內燃機,是一種動力機械,內燃機不僅包括往復活塞式內燃機、旋轉活塞式發動機和自由活塞式發動機,也包括旋轉葉輪式的噴氣式發動機,但通常所說的內燃機是指活塞式內燃機。常見的有柴油機和汽油機,通過將內能轉化為機械能,是通過做功改變內能。提高熱效率是內燃機發展的核心目標之一,除燃燒系統優化、附件電動化、空氣系統優化、余熱回收等技術外,降低內燃機摩擦損失也是提高內燃機熱效率的有效途徑。
類金剛石DLC是一種具有優異耐磨性和極低摩擦系數的材料,能降低內燃機摩擦損失,提高熱效率。
類金剛石薄膜是一類主要由碳原子組成的亞穩態非晶材料,其部分碳原子以類似金剛石的結構排列,而部分碳原子則以石墨的結構排列。DLC具有優異的耐磨性、低摩擦系數(一般低于0.05),其摩擦系數隨制備工藝的不同以及膜中的成分的不同而變化.
DLC薄膜可分為七類,分別為非晶碳(a-C)、四面體非晶碳(ta-C)、金屬摻雜非晶碳(a-C:Me)、含氫非晶碳(a-C:H)、四面體形含氫非晶碳(ta-C:H)、金屬摻雜含氫非晶碳(a-C:H:Me)、改性非晶碳(a-C:H:X)。摻雜金屬元素可能降低其摩擦系數,加入H能提高潤滑作用。
傳統的硬質膜的摩擦系數一般在0.3以上,而DLC膜在摩擦系數方面具有較大的優勢。帶DLC涂層的氣門機構可在不同發動機轉速下明顯降低摩擦,從而降低摩擦損失。目前內燃機中的配件氣門挺柱和活塞環采用DLC(ta-C)涂層技術,可使摩擦扭矩降低45%左右。
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