抑制或消除發動機噴油嘴結焦的性能

斯特林發動機作為外燃機,因其可用燃料多、無噪音、污染小、效率高等特點,已逐漸為國內外研究機構所重視。以柴油作為燃料時,燃油噴嘴置于燃燒室內,受熱輻射的影響導致結焦嚴重,嚴重地影響了燃料霧化和燃料效率,以及工作可靠性。因此,噴嘴結焦已經成為影響發動機可靠性的瓶頸問題之一。本工作首先分析了柴油油品組成以及噴嘴結焦物。結果表明,位于噴嘴外壁附近,其結焦產生機理以金屬壁面催化結焦為主,表現為結焦物主要是無定形碳和氧化鉻晶粒,距噴嘴噴孔稍遠位置則大量分布纖維狀碳。而位于噴孔內部的旋流器上產生的結焦,可能有兩種形成原因,其一是熱氧化結焦,表現為流道內的無定形碳,另一種則是金屬催化結焦,是燃料與壁面的金屬原子催化生成纖維狀碳并逐漸生長而成。針對噴嘴表面的熱氧化結焦,提出采用添加結焦抑制劑的辦法。建立了實驗室模擬方法。通過對柴油進行脫氧處理,結焦抑制率可達80%以上,進一步驗證了熱氧化結焦在結焦總量上占據很大的比重。研究結果顯示,添加劑TJU-1和TJU-2在兩種熱流密度的實驗條件下,結焦抑制率均達到50%左右,抑制效果良好。針對金屬壁面催化結焦,采用TiCrAlN惰性材料制備了厚度為1.2μm的涂層。實驗模擬結果顯示涂層具有良好的抑制結焦效果。臺架實驗結果顯示涂層處理后的發動機噴嘴其連續工作時間從200~300h