RU2056515C1 - Internal combustion engine - Google Patents
Internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2056515C1 RU2056515C1 RU92011325/06A RU92011325A RU2056515C1 RU 2056515 C1 RU2056515 C1 RU 2056515C1 RU 92011325/06 A RU92011325/06 A RU 92011325/06A RU 92011325 A RU92011325 A RU 92011325A RU 2056515 C1 RU2056515 C1 RU 2056515C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piston
- belt
- coating
- height
- guide
- Prior art date
Links
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
Description
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к деталям двигателей с поверхностным покрытием. The invention relates to engine building, and in particular to parts of engines with a surface coating.
Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с гильзой, камеру сгорания и поршень с поверхностным покрытием на его боковой поверхности, установленный в гильзе и имеющий днище, жаровый пояс, канавки для установки поршневых колец и направляющий пояс. Поверхностное покрытие из термостойкого материала нанесено на жаровой пояс поршня (патент ФРГ N 3304320, кл. F 02 D 3/10, опубл. 1984). A known internal combustion engine comprising a cylinder with a sleeve, a combustion chamber and a piston with a surface coating on its side surface, mounted in the sleeve and having a bottom, a fire belt, grooves for installing the piston rings and a guide belt. A surface coating of heat-resistant material is applied to the flame belt of the piston (German patent N 3304320, class F 02 D 3/10, publ. 1984).
Известный двигатель из-за неудовлетворительного базирования поршня при его движении вдоль рабочей поверхности гильзы и перекосов площади его контактирования с ней имеет повышенные износы деталей цилиндро-поршневой группы и недостаточный ресурс и надежность в работе. The known engine due to poor basing of the piston during its movement along the working surface of the liner and distortions in the area of its contact with it has increased wear of parts of the cylinder-piston group and insufficient resource and reliability.
Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с гильзой, камеру сгорания и поршень с антифрикционным покрытием на его боковой поверхности, установленный в гильзе и имеющий днище, жаровой пояс, канавки для установки поршневых колец и направляющий пояс. Упомянутое покрытие из никеля нанесено на всю высоту направляющего пояса поршня (заявка ФРГ N 3937616, кл. F 02 F 3/10, опубл. 1990). A known internal combustion engine comprising a cylinder with a sleeve, a combustion chamber and a piston with an anti-friction coating on its side surface, mounted in the sleeve and having a bottom, a fire belt, grooves for installing piston rings and a guide belt. Said nickel coating is applied to the entire height of the piston guide belt (German application N 3937616, class F 02 F 3/10, publ. 1990).
Известны двигатели внутреннего сгорания, в которых поверхность направляющего пояса поршня для лучшей прирабатываемости покрывают тонким слоем олова или свинца. Автомобильные двигатели под ред. Ховаха М. С. М. Машиностроение, 1977, с. 437). Internal combustion engines are known in which the surface of the piston guide belt is coated with a thin layer of tin or lead for better performance. Automotive engines, ed. Hovaha M.S. M. Engineering, 1977, p. 437).
В известных двигателях при их работе имеют место неудовлетворительное базирование поршня при его движении внутри гильзы и перекосы площади его контактирования с ней, а также неравномерное распределение температуры по высоте поршня и гильзы и неравномерные термические нагрузки деталей двигателя. Следствием этого является недостаточная надежность его в работе. In well-known engines during their operation there is an unsatisfactory basing of the piston when it moves inside the liner and distortions in the area of its contact with it, as well as uneven temperature distribution along the height of the piston and liner and uneven thermal loads of the engine parts. The consequence of this is its insufficient reliability.
Известен ДВС, содержащий цилиндр с гильзой, камеру сгорания и установленный в гильзе поршень, имеющий днище и боковую поверхность, включающую жаровый пояс, канавки для установки поршневых колец и направляющий пояс, причем жаровый и направляющий пояса боковой поверхности поршня имеют участки с антифрикционным покрытием. An internal combustion engine is known, comprising a cylinder with a sleeve, a combustion chamber and a piston installed in the sleeve, having a bottom and a side surface including a flame belt, grooves for installing piston rings and a guide belt, the flame and guide belts of the piston side surface having anti-friction coating sections.
Поскольку в известном двигателе не определены оптимальные зоны расположения участков с покрытием на жаровом и направляющих поясах боковой поверхности поршня, то тем самым не используются резервы для наиболее эффективного использования упомянутой поверхности для опоры поршня в гильзе и выравнивания по высоте температуры деталей цилиндропоршневой группы. Since the known engine does not determine the optimal location zones of the coated areas on the heat and guide belts of the piston side surface, this does not use reserves for the most effective use of the mentioned surface for supporting the piston in the liner and leveling the temperature of cylinder-piston parts.
Задачей изобретения является повышение надежности работы двигателя за счет более полного устранения перекосов поршня в гильзе и выравнивания по высоте термической напряженности деталей цилиндропоршневой группы. The objective of the invention is to increase the reliability of the engine due to a more complete elimination of distortions of the piston in the liner and leveling the height of the thermal tension of the details of the cylinder-piston group.
Это достигается тем, что в ДВС, содержащем цилиндр с гильзой, камеру сгорания и установленный в гильзе поршень, имеющий днище и боковую поверхность, включающую жаровый пояс, канавки для установки поршневых колец и направляющий пояс, причем жаровый и направляющий пояса боковой поверхности поршня имеют участки с антифрикционным покрытием, высота участка покрытия на жаровом поясе от днища составляет 0,3-0,5 высоты этого пояса, а высота участка покрытия на направляющем поясе от нижней его кромки составляет 0,2-0,4 высоты этого пояса. This is achieved by the fact that in an internal combustion engine containing a cylinder with a sleeve, a combustion chamber and a piston installed in the sleeve having a bottom and a side surface including a flame belt, grooves for installing piston rings and a guide belt, the flame and guide belts of the piston side surface have sections with an anti-friction coating, the height of the coating section on the hot belt from the bottom is 0.3-0.5 of the height of this belt, and the height of the coating area on the guide belt from its lower edge is 0.2-0.4 of the height of this belt.
Антифрикционное покрытие нанесено на рабочую поверхность гильзы. В качестве материала для упомянутого покрытия использован кристаллический композиционный пористый материал, состоящий из твердых включений фазы α-Al2O3, распределенной в матрице из γ-Al2O3 и соединениях муллита 3 Al2O3 · 2SiO2.The antifriction coating is applied to the working surface of the sleeve. As the material for said coating, a crystalline porous composite material was used, 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 3 Al 2 O 3 · 2SiO 2 .
При таком выполнении двигателя обеспечивается более точное базирование боковой поверхности поршня при его движении вдоль рабочей поверхности гильзы и более эффективное использование опорной длины этой поверхности, устраняются перекосы деталей и снижаются трение и износ деталей цилиндропоршневой группы, достигается автоматическое регулирование интенсивности теплоотдачи от горячих газов из камеры сгорания и теплоотвода от поршня к гильзе и выравниваются по высоте температуры этих деталей. Следствием отмеченного является повышение надежности работы двигателя внутреннего сгорания. With this embodiment of the engine, a more accurate basing of the piston lateral surface during its movement along the liner working surface and more efficient use of the reference length of this surface are ensured, skewed parts are eliminated and friction and wear of cylinder piston parts are reduced, automatic control of the heat transfer from hot gases from the combustion chamber is achieved and heat sink from the piston to the sleeve and are aligned in temperature height of these parts. The consequence of this is to increase the reliability of the internal combustion engine.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого двигателя внутреннего сгорания; на фиг. 2 слой антифрикционного покрытия, наносимого на поверхности деталей цилиндропоршневой группы, план; на фиг. 3 то же, разрез. In FIG. 1 is a schematic diagram of a proposed internal combustion engine; in FIG. 2 layer of anti-friction coating applied to the surface of the details of the cylinder-piston group, plan; in FIG. 3 same cut.
Двигатель содержит гильзу 1 цилиндра с рабочей поверхностью 2, поршень 3, установленный в гильзе, головку 4 цилиндра, камеру сгорания 5, впускной 6 и выпускной 7 клапаны, шатун 8 и коленчатый вал (не показан). Поршень 3 имеет днище 9 и боковую поверхность, включающую жаровый пояс 10, зону канавок 11, 12, 13 для установки в них поршневых колец и направляющий пояс 14. На жаровый 10 и направляющий 14 пояса поршня в виде участков 15 и 16 нанесен слой антифрикционного покрытия, между которыми расположен участок 17 боковой поверхности поршня без покрытия. Участок 15 покрытия на жаровом поясе 10 начинается от торца днища 9 и протяженность его h1 по высоте составляет 0,3-0,5 от высоты жарового пояса. Протяженность h2 участка 16 покрытия, нанесенного в нижней части направляющего пояса 14, от нижней его кромки в направлении жарового пояса составляет 0,2-0,4 высоты направляющего пояса.The engine comprises a cylinder liner 1 with a working surface 2, a piston 3 mounted in the liner, a cylinder head 4, a combustion chamber 5, inlet 6 and exhaust 7 valves, a connecting rod 8 and a crankshaft (not shown). The piston 3 has a bottom 9 and a side surface including the fringe belt 10, the area of the grooves 11, 12, 13 for installing the piston rings and a guide belt 14. A layer of antifriction coating is applied to the flame 10 and guide 14 of the piston belt in the form of sections 15 and 16 between which there is a portion 17 of the side surface of the piston without coating. The coating section 15 on the fire belt 10 starts from the end of the bottom 9 and its length h 1 in height is 0.3-0.5 of the height of the fire belt. The length h 2 of the portion 16 of the coating deposited in the lower part of the guide belt 14, from its lower edge in the direction of the heat zone is 0.2-0.4 of the height of the guide belt.
Антифрикционное покрытие в виде слоя 18 нанесено на днище 4 поршня, в виде слоя 19 на рабочую поверхность 2 гильзы цилиндра и слоя 20 на рабочие поверхности канавки 11 под первое компрессионное поршневое кольцо. An antifriction coating in the form of a layer 18 is applied to the piston bottom 4, in the form of a layer 19 on the working surface 2 of the cylinder liner and layer 20 on the working surfaces of the groove 11 for the first compression piston ring.
В качестве материала для упомянутых слоев покрытия используется композиционный дисперсно-упрочненный материал ячеистой глубумерной кристаллической структуры, состоящий из включений высокопрочной фазы α-Al2O3 (35-40%), распределенной в матрице из γ-Al2O3 (40-50%) и соединениях муллита 3Al2O3 · 2SiO2 (до 100%). Толщина слоя составляет 0,1-0,3 мм. При этих соотношениях фаз и глубине слоя покрытия и при варьировании геометрических параметров его структуры можно обеспечить наилучшие антифрикционные, теплозащитные и прочностные свойства покрытия.As the material for the mentioned coating layers, a composite dispersion-hardened material of a cellular deep-dimensional crystalline structure consisting of inclusions of the high-strength phase α-Al 2 O 3 (35-40%) distributed in a matrix of γ-Al 2 O 3 (40-50 %) and mullite compounds 3Al 2 O 3 · 2SiO 2 (up to 100%). The layer thickness is 0.1-0.3 mm. With these phase ratios and the depth of the coating layer and by varying the geometric parameters of its structure, it is possible to provide the best antifriction, heat-shielding and strength properties of the coating.
Для нанесения покрытия на детали двигателя (из алюминиевых сплавов или черных металлов с предварительно нанесенным на их поверхность слоем из алюминиевых сплавов) предпочтительно использование технологии анодно-катодного микродугового оксидирования. For coating engine parts (from aluminum alloys or ferrous metals with a layer of aluminum alloys pre-coated on their surface), it is preferable to use anodic-cathodic microarc oxidation technology.
Двигатель работает следующим образом. Образующиеся при сгорании топлива в камере сгорания 5 газы с высоким давлением и температурой давят на поршень 3 и перемещают его в цилиндре. Поступательное движение поршня через шатун преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Участки 15 и 16 поверхностного покрытия на жаровом и направляющем поясах поршня, максимально "разнесенные" вдоль его боковой поверхности, при достаточной протяженности этих участков обеспечивают эффективные опорные поверхности, точное базирование и высокую устойчивость поршня при движении его в цилиндре вдоль рабочей поверхности гильзы, устраняют его перекосы, повышенные износы деталей цилиндропоршневой группы. Максимальный эффект достигается при упомянутых значениях протяженности зон с покрытием и сохраняется в процессе всего периода эксплуатации двигателя. Кроме уменьшения износа, наличие упомянутых участков с покрытием в верхней части жарового и нижней части направляющего поясов оказывает положительное влияние на распределение температур по высоте поршня, особенно заметно снижая температуру его жарового пояса, следствием чего является выравнивание температур и термической напряженности деталей цилиндропоршневой группы, уменьшение деформаций этих деталей. Нанесение слоя покрытия на днище поршня усиливает отмеченный эффект. Выравниванию температурного поля, а также устранению перекосов поршня в гильзе дополнительно способствует нанесение упомянутого покрытия на рабочие поверхности канавки под первое компрессионное кольцо. The engine operates as follows. The gases formed during combustion in the combustion chamber 5 with high pressure and temperature press on the piston 3 and move it in the cylinder. The translational movement of the piston through the connecting rod is converted into rotational motion of the crankshaft. Sections 15 and 16 of the surface coating on the heat and guide belts of the piston, maximally "spaced" along its lateral surface, with a sufficient length of these sections provide effective supporting surfaces, accurate basing and high stability of the piston when it moves in the cylinder along the working surface of the liner, eliminate it distortions, increased wear of parts of the cylinder-piston group. The maximum effect is achieved with the mentioned values of the length of the zones with the coating and is maintained during the entire period of operation of the engine. In addition to reducing wear, the presence of the aforementioned coated areas in the upper part of the heat and lower parts of the guide belts has a positive effect on the temperature distribution along the piston height, especially reducing the temperature of its heat zone, resulting in equalization of temperatures and thermal stresses of parts of the cylinder-piston group, and reduction of deformations of these details. The application of a coating layer on the piston bottom enhances the noted effect. The leveling of the temperature field, as well as the elimination of distortions of the piston in the sleeve, is further facilitated by applying the said coating to the working surfaces of the groove under the first compression ring.
Имеющиеся в выбранном материале покрытия поры, усиливая его теплозащитный эффект, являются в то же, время капиллярами, способствующими улучшению условий смазки между трущимися деталями. Использование высоких антифрикционных свойств выбранного материала покрытия в сочетании с упомянутым локальным расположением на жаровом и направляющих поясах его слоев, образующих опоры движущегося поршня внутри гильзы, а также нанесение покрытия на рабочую поверхность гильзы обеспечивают максимальное снижение сил трения, уменьшение износа и повышение механического КПД двигателя. The pores present in the selected coating material, enhancing its heat-shielding effect, are at the same time capillaries that contribute to the improvement of the lubrication conditions between the rubbing parts. The use of high antifriction properties of the selected coating material in combination with the local location on the heat and guide belts of its layers forming the supports of the moving piston inside the sleeve, as well as coating the working surface of the sleeve provide the maximum reduction of friction forces, reduced wear and increased mechanical efficiency of the engine.
Снижение износов и уменьшение термических деформаций деталей цилиндропоршневой группы обуславливают повышение эксплуатационной надежности двигателя внутреннего сгорания. Reduced wear and thermal deformation of parts of the cylinder-piston group increase the operational reliability of the internal combustion engine.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92011325/06A RU2056515C1 (en) | 1992-12-11 | 1992-12-11 | Internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92011325/06A RU2056515C1 (en) | 1992-12-11 | 1992-12-11 | Internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2056515C1 true RU2056515C1 (en) | 1996-03-20 |
RU92011325A RU92011325A (en) | 1996-08-27 |
Family
ID=20133433
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU92011325/06A RU2056515C1 (en) | 1992-12-11 | 1992-12-11 | Internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2056515C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2525995C2 (en) * | 2012-10-01 | 2014-08-20 | Закрытое акционерное общество "НИКОМ" | Internal combustion engine |
RU2534327C2 (en) * | 2013-03-06 | 2014-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия имени П.А. Столыпина" | Cylinder-piston assembly |
RU2551017C2 (en) * | 2010-08-25 | 2015-05-20 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Ice and method of its operation |
RU2616146C1 (en) * | 2016-01-12 | 2017-04-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Method of thermal protection of internal combustion engine piston from aluminium alloys |
EP1657326B2 (en) † | 2004-11-16 | 2017-10-11 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Aluminium-piston at least partially covered with an alumina film |
-
1992
- 1992-12-11 RU RU92011325/06A patent/RU2056515C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Заявка ФРГ N 2921952, кл. F 02F 3/10, опублик. 1980. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1657326B2 (en) † | 2004-11-16 | 2017-10-11 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Aluminium-piston at least partially covered with an alumina film |
RU2551017C2 (en) * | 2010-08-25 | 2015-05-20 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Ice and method of its operation |
RU2525995C2 (en) * | 2012-10-01 | 2014-08-20 | Закрытое акционерное общество "НИКОМ" | Internal combustion engine |
RU2534327C2 (en) * | 2013-03-06 | 2014-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия имени П.А. Столыпина" | Cylinder-piston assembly |
RU2616146C1 (en) * | 2016-01-12 | 2017-04-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Method of thermal protection of internal combustion engine piston from aluminium alloys |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4274372A (en) | Lightweight piston for internal combustion engines | |
EP1730396B1 (en) | High strength steel cylinder liner for diesel engine | |
US4466399A (en) | Piston-cylinder set for reciprocating internal-combustion engines, especially Otto and diesel engines | |
US6357341B1 (en) | Piston of internal combustion engine | |
US4711208A (en) | Piston for internal combustion engines | |
RU2156370C1 (en) | Cylinder member such as cylinder liner, piston, piston skirt or piston ring in diesel engine, and piston ring for such engine | |
US10294885B2 (en) | Cylinder liner for an internal combustion engine | |
US7438038B2 (en) | Cylinder liner and methods construction thereof and improving engine performance therewith | |
GB2039666A (en) | Diesel engine oil cooled piston | |
US5029562A (en) | Hybrid piston for high temperature engine | |
EP2179162B1 (en) | Piston with a skirt having oil flow slots | |
GB2039667A (en) | Diesel engine oil cooled piston | |
US5660399A (en) | Piston rings particularly suited for use with ceramic matrix composite pistons and cylinders | |
RU2056515C1 (en) | Internal combustion engine | |
US4314531A (en) | Pistons and cylinder liners | |
US10690247B2 (en) | Galleryless short compression insulated steel piston | |
US4829955A (en) | Piston cylinder kit for internal combustion engines | |
EP0110488B1 (en) | An engine part | |
Boehm et al. | Nickel coated pistons for improved durability in knock control engines | |
SU1747728A1 (en) | Aluminium alloy piston for internal combustion engine | |
RU2119108C1 (en) | Piston sealing member | |
RU92011325A (en) | INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
JPH0322533Y2 (en) | ||
RU2651694C1 (en) | Internal combustion engine sleeve assembly | |
JPS6347639Y2 (en) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051212 |