поршня, кромки поршня, области верхнего компрессионного кольца)
базового двигателя показывает, что на режиме максимальной нагруз-
ки максимальные температуры могут превышать допустимые значе-
ния. Это подтверждает необходимость тепловой (термической) защи-
ты поршня базовой конструкции в целях увеличения долговечности и
надежности двигателя. Установка разработанного варианта чугунного
цилиндрического кольца как соединительного звена между керамиче-
ской накладкой и корпусом поршня из алюминиевого сплава на тепло-
напряженное состояние составного поршня оказывает незначитель-
ное влияние. Применение теплоизолятора из нитрида кремня или из
другого материала с аналогичными теплофизическими свойствами на
номинальном режиме повышает максимальную температуру поверх-
ности в центральной части камеры сгорания на 245
◦
С (от
T
w
= 414
◦
C
до
T
w
= 659
◦
C). При этом снижается температура над верхним ком-
прессионным кольцом до
T
w
= 173
. . .
234
◦
C, что на 47. . . 75
◦
С ниже
температуры над верхним кольцом базового поршня из алюминиевого
сплава. Это повышает надежность работы колец, канавок и поршня в
целом, что позволяет форсировать двигатель по среднему эффектив-
ному давлению путем газотурбинного наддува.
2. Сравнительный анализ трехмерных температурных полей серий-
ной гильзы и гильзы с керамической втулкой показывает, что макси-
мальная температура на тепловоспринимающей поверхности в верх-
нем поясе гильзы увеличивается на
12
◦
C (от
T
w
= 134
,
2
◦
C до
T
w
= 145
,
9
◦
C) на режиме
n
= 1000
мин
−
1
. На режиме
n
= 2800
мин
−
1
этот рост составляет
25
◦
C (от
T
w
= 159
,
1
◦
C до
T
w
= 183
,
9
◦
C). Чи-
сленные эксперименты позволили прогнозировать место возможного
разрушения составной гильзы, что в дальнейшем было подтверждено
при опытных исследованиях.
3. Применение теплозащитных материалов в качестве тепловос-
принимающих поверхностей поршня и гильзы приводит, как мини-
мум, к трем положительным факторам: снижается общий температур-
ный уровень теплонапряженной детали; температурное поле основной
(некерамической) части детали становится более равномерным, в ре-
зультате чего уменьшаются импульсы градиентов температуры и тер-
мические напряжения, которые являются причиной поломки и выхода
двигателей из строя; уменьшается отвод теплоты от рабочего тела,
снижается количество теплоты, переданной в систему охлаждения.
Повышение на
40
−
50
◦
С температуры газов в цилиндре в момент
открытия выпускных клапанов, вызванное теплоизоляцией поршня,
способствует повышению энтальпии выпускных газов перед турбиной
и создает более благоприятные условия для установки турбонаддува
на исследуемом двигателе.
4. Основными негативными сторонами применения керамических
материалов для теплоизоляции камеры сгорания дизеля является су-
98 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2011. № 4
