抑制或消除發(fā)動(dòng)機(jī)噴油嘴結(jié)焦的性能

斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)作為外燃機(jī),因其可用燃料多、無(wú)噪音、污染小、效率高等特點(diǎn),已逐漸為國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)所重視。以柴油作為燃料時(shí),燃油噴嘴置于燃燒室內(nèi),受熱輻射的影響導(dǎo)致結(jié)焦嚴(yán)重,嚴(yán)重地影響了燃料霧化和燃料效率,以及工作可靠性。因此,噴嘴結(jié)焦已經(jīng)成為影響發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性的瓶頸問(wèn)題之一。本工作首先分析了柴油油品組成以及噴嘴結(jié)焦物。結(jié)果表明,位于噴嘴外壁附近,其結(jié)焦產(chǎn)生機(jī)理以金屬壁面催化結(jié)焦為主,表現(xiàn)為結(jié)焦物主要是無(wú)定形碳和氧化鉻晶粒,距噴嘴噴孔稍遠(yuǎn)位置則大量分布纖維狀碳。而位于噴孔內(nèi)部的旋流器上產(chǎn)生的結(jié)焦,可能有兩種形成原因,其一是熱氧化結(jié)焦,表現(xiàn)為流道內(nèi)的無(wú)定形碳,另一種則是金屬催化結(jié)焦,是燃料與壁面的金屬原子催化生成纖維狀碳并逐漸生長(zhǎng)而成。針對(duì)噴嘴表面的熱氧化結(jié)焦,提出采用添加結(jié)焦抑制劑的辦法。建立了實(shí)驗(yàn)室模擬方法。通過(guò)對(duì)柴油進(jìn)行脫氧處理,結(jié)焦抑制率可達(dá)80%以上,進(jìn)一步驗(yàn)證了熱氧化結(jié)焦在結(jié)焦總量上占據(jù)很大的比重。研究結(jié)果顯示,添加劑TJU-1和TJU-2在兩種熱流密度的實(shí)驗(yàn)條件下,結(jié)焦抑制率均達(dá)到50%左右,抑制效果良好。針對(duì)金屬壁面催化結(jié)焦,采用TiCrAlN惰性材料制備了厚度為1.2μm的涂層。實(shí)驗(yàn)?zāi)M結(jié)果顯示涂層具有良好的抑制結(jié)焦效果。臺(tái)架實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示涂層處理后的發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴其連續(xù)工作時(shí)間從200~300h