新型二甲醚共軌系統(tǒng)的開發(fā)與研究.pdf

1、二甲醚(DME)具有高十六烷值和無煙燃燒特性,是柴油機(jī)的理想替代燃料,但二甲醚低粘度所導(dǎo)致的噴射系統(tǒng)偶件的磨損和泄漏問題,已成為二甲醚車用技術(shù)的主要障礙。本文從供油和噴油兩個方面,創(chuàng)新性地提出了一種適用于二甲醚燃料噴射的新型共軌式電控噴射系統(tǒng)的解決方案,有效地回避上述兩個難題,從而達(dá)到徹底解決問題的目的。
　　 本文提出基于碰撞原理二甲醚共軌噴油器設(shè)計(jì)方案:銜鐵在自由升程階段蓄存電磁能并轉(zhuǎn)化為動能,當(dāng)銜鐵與針閥發(fā)生撞擊時,電磁力

2、、撞擊力聯(lián)合作用在針閥上,確保針閥可靠快速打開。經(jīng)過仿真計(jì)算和樣機(jī)實(shí)驗(yàn),噴油器的新型工作原理得到證實(shí)。研究表明:基于這種工作原理的共軌式電控噴油器具備如下特點(diǎn):內(nèi)部無偶件、無回油口、24V電壓直接驅(qū)動,能靈活地實(shí)現(xiàn)預(yù)噴射。進(jìn)一步的研究表明:存在最佳的自由升程,自由升程過大針閥開啟響應(yīng)滯后,過小則針閥開啟困難。
　　 提出了利用壓力轉(zhuǎn)換器,將機(jī)油壓力轉(zhuǎn)換為二甲醚壓力的供油系統(tǒng)方案。開發(fā)成功了活塞式和膜片蓄能器式兩種壓力轉(zhuǎn)換器,成功

3、地解決了二甲醚的加壓問題,回避了目前技術(shù)中二甲醚油泵柱塞泄漏與磨損問題。
　　 針對二甲醚的物理特性和二甲醚噴射系統(tǒng)的特點(diǎn),自主開發(fā)成功了二甲醚噴油規(guī)律測試系統(tǒng),通過不同參數(shù)下噴油規(guī)律實(shí)驗(yàn),對仿真模型研究的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)的仿真模型具有較好的可信度。實(shí)際噴射系統(tǒng)的開啟響應(yīng)速度可達(dá)0.38ms,在PWM驅(qū)動下關(guān)閉響應(yīng)速度達(dá)到0.68ms;噴射系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)0.4ms間隔的預(yù)噴;合理匹配自由和有效升程及優(yōu)化管路參數(shù)可以有

4、效改善系統(tǒng)的噴油特性。
　　 根據(jù)二甲醚燃料及新型噴射系統(tǒng)的特點(diǎn),建立了二甲醚燃料發(fā)動機(jī)的燃燒過程仿真模型,并預(yù)測了關(guān)鍵性控制參數(shù)對燃燒過程和發(fā)動機(jī)性能的影響規(guī)律,為下階段的發(fā)動機(jī)臺架實(shí)驗(yàn)作好理論準(zhǔn)備。研究結(jié)果表明:采用25MPa噴射壓力可以在滿足經(jīng)濟(jì)性、動力性的前提下,獲得較好NO排放和較低的壓力升高率;合理的預(yù)噴射量及主噴提前角,可以有效降低NO排放和燃燒噪聲,獲得比單次噴射更好的NO-指示效率折衷曲線和壓力升高率.指示效率