Polttomoottorin sisäiset pinnoitteet

Abstract

Tämä insinöörityö tehtiin Metropolia Ammattikorkeakoululle. Työssä selvitettiin eri pinnoitteiden käyttöä polttomoottorien sisäisissä komponenteissa sekä tutkittiin niiden hyötyjä erityisesti dieselmoottorissa.

Opinnäytetyö toteutettiin kirjallisuus- ja internetlähteisiin perustuvana tutkielmana. Tutkielmassa keskitytään tarkastelemaan keraamisten lämpöeristepinnoitteiden, polymeeripinnoitteiden ja anodisoitujen pinnoitteiden ominaisuuksia ja valmistusmenetelmiä. Tutkielmassa selvitettiin myös pinnoitteiden eri materiaalivaihtoehtoja ja syvennyttiin niiden ominaisuuksia selittävään mikrorakenteeseen.

Aiemmin vain suihkumoottoreissa ja avaruusteknologiassa käytetyt lämpöeristepinnoitteet ovat nykyään tärkeässä asemassa ajoneuvoteollisuudessa. Moottorien koon pienentämisestä eli downsizingista johtuva komponenttien rasitusten kasvu sekä tiukentuneet päästömääräykset ovat saaneet moottorivalmistajat käyttämään sisäisiä pinnoitteita. Pinnoitteiden käytöllä dieselmoottoreissa on havaittu erinomaisia tuloksia hyötysuhteen parantamisessa ja päästöjen vähentämisessä. Dieselmoottoreissa noin 30 % polttoaineesta saatavasta energiasta kuluu hukkalämpönä sylinterien komponenttien kautta jäähdytysjärjestelmään. Lämpöä eristävillä TBC-pinnoitteilla suurempi osa energiasta voidaan hyödyntää kampiakselin pyörittämiseen ja näin parantaa hyötysuhdetta.

Pinnoitustavalla, materiaalilla ja pinnoitettavalla substraatilla on suuri merkitys pinnoitteen pysyvyyteen ja ominaisuuksiin. Materiaalien korkea lämmönjohtokyky ja suuri lämpölaajeneminen johtaa yleensä pinnoitteen mikrohalkeiluun ja pettämiseen. Pinnoitustavalla voidaan vaikuttaa pinnoitteen tarttuvuuteen ja huokoisuuteen. Pinnoitteen huokosten muodostus ja mikrohalkeamat määrittelevät sen ominaisuuksia.

Työn tuloksena syntyi selvitys keraamisten ja muiden pinnoitteiden historiasta, nykypäivästä ja tulevaisuudesta sekä niiden ominaisuuksista ja käyttökohteista.