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汽車內(nèi)燃機使用DLC涂層超低摩擦技術(shù)
來源:技術(shù)支持 | 發(fā)布日期:2023-08-08

進入21世紀以來,隨著國家經(jīng)濟的快速發(fā)展,化石燃料消耗帶來的環(huán)境污染問題也日益突出。當前,隨著“國五”標準的不斷推進以及“國六”標準的即將到來,在汽車制造企業(yè)自身努力創(chuàng)新以及燃油成本不斷提高的大環(huán)境下,追求汽車發(fā)動機的減排增效已經(jīng)是大勢所趨。PVD(物理氣相沉積)作為一種逐漸被人們廣泛認識和認可的表面處理方法,其給發(fā)動機整體性能帶來的改善逐漸顯現(xiàn)其優(yōu)勢。而汽車使用壽命提高熱效率是內(nèi)燃機發(fā)展的核心目標之一,除燃燒系統(tǒng)優(yōu)化、附件電動化、空氣系統(tǒng)優(yōu)化、余熱回收等技術(shù)外,降低內(nèi)燃機摩擦損失也是提高內(nèi)燃機熱效率的有效途徑。類金剛石DLC是一種具有優(yōu)異耐磨性和極低摩擦系數(shù)的材料,能降低內(nèi)燃機摩擦損失,提高熱效率。目前,日產(chǎn)、康明斯等國際知名公司已對DLC涂層在內(nèi)燃機上的應用開展了大量研究,并將其作為改善內(nèi)燃機熱效率的重要前瞻技術(shù),因此,本文將介紹DLC性能以及DLC涂層在改善內(nèi)燃機熱效率方面的效果。

 

DLC(類金剛石)涂層作為一種較為常見的PVD涂層,和金剛石幾乎擁有一樣的特性。由于其具有高硬度和高彈性模量、低摩擦因數(shù)、耐磨損以及良好的真空摩擦學特性,很適合于作為耐磨涂層,因而通過氣相沉積工藝獲得的DLC涂層在眾多有耐磨性以及硬度要求的零件上得到廣泛應用。DLC工藝溫度通常在200攝氏度左右,甚至更低,能夠處理大多數(shù)的汽車零件;DLC涂層細膩光滑,自潤滑性好,摩擦系數(shù)通常在0.1以下;硬度高,通常在Hv2200以上;尤其適合涂覆在汽車零件表面,承受頻繁持續(xù)的高強度摩擦磨損,起到提高零件使用性能、延長使用壽命的作用;另外,DLC最高可耐受350攝氏度,且耐腐蝕性好、化學穩(wěn)定性高、結(jié)構(gòu)致密,能夠勝任發(fā)動機的內(nèi)部溫度和工作環(huán)境。

DLC涂層對氣門機構(gòu)的影響

測量不同涂層氣門挺柱的摩擦扭矩。試驗結(jié)果表明,帶DLC涂層的氣門機構(gòu)可在不同發(fā)動機轉(zhuǎn)速下明顯降低摩擦扭矩,從而降低摩擦損失。相對于無涂層挺柱的氣門機構(gòu),采用DLCta-C)涂層技術(shù)可使摩擦扭矩降低45%左右。

DLC涂層對活塞環(huán)摩擦性能的影響

對比了鍍鉻和DLC涂層技術(shù)對氣環(huán)和油環(huán)摩擦性能的影響。試驗結(jié)果表明,相比鍍鉻的氣環(huán)和油環(huán),采用DLC涂層技術(shù)可降低氣環(huán)和油環(huán)的摩擦力。對于DLC涂層的氣環(huán)而言, 在0 deg 附近改善摩擦的效果較為明顯;對于DLC涂層的油環(huán),改善摩擦的效果較為明顯。

DLC涂層對活塞性能的影響

由于DLC涂層可以有效降低磨損,延長摩擦副使用壽命,因此,可將缸套與氣缸制成一體,完全采用DLC涂層鋁基底材料,替換原來的鑄鐵缸套,使重量降低達5%左右;對活塞和缸套進行DLC膜涂層,可使摩擦系數(shù)降低20%,同時改善傳熱性能,最終使發(fā)動機油耗改善2%-3%左右。

類金剛石膜自誕生以來就由于其優(yōu)異的性能而受到了廣泛的關注,其耐磨性好、摩擦系數(shù)低等特性對改善內(nèi)燃機摩擦性能的效果顯著,是改善汽車內(nèi)燃機熱效率的重要涂層材料。

【責任編輯】小編

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