内燃机,是一种动力机械,内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机,也包括旋转叶轮式的喷气式发动机,但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。常见的有柴油机和汽油机,通过将内能转化为机械能,是通过做功改变内能。提高热效率是内燃机发展的核心目标之一,除燃烧系统优化、附件电动化、空气系统优化、余热回收等技术外,降低内燃机摩擦损失也是提高内燃机热效率的有效途径。
类金刚石DLC是一种具有优异耐磨性和极低摩擦系数的材料,能降低内燃机摩擦损失,提高热效率。
类金刚石薄膜是一类主要由碳原子组成的亚稳态非晶材料,其部分碳原子以类似金刚石的结构排列,而部分碳原子则以石墨的结构排列。DLC具有优异的耐磨性、低摩擦系数(一般低于0.05),其摩擦系数随制备工艺的不同以及膜中的成分的不同而变化.
DLC薄膜可分为七类,分别为非晶碳(a-C)、四面体非晶碳(ta-C)、金属掺杂非晶碳(a-C:Me)、含氢非晶碳(a-C:H)、四面体形含氢非晶碳(ta-C:H)、金属掺杂含氢非晶碳(a-C:H:Me)、改性非晶碳(a-C:H:X)。掺杂金属元素可能降低其摩擦系数,加入H能提高润滑作用。
传统的硬质膜的摩擦系数一般在0.3以上,而DLC膜在摩擦系数方面具有较大的优势。带DLC涂层的气门机构可在不同发动机转速下明显降低摩擦,从而降低摩擦损失。目前内燃机中的配件气门挺柱和活塞环采用DLC(ta-C)涂层技术,可使摩擦扭矩降低45%左右。
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