Avto-love.ru

Титановые поршни на ваз

Способ обработки поршней двигателей внутреннего сгорания из алюминия, титана и их сплавов

Владельцы патента RU 2439211:

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в двигателестроении. Способ включает оксидирование донной части поршня в растворе электролита на основе ортофосфорной кислоты путем одновременного перемещения поршня относительно свободной поверхности электролита по мере формирования покрытия на донной части поршня, при этом ее противоположную сторону охлаждают сжатым воздухом. Технический результат: способ позволяет снизить удельный расход топлива, увеличить эффективную мощность и эффективный коэффициент полезного действия двигателя, повысить среднее эффективное давление рабочего цикла и уменьшить токсичность отработанных газов. 1 табл.

Изобретение относится к области обработки поверхности поршней двигателей внутреннего сгорания из алюминия, титана и их сплавов и может быть использовано в двигателестроении.

Известен способ оксидирования изделий из алюминия и его сплавов в растворах кислот и щелочей [1].

Наиболее близким по технической сущности является способ обработки поршней двигателей внутреннего сгорания, включающий оксидирование в растворе электролита [2].

Задачей изобретения является создание на донной части поршня двигателей внутреннего сгорания теплового барьерного слоя, защита поверхности поршня от разрушения при циклических термонагрузках, снижение удельного расхода топлива, увеличение эффективной мощности и эффективного коэффициента полезного действия двигателя, повышение среднего эффективного давления рабочего цикла и уменьшение токсичности отработанных газов.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе, включающем оксидирование в растворе электролита, согласно предложенному изобретению донную часть поршня помещают в раствор электролита на основе ортофосфорной кислоты и проводят оксидирование, одновременно перемещая поршень относительно свободной поверхности электролита по мере формирования покрытия на донной части поршня, при этом ее противоположную сторону охлаждают сжатым воздухом.

Способ осуществляется следующим образом: донную часть поршня из алюминия, титана и их сплавов помещают в электролитическую ванну с водным раствором электролита. Ток подводят на электроды, один из которых (анод) закреплен на обрабатываемом поршне, другой (катод) на внутренней поверхности ванны. При взаимодействии электрического тока, электролита и материала донной части поршня происходит формирование покрытия на ее поверхности. По мере формирования покрытия на донной части поршня его одновременно перемещают относительно свободной поверхности электролита, при этом противоположную сторону донной части поршня охлаждают сжатым воздухом. Перемещение донной части поршня относительно свободной поверхности электролита и охлаждение ее противоположной стороны обеспечивает равномерную скорость охлаждения-поршня и, как следствие, одинаковые условия формирования покрытия на всем этапе оксидирования.

Введение нового признака обеспечивает получение оксидного теплового барьерного слоя, обеспечивающего защиту донной части поверхности поршня от воздействия высокотемпературных тепловых потоков, выходящих из камер внутреннего сгорания, что позволяет снизить удельный расход топлива, увеличить эффективную мощность и эффективный коэффициент полезного действия двигателя, повысить среднее эффективное давление рабочего цикла и уменьшить токсичность отработанных газов.

Пример. Донную часть поршня двигателя внутреннего сгорания из технически чистого алюминия А7М и его сплава АК12, технически чистого титана ВТ1-00 и его сплава ВТ3-1 подвергали оксидированию продолжительностью 30 минут при плотности тока 4 А/дм 2 , напряжении 250 В в водном растворе электролита на основе ортофосфорной кислоты (H3PO4) – 180 г/л, по мере формирования оксидного покрытия на донной части поверхности поршня ее перемещают относительно свободной поверхности электролита, одновременно охлаждая противоположную сторону донной части поршня сжатым воздухом при давлении 0,1 МПа. После завершения процесса формирования покрытия ток отключали. Донную часть поршня промывали и просушивали. Далее проводили испытания.

Для проведения испытаний использовали стенд КИ 5543 ГОСНИТИ с двигателем внутреннего сгорания УМ3-4178. Испытания проводили на пяти группах поршней (по 20 штук в каждой группе) из алюминия технически чистого А7М, алюминиевого сплава АК12, титана технически чистого ВТ1-00 и титанового сплава ВТ3-l. Оксидированию подвергали донную часть поршня до толщины оксидного слоя 150 мкм.

Читать еще:  При движении загорается лампочка давления масла

Затем проводили обкатку двигателя по стандартной методике в течение 3 часов на следующих режимах:

1) холодная обкатка при частоте вращения коленчатого вала 1200-1500 мин -1 в течение 15 мин;

2) горячая обкатка на холостом ходу при частоте вращения коленчатого вала: 1000 мин -1 в течение 1 часа; 1500 мин -1 в течение 1 часа; 2000 мин -1 в течение 30 минут; при 2500 мин -1 в течение 15 минут.

Далее двигатели разбирали и исследовали поршни. В результате было установлено, что поршни из всех партий имеют только следы приработки.

Результаты испытаний представлены в таблице, которые определяли и исследовали по стандартным методикам. В таблице указаны средние значения исследуемых характеристик для каждой партии поршней и для каждого рода материалов поршней как с покрытием на донной части поршней (строки №1, 2, 3, 4 таблицы), так и без покрытия (строки №5, 6, 7, 8 таблицы).

Как показали исследования (см. таблицу), поршни с покрытием обеспечивают лучшие характеристики работы двигателя внутреннего сгорания по сравнению с поршнями без покрытий. Важно отметить, что поршни из технически чистого титана (№3, №7) и его сплава (№4, №8) обеспечивают лучшие характеристики работы двигателей внутреннего сгорания, чем поршни из технически чистого алюминия (№1, №5) и его сплава (№2, №6), что связано с первоначально высокими свойствами поршней из титана и его сплава (№7, №8) по сравнению с алюминием и его сплавом (№5, №6).

Результаты испытаний, представленные в таблице, свидетельствуют об эффективной защите поршней от воздействия высокотемпературных потоков, выходящих из камер внутреннего сгорания – термостойкость увеличивается в 6…8 раз. Снижение градиента температур между юбкой и донной частью поршня позволяет повысить среднеэффективное давление рабочего цикла на 7…9% и, как следствие, снизить удельный расход топлив на 7…8%, увеличить эффективную мощность на 7…10% и коэффициент полезного действия на 6-11% двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, повышается температура сгорания топлива, что, в свою очередь, позволяет снизить токсичность отработанных газов на 25…43%.

Создание на донной части поршня двигателя внутреннего сгорания теплового барьерного слоя, способного препятствовать его разрушению при циклических термонагрузках, приводит к возрастанию срока службы поршня.

1. Анодно-окисные покрытия на легких сплавах. Францевич И.И., Лавренко В.А., Пиленкевич А.Н. и др. – Киев: Наук. Думка, 1977, с.190.

2. Патент на изобретение №2137580 «Способ восстановления пар трения» от 20.09.1999 г. Бюл. №26.

Способ обработки поршней двигателей внутреннего сгорания из алюминия, титана и их сплавов, включающий оксидирование в растворе электролита, отличающийся тем, что донную часть поршня помещают в раствор электролита на основе ортофосфорной кислоты и проводят оксидирование, при этом одновременно перемещают поршень относительно свободной поверхности электролита по мере формирования покрытия на донной части поршня и сжатым воздухом охлаждают ее противоположную сторону.

Облегченный поршень. Зачем устанавливают? И можно ли сделать своими руками

Облегчение системы КШМ (кривошипно-шатунного механизма), может добавить свои плюсы в работе всего двигателя в целом. Многие тюнеры облегчают не только шатуны и коленчатый вал, но и сами поршни. Если идти дальше, то можно облегчить и сам маховик. Но для простого обывателя это очень сложная информация для усвоения. Многие слышали про поршни двигателя, многие даже видели вживую, но вот зачем их облегчать – не понимают! Сегодня я постараюсь рассказать вам простыми словами, про эту процедуру, а также в конце статьи будет небольшая инструкция для облегчения стандартных вариантов своими руками. Так что читайте …

ОГЛАВЛЕНИЕ СТАТЬИ

Для начала давайте вспомним, что такое поршень?

Это часть механизма КШМ (кривошипно-шатунного механизма), который имеет только одно назначение – нагнетание давления в цилиндре. Нагнетает давление при помощи движений вверх, а его в свою очередь толкает шатун, который связан с коленчатым валом. Эта конструкция всем известна и уже не нова. Хороша она или нет, это вопрос другой, но стоит отметить — КПД двигателя внутреннего сгорания крайне мал.

Читать еще:  Не заводится газ 31029

Если вы хотите понять принцип работы, то возьмите обычный пластиковый (аптечный) шприц для инфекций лекарств. У него также есть поршень иногда с прорезиненной прослойкой — он практически имитирует работу нашего металлического варианта.

Вспомнили – разобрались, дошли до облегченного варианта.

Зачем он нужен и для чего его устанавливают?

Если разобрать все по полочкам, то получается вот такая информация.

1) Облегчение позволяет двигателю работать с более высокими оборотами, это полезно для тюнинговых двигателей, например с компрессором. А как известно при высоких оборотах мощность возрастает.

2) Двигатель быстрее набирает обороты, ему не нужно тратить энергию на раскрутку тяжелых поршней.

3) Двигатель работает более ровно, уменьшается детонация. Посмотрите короткий, но познавательный ролик.

4) Ходит мнение, что увеличивается ресурс деталей. Так как испытываемые нагрузки уменьшаются в связи с уменьшение веса поршня.

Если подвести промежуточный итог, то получается – скоростнее (более высокие обороты), более уверенный старт с места, меньше детонации, больше ресурс.

Как обычно происходит облегчение?

Конечно, хочется понимать, благодаря чему снижается вес и чем жертвует конструкция?

Если посмотреть на строение «обычного» поршня, то можно увидеть полый цилиндр высотой примерно от 80 до 100 мм (это усредненные размеры). Такими они были на заре своего появления. Если подбить по весу, то получается примерно 500 – 600 грамм. То есть полкило летает вверх – вниз оттягивая на себя часть энергии. А чем больше обороты – тем больше энергии приходится тратить!

Теперь облегченный вариант, если сравнить его с «обычным» то:

Во-первых, уменьшают высоту, она (если опять взять усредненные размеры) – от 50 до 80 мм.

Во-вторых, уменьшают вес, конечно он значительно уходит от уменьшения высоты, но этого не достаточно, срезают еще и бока. Получается так называемый «Т-образный» облегченный поршень. «Т-образный» потому что если посмотреть на него с одного боку он напоминает букву «Т», кстати некоторые называют «треугольный».

Единственное что оставляется неизменным это верхняя площадка, кстати, некоторые могут иметь проточки нужные при обрыве ремня ГРМ.

Такие вариации могут снизить приличную массу, средний вес облеченного варианта – около 250 грамм. Что в два раза легче. А с 4 штук, уходит более 1 килограмма! Для мотора это очень существенно.

Как сделать своими руками?

Знаю многих мучает такой вопрос – как из обычного, сделать облегченный поршень и вообще возможно ли это?

Конечно возможно, причем некоторые умельцы вытачивают и срезают лишнее в своих гаражах. Однако хочется отметить — что нужны точные размеры под срезы, а также «развесовка» и «балансировка».

Срезают как обычно высоту и бока.

Работа очень трудоемкая и точная, если что-то сделаете не правильно, то поршень идет на свалку. Поэтому лучше сначала вычислить размеры на бумаге-компьютере.

Далее нанести контур карандашом, затем закрепить по этому контуру метки. Многие их отмечают клеящейся бумагой (можно и малярным скотчем), другие рисуют нестирающимся маркером (например — перманентным).

После можно срезать не нужную часть на специальном станке, либо можно отрезать болгаркой или специальными насадками на дрель.

Опять же отмечу, срез должен быть точный, либо баланс поршня будет нарушен и у двигателя будет большая детонация. Так что если ни разу этим не заниматься, нужно обратиться к «тюнерам» вашего города. Возможно они уже это проходили.

А из личного опыта скажу, иногда лучше купить уже готовый комплект для вашего агрегата, они также продаются в большом количестве на интернет площадках.

Читать еще:  Кто нибудь встраивал планшет в ладу калину

А теперь смотрите большое видео, как установить облегченне покупные поршни на двигатель ВАЗ

Наверное на этом все, думаю это информация была вам полезной. Читайте наш АВТОБЛОГ.

(7 голосов, средний: 4,14 из 5)

Титановые поршни на ваз

Глубина выборок под клапана,на днище порш. 2110, исключает возможность соприкосновения клапанов с поршнем при обрыве ремня ГРМ.

В конструкции поршня 2110 и в конструкции всех последующих моделей, применяется свободная посадка поршневого пальца. Зазор в отверстии головки шатуна и в отверстиях в поршне обеспечивает свободное вращение пальца. В осевом направлении палец фиксируется стопорными кольцами. Для этого в поршне, в отверстиях под палец, предусмотрены установочные канавки для стопорных колец. На внешней стороне отверстий под поршневой палец, в верхней части, имеются небольшие углубления, которые облегчают установку и снятие стопорных колец. Кроме того, они способствуют доступу масла в зону контакта.

Такая конструкция упрощает процесс сборки и обеспечивает равномерный износ трущихся поверхностей, увеличивая ресурс деталей. Классы диаметров поршней и классы отверстий под поршневой палец принятые для модели 21083 соответствуют классам моделей 2110, 2112, 21124.

Основные маркировки в литье, нанесенные на деталь.

1. Обозначение модели изделия – символы «21» и «10», в районе отверстия под палец.

2. Обозначение производителя – «ВАЗ», на юбке с внутренней стороны.

3. Обозначение литейной оснастки -буквы и цифры, на юбке с внутренней стороны.

4. Обозначение литейного сплава – «АЛ34», на юбке с внутренней стороны .

Основные маркировки наносимые на днище.

1. Маркер ориентации – « » при установке, должен указывать направление в сторону привода распредвала

2. Маркер класса – один из символов ( « А »,« В»,« С»,« D »,« Е ») определяет отклонение по наружному диаметру.

3. Маркер группы массы поршня:

« » – нормальная;

« + » – увеличенная на 5 г.

« – » – уменьшенная на 5 г.

4. Маркер класса отверстия поршневого пальца –одна из цифр (« 1 », « 2 », « 3 » ) определяет отклонение по диаметру отверстия под поршневой палец.

Маркировка класса отверстии дополнительно наносится краской на внутренней стороне днища:

синий цвет – 1-й класс

зеленый цвет – 2-й класс

красный цвет – 3-й класс

Дополнительно, для ремонтных поршней.

5. Маркер для ремонтных изделий:

« » – 1-й ремонт (диаметр увеличенный на 0,4мм от номинального размера.)

« » – 2-й ремонт (диаметр увеличенный на 0,8мм от номинального размера.)

ПОРШЕНЬ 21083-1004015
Производитель ОАО АВТОВАЗ
Диаметр поршня (номинальный), мм: 82,0
Диаметр поршня (1-й ремонт), мм: 82,4
Диаметр поршня (2-й ремонт), мм: 82,8
Вес, г.: 335,0
Поршневой палец 21213-1004020
Диаметр поршневого пальца, мм: 22
Поршневые кольца 21083-1000100
Высота колец, мм: 1,5/2,0/3,95

Глубина выборок под клапана,на днище поршня 21083, исключает возможность соприкосновения клапанов с поршнем при обрыве ремня ГРМ.

Особенностью конструкции поршня ВАЗ 21083, которая отличает его от поршня 2110, является способ фиксации поршневого пальца. В конструкции дели 21083 поршневой палец (21213-1004020 или 2101-1004020 ) запрессовывается в верхнюю головку шатуна 2108-1004045. Плотная посадка определяет положение пальца и предотвращает его смещение. Диаметр отверстий в бобышках поршня обеспечивает поршневому пальцу и шатуну свободный угловой поворот. На боковой поверхности, на площадке возле отверстия под поршневой палец, присутствует маркировка модели – «21» и «083». По геометрическим параметрам, нет отличий между поршнями моделей ВАЗ 21083 и ВАЗ 2110.

Основные размеры

Класс поршня по наружному диаметру A B C D E
Диаметр поршня 82.0 (мм) 81,965-81,975 81,975-81,985 81,985-81,995 81,995-82,005 82,005-82,015
Диаметр поршня 82.4 (мм) 82,365-82,375 82,375-82,385 82,385-82,395 82,395-82,405 82,405-82,415
Диаметр поршня 82.8 (мм) 82,765-82,775 82,775-82,785 82,785-82,795 82,795-82,805 82,805-82,815
Класс отверстия под поршневой палец 1 2 3
Диаметр отверстия под поршневой палец(мм) 21,982-21,986 21,986-21,990 21,990-21,994

Применяемость поршня 21083-1004015.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector