2016年第1期材料工艺
国外内燃机
用于柴油机共轨喷油系统的低摩擦涂层工艺
【日】村上洋一
营原博好
37
摘要：为了满足各种排放法规及燃油耗标准的限值要求，研究人员为柴油车开发了共轨喷油系统，目前，该系统已基本进入普及应用的阶段。提高共轨喷油系统滑动部件的耐磨损性、耐胶粘性，以及抗沉积物附着性能等摩擦学特性，是充分发挥系统功能的关键。介绍氮化铬(CrN)和类金刚石碳(DLC)覆膜等低摩擦涂层的开发与应用，开发了能满足上述摩擦学特性要求的表面处理工艺，实现了传统金属材料所无法达成的性能，同时，也指出了今后有待解决的课题。
关键词：共轨喷油系统涂层工艺磨损
员CrN涂层类金刚石碳覆膜
0前言
时下，能源及环境问题正在引起广泛关注，以太阳能等天然能源的应用为契机，能源的应用及开发正呈现出多样化的趋势。在汽车制造行业，燃料电池车(FCV)被认为极具发展前景，但该技术要实现全球规模的普及应用尚需一定时日，而电动车的普及应用则已出现稳步发展的势头。另一方面，对由来已久且技术成熟的车用柴油机和汽油机的改进，进一步凸显出其重要性"。
有利于能源节约、环境保护的内燃机方面的课题主要可分为以下2个方面：（1）改善废气排放性能和燃油经济性：（2）适应生物燃料等燃料多样化的发展趋势。1995年，柴油机共轨喷油系统首次在商用车上得到应用(图1)")，如今该系统已成为适用于柴油车的主流技术。随着排放法规及燃油耗标准的逐年收紧（图2），共轨喷油系统的喷油压力不断提高，性能也在不断强化（图3)。目前，第4代共轨供油系统已能实现250MPa的超高喷油压力，并且可以多级、多次喷油，大幅降低了燃油泄漏量，为降低汽车燃油耗和排放作出了贡献。另一方面，由于以生物柴油为首的生物质能源的出现，柴油机所处的燃料环境已出现较大变化，必须避免因燃料老化而生成并附着沉积物，进而导致滑动不良等故障的发生，这已成为当前极为重要的内燃机研究课题。由此，为适应包括生物柴油在内的各种燃料的应用需求，可提高滑动部件耐胶粘性、耐磨损性及抗沉积物附着性能的低摩擦涂层工艺已成为共轨喷油系统的关键技术。本文针对有利于能源节约、环境保护的柴油机共轨喷油系统相关技术，介绍低摩擦涂层工
万方数据
艺的开发状况及今后的课题。
供油泵：
（高压燃油输送“减少颗粒
物(PM) 桂寒
燃油滤清器
油箱
转速传感器转速脉冲号发生器
0.3
共轨具 Y
2电控单元
喷通器多次喷射
减少氮氧化物 NO.
(ECU)
针段
(naE)高 G脉冲发生器
图1共轨喷油系统日本(1998—1999年）
新短期排放法规
w
(2002—2004年）
US.04
欧5 新长期排放
法规(2005年)
脉4
欧2
6n6n
6
4
NO,排放/(g(kW-h)")
图2排放法规的发展趋势
第4代
第2代
第1代
期100
1995
2002
2006 年份
第3代
2010
2014
图3共轨喷油系统的喷油压力变化