RU2738156C1 - Housing of rotary-piston internal combustion engine - Google Patents

Housing of rotary-piston internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
RU2738156C1
RU2738156C1 RU2020120279A RU2020120279A RU2738156C1 RU 2738156 C1 RU2738156 C1 RU 2738156C1 RU 2020120279 A RU2020120279 A RU 2020120279A RU 2020120279 A RU2020120279 A RU 2020120279A RU 2738156 C1 RU2738156 C1 RU 2738156C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
housing
rotary
engine
coating
piston engine
Prior art date
Application number
RU2020120279A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Евгеньевич Низовцев
Денис Александрович Климов
Михаил Иванович Ступеньков
Андрей Дмитриевич Бортников
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
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 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Priority to RU2020120279A priority Critical patent/RU2738156C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2738156C1 publication Critical patent/RU2738156C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/06—Heating; Cooling; Heat insulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B55/00—Internal-combustion aspects of rotary pistons; Outer members for co-operation with rotary pistons
    • F02B55/08—Outer members for co-operation with rotary pistons; Casings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

FIELD: engine building.
SUBSTANCE: invention relates to engine building, particularly, to rotary-piston internal combustion engines, and can be used for engine body heat insulation. Engine housing with inlet and outlet channels includes heat-insulating coating applied on inner surface of engine housing and inner surface of outlet channel of engine housing. Coating of the housing is made of inter-ceramic-matrix composite material based on reaction-sintered silicon SiC, zirconium diboride ZrB2, zirconium disilicide ZrSi2, ultradispersed carbon C and vanadium V at specified ratio of components in wt% with formation of Nowotny phase with composition Zr5Si3C. Coating of inner surface of outlet channel of housing is made of material based on porous silicon carbide SiC, modified with fibers of silicon nitride Si3N4 at certain ratio of components in wt%.
EFFECT: invention is aimed at improving heat-shielding, adhesion and strength properties of coating of inner surface of housing of rotary-piston engine and inner surface of outlet channel of housing of rotary-piston engine.
1 cl, 1 tbl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к роторно-поршневым двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано для теплоизоляции корпуса двигателя.The invention relates to the field of engine construction, namely to rotary piston internal combustion engines, and can be used for thermal insulation of the engine body.

Известен корпус роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания с расположенными в нем впускным и выпускным каналами (авторское свидетельство СССР №639475, F02B 53/12, 1978 г. Бюллетень №47). Отсутствие теплоизоляции внутренней поверхности корпуса приводит к большому отводу тепла в систему охлаждения и уменьшению доли теплоты, преобразуемой в эффективную работу, и, как следствие, к снижению КПД двигателя и ухудшению его технико-экономических показателей, а также к увеличению содержания токсичных веществ в отработавших газах, вследствие неполноты сгорания топливовоздушной смеси.The known body of a rotary piston internal combustion engine with inlet and outlet channels located in it (USSR author's certificate No. 639475, F02B 53/12, 1978 Bulletin No. 47). The lack of thermal insulation of the inner surface of the housing leads to a large heat removal into the cooling system and a decrease in the proportion of heat converted into efficient operation, and, as a consequence, to a decrease in the engine efficiency and deterioration of its technical and economic indicators, as well as to an increase in the content of toxic substances in the exhaust gases , due to incomplete combustion of the air-fuel mixture.

Известен корпус роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания с расположенными в нем впускным и выпускным каналами и нанесенным на внутреннюю поверхность корпуса и выпускного канала корпуса роторно-поршневого двигателя теплоизоляционным покрытием, выполненным из композиционного материала, выполненного из пористого металла или керамического материала, например, окиси циркония (патент US №4021163, класс 418-83, 1977 г.). Известное техническое решение не обеспечивает достаточного уровня снижения количество тепла, теряемого в систему охлаждения вследствие недостаточно высоких теплоизоляционных параметров материала покрытия и его низкую стойкость к термоударам (резком повышении температуры). Кроме того, используемые покрытия имеют недостаточно высокую прочность сцепления (адгезию) с основой, предварительно нанесенной на внутреннюю поверхность корпуса, в связи с чем требуется нанесение дополнительных промежуточных слоев между теплозащитным покрытием и основой.Known is the housing of a rotary piston internal combustion engine with inlet and outlet channels located therein and a heat-insulating coating applied to the inner surface of the housing and the outlet channel of the rotary piston engine housing made of a composite material made of porous metal or ceramic material, for example, zirconium oxide (US patent No. 4021163, class 418-83, 1977). The known technical solution does not provide a sufficient level of reduction in the amount of heat lost to the cooling system due to insufficiently high thermal insulation parameters of the coating material and its low resistance to thermal shocks (a sharp increase in temperature). In addition, the coatings used do not have a sufficiently high adhesion strength (adhesion) to the base previously applied to the inner surface of the housing, and therefore requires the application of additional intermediate layers between the heat-protective coating and the base.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является корпус роторно-поршневого двигателя с расположенными в нем впускным и выпускным каналами и нанесенным на внутреннюю поверхность корпуса и выпускного канала корпуса роторно-поршневого двигателя теплоизоляционным покрытием, выполненным из композиционного материала (Патент РФ на полезную модель RU №5823, F01C 2106, 1998 г.). В известном техническом решении покрытие внутренней поверхности корпуса выполнено из композиционного материала, состоящего из твердых включений фазы α-Аl2О3, распределенной в матрице из γ-Аl2О3 и соединениях муллита 3Аl2О3 * 2SiO2. Существенным недостатком известного технического решения является пониженная прочность при термоударе вследствие недостаточного сцепления (адгезии) теплоизоляционного материала с основой, что обусловлено различием в коэффициентах термического расширения, а также недостаточная эффективность теплозащитных свойств материала, не обеспечивающего достаточного уровня снижения количества теряемого тепла. Кроме того, недостаточно эффективная теплоизоляция на поверхности выпускного канала корпуса роторно-поршневого двигателя приводит к повышению степени теплоотвода от горячих газов в каналы охлаждения, в результате чего снижается эффективность двигателя и увеличивается содержание СО и NOx в отработавших газах.The closest to the proposed invention in terms of the technical essence and the achieved effect is the housing of a rotary piston engine with inlet and outlet channels located in it and a heat-insulating coating made of composite material applied to the inner surface of the housing and the outlet channel of the housing of a rotary piston engine (RF Patent No. useful model RU No. 5823, F01C 2106, 1998). In the known technical solution, the coating of the inner surface of the body is made of a composite material consisting of solid inclusions of the α-Al 2 O 3 phase, distributed in a matrix of γ-Al 2 O 3 and mullite compounds 3Al 2 O 3 * 2SiO 2 . A significant disadvantage of the known technical solution is the reduced strength during thermal shock due to insufficient adhesion (adhesion) of the heat-insulating material to the base, which is due to the difference in the coefficients of thermal expansion, as well as the insufficient efficiency of the heat-shielding properties of the material, which does not provide a sufficient level of reduction in the amount of lost heat. In addition, insufficiently effective thermal insulation on the surface of the outlet channel of the rotary piston engine housing leads to an increase in the degree of heat removal from hot gases to the cooling channels, as a result of which the engine efficiency decreases and the content of CO and NOx in the exhaust gases increases.

Реализация технического решения по заявляемому изобретению позволяет повысить эффективность роторно-поршневого двигателя за счет уменьшения теплоотвода горячих газов из полости его корпуса и повышения надежности теплозащитного покрытия.The implementation of the technical solution according to the claimed invention improves the efficiency of the rotary piston engine by reducing the heat removal of hot gases from the cavity of its body and increasing the reliability of the heat-shielding coating.

Технический результат, достигаемый при осуществлении предлагаемого изобретения, заключается в повышении теплозащитных, адгезионных и прочностных свойств покрытия внутренней поверхности корпуса и выпускного канала роторно-поршневого двигателя.The technical result achieved by the implementation of the proposed invention is to increase the heat-shielding, adhesive and strength properties of the coating of the inner surface of the housing and the exhaust channel of the rotary piston engine.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что в корпусе роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания с расположенными в нем впускным и выпускным каналами, каналами охлаждения на внутреннюю поверхность корпуса роторно-поршневого двигателя и выпускного канала нанесено теплоизоляционное покрытие, выполненное из композиционного материала, причем покрытие внутренней поверхности корпуса выполнено из интеркерамоматричного композиционного материала на основе реакционно-спеченного карбида кремния (SiC), диборида циркония (ZrB2), дисилицида циркония (ZrSi2), ультрадисперсного углерода (С) и ванадия (V) при следующем соотношении компонентов, мас. %:The claimed technical result is achieved due to the fact that in the body of a rotary-piston internal combustion engine with inlet and outlet channels located in it, cooling channels, a heat-insulating coating made of a composite material is applied to the inner surface of the body of the rotary piston engine and the exhaust channel, and the coating The inner surface of the body is made of an interceramic composite material based on reaction-sintered silicon carbide (SiC), zirconium diboride (ZrB 2 ), zirconium disilicide (ZrSi 2 ), ultrafine carbon (C) and vanadium (V) with the following ratio of components, wt. %:

карбид кремния (SiC)silicon carbide (SiC) 68-7068-70 диборид циркония (ZrB2)zirconium diboride (ZrB 2 ) 55 дисилицид циркония (ZrSi2)zirconium disilicide (ZrSi 2 ) 55 ультрадисперсный углерод (С)ultrafine carbon (C) 10ten ванадий (V)vanadium (V) 10-12,10-12,

с образованием фазы Новотного состава Zr5Si3C, а покрытие внутренней поверхности выпускного канала выполнено из материала на основе пористого карбида кремния (SiC), модифицированного волокнами нитрида кремния (Si3N4) в соотношении компонентов, мас. %:with the formation of the Novotny composition phase Zr 5 Si 3 C, and the coating of the inner surface of the outlet channel is made of a material based on porous silicon carbide (SiC) modified with silicon nitride fibers (Si 3 N 4 ) in a component ratio, wt. %:

карбид кремния (SiC)silicon carbide (SiC) 78-8078-80 волокна нитрида кремния (Si3N4)silicon nitride fibers (Si 3 N 4 ) 20-2220-22

Указанные существенные признаки обеспечивают решение поставленной технической проблемы с достижением заявленного технического результата, так как:These essential features provide a solution to the technical problem posed with the achievement of the claimed technical result, since:

- выполнение покрытия внутренней поверхности корпуса из интеркерамоматричного композиционного материала на основе реакционно-спеченного карбида кремния (SiC), диборида циркония (ZrB2), дисилицида циркония (ZrSi2), ультрадисперсного углерода (С) и ванадия (V) при следующем соотношении компонентов, мас. %:- execution of the coating of the inner surface of the case from an interceramic composite material based on reaction sintered silicon carbide (SiC), zirconium diboride (ZrB 2 ), zirconium disilicide (ZrSi 2 ), ultrafine carbon (C) and vanadium (V) with the following ratio of components, wt. %:

карбид кремния (SiC)silicon carbide (SiC) 68-7068-70 диборид циркония (ZrB2)zirconium diboride (ZrB 2 ) 55 дисилицид циркония (ZrSi2)zirconium disilicide (ZrSi 2 ) 55 ультрадисперсный углерода (С)ultrafine carbon (C) 10ten ванадий (V)vanadium (V) 10-12,10-12,

с образованием фазы Новотного состава Zr5Si3C обеспечивает повышение теплозащитных, адгезионных и прочностных свойств покрытия за счет того, что фаза имеет более высокую термостойкость, чем силициды тугоплавких металлов, что особенно заметно при температурах выше 1000°С. Материалы, содержащие фазу Новотного выдерживают рабочие температуры до 1700-1900°С, отличительной особенностью которых является уникальная атомно-кристаллическая структура наноламинантной четырехшаговой спирали [Неорганические материалы, №10, том 51, 2015 г., изд-во «Наука»].with the formation of the Novot composition phase Zr 5 Si 3 C provides an increase in the heat-shielding, adhesion and strength properties of the coating due to the fact that the phase has a higher thermal stability than silicides of refractory metals, which is especially noticeable at temperatures above 1000 ° C. Materials containing the Novotny phase withstand operating temperatures up to 1700-1900 ° C, a distinctive feature of which is the unique atomic-crystal structure of the nanolaminant four-step spiral [Inorganic materials, No. 10, volume 51, 2015, Nauka publishing house].

- выполнение покрытия внутренней поверхности выпускного канала корпуса роторно-поршневого двигателя из материала на основе пористого карбида кремния (SiC), модифицированного волокнами нитрида кремния (Si3N4) в соотношении компонентов мас. %:- coating the inner surface of the outlet channel of the rotary piston engine housing made of a material based on porous silicon carbide (SiC) modified with silicon nitride fibers (Si 3 N 4 ) in the ratio of components wt. %:

карбид кремния (SiC)silicon carbide (SiC) 78-8078-80 волокна нитрида кремния (Si3N4)silicon nitride fibers (Si 3 N 4 ) 20-22,20-22,

обеспечивает повышение теплозащитных и прочностных свойств покрытия. Настоящее изобретение поясняется следующим описанием и иллюстрациями, где:provides an increase in heat-shielding and strength properties of the coating. The present invention is illustrated by the following description and illustrations, where:

- на фиг. 1 изображена схема предлагаемого корпуса роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания;- in Fig. 1 shows a diagram of the proposed housing of a rotary piston internal combustion engine;

- на фиг. 2 изображена таблица сравнительных механических и теплофизических параметров известного и предложенного технического решения.- in Fig. 2 shows a table of comparative mechanical and thermophysical parameters of the known and proposed technical solution.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения:FIG. 1 the following designations are adopted:

1 - корпус роторно-поршневого двигателя;1 - housing of a rotary piston engine;

2 - впускной канал корпуса роторно-поршневого двигателя;2 - inlet channel of the rotary piston engine body;

3 - выпускной канал корпуса роторно-поршневого двигателя;3 - the outlet channel of the rotary piston engine housing;

4 - каналы охлаждения;4 - cooling channels;

5 - теплозащитное покрытие внутренней поверхности корпуса роторно-поршневого двигателя;5 - heat-shielding coating of the inner surface of the rotary piston engine housing;

6 - теплозащитное покрытие внутренней поверхности выпускного канала корпуса роторно-поршневого двигателя.6 - heat-shielding coating of the inner surface of the outlet channel of the rotary-piston engine housing.

Корпус роторно-поршневого двигателя 1 включает расположенные в стенках впускной и выпускной каналы корпуса роторно-поршневого двигателя 2 и 3 соответственно, и каналы охлаждения 4. Поперечное сечение внутренней рабочей поверхности корпуса имеет профиль эквидистанты к эпитрохоиде, описываемой вершиной каждого выступа ротора (на чертеже не показан) при его планетарном движении внутри корпуса роторно-поршневого двигателя 1 (см. фиг. 1).The housing of the rotary piston engine 1 includes inlet and outlet channels of the housing of the rotary piston engine 2 and 3, respectively, located in the walls, and cooling channels 4. The cross-section of the inner working surface of the housing has an equidistant profile to the epitrochoid described by the top of each protrusion of the rotor (in the drawing not shown) during its planetary movement inside the housing of the rotary piston engine 1 (see Fig. 1).

Необходимо отметить, что наиболее интенсивное тепловыделение в двигателе имеет место на такте расширения продуктов сгорания и в процессе продолжающегося при этом сгорания топлива, поэтому необходимо теплоизолировать не только зону горения и расширения, но также зону выпускного канала вывода выхлопных газов. При работе двигателя наличие слоев покрытия на внутренней рабочей поверхности корпуса роторно-поршневого двигателя 1, где происходит сгорание топлива и расширение продуктов сгорания, обеспечивает существенное уменьшение отвода тепла из рабочей камеры корпуса в охлаждающую среду и повышение полноты сгорания. При этом дополнительное снижение теплоотвода от горячих газов в охлаждающую среду достигается также за счет теплоизоляции внутренней поверхности выпускного канала корпуса роторно-поршневого двигателя 3. Для этого на внутренних поверхностях корпуса роторно-поршневого двигателя 1 и выпускного канала корпуса роторно-поршневого двигателя 3 нанесены соответственно теплозащитное покрытие внутренней поверхности корпуса роторно-поршневого двигателя 5 и теплозащитное покрытие внутренней поверхности выпускного канала корпуса роторно-поршневого двигателя 6, выполненные из композиционного материала, причем теплозащитное покрытие внутренней поверхности корпуса роторно-поршневого двигателя 5 выполнено из интеркерамоматричного композиционного материала на основе реакционно-спеченного карбида кремния (SiC), диборида циркония (ZrB2), дисилицида циркония (ZrSi2), ультрадисперсного углерода (С) и ванадия (V) с образованием фазы Новотного состава Zr5Si3C, при следующем соотношении компонентов мас. %.It should be noted that the most intense heat release in the engine takes place during the expansion cycle of combustion products and in the process of continuing fuel combustion; therefore, it is necessary to insulate not only the combustion and expansion zone, but also the zone of the exhaust gas outlet. During engine operation, the presence of coating layers on the inner working surface of the rotary-piston engine 1 housing, where fuel combustion and expansion of combustion products occur, provides a significant decrease in heat removal from the working chamber of the housing to the cooling medium and an increase in combustion efficiency. At the same time, an additional decrease in heat removal from hot gases into the cooling medium is also achieved due to the thermal insulation of the inner surface of the outlet channel of the rotary-piston engine casing 3. For this purpose, on the inner surfaces of the casing of the rotary-piston engine 1 and the exhaust channel of the casing of the rotary-piston engine 3, respectively, a heat shield coating of the inner surface of the housing of a rotary piston engine 5 and a heat-shielding coating of the inner surface of the outlet channel of the housing of a rotary-piston engine 6, made of composite material, and the heat-shielding coating of the inner surface of the housing of a rotary-piston engine 5 is made of an interceram matrix composite material based on reaction sintered carbide silicon (SiC), zirconium diboride (ZrB 2 ), zirconium disilicide (ZrSi 2 ), ultrafine carbon (C) and vanadium (V) with the formation of the Novotny phase of the composition Zr 5 Si 3 C, with the following ratio of components wt. %.

Рецептура 1:Recipe 1:

карбид кремния (SiC)silicon carbide (SiC) 6868 диборид циркония (ZrB2)zirconium diboride (ZrB 2 ) 55 дисилицид циркония (ZrSi2)zirconium disilicide (ZrSi 2 ) 55 ультрадисперсный углерод (С)ultrafine carbon (C) 10ten ванадий (V)vanadium (V) 1212

Рецептура 2:Recipe 2:

карбид кремния (SiC)silicon carbide (SiC) 7070 диборид циркония (ZrB2)zirconium diboride (ZrB 2 ) 55 дисилицид циркония (ZrSi2)zirconium disilicide (ZrSi 2 ) 55 ультрадисперсный углерод (С)ultrafine carbon (C) 10ten ванадий (V)vanadium (V) 10ten

Покрытие внутренней поверхности выпускного канала корпуса роторно-поршневого двигателя 3 выполнено из материала на основе пористого карбида кремния (SiC), модифицированного волокнами нитрида кремния (Si3N4) в соотношении компонентов мас. %:The coating of the inner surface of the outlet channel of the rotor-piston engine 3 housing is made of a material based on porous silicon carbide (SiC) modified with silicon nitride fibers (Si 3 N 4 ) in the ratio of components wt. %:

Рецептура 3:Recipe 3:

карбид кремния (SiC)silicon carbide (SiC) 7878 волокна нитрида кремния (Si3 N4)silicon nitride fibers (Si 3 N 4 ) 2222

Рецептура 4:Recipe 4:

карбид кремния (SiC)silicon carbide (SiC) 8080 волокна нитрида кремния (Si3 N4)silicon nitride fibers (Si 3 N 4 ) 20twenty

При этом приведенные в рецептурах диапазоны не должны толковаться как ограничивающие область предлагаемого технического решения.In this case, the ranges given in the formulations should not be construed as limiting the scope of the proposed technical solution.

Для нанесения покрытия на рабочую поверхность корпуса роторно-поршневого двигателя 1, изготовленного из алюминиевого сплава и внутреннюю поверхность выпускного канала корпуса роторно-поршневого двигателя 3 используется технология газодетонационного напыления. При этом применение ультрадисперсного углерода при температуре напыления способствует образованию тройного соединения - фазы Новотного состава Zr5Si3C, обладающего повышенной термопрочностью при применении в составе теплозащитного покрытия внутренней поверхности корпуса роторно-поршневого двигателя, а добавка ванадия (V) увеличивает адгезионную и когезионную прочность теплозащитного покрытия внутренней поверхности корпуса роторно-поршневого двигателя, исключая необходимость нанесения дополнительных промежуточных слоев, и повышает сплошность образующихся цирконокарбидных силикатных пленок, защищающих материал покрытия от окисления и износа.To apply a coating on the working surface of the casing of the rotary piston engine 1, made of aluminum alloy and the inner surface of the outlet channel of the casing of the rotary piston engine 3, the technology of gas detonation spraying is used. At the same time, the use of ultradispersed carbon at the spraying temperature contributes to the formation of a ternary compound - the phase of the Novot composition Zr 5 Si 3 C, which has increased thermal strength when used in the composition of the thermal protective coating of the inner surface of the housing of a rotary piston engine, and the addition of vanadium (V) increases the adhesion and cohesive strength heat-protective coating of the inner surface of the rotary-piston engine housing, eliminating the need to apply additional intermediate layers, and increases the continuity of the formed zirconium carbide silicate films that protect the coating material from oxidation and wear.

При значениях глубины слоя и геометрических параметров структуры покрытия, аналогичных приведенным в известном техническом решении, указанном в качестве прототипа, толщина слоя теплозащитного покрытия внутренней поверхности выпускного канала корпуса роторно-поршневого двигателя и внутренней поверхности корпуса роторно-поршневого двигателя составляет 0,1-0,3 мм при радиусе пор 0,075-0,2 мм. Оптимальная толщина стенок между соседними порами составляет 0,18-0,22 их радиуса при толщине стенки между соседними порами 0,015-0,04 мм., межосевое расстояние пор составляет 0,18-0,48 мм, что определяет пониженную теплопроводность материала покрытия и обеспечивает уменьшение теплоотвода горячих газов из полости внутренней поверхности выпускного канала корпуса роторно-поршневого двигателя и внутренней поверхности корпуса роторно-поршневого двигателя с повышением надежности и долговечности покрытия.With the values of the layer depth and geometric parameters of the coating structure, similar to those given in the known technical solution, indicated as a prototype, the thickness of the layer of the heat-protective coating of the inner surface of the outlet channel of the rotary piston engine housing and the inner surface of the rotary piston engine housing is 0.1-0, 3 mm with a pore radius of 0.075-0.2 mm. The optimum wall thickness between adjacent pores is 0.18-0.22 of their radius, with a wall thickness between adjacent pores of 0.015-0.04 mm, the pore spacing is 0.18-0.48 mm, which determines the reduced thermal conductivity of the coating material and provides a decrease in heat removal of hot gases from the cavity of the inner surface of the outlet channel of the rotary-piston engine housing and the inner surface of the rotary-piston engine housing with an increase in the reliability and durability of the coating.

Сравнительный анализ данных, приведенных в таблице (см. фиг. 2) позволяет сделать вывод о том, что предложенное техническое решение обеспечивает достаточную термопрочность, высокую адгезионную способность покрытия за счет исключения промежуточных дополнительных слоев, высокие теплозащитные свойства покрытия и снижение эмиссии токсичных газов (СО и NOx).Comparative analysis of the data shown in the table (see Fig. 2) allows us to conclude that the proposed technical solution provides sufficient thermal strength, high adhesive ability of the coating due to the elimination of additional intermediate layers, high heat-shielding properties of the coating and a decrease in the emission of toxic gases (CO and NOx).

Таким образом, выполнение покрытия внутренней поверхности корпуса роторно-поршневого двигателя из интеркерамоматричного композиционного материала на основе реакционно-спеченного карбида кремния (SiC), диборида циркония (ZrB2), дисилицида циркония (ZrSi2), ультрадисперсного углерода (С) и ванадия (V) при указанном выше соотношении компонентов мас. % с образованием фазы Новотного состава Zr5Si3C, и выполнение покрытия внутренней поверхности выпускного канала корпуса роторно-поршневого двигателя из материала на основе пористого карбида кремния (SiC), модифицированного волокнами нитрида кремния (Si3N4) при указанном выше соотношении компонентов мас. % обеспечивает повышение теплозащитных, адгезионных и термопрочностных свойств покрытия, что позволяет решить проблему повышения эффективности двигателя, а именно повысить индикаторный КПД двигателя и уменьшить содержания СО и NOx в отработавших газах и способствует повышению долговечности и надежности покрытий корпуса и внутренней поверхности выпускного канала корпуса роторно-поршневого двигателя.Thus, the implementation of the coating of the inner surface of the rotary-piston engine housing from an interceram-matrix composite material based on reaction sintered silicon carbide (SiC), zirconium diboride (ZrB 2 ), zirconium disilicide (ZrSi 2 ), ultrafine carbon (C) and vanadium (V ) with the above ratio of components wt. % with the formation of the Novot composition phase Zr 5 Si 3 C, and the coating of the inner surface of the outlet channel of the rotary piston engine housing made of a material based on porous silicon carbide (SiC) modified with silicon nitride fibers (Si 3 N 4 ) with the above ratio of components wt. % provides an increase in the heat-shielding, adhesion and thermal strength properties of the coating, which allows solving the problem of increasing the engine efficiency, namely, increasing the indicator efficiency of the engine and reducing the CO and NOx content in the exhaust gases and contributes to an increase in the durability and reliability of the housing coatings and the inner surface of the rotor housing exhaust channel. piston engine.

Claims (4)

Корпус роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания с расположенными в нем впускным и выпускным каналами, каналами охлаждения и нанесенным на внутреннюю поверхность корпуса и выпускного канала теплоизоляционным покрытием, выполненным из композиционного материала, отличающийся тем, что покрытие внутренней поверхности корпуса роторно-поршневого двигателя выполнено из интеркерамоматричного композиционного материала на основе реакционно-спеченного карбида кремния SiC, диборида циркония ZrB2, дисилицида циркония ZrSi2, ультрадисперсного углерода С и ванадия V при следующем соотношении компонентов, мас.%:The body of a rotary-piston internal combustion engine with inlet and outlet channels, cooling channels and a heat-insulating coating made of a composite material applied to the inner surface of the body and the exhaust channel, characterized in that the coating of the inner surface of the rotary-piston engine body is made of an intercerammatrix composite material based on reaction-sintered silicon carbide SiC, zirconium diboride ZrB 2 , zirconium disilicide ZrSi 2 , ultrafine carbon C and vanadium V with the following ratio of components, wt%: карбид кремния SiCsilicon carbide SiC 68-7068-70 диборид циркония ZrB2 zirconium diboride ZrB 2 55 дисилицид циркония ZrSi2 zirconium disilicide ZrSi 2 55 ультрадисперсный углерод Сultrafine carbon C 10ten ванадий Vvanadium V 10-12,10-12,
с образованием фазы Новотного состава Zr5Si3C, а покрытие внутренней поверхности выпускного канала корпуса роторно-поршневого двигателя выполнено из материала на основе пористого карбида кремния SiC, модифицированного волокнами нитрида кремния Si3N4 в соотношении компонентов, мас.%:with the formation of the Novot composition phase Zr 5 Si 3 C, and the coating of the inner surface of the outlet channel of the rotary piston engine housing is made of a material based on porous silicon carbide SiC modified with silicon nitride fibers Si 3 N 4 in the ratio of components, wt%: карбид кремния SiC silicon carbide SiC 78-8078-80 волокна нитрида кремния Si3N4 silicon nitride fibers Si 3 N 4 20-2220-22
RU2020120279A 2020-06-18 2020-06-18 Housing of rotary-piston internal combustion engine RU2738156C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020120279A RU2738156C1 (en) 2020-06-18 2020-06-18 Housing of rotary-piston internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020120279A RU2738156C1 (en) 2020-06-18 2020-06-18 Housing of rotary-piston internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2738156C1 true RU2738156C1 (en) 2020-12-08

Family

ID=73792791

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020120279A RU2738156C1 (en) 2020-06-18 2020-06-18 Housing of rotary-piston internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2738156C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4021163A (en) * 1974-10-11 1977-05-03 Toyo Kogyo Co., Ltd. Rotary-piston engine housing
RU5823U1 (en) * 1996-10-15 1998-01-16 Юлий Александрович Бакиров ROTOR-PISTON INTERNAL COMBUSTION ENGINE
GB2432630A (en) * 2005-11-23 2007-05-30 Paul John Worley Near-adiabatic internal combustion rotary engine
DE102007026598A1 (en) * 2007-06-08 2008-12-11 Whl Gmbh Rotary piston-internal combustion engine, has housing inner surface, rotary pistons and housing side walls provided with heat-insulating layer such that housing material and/or piston material experience small expansion based on heating
RU182138U1 (en) * 2018-02-22 2018-08-03 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" Housing of a rotary piston internal combustion engine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4021163A (en) * 1974-10-11 1977-05-03 Toyo Kogyo Co., Ltd. Rotary-piston engine housing
RU5823U1 (en) * 1996-10-15 1998-01-16 Юлий Александрович Бакиров ROTOR-PISTON INTERNAL COMBUSTION ENGINE
GB2432630A (en) * 2005-11-23 2007-05-30 Paul John Worley Near-adiabatic internal combustion rotary engine
DE102007026598A1 (en) * 2007-06-08 2008-12-11 Whl Gmbh Rotary piston-internal combustion engine, has housing inner surface, rotary pistons and housing side walls provided with heat-insulating layer such that housing material and/or piston material experience small expansion based on heating
RU182138U1 (en) * 2018-02-22 2018-08-03 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" Housing of a rotary piston internal combustion engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Garud et al. Performance and CombustionCharacteristics of thermal barrier coated (YSZ) low heat rejection diesel engine
Kamo et al. Thin thermal barrier coatings for engines
WO1989003930A1 (en) Thin thermal barrier coating for engines
Yilmaz et al. Thermal barrier coatings for diesel engines
JPS59183053A (en) Improved combustion chamber parts for internal combustion engine
US4819595A (en) Method of operating catalytic ignition cyclic engines
JP2010185290A (en) Heat insulating film and method of forming the same
US4773368A (en) Method of operating catalytic ignition cyclic engines and apparatus thereof
RU2738156C1 (en) Housing of rotary-piston internal combustion engine
US4988290A (en) Combustion space with a ceramic lining such as in the combustion chamber of an internal combustion engine or the combustion space in a rotary kiln furnace
US20200017714A1 (en) Thermal barrier coatings containing aluminosilicate particles
BR102014026128B1 (en) piston ring and internal combustion engine
JPS58162721A (en) Sub-combustion chamber for internal-combustion engine
RU182138U1 (en) Housing of a rotary piston internal combustion engine
Guruprakash et al. Thermal barrier coating on IC engine cylinder liner
JPS61178514A (en) Ceramic precombustion chamber diesel engine
Sarkisov et al. Barrier coatings for type C/SiC ceramic-matrix composites
JP2013177693A (en) Heat shielding film and method for forming the same
RU2236608C2 (en) Cylinder liner heat-resistent coating composition
RU182136U1 (en) Housing of a rotary piston internal combustion engine
Lumby et al. Syalon ceramics for advanced engine components
RU2821967C1 (en) Powder composition for heat-shielding coating
RU2240430C1 (en) Heat insulation coating of elements and/or units of diesel engine combustion chamber
RU5823U1 (en) ROTOR-PISTON INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Barr Low heat rejection diesel engines.

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20211019

Effective date: 20211019