RU165036U1 - Piston for internal combustion engine with catalytically active thermal barrier ceramic coating on the surface of the bottom, piston skirt and piston ring grooves - Google Patents

Piston for internal combustion engine with catalytically active thermal barrier ceramic coating on the surface of the bottom, piston skirt and piston ring grooves Download PDF

Info

Publication number
RU165036U1
RU165036U1 RU2015138549/06U RU2015138549U RU165036U1 RU 165036 U1 RU165036 U1 RU 165036U1 RU 2015138549/06 U RU2015138549/06 U RU 2015138549/06U RU 2015138549 U RU2015138549 U RU 2015138549U RU 165036 U1 RU165036 U1 RU 165036U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piston
internal combustion
combustion engine
catalytically active
thermal barrier
Prior art date
Application number
RU2015138549/06U
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 RU2015138549/06U priority Critical patent/RU165036U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU165036U1 publication Critical patent/RU165036U1/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, оксид церия, отличающийся тем, что дополнительно покрытие нанесено в зоне поршневых колец.A piston of an internal combustion engine with a catalytically active thermal barrier ceramic coating containing alumina, cerium oxide, characterized in that the coating is additionally applied in the area of the piston rings.

Description

Поршень двигателя внутреннего сгорания с каталитически-активным термобарьерным керамическим покрытием на поверхности днища, юбки поршня и канавок поршневых колец.A piston of an internal combustion engine with a catalytically active thermal barrier ceramic coating on the surface of the bottom, piston skirt and piston ring grooves.

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.

Известен 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.A patent is known for a utility model (RU 56483 F02B77 / 02.09.09.2006) 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 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 is that the piston coating is made of alumina without the addition of 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 during the operation of ICE .

Ближайшим аналогом является патент (RU 155143 F02B77/02) поршень двигателя внутреннего сгорания с каталитически-активным термобарьерным керамическим покрытием. На поршне ДВС формируют каталитически-активное керамическое термобарьерное покрытие, на основе оксида алюминия и оксида церия, методом микродугового (плазменного электролитического) оксидирования.The closest analogue is the patent (RU 155143 F02B77 / 02) for the piston of an internal combustion engine with a catalytically active thermal barrier ceramic coating. A catalytically active ceramic thermal barrier coating based on alumina and cerium oxide is formed on the internal combustion engine piston by the method of microarc (plasma electrolytic) oxidation.

К его недостаткам можно отнести то, что каталитически-активное керамическое термобарьерное покрытие нанесено только на днище и на юбку поршня, в отличие от заявляемого поршня, на который дополнительно нанесено керамическое термобарьерное покрытие в зоне канавок поршневых колец.Its disadvantages include the fact that a catalytically active ceramic thermal barrier coating is applied only to the bottom and to the piston skirt, in contrast to the inventive piston, which is additionally coated with a ceramic thermal barrier coating in the area of the piston ring grooves.

Благодаря покрытию, нанесенному в зоне канавок поршневых колец, обеспечивается многократное повышение ресурса канавки и кольца, правильная работа поршневого кольца совместно с гильзой цилиндра, препятствуя выкашиванию кольца в износившейся канавке и резанию поверхности цилиндра выкошенным кольцом. В результате ресурс цилиндропоршневой группы может быть увеличен в несколько раз.Thanks to the coating applied in the area of the grooves of the piston rings, a multiple increase in the resource of the groove and the ring, the correct operation of the piston ring together with the cylinder liner is provided, preventing the ring from caving in the worn groove and cutting the surface of the cylinder with a worn ring. As a result, the resource of the cylinder-piston group can be increased several times.

Оксидные слои, получаемые методом микродугового оксидирования, характеризуются высокой адгезией, стойкостью к термоударам и термоциклированию. Такое покрытие также характеризуются уникальной высокой твердостью (до 2000-2500 кг/мм2) и износостойкостью при работе в паре с аналогичной керамикой, сталью или чугуном.The oxide layers obtained by the microarc oxidation method are characterized by high adhesion, resistance to thermal shock, and thermal cycling. Such a coating is also characterized by unique high hardness (up to 2000-2500 kg / mm2) and wear resistance when paired with similar ceramics, steel or cast iron.

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 ДВС, в частности на поверхности днища, юбки поршня и канавок поршневых колец,The problem is solved thanks to the formation of the internal combustion engine on the piston, in particular on the surface of the bottom, piston skirt and piston ring grooves,

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 многократного повышение ресурса канавки и кольца, правильная работа поршневого кольца совместно с гильзой цилиндра, увеличение 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 a multiple increase in the resource of the groove and ring, the correct operation of the piston ring together with the cylinder liner, and the increase in 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 how the consequence is an increase in the efficiency of the internal combustion engine due 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.

На фигуре изображен поршень ДВС 1 с каталитически-активным термобарьерным керамическим покрытием 2.The figure shows the piston of the internal combustion engine 1 with a catalytically active thermal barrier ceramic coating 2.

Реализация полезной модели:Utility Model Implementation:

На поверхности днища, юбки поршня и канавок поршневых колец 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.On the surface of the bottom, piston skirt and piston ring grooves of the engine 1, by the method of microarc (plasma electrolytic) oxidation, a two-layer catalytically active thermobarrier ceramic coating 2 is formed, with a thickness of 15-150 microns. 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.

- обеспечивается многократное повышение ресурса канавки и кольца, правильная работа поршневого кольца совместно с гильзой цилиндра- provides a multiple increase in the resource of the grooves and rings, the correct operation of the piston ring together with the cylinder liner

Таким образом задача стоящая перед авторами по повышению надежности и эффективности в работе поршней ДВС, увеличение коэффициента полезного действия (КПД) ДВС, ресурса 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 coefficient (Efficiency), internal combustion engine resource, and reduce the level of carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2) and hydrocarbon emissions into the environment, has been achieved.

Claims (1)

Поршень двигателя внутреннего сгорания с каталитически-активным термобарьерным керамическим покрытием, содержащим в своем составе оксид алюминия, оксид церия, отличающийся тем, что дополнительно покрытие нанесено в зоне поршневых колец.
Figure 00000001
A piston of an internal combustion engine with a catalytically active thermal barrier ceramic coating containing alumina, cerium oxide, characterized in that the coating is additionally applied in the area of the piston rings.
Figure 00000001
RU2015138549/06U 2015-09-10 2015-09-10 Piston for internal combustion engine with catalytically active thermal barrier ceramic coating on the surface of the bottom, piston skirt and piston ring grooves RU165036U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015138549/06U RU165036U1 (en) 2015-09-10 2015-09-10 Piston for internal combustion engine with catalytically active thermal barrier ceramic coating on the surface of the bottom, piston skirt and piston ring grooves

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015138549/06U RU165036U1 (en) 2015-09-10 2015-09-10 Piston for internal combustion engine with catalytically active thermal barrier ceramic coating on the surface of the bottom, piston skirt and piston ring grooves

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU165036U1 true RU165036U1 (en) 2016-09-27

Family

ID=57018601

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015138549/06U RU165036U1 (en) 2015-09-10 2015-09-10 Piston for internal combustion engine with catalytically active thermal barrier ceramic coating on the surface of the bottom, piston skirt and piston ring grooves

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU165036U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102557856B1 (en) Thermally insulated steel piston crown and its manufacturing method using ceramic coating
US20170145914A1 (en) Thermally insulated engine components and method of making using a ceramic coating
Garud et al. Performance and CombustionCharacteristics of thermal barrier coated (YSZ) low heat rejection diesel engine
JP2019505729A (en) Thermal insulation layer on a steel piston without cavities
JPS6018621B2 (en) engine parts
US10428760B2 (en) Piston with thermally insulating insert and method of construction thereof
JP2016125082A (en) Method for forming thermal barrier film and internal combustion engine
RU2425906C1 (en) Procedure for application of heat protecting wear resistant coating on items of iron and steel
US20160319767A1 (en) Cylinder liner of an internal combustion engine
KR102035364B1 (en) Piston with enhanced cooling gallery
RU155143U1 (en) PISTON OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH CATALYTIC-ACTIVE THERMAL BARRIER CERAMIC COATING.
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
Gautam et al. Thermal barrier coatings for internal combustion engines: A review
RU2581329C1 (en) Catalytically active thermal barrier ceramic coating on surface of chamber of internal combustion engine
CN109763911A (en) Bimetal piston head including heat insulating coat
JPH0527706B2 (en)
US10634090B2 (en) Piston for an internal combustion engine
WO2016056941A1 (en) Internal combustion engine piston
CN106150740A (en) A kind of composite cylinder jacket and production method thereof
RU198607U1 (en) Forged internal combustion engine piston
US20190024605A1 (en) Piston for internal combustion engines and method for producing piston for internal combustion engines
CN203515829U (en) Air cylinder sleeve of diesel engine
RU153474U1 (en) SPHERE OF THE HEAD OF THE CYLINDER OF THE COMBUSTION CHAMBER OF ICE WITH CATALYTIC-ACTIVE THERMOBARRIER CERAMIC COATING
WO2016056942A1 (en) Internal combustion engine cylinder head sphere with ceramic coating
CN202883145U (en) Anti-abrasion piston ring of internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20170911