. The first (inner) coating layer, 5-100 microns thick., Consists mainly of aluminum (not less than 90 mol.%) And is in direct contact with the metal from which the piston and the head of the ICE chamber sphere are made. The first layer has high hardness and wear resistance. The second (outer) porous layer, 10-100 microns thick., Consists of aluminum oxide, silicon oxide and cerium oxide in a mole fraction of 1 to 50%. The second layer has high adhesive strength, resistance to thermal shock and thermal cycling, and also has a thermal barrier and catalytic effect. Additionally, the coating may contain oxides of copper and magnesium.

Техническим эффектом от использования поршня двигателя внутреннего сгорания с каталитически-активным термобарьерным керамическим покрытием, является:The technical effect of using the piston of an internal combustion engine with a catalytically active thermal barrier ceramic coating is:

- повышения температуры в камере сгорания;- increase the temperature in the combustion chamber;

- увеличение полноты сгорания топлива;- increase the completeness of fuel combustion;

- снижение уровня выбросов угарного газа (СО), углекислого газа (СО2) и углеводородов в окружающую среду;- reduction of emissions of carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2) and hydrocarbons in the environment;

- уменьшение тепловой нагрузки на систему охлаждения и другие детали двигателя;- reduction of thermal load on the cooling system and other engine parts;

- увеличение КПД ДВС.- increase the efficiency of the internal combustion engine.

Таким образом задача стоящая перед авторами по повышению надежности и эффективности в работе поршней ДВС, увеличение коэффициента полезного действия (КПД) ДВС, снижение уровня выбросов угарного газа (СО), углекислого газа (СО2) и углеводородов в окружающую среду, выполнена.Thus, the task facing the authors to increase the reliability and efficiency of the internal combustion engine pistons, increase the internal combustion engine's efficiency (COP), reduce the level of carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2) and hydrocarbon emissions into the environment, has been completed.

Claims (1)

Поршень двигателя внутреннего сгорания с каталитически-активным термобарьерным керамическим покрытием, содержащим в своем составе оксид алюминия, отличающийся тем, что в состав покрытия дополнительно входит оксид церия.
Figure 00000001
The piston of an internal combustion engine with a catalytically active thermal barrier ceramic coating containing aluminum oxide, characterized in that the coating composition additionally includes cerium oxide.
Figure 00000001
RU2014140844/06U 2014-10-09 2014-10-09 PISTON OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH CATALYTIC-ACTIVE THERMAL BARRIER CERAMIC COATING. RU155143U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014140844/06U RU155143U1 (en) 2014-10-09 2014-10-09 PISTON OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH CATALYTIC-ACTIVE THERMAL BARRIER CERAMIC COATING.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014140844/06U RU155143U1 (en) 2014-10-09 2014-10-09 PISTON OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH CATALYTIC-ACTIVE THERMAL BARRIER CERAMIC COATING.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU155143U1 true RU155143U1 (en) 2015-09-20

Family

ID=54148206

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014140844/06U RU155143U1 (en) 2014-10-09 2014-10-09 PISTON OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH CATALYTIC-ACTIVE THERMAL BARRIER CERAMIC COATING.

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU155143U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU198607U1 (en) * 2020-03-24 2020-07-20 Роман Дмитриевич Лебедев Forged internal combustion engine piston

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU198607U1 (en) * 2020-03-24 2020-07-20 Роман Дмитриевич Лебедев Forged internal combustion engine piston

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102557856B1 (en) Thermally insulated steel piston crown and its manufacturing method using ceramic coating
US9957916B2 (en) Internal combustion engine
JP6178303B2 (en) Internal combustion engine
JP2009243352A (en) Internal combustion engine
JP6356823B2 (en) Heat-resistant member with thermal barrier coating and method for manufacturing the same
JPWO2013129430A1 (en) Thermal insulation member and engine combustion chamber structure
JP2014001718A (en) Heat insulation structure of engine combustion chamber component and manufacturing method of the same
US10428760B2 (en) Piston with thermally insulating insert and method of construction thereof
RU155143U1 (en) PISTON OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH CATALYTIC-ACTIVE THERMAL BARRIER CERAMIC COATING.
CN110056423A (en) Charge compression self-ignition type internal combustion engine
JP2013194561A (en) Compression self ignition engine
CN105986921B (en) Piston for internal combustion engine, the internal combustion engine including it and its manufacturing method
RU2581329C1 (en) Catalytically active thermal barrier ceramic coating on surface of chamber of internal combustion engine
Gosai et al. Performance and exhaust emission studies of an adiabatic engine with optimum cooling
RU165036U1 (en) Piston for internal combustion engine with catalytically active thermal barrier ceramic coating on the surface of the bottom, piston skirt and piston ring grooves
JP2013185201A (en) Thermal insulation coating structure and method for producing the same
Gautam et al. Thermal barrier coatings for internal combustion engines: A review
US20190390591A1 (en) Piston for internal combustion engine and method of manufacturing same
WO2016056941A1 (en) Internal combustion engine piston
JP5910416B2 (en) Manufacturing method of piston for engine
CN109763911A (en) Bimetal piston head including heat insulating coat
JPS5815742A (en) Engine part having flamed surface
JP2015081527A (en) Heat insulation layer provided on member surface facing engine combustion chamber
CN106715880B (en) Piston, piston machine with piston and automobile with piston machine
RU198607U1 (en) Forged internal combustion engine piston

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20161010