ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОРШНЕЙ
НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 

Казанцев Игорь Алексеевич, кандидат технических наук, профессор, кафедра сварочного, литейного производства и материаловедения, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), kazancev678@mail.ru
Бычков Валерий Игоревич, магистрант, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), pnz.el@mail.ru
Казанцев Алексей Игоревич, инженер-механик I категории, Научно-производственное предприятие «Рубин» (Россия, г. Пенза, Байдукова, 2), ale.kaza@yandex.ru

539.232

DOI

10.21685/2072-3059-2018-2-10

Актуальность и цели. Объектом исследования являются поршни двигателей внутреннего сгорания. Предметом исследования является процесс получения защитных покрытий на поршнях микродуговым оксидированием. Цель
работы – установление влияния теплофизических свойств поршней на эксплуатационные характеристики двигателей внутреннего сгорания.
Материалы и методы. При проведении исследований и разработке технологии микродугового оксидирования поршней применяли сплав на основе алюминия (АК12) и электролит на основе натриевого жидкого стекла, гидроксида и
фосфата натрия. Определение микротвердости теплозащитных слоев проводили по стандартной методике на поперечных микрошлифах по ГОСТ 9450–76.
Пористость теплозащитных слоев оценивали по ГОСТ 9.302–88. Измерение коэффициента температуропроводности и теплопроводности определяли методом лазерной вспышки LFA 427. Стендовые испытания бензинового двигателя
УМЗ-417 со штатными поршнями (без теплозащитных оксидных слоев) и поршнями с теплозащитными оксидными слоями на днищах поршней проводились по ГОСТ 14846–81 на стенде КИ-5543 ГОСНИТИ.
Результаты. Установлено влияния теплофизических свойств поршней на эксплуатационные характеристики двигателей внутреннего сгорания. Показано, что снижение теплопроводности днища поршня позволяет улучшить технические характеристики двигателей внутреннего сгорания.
Выводы. По результатам стендовых испытаний установлено, что у двигателей с теплозащитными оксидными слоями на днищах поршней повышаются максимальный крутящий момент и эффективная мощность, снижается часовой
и удельный эффективный расход топлива, уменьшается содержание в отработанных газах оксида углерода и углеводорода.

Ключевые слова

поршень, оксид, электролит, теплопроводность

 Скачать статью в формате PDF

1. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей: учебник для втузов по специальности «Двигатели внутреннего сгорания» / под ред. А. С. Орлина, М. Г. Круглова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М. : Машиностроение, 1983. – 372 с.
2. Бу гаев, В. П. Эксплуатация и ремонт форсированных тракторных двигателей / В. П. Бугаев. – М. : Колос, 1981. – 209 с.
3. Пат. 585034 СССР. Способ тепловой защиты днища поршня / Сергеев А. В., Казаков Н. Ф., Смирнова Т. Н., Болдырев И. В. – 1977, Бюл. № 47. – 2 с.
4. Расчетно-экспериментальное исследование влияния теплоизоляции поршня и гильзы на образование оксидов азота в продуктах сгорания быстроходного дизеля / Р. З. Кавтарадзе, Д. О. Онищенко, А. А. Зеленцов, С. М. Кадыров, М. М. Ари-
пджанов // Вестник Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана. Сер.: Машиностроение. – 2011. – № 4. – С. 83–102.
5. Сибриков, Д. А. Снижение теплонапряженности поршневых групп судовых дизелей : автореф. дис. … канд. техн. наук / Сибриков Д. А. – Новосибирск, 2004. 18 с.
6. Казанцев, И. А. Технология получения композиционных материалов микродуговым оксидированием : монография / И. А. Казанцев, А. О. Кривенков. – Пенза : Инф.-изд. центр ПензГУ, 2007. – 239с.
7. Казанцев, И. А. Теплофизические характеристики поршней ДВС с оксидным покрытием, их свойства и эксплуатационные возможности / И. А. Казанцев, В. С. Скачков, А. М. Данилин // Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков : сб. ст. VIII Междунар. науч.-техн. конф. – Пенза, 2003. – Ч. 1. – C. 264–266.
8. ГОСТ 9450–76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников (СТ СЭВ 1195–78). – М., 1976.
9. ГОСТ 9.302–88. Покрытия металлические и неметаллические неорганические (методы контроля). – М., 1988.
10. Растровая и электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ : пер. с анг. : в 2 кн. Кн. 2 / Дж. Гоулдстейн, Д. Ньюбери, П. Эчлин и др. – М. : Мир, 1984. – 384с.
11. ГОСТ 14846–81 Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний. – М., 1981.
12. Шкилько, А. М. Неразрушающие методы контроля металлов и узлов энергетического оборудования / А. М. Шкилько. – К. : ИСИО, 1994. – 170 с.
13. Шкилько, А. М. Экзоэмиссионная диагностика поверхности конструкционных материалов : монография / А. М. Шкилько. – Харьков : Ноулидж, 2009. – 240 с.
14. Пат. 2439211 Российской Федерации, МПК F02F 3/12. Способ обработки поршней двигателей внутреннего сгорания из алюминия, титана, и их сплавов / Казанцев И. А., Кривенков А. О., Чугунов С. Н., Хохлов А. Л., Степанов В. А.,
Сафаров К. У. – № 2010140537/02 ; заявл. 04.10.2010 ; опубл. 10.01.2012, Бюл. № 1.