CN102265023A - 用于将燃料喷射到内燃机中的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于将燃料喷射到内燃机中的方法和系统，其中，通过喷射系统进行该喷射及待喷射的燃料包含增高的脂肪酸或脂肪酸酯、尤其是生物柴油，其特征在于：该喷射系统的与该燃料相接触的部件至少部分地设有涂层，该涂层对于燃料组分、尤其脂肪酸或脂肪酸酯的沉积具有很小的倾向。

Description

用于将燃料喷射到内燃机中的方法及系统
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于将燃料喷射到内燃机中的方法及根据权利要求8的前序部分的用于将燃料喷射到内燃机中的系统。
背景技术
由于生物燃料的使用该燃料中的脂肪酸或脂肪酸酯的成分与矿物燃料相比有所增高。生物燃料的这些组分与喷射系统的金属表面形成接触，构成沉积，该沉积持续地增长。随着燃料中生物燃料成分的增高喷射系统的功能上重要的构件的故障危险也增大。
发明内容
本发明的任务在于：提出一种方法及喷射系统，在使用生物燃料时该方法及喷射系统可避免或减小在功能重要的构件上有妨碍的沉积。
本发明的任务将通过权利要求1与权利要求8的特征部分的特征来解决。
实施例
在以下的说明中将详细地描述本发明的实施例。
本发明描述：当使用生物燃料、尤其生物柴油或含生物柴油的燃料时用于改善现有的及将来的喷射系统的可靠性的方法及装置。在现有的喷射系统、尤其柴油机共轨系统上，尤其是陈化的或含水强的生物柴油将导致对于功能重要的部件上的沉积，这些部件例如为阀、阀件、阀座、阀推杆、喷嘴、喷嘴针、多角形环圈、偏心环圈、活塞、杯形推杆、滚子靴、滚子等。沉积主要通过在生物柴油中存在的脂肪酸或脂肪酸酯的吸附(物理吸附和/或化学吸附)及接着的脂肪酸或脂肪酸酯与生物柴油中的组分的聚合反应，该反应将导致沉积的持续增长。脂肪酸或脂肪酸酯的吸附的前提是表面上的金属的或离子的键，通过该键将构成所谓的螯复合物。
本发明的核心是喷射系统部件的关键组成部分的一个涂层，例如设有一个薄层的泵或喷射器，在该薄层上脂肪酸或脂肪酸酯不可再被吸附。此外合适的薄层必需具有对生物柴油及矿物柴油很高的化学稳定性。
根据本发明将通过表面修改来避免脂肪酸或脂肪酸酯的吸附。在理想情况下由具有共价键的一种材料组成的少量原子层厚度的薄层就足以了。在共价的表面上脂肪酸或脂肪酸酯不会构成螯复合物，接着在该表面上也不再会形成这些化合物的持续吸附。此外一个适合的薄层必需具有对生物柴油或矿物柴油很高的稳定性。属于适合作这种薄层的材料主要有氮化物，碳化物(包括非化学计量的复合物在内)及这两者的混合形式例如氮化硅、氮化钛，碳化钛等。由碳构成的层也是适合的，尤其是DLC层(似金刚石的碳)及金刚石层。原则上氧化体系如SiOx，有机薄层或有机单层(SAM，即自组合单层)也适合作为抗脂肪酸或脂肪酸酯吸附的防护层。许多薄层类型可用简单的方式通过PECVD(等离子增强化学气相沉积)，PVD(物理气相沉积)，CVD(化学气相沉积)，喷镀等来施加。
构成合适的涂层的另一可能性在于由碳制造C层。由于C层则可防止燃料直接地与金属表面形成接触。与所公知的C涂层的施加-其中仅在配对构件中一个构件的易于磨损的部分上施加-不同地，根据本发明的C涂层被施加在两个相互运动的、彼此配合的构件对的两者上，例如滚子靴与滚子、多角形环圈与杯件、偏心环圈与活塞、喷嘴针与喷嘴、阀件与阀座。
此外存在利用对施加持久防护层有效的螯合过程的可能性，其方式是喷射系统的受威胁的部件在其与含脂肪酸或脂肪酸酯的生物燃料形成接触前用一种燃料工作，该燃料虽然通过螯合过程附着在部件的金属表面上，但其本身不具有C-C双键及由此可阻止通过生物燃料形成沉积。该防护层必需足以抵抗通过后来使用的生物燃料或矿物燃料形成磨损。因此构成防护层的冲刷燃料最好涉及一种人工合成的燃料，尤其涉及具有相应纯度的单组分燃料，它在防护层的自由表面上不具有C-C双键及不具有共价键。

Claims (13)

1.用于将燃料喷射到内燃机中的方法，其中，通过喷射系统进行该喷射及待喷射的燃料包含增高的脂肪酸或脂肪酸酯、尤其是生物柴油，其特征在于：该喷射系统的与该燃料相接触的部件至少部分地设有涂层，该涂层对于燃料组分、尤其脂肪酸或脂肪酸酯的沉积具有很小的倾向。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：在所述部件的表面上的所述涂层由具有共价键的材料组成。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于：该材料包含氮化物，碳化物或混合形式例如氮化硅、氮化钛或碳化钛。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于：该涂层由碳、DLC(似金刚石的碳)、金刚石或由氧化物例如SiOx组成。
5.根据以上权利要求中任一项的方法，其特征在于：该涂层通过PECVD、PVD、CVD或喷镀来施加。
6.根据权利要求1或2的方法，其特征在于：所述喷射系统的部件在投入常规工作前用一种燃料工作，该燃料一方面附着在金属构件上，但不具有C-C双键。
7.根据权利要求6的方法，其特征在于：该燃料人工合成地制造并优选为具有相应纯度的单组分燃料。
8.用于将燃料喷射到内燃机中的系统，其中，待喷射的燃料包含增高的脂肪酸或脂肪酸酯、尤其是生物柴油，其特征在于：该喷射系统的与该燃料相接触的部件至少部分地设有涂层，该涂层对于燃料组分、尤其脂肪酸或脂肪酸酯的沉积具有很小的倾向。
9.根据权利要求8的系统，其特征在于：所述被涂层的部件分别涉及相互运动的、彼此配合的部件，例如滚子靴与滚子、多角形环圈与杯件、偏心环圈与活塞、喷嘴针与喷嘴、阀件与阀座，两个配对部件分别设有所述涂层。
10.根据权利要求8或9的系统，其特征在于：在所述部件的表面上的所述涂层由具有共价键的材料组成。
11.根据权利要求10的系统，其特征在于：该材料包含氮化物、碳化物或混合形式例如氮化硅、氮化钛或碳化钛。
12.根据权利要求8或9的系统，其特征在于：该涂层由碳、DLC(似金刚石的碳)、金刚石或由氧化物例如SiOx组成。
13.根据权利要求8至12中任一项的方法，其特征在于：该涂层通过PECVD、PVD、CVD或喷镀来施加。
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