甲醇喷射器阀座及其制备方法、甲醇喷射器和发动机与流程

本发明涉及发动机，具体而言，涉及一种甲醇喷射器阀座及其制备方法、甲醇喷射器和发动机。

背景技术：

1、发动机是汽车的重要组成部分。近年来，为了摆脱对化石燃料的依赖，甲醇发动机逐渐成为新能源汽车领域的研究热点。甲醇发动机以甲醇作为主要燃料，具有排放清洁、经济性能好等优点。目前甲醇汽车采用了进气歧管多点喷射技术方案，该方案甲醇喷射压力低，雾化差，导致燃油经济性和排放差。随着用户对经济性要求越来越高，排放法规越来越严格，甲醇供给系统的技术革新愈加迫切。缸内直喷技术是在汽油发动机领域已经验证的，对经济性和改善排放效果明显。因此缸内直喷甲醇发动机也是极具发展前景的技术路线。然而，甲醇直喷喷射器在高温高压工作环境中，由于甲醇本身的物化特性，饱和蒸汽压低，甲醇燃料在喷射器喷射过程中由于压力变化易产生气泡，气泡在破灭过程中产生微射流和冲击力，对喷射器喷孔产生气蚀破坏其表面特征，导致喷射器流量和喷雾等异常。

2、由此可知，虽然直喷喷射器喷射甲醇对发动机经济性和排放明显改善，发动机冷启动性能明显提高。但是，由于甲醇饱和蒸汽压低，甲醇直喷喷射器高温高压的工作环境导致甲醇在喷射过程中产生气泡，伴随着压力变化气泡破灭，对喷射器喷孔产生气蚀作用，破坏喷射器喷孔表面特征，影响喷油器(喷射器)的流量和喷雾状态，严重时导致喷射器工作失效。

3、因此，解决甲醇喷射器的喷孔的气蚀问题，提高甲醇喷射器的工作稳定性，是目前甲醇喷射器体系研究的重要课题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提供一种甲醇喷射器阀座及其制备方法、甲醇喷射器和发动机，可以有效缓解甲醇喷射器喷孔的气蚀问题。

2、为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

3、根据本申请的一个方面，本申请实施例提供了一种甲醇喷射器阀座，所述甲醇喷射器阀座包括：阀座本体和设置于所述阀座本体的至少一个喷孔；

4、所述喷孔的内壁面上设置有涂层，所述涂层包括设置在所述喷孔的至少部分内壁面上的打底层，及设置在所述打底层上的功能层；

5、其中，所述打底层的材料包括si，所述功能层的材料包括dlc。

6、另外，根据本申请的集流体，还可以具有如下附加的技术特征：

7、在其中的一些实施方式中，所述打底层的厚度为0.1μm～3μm。

8、在其中的一些实施方式中，所述功能层的厚度为1μm～6μm。

9、在其中的一些实施方式中，所述涂层的硬度范围为2000hv～4000hv。

10、在其中的一些实施方式中，所述阀座本体设置有用于容纳阀球的内腔，所述喷孔设置在所述内腔的底壁上并贯穿所述底壁；所述底壁用于与所述阀球的球面的形状相匹配，所述喷孔用于与所述阀球配合以开启或关闭所述喷孔。

11、根据本申请的另一个方面，本申请实施例提供了一种甲醇喷射器阀座的制备方法，所述方法包括：

12、提供阀座本体，所述阀座本体设置有至少一个喷孔；

13、在所述喷孔的至少部分内壁面上形成打底层，所述打底层的材料包括si；

14、在所述打底层的表面上形成功能层，所述功能层的材料包括dlc。

15、在其中的一些实施方式中，所述形成打底层，具体包括：在惰性气体的气氛下，使用si作为靶材，通过电弧离子镀工艺在所述喷孔的至少部分内壁面上形成打底层；其中，实施电弧离子镀工艺时的气压为0.2pa～0.7pa，偏压为250v～300v，靶电流为60a～80a，沉积温度为240℃～270℃，电弧离子镀时间为6h～8h。

16、在其中的一些实施方式中，所述形成功能层，具体包括：使用碳靶作为靶材，氮气作为保护气体，通过电弧离子镀工艺在所述打底层的表面上形成功能层；其中，实施电弧离子镀工艺时的所述氮气的流量范围为300sccm～600sccm，靶电流为70a～90a，电弧离子镀时间为15h～25h。

17、在其中的一些实施方式中，所述形成打底层之前，所述方法还包括：对甲醇喷射器阀座进行至少一次的等离子体清洗，每次清洗的时间为20min～30min；对清洗后的甲醇喷射器阀座进行干燥；将涂层工装放入干燥后的阀座本体的内腔，再将涂层工装和甲醇喷射器阀座一并放入涂层制备设备中。

18、根据本申请的又一个方面，本申请实施例提供了一种甲醇喷射器，所述甲醇喷射器包括如前所述的甲醇喷射器阀座或根据前述方法制得的甲醇喷射器阀座；

19、所述甲醇喷射器还包括阀体、阀球和阀杆；

20、所述甲醇喷射器阀座固定在所述阀体的一端，所述阀体设置有阀腔，所述甲醇喷射器阀座与所述阀腔相连通，所述阀球连接在所述阀杆的一端，所述阀杆和所述阀球分别可活动地设置在所述阀腔和所述甲醇喷射器阀座的内腔中。

21、根据本申请的再一个方面，本申请实施例提供了一种发动机，所述发动机包括如前所述的甲醇喷射器。

22、实施本发明的技术方案，至少具有以下有益效果：

23、在本申请实施例中，所提供的甲醇喷射器阀座中喷孔内设置有涂层，该涂层包括依次层叠设置在喷孔至少部分内壁面上的打底层和功能层，其中打底层的材料包括si(硅)，功能层的材料包括dlc(类金刚石)。由此，通过在喷孔处设置的上述涂层，可以使孔隙率较低，提高了喷孔内表面的致密度和结晶度，降低了喷孔内表面涂层的内部残余应力，提高了喷孔的耐腐蚀性能，尤其是其中的si材质的打底层，不仅与喷孔基材的结合力强，而且具有较强的耐腐蚀性，其中的dlc材质的功能层，不仅具有低应力、高附着力、高韧性、高防腐性的特点，而且对水质溶液具有一定的抗腐蚀性和抗化学能力，且有一定的润滑性。从而，通过上述打底层和功能层的配合设置，提升了喷孔的耐腐蚀性，有效缓解了喷孔的气蚀问题，可以提高甲醇喷射器的耐久性。

24、该甲醇喷射器阀座经过发动机台架600h耐久，发动机和喷油器性能正常，拆解喷油器观察喷孔无气蚀现象。

25、本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种甲醇喷射器阀座，其特征在于，所述甲醇喷射器阀座包括：阀座本体和设置于所述阀座本体的至少一个喷孔；

2.根据权利要求1所述的甲醇喷射器阀座，其特征在于，所述打底层的厚度为0.1μm～3μm；

3.根据权利要求1所述的甲醇喷射器阀座，其特征在于，所述涂层的硬度范围为2000hv～4000hv。

4.根据权利要求1至3任一项所述的甲醇喷射器阀座，其特征在于，所述阀座本体设置有用于容纳阀球的内腔，所述喷孔设置在所述内腔的底壁上并贯穿所述底壁；

5.一种甲醇喷射器阀座的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

6.根据权利要求5所述的甲醇喷射器阀座的制备方法，其特征在于，所述形成打底层，具体包括：

7.根据权利要求5所述的甲醇喷射器阀座的制备方法，其特征在于，所述形成功能层，具体包括：

8.根据权利要求5至7任一项所述的甲醇喷射器阀座的制备方法，其特征在于，所述形成打底层之前，所述方法还包括：

9.一种甲醇喷射器，其特征在于，所述甲醇喷射器包括如权利要求1至4任一项所述的甲醇喷射器阀座或根据权利要求6至8任一项所述方法制得的甲醇喷射器阀座；

10.一种发动机，其特征在于，所述发动机包括如权利要求9所述的甲醇喷射器。

技术总结
本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种甲醇喷射器阀座及其制备方法、甲醇喷射器和发动机。本申请提供一种甲醇喷射器阀座，所述甲醇喷射器阀座包括：阀座本体和设置于所述阀座本体的至少一个喷孔；所述喷孔的内壁面上设置有涂层，所述涂层包括设置在所述喷孔的至少部分内壁面上的打底层，及设置在所述打底层上的功能层；其中，所述打底层的材料包括Si，所述功能层的材料包括DLC。一种甲醇喷射器，包括所述的甲醇喷射器阀座。本申请可以有效缓解甲醇喷射器喷孔的气蚀问题，提高了喷孔的耐腐蚀性，进而可提高甲醇喷射器的工作稳定性，利于延长其使用寿命。

技术研发人员：薛国颂,杨传安,张培亮,葛峰,宋志辉,刘岩
受保护的技术使用者：浙江绿色智行科创有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/2/13